Медная обшивка — это метод защиты корпуса деревянного судна от нападения корабельных червей , морских желудей и других морских организмов с помощью медных пластин, прикрепленных к поверхности корпуса ниже ватерлинии . Он был впервые применен и разработан Королевским флотом в 18 веке. В древности древние китайцы использовали медные пластины, а древние греки — свинцовые пластины для защиты подводной части корпуса.
Износ корпуса деревянного судна был значительной проблемой в эпоху парусного спорта . Корпуса судов постоянно подвергались атакам корабельных червей, ракушек и других морских растений, все из которых оказывали неблагоприятное воздействие на судно, будь то структурное, в случае червей, или влияя на скорость и управляемость, в случае водорослей. Наиболее распространенными методами решения этих проблем были использование деревянной, а иногда и свинцовой обшивки. Расходуемая деревянная обшивка эффективно обеспечивала неструктурную оболочку корпуса для атаки червей и могла быть легко заменена в сухом доке через регулярные промежутки времени. Однако водоросли быстро росли и замедляли суда. Свинцовая обшивка, хотя и была более эффективна, чем деревянная, в смягчении этих проблем, плохо реагировала с железными болтами кораблей. [1]
Еще старше, чем методы обшивки, были различные методы гравировки и оплаты. Было три основных используемых вещества: белое вещество, [2] которое было смесью китового жира , канифоли и серы ; черное вещество, [2] смесь дегтя и смолы ; и коричневое вещество, [2] которое было просто серой, добавленной к черному веществу. Было обычной практикой покрывать корпус выбранным веществом, а затем покрывать его тонким внешним слоем деревянной обшивки. [3]
Использование медной обшивки было впервые предложено Чарльзом Перри в 1708 году, хотя оно было отклонено Военно-морским советом по причине высокой стоимости и предполагаемых трудностей в обслуживании . Первые эксперименты с медной обшивкой были проведены в конце 1750-х годов: днища и борта килей и фальшкилей нескольких кораблей были обшиты медными пластинами. [4]
В 1761 году эксперимент был расширен, и 32-пушечный фрегат HMS Alarm получил приказ покрыть медью 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 относительно состояния корабля, в котором говорилось, что черви из воды нанесли значительный урон деревянному корпусу корабля. [5] Перед тем, как были нанесены 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 вторжения червей, так и в предотвращении роста водорослей, поскольку при контакте с водой медь образовывала ядовитую пленку, состоящую в основном из оксихлорида меди , которая отпугивала эти морские организмы. Кроме того, поскольку эта пленка была слаборастворимой, она постепенно смывалась, не оставляя никакой возможности для морской жизни прикрепиться к кораблю. Однако вскоре Адмиралтейство обнаружило , что медные болты, используемые для крепления пластин к корпусу, вступили в реакцию с железными болтами, использованными при строительстве корабля, сделав многие болты практически бесполезными. В 1766 году из-за плохого состояния железных болтов медь Alarm была удалена. [6]
После этого эксперимента, и сдерживаемые непредвиденной и непонятой гальванической реакцией между медью и железом, свинцовая обшивка была опробована снова, хотя было обнаружено, что она не подходит для этой задачи, так как пластины имели тенденцию отпадать от корпуса пугающе быстро. К 1764 году второе судно, HMS Dolphin , было обшито медью, специально для подготовки его к исследовательскому плаванию в тропических водах. [7] Корпус Dolphin был осмотрен в 1768 году после того , как судно дважды совершило кругосветное плавание; была обнаружена значительная коррозия железных компонентов корпуса, которые пришлось заменить. [5] В 1769 году была предпринята еще одна попытка меднения корпуса судна, на этот раз на новом судне, которое было построено с использованием болтов, изготовленных из медного сплава. На этот раз результаты были гораздо более благоприятными, но проблемы с болтовым креплением все еще оставались. Начало и обострение войны с Америкой с 1773 года отвлекли внимание от проблемы болтовых соединений, необходимой для полномасштабной программы меднения. [8]
К 1780-м годам технология распространилась в Индии. Правитель Майсура Типу Султан приказал, чтобы все его военные суда получили медную обшивку , увидев преимущества на кораблях Французской и Ост-Индской компаний. [9]
В разгар американской войны Королевский флот в 1778 году приступил к покрытию днищ всего флота медью. Этого бы не произошло, если бы не война. Это также произошло потому, что в 1778 году мистер Фишер, ливерпульский судостроитель (который вел оживленную торговлю с Западной Африкой), направил письмо в Военно-морской совет. [11] В нем он рекомендовал «медную обшивку» как решение проблем корабельных червей в теплых тропических водах и влияние на скорость усиков морских водорослей, цепляющихся за корпуса. Само письмо не сохранилось и косвенно упоминается в другой официальной переписке, хранящейся в Национальном морском музее; оно могло содержать или совпадать с критическим новым техническим прорывом защиты железных болтов путем нанесения толстой бумаги между медными пластинами и корпусом. Это было недавно успешно опробовано (вероятно) на HMS Jupiter . Этот прорыв должен был стать тем, что завоюет Адмиралтейство. [8]
Письмо Фишера увидел новый контролер Военно-морского совета Чарльз Миддлтон , у которого в то время была главная проблема с поставкой более 100 кораблей для Американской войны за независимость (1775–1783), которая усугубилась в том же году (1778) французским оппортунизмом, объявившим войну Великобритании в поддержку американских повстанцев. Это фактически превратило то, что было локальной гражданской войной, в глобальный конфликт. Испания последовала за ней в 1779 году, а Нидерланды — в 1780 году, и поэтому Британии пришлось столкнуться со своими тремя величайшими соперниками. Миддлтон считал, что Британия «численно превосходит всех на каждой станции», и флот должен был «вывести нас из нынешней опасности». Он понимал, что меднение позволяло флоту оставаться в море гораздо дольше без необходимости очистки и ремонта подводной части корпуса, что делало это очень привлекательным, хотя и дорогим, предложением. Ему нужно было расширить флот, но времени на пополнение флота не было, а доступные ресурсы были ограничены. На строительство военного корабля могло уйти пять лет и 2000 деревьев. Однако он мог обновить существующий флот, он ухватился за решение Фишера и 21 января 1779 года написал в Адмиралтейство. Он также обратился с прошением непосредственно к королю Георгу III по этому «вопросу величайшей важности» о необходимом финансировании. Он взял с собой модель HMS Bellona с медным днищем, чтобы проиллюстрировать метод. Король поддержал его в том, что было дорогостоящим процессом для непроверенной технологии.
На каждое судно в среднем требовалось 15 тонн меди, нанесенной в среднем в виде 300 пластин. Вся медь поставлялась британскими рудниками (единственной страной в мире в то время, которая могла это сделать), крупнейшим рудником был Parys Mountain в Англси , на севере Уэльса. Шахта Parys недавно начала крупномасштабное производство и переполнила британский рынок дешевой медью; однако 14 тонн металла, необходимых для покрытия медью 74-пушечного линейного корабля третьего ранга , все еще стоили 1500 фунтов стерлингов [12] по сравнению с 262 фунтами стерлингов за древесину. Преимущества увеличения скорости и времени в море считались оправдывающими связанные с этим затраты. В мае 1779 года Миддлтон разместил в доках Портсмута заказы на покрытие медью всех кораблей до 32 орудий включительно, когда они в следующий раз войдут в сухой док. В июле этот заказ был расширен, включив в него корабли с 44 пушками и менее, в общей сложности 51 корабль в течение года. Затем было решено, что весь флот должен быть покрыт медью, из-за трудностей в содержании смешанного флота из покрытых медью и не покрытых медью кораблей. К 1781 году 82 линейных корабля были покрыты медью, вместе с четырнадцатью 50-пушечными кораблями, 115 фрегатами и 182 судами без рейтинга.
Однако все это было слишком поздно, чтобы предотвратить потерю американских колоний; тем временем французы угрожали прибыльной торговле сахаром в Карибском море, которая в то время считалась более важной для британских интересов, чем 13 колоний . Торговля сахаром оплачивала расходы на Американскую войну за независимость и Англо-французскую войну (1778–1783) . Недавно покрытые медью корабли Королевского флота, еще не испытанные, были успешно использованы Родни при разгроме французов в битве при Сент у берегов Доминики в 1782 году.
К моменту окончания войны в 1783 году проблемы с болтовым соединением корпуса снова стали очевидными. [13] Наконец, был найден подходящий сплав для болтов корпуса — медь и цинк. В 1786 году Адмиралтейство с большими затратами решило продолжить перекрепление болтов на каждом корабле флота, тем самым окончательно устранив проблему коррозии болтов. Этот процесс продолжался несколько лет, после чего не потребовалось никаких существенных изменений в системе меднения, и металлическое покрытие оставалось стандартным методом защиты подводного корпуса корабля до появления современной краски против обрастания . [4] В 19 веке чистая медь была частично вытеснена металлом Мюнца , сплавом 60% меди, 40% цинка и следов железа. Металл Мюнца имел то преимущество, что был несколько дешевле меди.
С его широким распространением в Королевском флоте некоторые судовладельцы применяли этот метод на своих торговых судах. Единственное судно с медной обшивкой было зарегистрировано в регистре Ллойда в Лондоне в 1777 году, это был работорговец Хоук , 140 тонн. [14] [15] Это конкретное судно произвело впечатление на Адмиралтейство, когда его осмотрел Сэндвич в 1775 году в Ширнессе после 5-летнего плавания в Индию. [16] К 1786 году 275 судов (около 3% торгового флота) были покрыты медью. К 1816 году этот показатель вырос до 18% британских торговых судов. [15] Медные листы экспортировались в Индию для использования на построенных там судах. В конце 18-го и начале 19-го века около 30% индийских судов были покрыты медью. [17]
Владельцы торговых судов были привлечены экономией, которую можно было получить, используя медную обшивку, несмотря на первоначальные затраты. Поскольку медная обшивка была дорогой, только лучшие владельцы, как правило, вкладывались в этот метод, и в результате использование медной обшивки, как правило, указывало на хорошо построенное и поддерживаемое судно, что привело к тому, что Lloyd's of London взимал более низкие страховые премии, поскольку суда были более рискованными. [ необходима цитата ] Отсюда происходит фраза «медное дно» как показатель качества.
Меднение чаще использовалось на торговых судах, плавающих в теплых водах. Суда, плавающие в более холодных северных водах, часто продолжали использовать сменные деревянные доски обшивки. Древесные организмы были меньшей проблемой для этих судов, и их часто регулярно кренили — операция, которая могла нанести значительный ущерб дорогостоящей меднению. [15] Меднение широко использовалось на рабовладельческих судах . [15] После того, как Закон об отмене работорговли стал британским законом в 1807 году, работорговля стала незаконной, поэтому работорговцы ценили быстрые суда, которые с большей вероятностью уклонялись от патрульных судов Королевского флота, намеревавшихся их захватить.
В конце 18-го и начале 19-го века сэр Хэмфри Дэви провел множество экспериментов, чтобы определить, как уменьшить коррозию, которую морская вода вызывала на незащищенной медной обшивке. Для этого он погружал на берег медь различной толщины, а затем измерял, насколько сильно морская вода разрушила каждую из них. Листы разных металлов оставались в морской воде в течение четырех месяцев, а затем были исследованы. В этом испытании также использовались два портовых судна, одно с дополнительной цинковой полосой, другое с железной. Дэви заметил, что в то время как цинк и железо сами покрывались карбонатом, который позволял водорослям, растениям и насекомым прикрепляться к металлу, медные листы, которые были соединены с чугунными или цинковыми деталями, были свободны от каких-либо прикрепленных форм жизни или обесцвечивания. Незащищенная медь быстро меняла цвет с красноватого на зеленоватый из-за коррозии. [18] Когда другие металлы смешивались с медью в пропорциях от 1:40 до 1:150, не было никаких видимых признаков коррозии и минимальная потеря веса. [18] Когда соотношение было изменено на 1:200 и 1:400, наблюдалась значительная коррозия и потеря веса. Поэтому Дэви рекомендовал чугун для защиты меди, поскольку он был самым дешевым в производстве, и по его наблюдениям ковкое железо и цинк, казалось, изнашивались быстрее.
Термин copper-bottomed продолжает использоваться для описания предприятия, плана или инвестиции, которые являются безопасными и, несомненно, будут успешными. [19] Родственное слово copper-fastened (и глагольная форма copperfasten ) используется аналогичным образом, хотя и с оттенком «защищенный, недвусмысленный», а не «заслуживающий доверия, надежный». [20]
; заслуживающий доверия.
