Pokrycie dna blachą miedzianą

Okręty Wojenne do 1905 roku

Moderatorzy: crolick, Marmik

adyrian
Posty: 137
Rejestracja: 2007-08-12, 20:15
Lokalizacja: Warszawa

Pokrycie dna blachą miedzianą

Post autor: adyrian »

Czytając o okrętach z epoki żagla dość często natrafia się na ogólnikową informację o pokrywaniu od końca XVIII w dna okrętów blachą miedzianą.
W związku z tym mam kilka pytań: kiedy i w jakim kraju zaczęto stosować takie pokrycie dna? Jakiej grubości blachę stosowano (0,7- 1mm taką, jak na dachach kościołów czy może grubszą) i w jaki sposób mocowano płaty- żelazne gwoździe w kontakcie z miedzią musiały błyskawicznie korodować. Jak przycinano i mocowano płaty: stosowano dużo wąskich pasów czy raczej większe płaty; mocowano na zakładkę?
Czy podstawowym, ewentualnie jedynym celem takiego zabiegu było zabezpieczenie drewna przed świdrakami czy może zakładano, że np. duże, odpowiednio zamocowane płaty będą dodatkowo wzmacniały- ściskały poszycie denne zapobiegając w pewnym stopniu rozłażeniu się klepek poszycia.
Interesują mnie wszelkie szczegóły z tym związane.

Pozdrawiam
Krzysztof Gerlach
Posty: 4453
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Może od końca.
Blachy miedzianego poszycia nie miały niczego wzmacniać ani ściskać. Nawet jeśli coś w tym względzie pomagały (nie znam żadnej autentycznej relacji z XVIII czy XIX wieku, która by wspominała o takim działaniu choćby słowem), to na pewno nie leżało to u założeń ich wprowadzenia.
Całkiem pierwotnie jedynym celem pokrywania den blachą miedzianą była ochrona przed świdrakami. Jednak natychmiast się zorientowano, że w znakomity sposób, lepszy niż jakikolwiek dotąd znany środek, ograniczają ponadto tworzenie się „kożucha”, czyli utrudniają obrastanie kadłubów organizmami morskimi, głównie wodorostami, kaczenicami i pąklami. Ta druga zaleta okazała się zresztą ważniejsza od pierwotnej, i to ona zdecydowała o wprowadzeniu tej bardzo drogiej metody na skalę powszechną. Chociaż bowiem niszczenie drewna jednostek pływających przez świdraki było uciążliwe, skracało żywot okrętów, a w sporadycznych przypadkach doprowadzało nawet do katastrof na pełnym morzu, to i tak gnicie (suchy mursz) materiału budulcowego ówczesnych żaglowców występowało na o wiele szerszą skalę. Natomiast obrastanie dna powodowało POWSZECHNIE dwa kluczowe dla okrętów wojennych problemy – drastyczne obniżanie prędkości oraz konieczność częstego karenażu, czyli wycofywania jednostek z aktywnej służby. Marynarka, która miała w spisach wiele okrętów, ale nie nadających się w danym momencie do walki, była w istocie marynarką słabszą. I odwrotnie, brytyjska flota, zmagająca się pod koniec wojny amerykańskiej równocześnie z flotami Francji, Hiszpanii, Holandii i Stanów Zjednoczonych, mogła skutecznie niwelować ich przewagę liczebną większą liczbą liniowców będących – dzięki miedzi – cały czas poza stocznią. Przewaga prędkości pomogła też Anglikom wygrać niejedną bitwę.
Arkusze miedzianego poszycia mocowano na zakładkę. W Wielkiej Brytanii wielkość zakładki wynosiła około 0,75 cala.
Od wczesnych lat standardowy arkusz miedzi miał 4 stopy długości i 14 cali szerokości. Jak porównać z wielkością liniowca trójpokładowego typu Victory, to dla mnie wychodzi „dużo wąskich płatów”, jak z jednomasztowym slupem – proporcja będzie trochę inna.
Problem korozji żelaznych gwoździ do przybijania blach miedzianych był jeszcze niczym, bowiem te łatwo dały się zastąpić gwoździami miedzianymi; jednak z oczywistego dla Pana powodu korodowały błyskawicznie żelazne nity łączące ze sobą najważniejsze partie okrętu! Tych nie można było zastąpić tak łatwo miedzianymi, bo tu przecież najważniejsza była wytrzymałość (pomijam gigantyczne koszty ewentualnej wymiany), a tej wytrzymałości miękkie, miedziane gwoździe, nity i inne łączniki po prostu nie miały. Anglicy stanęli w pewnym momencie przed perspektywą rozlecenia się poważnej części floty, nie brakowało paniki i drastycznych powrotów do starych metod. Rozwiązanie kwestii zajęło wiele lat, ale ostatecznie powiodło się dzięki sięgnięciu do chemii i mechaniki równocześnie (popartemu stosownym rozwiązaniem trzosu z wielkimi pieniędzmi). Po pierwsze, opracowano stop na bazie miedzi, który nie tworzył z miedzią takiego ogniwa galwanicznego jak żelazo, a miał nieco lepsze własności wytrzymałościowe; po drugie, nauczono się wytwarzać długie łączniki metodą zgniotu, uzyskano więc znaczne zwiększenie ich wytrzymałości przy niezmienionym składzie chemicznym.
Nie stosowano jednej grubości blach miedzianych. W zależności od położenia na kadłubie (dziób, śródokręcie czy rufa, blisko LW, czy blisko stępki) zużywała się ona nierównomiernie (a jej zużycie było nie tylko permanentną, ale - jak się okazało - również niezbędną cechą!), więc poszczególne partie dna pokrywano nieco innymi blachami, w dość skomplikowanym „wzorze”. Te grubości wyrażano zgodnie z angielskim obyczajem, a mianowicie – poczynając od 1779 roku – owe trzy rodzaje blach ważyły odpowiednio 32, 28 lub 22 uncje na stopę kwadratową. Przyznam bez wstydu, że nie chce mi się tego przeliczać na mm (choć to łatwe) i ze wstydem - że nie mam pojęcia, jakie blachy kładziono na dachach kościołów! Natomiast Francuzi, na skutek niedostatków surowcowych i gorszego poziomu metalurgii, stosowali początkowo bardzo cienkie arkusze miedzi, łatwo ulegające uszkodzeniom i erozji.
Nie lubię odpowiadać na pytania typu „kto pierwszy”, ponieważ każdy naród produkuje swoich Janów z Kolna (narodowy szowinizm nie jest tylko naszą specjalnością) i jakiekolwiek stwierdzenie, że ktoś coś wynalazł, odkrył, zastosował, zawsze spotyka się z reakcjami – „a ja czytałem, że to wcale nie Watt wynalazł silnik parowy, tylko chłop Połzunow z podmoskiewskiej wsi, Hiszpan Blasco de Coś Tam, Francuz Papin itd. – zostawić co kto lubi, skreślić pozostałe”.
Zamiast tego powiem, że bez najmniejszej wątpliwości jako pierwsi NA ISTOTNĄ SKALĘ zastosowali obijanie miedzią den swoich okrętów Brytyjczycy. Wczesna historia tego wynalazku sięga w Anglii bardzo daleko w głąb czasów, chociaż początkowo nic z tego nie wynikało. Po raz pierwszy miedź do poszywania okrętów zaproponował w 1708 Charles Perry. Navy Board odrzucił propozycję z uwagi na koszty, potrzebną ilość czasu i robocizny oraz przekonanie, że takie poszycie będzie bardzo trudno naprawić w razie uszkodzenia. W późnych latach 1750-tych dokonano w Royal Navy pewnych eksperymentów z użyciem miedzi przy kilach, falszkilach, płetwie sterowej i tylnicy. Obijanie całego dna próbowano - z bardzo różnymi skutkami – od 1761 r. Na serio rozpoczęto program „miedziowania” Royal Navy w 1779 r. Do 1781 uczyniono tak z 82 okrętami liniowymi – ponad połową marynarki. Podobnie z czternastoma 50-działowcami, 115 fregatami oraz 182 slupami i kutrami. Pod koniec wojny w 1783 uznano, że każdy żaglowiec powinien być obity miedzią, chociaż akurat wtedy doszło do ostrego kryzysu na tle korodowania żelaznych łączeń kadłuba i rozpadania się całych okrętów. Uporano się z tym do 1786 r. i odtąd miedziane obicie stało się standardem. Do 1793 wszystkie liczące się marynarki stosowały już obijanie miedzią.
Pozdrawiam, Krzysztof Gerlach
Ostatnio zmieniony 2008-01-15, 19:54 przez Krzysztof Gerlach, łącznie zmieniany 1 raz.
Awatar użytkownika
Grzechu
Posty: 1624
Rejestracja: 2004-06-29, 16:05
Lokalizacja: Kwidzyn (Powiśle)

Post autor: Grzechu »

Panie Krzysztofie,
Jeśli można tak przy okazji:
Krzysztof Gerlach pisze:(a jej zużycie było nie tylko permanentną, ale - jak się okazało - również niezbędną cechą!)
Czy mógłby Pan skrótowo opisać, dlaczego zużywanie się miedzi było cechą niezbędną?
Przyznaję się, że mimo sporych wysiłków (ale tylko na miarę możliwości i wiedzy) nie udało mi się tego zrozumieć.
Krzysztof Gerlach pisze:(...) ostrego kryzysu na tle korodowania żelaznych łączeń kadłuba i rozpadania się całych okrętów.
Czy mógłby Pan wskazać skalę (i może jakieś przykłady - mooocno skrótowo oczywiście) owego rozpadania się okrętów z powodu korozji elementów żelaznych?

Mam nadzieję, że nie tylko ja będę Pańskimi słowami zainteresowany.

Pozdrawiam

Grzegorz Ochmiński
Krzysztof Gerlach
Posty: 4453
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

1) Niezbędne zużycie miedzi.
Antyporostowe działanie tego metalu jest tłumaczone na dwa sposoby – niezależnie od tego, który jest bardziej słuszny, oba wskazują na konieczność zużycia materiału dla osiągnięcia skuteczności. Najczęściej uważa się, że w kontakcie z wodą miedź powoli się rozpuszcza, tworząc sole, które są toksyczne dla większości form porostów, czyli wytwarza lekko trującą powierzchnię, która skutecznie zniechęca morskie organizmy osiadłe. Ponieważ rozpuszczanie jest konieczne dla wytworzenia tej trucizny, ubocznym skutkiem musi być oczywiście stopniowe zużywanie się miedzi. Drugie wytłumaczenie mówi, że rozpuszczając się czy łuszcząc miedź nie stwarza stałego podłoża, które jest potrzebne tym żyjątkom, a więc owa względna „ruchomość” dna bardzo im przeszkadza.
2) Kiedy w 1766 poddano inspekcji fregatę Alarm (obitą miedzią w 1761), odkryto wiele z nitów tak zniszczonych, że kompletnie nie nadawały się do dalszego użytku, a okrętowi groziło rozpadnięcie. Nakazano natychmiast zdjąć wszystkie blachy.
Gdy w jednym sztormie z końca 1782 Royal Navy straciła cztery okręty liniowe, w poważnej mierze przypisywano to skorodowaniu nitów kadłuba.
Inspekcje z 1783 wykazały dramatyczne zniszczenia wiązań na wielu okrętach.
Przykłady można mnożyć.
Pozdrawiam, Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
pothkan
Posty: 4479
Rejestracja: 2006-04-26, 23:59
Lokalizacja: Gdynia - morska stolica Polski
Kontakt:

Post autor: pothkan »

Czy poza obijaniem miedzią próbowano (wcześniej lub niezależnie) jakichś innych metod ochrony kadłuba przed obrastaniem?
Krzysztof Gerlach
Posty: 4453
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Jak najbardziej. W zasadzie wszystkie specjalne powłoki (nie sztywne przynajmniej w momencie nakładania), którymi pokrywano dna kadłubów przed rozpowszechnieniem się obijania miedzią, miały to jako cel główny. Opisałem je z grubsza w temacie "Barwa i broń" w poście z 12 czerwca 2007, godz. 10 z czymś tam. Chodzi o angielską "white stuff" (wymyśloną nie przez Anglików), w Niemczech, Skandynawii i Holandii nazywaną herpeuse, harpois i w dziesiątkach innych form tego słowa, we Francji corroi i couroi. Także o angielskie "black stuff" i "brown stuff". Tamte opisy mogą trochę mylić (chodziło w nich o barwę) częstymi wzmiankami o świdrakach - bowiem wierzono, że dodatek siarki, końskiego włosia, zwierzęcej szczeciny itp. działa TEŻ odstraszająco na świdraki. Jednak podstawowym celem pokrywania kadłubów owymi miksturami było właśnie uzyskanie gładkiej powierzchni, słabo porastającej. Metody te sprawdzały się marnie i częsty karenaż okrętów żaglowych był podstawowym warunkiem utrzymywania ich prędkości na przyzwoitym poziomie.
Krzysztof Gerlach
Realchief
Posty: 116
Rejestracja: 2007-05-16, 11:53
Lokalizacja: Warszawa

Post autor: Realchief »

Poza "mazidłami" trzeba też wspomnieć o dwóch innych metodach (zdaje się, że pisał Pan zresztą o tym w "Barwie i broń".
Pierwszą z nich najpopularniejszą było okrycie tych mazi dodatkową cieniutką warstwą drewną którą miały zżerać świdraki a nie zasadniczy kadłub, warstwę tę pokrywano także mazidłem. Nie stosowano tego jeśli jednostki operowały na zimnych wodach, ale w misjach w tropikach było to standardem. Deseczki te były przybijane krótkimi gwoździami z dużymi łebkami, które się nieomal stykały, tak więc kadlub stawał się na poły żelazny jeśli chodzi o świdraki.
Drugą metodą mniej popularną aczkolwiek używaną od starożytności (w różnych celach) było pokrycie kadluba blachą ołowianą. Najszerzej tę metodę stosowały państwa Iberyjskie, których okręty najczęściej przebywały na wodach tropikalnych. Bardzo krótko duży zapał do niej wykazali także Anglicy w latach 1680- tych o ile pamiętam, lecz szybko im przeszło i pozostali przy obijaniu drewnem.
Krzysztof Gerlach
Posty: 4453
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Obiektywnie prawda, tyle tylko, że nie mająca związku z pytaniem Pothkana.
Pan Oskar pytał o inne środki ANTYPOROSTOWE, a Pan opisał dwie faktycznie najpopularniejsze (przed miedzią) metody ANTYŚWIDRAKOWE. Pierwsza, szeroko stosowana przez wszystkich, nie mogła mieć oczywiście, i nie miała, najmniejszego pozytywnego wpływu na ograniczanie obrastania.
Co do obijania ołowiem, to parlamentarzyści angielscy podkreślali w XVII wieku, że nawet jeśli blachy ołowiane chronią przed świdrakami, to są bardzo podatne na obrastanie. Oczywiście wartość opinii parlamentarzystów w sprawach fachowych każdy może sobie sam ocenić na bieżąco, więc chętnie bym się dowiedział, czy Iberyjczycy - stosujący blachy ołowiane dłużej i szerzej - wyrobili sobie w tej kwestii jakieś zdanie. Pewnym symptomem słuszności opinii angielskiej może być jednak fakt, że kiedy w XIX i XX wieku próbowano rozmaitych farb antyporostowych na bazie ołowiu, licząc na jego oczywiste trujące właściwości, nie uzyskano dobrych wyników, a farby na bazie miedzi okazały się najlepsze.
Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
pothkan
Posty: 4479
Rejestracja: 2006-04-26, 23:59
Lokalizacja: Gdynia - morska stolica Polski
Kontakt:

Post autor: pothkan »

Mam jeszcze takie pytanie, być może głupie (nie jestem mocny z fizyki): czy obicie kadłuba miedzią (bądź analogicznie, ołowiem) wpływało jakoś na zanurzenie okrętu / statku ?
Krzysztof Gerlach
Posty: 4453
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Oczywiście wpływało, pytanie tylko jak silnie. Pewien okręt 74-działowy z drugiej połowy XVIII wieku potrzebował do pełnego obicia około 3300 płyt miedzianych ważących w sumie (bez gwoździ do ich przybicia) trochę ponad 13 ton. Okręt ten ważył równocześnie 2778 ton angielskich (razem z obiciem, zatem bez niego c.2809 ton metrycznych). Załóżmy, że początkowo zanurzał się do konstrukcyjnej linii wodnej i że to zanurzenie wynosiło średnio 4,60 m. Miał on z grubsza 51,36 m długości oraz 14,25 m szerokości. Nieco wszystko upraszczając oznaczałoby to, że jego współczynnik pełnotliwości wynosił 0,834. Po obiciu okręt ważyłby 2822 tony metryczne, czyli objętość części zanurzonej wynosiłaby tyle metrów sześciennych. A więc zanurzenie musiałoby wzrosnąć do 4,623 m. Zatem różnica = 23 mm. W praktyce byłaby zresztą jeszcze mniejsza, ponieważ przyrost zanurzenia odbywałby się w strefie największej pełnotliwości.
Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
Grzechu
Posty: 1624
Rejestracja: 2004-06-29, 16:05
Lokalizacja: Kwidzyn (Powiśle)

Post autor: Grzechu »

Dziękuję za dodatkowe wyjaśnienia.

Grzegorz Ochmiński
adyrian
Posty: 137
Rejestracja: 2007-08-12, 20:15
Lokalizacja: Warszawa

Post autor: adyrian »

Bardzo dziękuje za odpowiedzi. W pewnym stopniu uprzedziły one moje kolejne pytanie: zastanawiałem się bowiem nad tym, na jaka skalę stosowano obicie dna miedzią. Sądziłem dotąd, że dotyczyło to raczej dużych okrętów. Tymczasem z postu Pana Krzysztofa wnioskuję, że czyniono tak w większości typów okrętów wojennych, także tych małych.

A jak to wyglądało w przypadku żaglowców cywilnych? Oczywistym jest, że decydowała tu wola, kalkulacja ekonomiczna i zasobność portfela armatora ale chodzi mi o to, na jaką skalę zastosowano miedziane obicie. Z tego co wiem, "Cutty Sark" miał dno obite trochę tańszą blachą mosiężną. Ale to była specyficzna jednostka: za jej prędkość można było wiele zapłacić.

Co do blachy na dachach kościołów to podana wartość pochodziła z moich wspomnień z dzieciństwa, gdy bawiąc się obok remontowanego barokowego kościoła miałem możność przyjrzeć się płatom takiej miedzianej blachy: tej zdejmowanej i tej nowo kładzionej. W ofertach firm zajmujących się AD 2008 renowacją zabytkowych budowli znalazłem wartość 0,6 mm czyli ciut mniej niż zapamiętałem... :)
Pamięć jest zawodna, choć z drugiej strony miedź w ostatnich latach mocno zdrożała...
Pozdrawiam
Krzysztof Gerlach
Posty: 4453
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Ściśle biorąc, kadłub Cutty Sark obito metalem Muntza, czyli tzw. żółtym metalem.
Otóż obijanie miedzią było bardzo drogie. Na statkach handlowych opłacało się to tylko w szczególnych okolicznościach, zwłaszcza pod koniec XVIII i na początku XIX, kiedy typowy rejs towarowca trwał dość długo i nie było żadnego nacisku na prędkość – podróże do Chin i z powrotem potrafiły zajmować ponad rok. Skala problemów obrastania kadłuba i zjadania go przez świdraki zależała też od szerokości geograficznej. Nie warto było stosować takich drogich zabezpieczeń dla statków zajmujących się transportem węgla między północnymi a południowymi portami Wielkiej Brytanii, zatrudnionych w handlu ze Skandynawią, Niemcami czy Holandią. Ale armator zainteresowany głównie szlakami do Indii Zachodnich i eksploatujący swoje jednostki na akwenach rojących się od piratów, mógł już inaczej patrzeć na kwestię opłacalności. Wybuch wojny lub zawarcie pokoju wpływały z kolei na liczbę korsarzy i potrzebę szybkiej ucieczki przed każdym okrętem nieprzyjaciela. Krótko mówiąc, początkowo obijanie miedzią statków handlowych było nikłe, ale żadnymi danymi statystycznymi na ten temat nie dysponuję.
Próbowano stosować zamiast miedzi zwykłe mosiądze, jednak – chociaż tańsze – były zarazem dużo mniej skuteczne.
Przełom przyniosło wynalezienie przez angielskiego chemika i metalurga, George’a Fredricka Muntza, tzw. żółtego metalu, nazwanego metalem Muntza. Z chemicznego punktu widzenia jest to twardy mosiądz (wprawdzie obecnie niektóre normy odróżniają żółty metal od metalu Muntza po bardzo dokładnie zdefiniowanej zawartości cynku, ale w XIX wieku do wszystkich mosiądzów z tej grupy odnoszono obie nazwy). Został opatentowany w Wielkiej Brytanii w 1832 i od około 1834 rozpoczął triumfalny pochód do floty handlowej. Miał bowiem niemal identyczne właściwości antyporostowe jak czysta miedź, a kosztował o jedną trzecią mniej. Odtąd bardzo wiele statków towarowych i pasażerskich obijano tym metalem. Często kładziono go nie bezpośrednio na drewno, ale na podkład z filcu moczonego w smole. Znowu nie mam tutaj danych statystycznych, lecz dla wyrobienia sobie poglądu wystarczy zajrzeć do rejestrów Lloyda, linki do których zostały znalezione i wskazane przez Kolegów z FOW. Przy opisach poszczególnych statków bardzo często można znaleźć literę C oznaczającą „miedziowanie”, litery YM oznaczające pokrywanie żółtym metalem oraz literę F, oznaczającą podkład z filcu. Rzadko pojawia się tam również mosiądz. Na podstawie tych rejestrów można na pewno sporządzić nawet wiarygodny bilans.
Obecnie uważa się, że nagły rozkwit konstrukcji statków o budowie kompozytowej, w czasach gdy od dawna pływały już żelazne, spowodowany był właśnie problemami z obrastaniem kadłubów. Na żelaznych jeszcze długo nie umiano sobie z tym poradzić (bezpośrednie obicie miedzią nie wchodziło z oczywistych powodów w grę = super ogniwo galwaniczne i super korozja), a dzięki taniemu żółtemu metalowi obicie drewnianych burt rozpostartych na żelaznym szkielecie stało się na dość długo najlepszą alternatywą.
Krzysztof Gerlach
P.S. Dziękuję za informację o blachach na dachy kościołów. Niby na nic mi się to nie przyda, ale człowieka drażni, jak nie wie takich, zdawałoby się oczywistych rzeczy.
Krzysztof Gerlach
Posty: 4453
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

I jeszcze uzupełnienie:
w opisach jednostek cywilnych chwytanych przez wszystkie strony w czasach wojen napoleońskich można znaleźć frazy brzmiące mniej więcej "piękny, nowy statek, obity miedzią". Zwracanie na ten fakt specjalnej uwagi oznacza, że ciągle była to wtedy rzadkość. Z drugiej jednak strony wyjaśnia zarazem, iż znajdowali się armatorzy, którzy uważali taką inwestycję za wartą ryzyka.
Krzysztof Gerlach
ODPOWIEDZ