Медная обшивка

Металлическая обшивка Катти Сарк , изготовленная из медного сплава Muntz Metal.

Медная обшивка — это метод защиты корпуса деревянного судна от нападения корабельных червей , ракушек и других морских растений за счет использования медных пластин, прикрепленных к поверхности корпуса ниже ватерлинии . Он был впервые разработан и разработан Королевским флотом в 18 веке. В древности древние китайцы использовали медные пластины, а древние греки использовали свинцовые пластины для защиты подводного корпуса.

Разработка

Износ корпуса деревянного корабля был серьезной проблемой в эпоху парусного спорта . Корпуса кораблей постоянно подвергались атакам корабельных червей, ракушек и других морских растений, и все это оказывало негативное воздействие на корабль, будь то структурное, в случае червя, или влияющее на скорость и управляемость, в случае водорослей. Наиболее распространенными методами решения этих проблем было использование деревянной, а иногда и свинцовой обшивки. Расходная деревянная обшивка эффективно обеспечивала неструктурную обшивку корпуса, защищающую от атак червя, и ее можно было легко заменять в сухом доке через регулярные промежутки времени. Однако трава быстро росла и замедляла корабли. Свинцовая обшивка, хотя и более эффективна в решении этих проблем, чем древесина, плохо вступала в реакцию с железными болтами кораблей.

Различные методы гравировки и оплаты были еще старше, чем методы обшивки . Использовались три основных вещества: белое вещество, это была смесь китового жира , канифоли и серы ; черные вещи, смесь смолы и смолы ; и коричневые вещи, это была просто сера, добавленная к черной массе. Обычной практикой было покрывать корпус выбранным веществом, а затем покрывать его тонким внешним слоем деревянных обшивок.

Использование медной оболочки было впервые предложено Чарльзом Перри в 1708 году, но оно было отклонено Военно-морским советом по причине высокой стоимости и предполагаемых трудностей в обслуживании . некоторых кораблей . днища и борта килей и ложных килей Первые опыты с медной обшивкой были проведены в конце 1750-х годов: медными пластинами были обшиты

В 1761 году эксперимент был расширен, и 32-пушечному фрегату HMS Alarm было приказано омеднить все днище в ответ на ужасное состояние, в котором он вернулся со службы в Вест-Индии . HMS Alarm был выбран потому, что в 1761 году было отправлено письмо о состоянии корабля, в котором говорилось, что черви из воды нанесли значительный ущерб деревянному корпусу корабля. До того, как были установлены медные пластины, корпус был покрыт «мягким материалом», который представлял собой просто волосы, пряжу и коричневую бумагу. Медь показала себя очень хорошо как в защите корпуса от нашествия червей, так и в предотвращении роста сорняков, поскольку при контакте с водой медь образовывала ядовитую пленку, состоящую в основном из оксихлорида меди , которая отпугивала эти морские организмы. Более того, поскольку эта пленка была малорастворимой, она постепенно смывалась, не оставляя морских обитателей возможности прикрепиться к кораблю. обнаружило, Однако вскоре Адмиралтейство что медные болты, которыми пластины крепились к корпусу, вступили в реакцию с железными болтами, использованными при строительстве корабля, в результате чего многие болты стали практически бесполезными. В 1766 году из-за плохого состояния железных задвижек Алармовскую медь сняли.

После этого эксперимента, сдерживаемый непредвиденной и непонятной гальванической реакцией между медью и железом, свинцовую обшивку попробовали еще раз, хотя она оказалась непригодной для этой задачи, поскольку пластины имели тенденцию пугающе быстро выпадать из корпуса. К 1764 году второе судно, HMS Dolphin , было обшито медью специально для того, чтобы подготовить его к исследовательскому путешествию в тропических водах. Корпус « Дельфина » был осмотрен в 1768 году после того, как корабль дважды обогнул земной шар; произошла значительная коррозия железных компонентов корпуса, которые пришлось заменить. В 1769 году была предпринята еще одна попытка омеднения корпуса корабля, на этот раз на новом корабле, построенном с использованием болтов из медного сплава. На этот раз результаты оказались гораздо более благоприятными, но проблемы с болтами все равно остались. Начало и усиление с 1773 года войны с Америкой отвлекли внимание от проблемы крепления болтов, необходимой для реализации полномасштабной программы омеднения.

К 1780-м годам технология распространилась в Индию. Правитель Майсура Типу Султан распорядился, чтобы все корабли его военно-морского флота получили медную обшивку после соблюдения льгот на кораблях Французской и Ост-Индской компаний.

Широкое внедрение

Останки деревянного корабля начала XIX века, обнаруженные в 2012 году на глубине 4000 футов (1200 м) в Мексиканском заливе судном NOAAS Okeanos Explorer . Большая часть древесины распалась, оставив после себя медную обшивку, сохранившую форму корпуса.

В разгар американской войны Королевский флот в 1778 году приступил к обмазке днищ всего флота. Этого бы не произошло, если бы не война. Это также произошло потому, что в 1778 году г-н Фишер, судостроитель из Ливерпуля (который вел оживленную торговлю с Западной Африкой), отправил письмо в Военно-морской совет. В нем он рекомендовал «медную обшивку» как решение проблем корабельных червей в теплых тропических водах и влияния на скорость усиков морских водорослей, цепляющихся за корпуса. Само письмо не сохранилось и косвенно упоминается в другой официальной переписке, хранящейся в Национальном морском музее; Возможно, это было связано или совпало с новым критическим техническим прорывом в защите железных болтов путем наложения толстой бумаги между медными пластинами и корпусом. Недавно это было успешно (вероятно) опробовано на HMS Jupiter . Этот прорыв должен был привести к победе над Адмиралтейством.

Письмо Фишера увидел новый контролер ВМФ Чарльз Миддлтон , у которого в то время была серьезная проблема с поставкой более 100 кораблей для американской войны за независимость (1775–1783), которая в том же году (1778) усугублялась французским оппортунизмом в объявив войну Великобритании в поддержку американских повстанцев. Это фактически превратило локальную гражданскую войну в глобальный конфликт. За ней последовала Испания в 1779 году и Нидерланды в 1780 году, и поэтому Британии пришлось столкнуться с тремя своими величайшими соперниками. Миддлтон придерживался мнения, что Британия «превзошла численностью на каждой станции», и что военно-морской флот должен был «вытащить нас из нынешней опасности». Он понимал, что меднение позволяет флоту оставаться в море гораздо дольше без необходимости чистки и ремонта подводного корпуса, что делает его очень привлекательным, хотя и дорогим, предложением. Ему пришлось расширить флот, но времени на пополнение флота не было, а доступные ресурсы были ограничены. Чтобы построить военный корабль, может потребоваться пять лет и 2000 деревьев. Однако он мог отремонтировать существующий флот, он ухватился за решение Фишера и 21 января 1779 года написал в Адмиралтейство. Он также обратился к королю с просьбой Георг III непосредственно по этому «делу величайшей важности» для получения необходимого финансирования. Он взял с собой модель HMS Bellona с медным днищем, чтобы проиллюстрировать метод. Король поддержал его в этом дорогостоящем процессе для непроверенной технологии.

На каждое судно в среднем требовалось 15 тонн меди, нанесенной в среднем на 300 пластин. Вся медь поставлялась британскими рудниками (единственной страной в мире в то время, которая могла это сделать), причем крупнейшим рудником была гора Парис в Англси , северный Уэльс. Рудник Парис недавно начал крупномасштабную добычу и наполнил британский рынок дешевой медью; однако 14 тонн металла, необходимые для омеднения 74-пушечного третьего ранга линейного корабля , все равно стоили 1500 фунтов стерлингов , по сравнению с 262 фунтами стерлингов за древесину. Считалось, что выгоды от увеличения скорости и времени в море оправдывают соответствующие затраты. В мае 1779 года Миддлтон разместил в доках Портсмута приказ о медении всех кораблей, включая 32 орудия, когда они в следующий раз войдут в сухой док. В июле этот заказ был расширен за счет кораблей с 44 орудиями и менее, всего за год — 51 корабль. Затем было решено, что весь флот должен быть омедненным из-за трудностей с содержанием смешанного флота, состоящего из кораблей с медью и без меди. К 1781 году было омеднено 82 линейных корабля, четырнадцать 50-пушечных кораблей, 115 фрегатов и 182 судна без рейтинга.

Однако все это было слишком поздно, чтобы предотвратить потерю американских колоний; тем временем французы угрожали прибыльной торговле сахаром в Карибском бассейне, которая в то время считалась более важной для британских интересов, чем 13 колоний . Торговля сахаром покрывала расходы, связанные с американской войной за независимость и англо-французской войной (1778–1783) . Недавно покрытые медью корабли Королевского флота, еще не испытанные, были успешно использованы Родни при разгроме французов в битве при Сенте у Доминики в 1782 году.

К моменту окончания войны в 1783 году проблемы с болтовым креплением корпуса снова стали очевидными. Наконец был найден подходящий сплав для корпусных болтов — медь и цинк. Ценой больших затрат Адмиралтейство решило в 1786 году продолжить замену болтов на всех кораблях военно-морского флота, тем самым окончательно устранив проблему коррозии болтов. Этот процесс длился несколько лет, после чего не потребовалось никаких существенных изменений в системе омеднения и металлическое покрытие оставалось стандартным методом защиты подводного корпуса корабля до появления современной противообрастающей краски . В 19 веке чистая медь была частично заменена металлом Мунца , сплавом, состоящим из 60% меди, 40% цинка и небольшого количества железа. Преимущество металла Мунца заключалось в том, что он был несколько дешевле меди.

Гражданское использование

После его широкого внедрения в Королевском флоте некоторые судовладельцы использовали этот метод на своих торговых судах. Единственное омедненное судно было зарегистрировано в реестре Ллойда в Лондоне в 1777 году — работорговец шлюп - « Хок» водоизмещением 140 тонн. Это конкретное судно произвело впечатление на Адмиралтейство, когда оно было осмотрено Сэндвичем в 1775 году в Ширнессе после пятилетнего плавания в Индию. К 1786 г. было омеднено 275 судов (около 3% торгового флота). К 1816 году эта цифра выросла до 18% британских торговых судов. Медные листы экспортировались в Индию для использования на построенных там кораблях. В конце 18 - начале 19 века около 30% индийских кораблей были покрыты медью.

Владельцев торговых судов привлекла экономия, которую удалось получить благодаря медной обшивке, несмотря на первоначальные затраты. Поскольку меднение было дорогостоящим, только лучшие владельцы были склонны вкладывать средства в этот метод, и в результате использование медной оболочки имело тенденцию указывать на хорошо найденное и обслуживаемое судно, что привело к тому, что Lloyd's of London взимала более низкие страховые взносы, поскольку суда представляли больший риск. Отсюда и произошло выражение «медное дно» как показатель качества.

Омеднение чаще использовалось на торговых судах, плавающих в теплых водах. Корабли, плавающие в более холодных северных водах, часто продолжали использовать сменные деревянные доски обшивки. Организмы, сверлящие древесину, представляли меньшую проблему для этих сосудов, и их часто регулярно подвергали крену — операция, которая могла нанести значительный ущерб дорогостоящему омеднению. Меднение широко применялось на невольничьих кораблях . После того, как Закон об отмене работорговли стал британским законом в 1807 году, работорговля стала незаконной, поэтому работорговцы ценили быстроходные корабли, которые с большей вероятностью уклонялись от патрулирования судов Королевского флота, намеревающихся их захватить.

Эксперименты Хамфри Дэви с медной обшивкой

См. Также: Катодная защита.

В конце 18 - начале 19 века сэр Хамфри Дэви провел множество экспериментов, чтобы определить, как уменьшить коррозию, которую морская вода вызывает на незащищенной медной оболочке. С этой целью он погрузил на берег медь разной толщины, а затем измерил, насколько морская вода разрушила каждую из них. Листы разных металлов оставались в морской воде четыре месяца, а затем были исследованы. В этом испытании также были задействованы два портовых корабля: один с дополнительной цинковой лентой, другой — с железной. Дэви заметил, что, хотя цинк и железо сами по себе покрываются карбонатом, который позволяет сорнякам, растениям и насекомым прикрепляться к металлу, медные листы, которые были соединены с чугунными или цинковыми деталями, не имели каких-либо прикрепленных форм жизни или обесцвечивания. . Незащищенная медь в результате коррозии быстро меняет цвет с красноватого на зеленоватый. При смешивании остальных металлов с медью в пропорциях от 1:40 до 1:150 видимых признаков коррозии не наблюдалось, а потеря массы была минимальной. Когда соотношение было изменено на 1:200 и 1:400, произошла значительная коррозия и потеря веса. Поэтому Дэви выступал за защиту меди от чугуна, поскольку его производство было самым дешевым, и, по его наблюдениям, ковкий железо и цинк изнашивались быстрее.

Другое использование

Термин «медное дно» по-прежнему используется для описания предприятия, плана или инвестиций, которые безопасны и наверняка будут успешными. Родственное слово «медное крепление» (и глагольная форма « медное крепление ») используется аналогично, хотя и с оттенком «защищенный, однозначный», а не «заслуживающий доверия, надежный».

См. также

• Кренящийся
• Корпус (водоход)
• Нельсон Чекер

Библиография

• Биглхол, Джей Си (1966). Исследование Тихого океана . Адам и Чарльз Блэк, Лондон. OCLC   422331302 .
• Гардинер, Роберт; Лавери, Брайан, ред. (2004). Линия боя: Парусный военный корабль 1650-1840 гг . Конвей Мэритайм Пресс. ISBN  0851779549 .
• Лавери, Брайан (1987). Вооружение и оснащение английских военных кораблей 1600-1815 гг . Лондон: Conway Maritime. ISBN  0-85177-451-2 .
• Маккарти, Майк (2005). Корабельные крепления: от швейной лодки до парохода . Издательство Техасского университета A&M. ISBN  1585444510 .
• Макки, Александр (1972). Басс, Джордж Ф. (ред.). История мореплавания на основе подводной археологии . Темза и Гудзон. ISBN  0500010773 .
• Роджер, Николас (2004). Владение океаном: военно-морская история Великобритании, 1649-1815 гг . Аллен Лейн. ISBN  0-7139-9411-8 .

Внешние ссылки

• Национальный реестр загрязнителей - Информационный бюллетень о меди и соединениях