Drewno na okręty żaglowe

Okręty Wojenne do 1905 roku

Moderatorzy: crolick, Marmik

Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Pewna ciekawostka, którą na razie pozostawię bez odpowiedzi. Trudno ją jednak traktować jako zagadkę sensu stricto, ponieważ wyjaśnienie wymaga pewnej wiedzy dendrologicznej – nie da się na nią „wpaść” na zasadzie czystej logiki. Każdy specjalista z biologii będzie to wiedział od razu, a każdy specjalista z innej dziedziny – musiałby dopiero szukać w książkach czy w sieci, więc nie wiem, czy warto, skoro ja i tak zamierzam rzecz opisać. Być może znajdzie się jednak ktoś, kogo będzie bawiło samodzielne poszukiwanie prawdy, więc zostawię to jakiś czas w stanie zawieszenia.
Otóż pisałem już tu kiedyś, że praktyka dowiodła zdecydowanej wyższości – w charakterze surowca na maszty – sosen europejskich pozyskiwanych z pewnego pasa geograficznego. Nie było na świecie bardziej odpowiednich do tego celu drzew niż Pinus sylvestris ścinane na szerokościach geograficznych środkowo-północnej Europy, od lasów Polski po środek Rosji. Jednak nawet w Europie ten sam gatunek był gorszy zarówno na południe od tego pasa, jak na północ. Jaki mechanizm biologiczny był za to odpowiedzialny?
Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

W czasach drewnianych żaglowców poszukiwano na maszty drzew prostych na wielkich długościach i przy znacznej grubości pnia. Poza tym musiały odznaczać się nieprzeciętną giętkością, wytrzymałością i trwałością. Dla uzyskania tych własności najważniejsza była odpowiednia budowa przekroju oraz na ogół duża zawartość żywicy. Jak wie każde dziecko, drzewo przyrasta rocznymi słojami, szczególnie dobrze widocznymi właśnie u gatunków iglastych i pochodzących z krajów o wyraźnie zaznaczających się zmianach pór roku (a konkretnie temperatury, ewentualnie suszy i deszczu). Każdy słój składa się z dwóch warstw – drewna wczesnego, budowanego w okresie intensywnej wegetacji (głównie wiosną), oraz drewna późnego. Warstwy te mają inną rolę do odegrania w drzewie, ale to nie wykład z biologii, więc wystarczy wiedzieć, że komórki drewna wczesnego są cienkościenne, z dużą przestrzenią wewnątrz („o dużym świetle”), miękkie, lekkie, więc mechanicznie SŁABE. I przeciwnie, komórki drewna późnego są ściśnięte (światło naczyń i cewek jest małe), z grubymi ściankami, twarde i ciężkie, więc to one odpowiadają za wytrzymałość. W zależności od gatunku drzewa, klimatu, siedliska, wpływu otoczenia, zakłóceń cyklu wegetatywnego, czynników wrodzonych i może jeszcze czegoś tam, SŁOJE przyrastają szerokie lub wąskie. Tak się składa, że podczas przyrostu słoju drzewa iglastego zmianie ulega przede wszystkim grubość warstwy drewna wczesnego, a grubość mocnego drewna późnego pozostaje prawie stała. W efekcie im szerszy słój, tym gorzej, ponieważ procentowy udział warstwy decydującej o wytrzymałości spada. Oczywiście im węższe słoje, tym dłużej trwa osiągnięcie przez drzewo odpowiednich wymiarów do ścinki, ale to już nie był problem masztowników.
Dla sosny zwyczajnej Pinus sylvestris, nec plus ultra wśród gatunków przeznaczanych na maszty, dobra jest szerokość słojów zaledwie 2 mm. Mówi się (i mówiono wtedy) w takim przypadku o drewnie WĄSKOSŁOISTYM.
Jaki to ma związek z szerokością geograficzną i klimatem? Otóż drzewa iglaste rosnące na glebach BARDZO ŻYZNYCH, na nizinach, w ciepłym klimacie, z długą, ciepłą wiosną oraz krótką, łagodną zimą, będą miały długie okresy wzrostowe, które wykorzystają na budowę lekkiej, słabej warstwy drewna wczesnego. Dadzą drewno SZEROKOSŁOISTE, bardzo kiepskie jako materiał budulcowy. Za to ta sama sosna rosnąc w górach, na północy, na TROCHĘ gorszej glebie, oraz na takich szerokościach geograficznych, na których wiosna jest krótka, a zima ostra i długa, będzie budowała setkami lat bardzo wytrzymałe, świetne drewno wąskosłoiste, w którym udział ciężkiej, mocnej warstwy drewna późnego jest procentowo znacznie większy.
To wyjaśnia prosto, dlaczego sosny rosnące na zachód (klimat morski) i południe od wspominanego pasa MUSIAŁY być gorsze, poza jakimiś wybranymi, pojedynczymi siedliskami (np. góry).
Pozostaje natomiast pytanie, dlaczego sosny rosnące w jeszcze „gorszych” warunkach, daleko na północy (Norwega, północna Szwecja), czyli teoretycznie mogące wytwarzać jeszcze węższe słoje, były jednak złe? Otóż, „co za dużo, to niezdrowo” – jak przypomniałem na początku, maszty musiały być nie tylko mocne, ale też SPRĘŻYSTE i TRWAŁE. Sosna zawdzięczała te dwie ostatnie własności głównie zawartości żywicy. Drzewa szerokosłoiste traciły żywicę szybko po ścięciu, wąskosłoiste zatrzymywały ją znacznie dłużej, a rosnące na Dalekiej Północy (z uwagi na ZBYT PODŁE GLEBY, nie temperaturę) od razu miały jej stosunkowo mało. Poza tym za ostre warunki klimatyczne powodowały swoistą degradację niektórych gatunków – np. świerk norweski, wąskosłoisty i mocny za młodu (kiedy nadawał się tylko na krótkie drzewca, np. reje), porowaciał z wiekiem i tracił potrzebne walory właśnie wtedy, gdy osiągał potrzebne rozmiary. Dość karłowate, powyginane na wszystkie strony sosny wysokogórskie (limba), albo rosnące na bagnach (Daleka Północ, ale i różne rejony Polski) oraz skraju tundry, mają drewno bardziej szerokosłoiste niż dobra sosna strefy umiarkowanej, mało zwarte, lekkie, miękkie i o zbyt niskiej wytrzymałości na zginanie, by mogły się nadawać na dobre maszty.
Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4909
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

Bardzo dziękuję za ten wpis. Przyznam, że temat mnie intrygował. Ale mam jeszcze pytanie, czemu taki ostrzejszy ( ale nie ekstremalnie ostry ) klimat był nieodpowiedni dla dębiny ( w kontekście budulca okrętowego oczywiście ). Na dalekiej północy oczywiście dębów brak, ale w Polsce w swoim czasie mogło być sporo, ale były gorsze od rodzimych brytyjskich.
Może drzewa rosły bardziej "powykręcane", ale wtedy nadawały by się na różne kształtowniki, a wciąż mi się wydaje że brytyjski dąb i do tego celu był lepszy.
Czyżby ostre zimy powodowały mikropęknięcia w drewnie z powodu zamarzania soków które w drzewach liściastych bardziej przypominają wodę niż żywicę?
Czy też był inny powód?

pozdrawiam

Maciej Chodnicki
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Panie Macieju,
Każdy z wymienionych przez Pana powodów mógł mieć drobny wpływ (inni wymieniają jeszcze szkodliwość bardzo długiego - w przeciwieństwie do Anglii - spływu słodką wodą, szkodzącą niewysezonowanym drzewom liściastym), lecz podstawowa przyczyna była zupełnie inna.
Otóż natura tak to dziwnie urządziła, że dla bardzo wielu (nie wszystkich!) drzew liścistych, w tym dębu, zaletą jest właśnie SZEROKOSŁOISTOŚĆ. Słój w tym drewnie składa się z tych samych warstw co w drewnie iglastym, ale w miarę przyrostu szerokości, tutaj warstwa drewna wczesnego pozostaje prawie stała, a wzrasta grubość warstwy drewna późnego - czyli dokładnie odwrotnie niż dla sosny! Zatem i sosna i dąb rosnące w łagodnym klimacie, na żyznych glebach, przy długim okresie wegetacyjnym, wytwarzają szerokie słoje, a w warunkach odwrotnych - wąskie. Jednak to, co dla drewna iglastego oznacza spadek własności mechanicznych (wzrost udziału słabego drewna WCZESNEGO w SZEROKIM słoju), dla dębu jest kapitalnym wzmocnieniem (wzrost procentowego udziału mocnego drewna PÓŹNEGO w szerokim słoju), i oczywiście vice versa dla słojów wąskich.
Pozdrawiam, Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Zagadka.
Dlaczego tak rzadko wykorzystywano na maszty i reje drzewa liściaste?
Przecież nie brak wytrzymałych i trwałych drzew tej grupy, o całkiem niezłej giętkości. Można też wśród nich znaleźć takie gatunki, które dają wysokie i proste pnie, o zupełnie wystarczającej długości do budowy drzewc składanych. Co więcej, wcale nie jest tak, że nigdy tak nie postępowano. Mamy świadectwa archeologiczne wykonywania potężnych masztów dębowych na kogach i holkach. Narody dysponujące dostępem do bogatych lasów tropikalnych również pozyskiwały rozmaite egzotyczne gatunki liściaste do konstruowania masztów i rej.
Czemu więc to taka rzadkość w skali epoki żaglowej?
Krzysztof Gerlach
Ramond
Posty: 240
Rejestracja: 2007-12-12, 17:53
Lokalizacja: Wrocław

Post autor: Ramond »

Czyżby sosny były tańsze? A drzew w rodzaju dębów szkoda było wykorzystywać na maszty, które można wykonać z drzew iglastych...
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4909
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

Podejrzewam raczej coś innego. Sosna mogła sobie urosnąć do 30 metrów wysokości ( albo i więcej ) prosta, równa, bez załamań itd. Jak się przyjrzeć dębom to takich wysokich za wiele nie ma, a składanie masztu z małych deseczek.... Może i możliwe, ale mi osobiście wydaje się nie praktyczne.
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Odpowiedź na sugestię Ramonda.
Trochę TAK.
Cena i dostępność zawsze były ważne. Ponieważ dąb okazał się najlepszy na główne elementy strukturalne, a duże, stare drzewa szybko zostały przerzedzone, dużo kosztował. Sosna była łatwiej dostępna i tańsza. Ale na maszty i reje (zwłaszcza na te ostatnie) nadawały się drzewa młodsze, nie tak masywne, na razie nieprzydatne do budowy kadłubów. Dębinę wykorzystywano szeroko do wielu celów i raczej się nie zdarzało, aby patrzono na młodego dębczaka - z którego dałoby się zrobić np. piękny gafel - i mówiono: nie, przyjdziemy tu za 120 lat i sprawdziwmy, czy juz się nadaje na dziobnicę trójpokładowca. To była bieżąca eksploatacja aktualnych drzewostanów.
Poza tym rosły dość obficie rozmaite drzewa liściaste, których wykorzystanie do budowy okrętów żaglowych nie dorównywało dębinie, a i cena (ze względu na lokalne źródła) mogła być niższa niż najlepszych sosen bałtyckich.
Nie były to zatem przyczyny GŁÓWNE.
Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Odpowiedź na sugestię pana Macieja.
Niewątpliwie dąb o takiej wysokości i prostym pniu jak najpotężniejsze sosny europejskie byłby ewenementem. Jednak:
a) nie ograniczyłem pytania tylko do dębu, a ponadto włączyłem do możliwego spektrum także gatunki tropikalne, wśród których nie brakowało drzew wielkich i prostych
b) na reje, gafle, bomy potrzeba było znacznie krótszych i cieńszych półfabrykatów niż na kolumny masztów
c) na początku XIX w. żadna sosna (europejska czy amerykańska) nie była dość duża, by zrobić maszt trójpokładowca z pojedynczego drzewa. Wszystkie kolumny masztowe wielkich okrętów składano z wielu części. Maszty składane miały swoje wady (dużą masę), lecz dzięki bardzo przemyślanej budowie były znacznie silniejsze niż jakikolwiek maszt jednolity z tego samego gatunku drewna.
Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4909
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

To może inaczej - drzewa liściaste generalnie mają większą gęstość ( w sensie większą masę przy takiej samej objętości ) od swoich iglastych odpowiedników ( tak mi się przynajmniej wydaje, nie wiem czy to prawda, ale takie donoszę wrażenie przy dźwiganiu pnia sosny i np. dębu czy nawet głupiej brzozy :shock: ), a wiadomo że wszelkie maszty umieszczone wysoko powinny być raczej lekkie, ze względów oczywistych.
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

TAK JEST !!!
Podstawowe przyczyny były dwie.
1) Można było znaleźć wysokie i proste drzewo liściaste o dużej giętkości, mające niezłą wytrzymałość. Można było znaleźć wysokie i proste drzewo liściaste o znakomitej wytrzymałości i nienajgorszej sprężystości. Jednak żaden gatunek liściasty nadający się na maszty ze względu na cechy kształtowo-wymiarowe, nie łączył w sobie RAZEM siły i giętkości w sposób porównywalny do charakterystyk sosny.
2) Wystarczająco wytrzymałe i trwałe drewno gatunków liściastych jest strasznie CIĘŻKIE! Maszty i reje, wznoszące się nad wodą na kilkadziesiąt metrów, dawały ogromny moment przechylający okręt, pogarszały jego stateczność, obniżały skuteczność bojowego użycia (furty po zawietrznej nisko nad falami, pojawianie się momentu kierującego dziób w stronę wiatru, stromo pochylone pokłady, na których należało ręcznie podciągać wielotonowe działa itd.), zwiększały ryzyko zatonięcia.
Zobaczmy na przykładzie, jak by to wyglądało w liczbach. Brytyjski dwupokładowiec 84-działowy „Calcutta” z 1831 r. miał maszty i reje o łącznym ciężarze 89,93 tony angielskiej (po 1016 kg), do czego dochodziło jeszcze 16,85 tony drzewc zapasowych, też wysoko składowanych, ponieważ na najwyższym z pokładów na śródokręciu. Łączna masa elementów omasztowania wynosiła 106,78 tony. Kolumna grotmasztu tego okrętu charakteryzowała się długością 36,22 m (przy średnicy 101 cm!), co oznaczało, że szczyt całego masztu głównego wznosił się nad wodnicą ładunkową na prawie 60 metrów. Gdyby masztownicy wymienili wszystkie sosnowe drzewca na dębowe, masa elementów wznoszących się wysoko nad wodą (kolumny, stengi, reje, gafel, bom) wzrosłaby do około 152 ton, a zapasowych drzewc składowanych na górnym pokładzie – do ponad 28 ton. Zatem całkowita masa omasztowania tego okrętu wzrosłaby ze 106,78 do ponad 180 ton!!! Dodatkowe 80 ton na wielkim ramieniu (rzecz jasna nie 60 m, ale i tak dużo) byłoby rujnujące dla właściwości żaglowca.
Portugalczycy doświadczyli tego boleśnie, kiedy wypatrzyli w lasach Brazylii gatunki drzew liściastych świetnie nadających się na maszty - poza tym jednym drobiazgiem, że diabelnie ciężkich. Ich galeony, i tak już obdarzone wysokimi i ciężkimi nadbudówkami, kładły się na burtę przy atlantyckim wietrze.
Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Zagadka.
Nie jestem pewien, czy już o tym nie pisałem. Jeśli tak – trudno, trzeba obecny post zignorować. W każdym razie w budownictwie amerykańskich kliprów wykorzystywano wiele różnych drzew, starannie dobierając je na konkretne elementy. Jednym z tych gatunków, stosowanym na niewielkie i dość szczególne części, była jodła balsamiczna (Abies balsamea), której igły odznaczają się podobno (zwłaszcza po roztarciu) intensywnym, balsamicznym zapachem. Do czego konkretnie jej używano?
Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4909
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

Takiego pytania jeszcze nie było.
Ale idąc śladem kliprów - czy może służyły do robienia szczególnego aromatu, podczas wizyt oficjalnych gości, którzy podziwiali boazerie takie same jak w Rolls Royce'ach?
Krzysztof Gerlach
Posty: 4473
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Nie. :)
Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
Maciej3
Posty: 4909
Rejestracja: 2008-05-16, 11:36

Post autor: Maciej3 »

Czyli kadzidełka odpadają :(
Szkoda, bo to by dopiero było zastosowanie :-D

Skoro elementy były małe, to może:
- kołki? ( chyba nie, raczej nie ta twardość )
- jakieś elementy mocujące liny?
- mocowania relingów?
- drzwi?
- zawiasy?

coś pomysły mi się kończą....

pozdrawiam

Maciej Chodnicki
Bukowa
Posty: 338
Rejestracja: 2006-07-19, 15:54
Lokalizacja: Bukowa

Post autor: Bukowa »

Ponieważ klipry były zazwyczaj "herbaciane" to może chodziło o jakieś elementy w ładowniach umożliwiające zachowanie oryginalnego aromatu ładunku w warunkach zmiennej wilgotności etc. ? ;)
Pozdrawiam
Robert
ODPOWIEDZ