Kopparhölje - Copper sheathing

Metallhöljet av Cutty Sark , tillverkat av kopparlegeringen Muntz metal

Kopparbeklädnad är att skydda undervattensskrovet på ett fartyg eller en båt från korrosiva effekter av saltvatten och bioföroreningar genom användning av kopparplattor fästa på utsidan av skrovet. Det var banbrytande och utvecklat av Royal Navy under 1700 -talet. I antiken använde antika greker blyplattor för att skydda undervattensskrovet.

Utveckling

Försämring av skrovet på ett träfartyg var ett betydande problem under segeltiden . Fartygs skrov utsattes för kontinuerlig attack av skeppsmask , fjäll och olika marina ogräs , som alla hade någon negativ inverkan på fartyget, vare sig det var strukturellt, i fallet med mask, eller som påverkar hastigheten och hanteringen när det gäller ogräs. De vanligaste metoderna för att hantera dessa problem var genom användning av trä, och ibland bly , mantel. Expendable wood mantel effektivt gav en icke-strukturell hud till skrovet för mask att attackera, och kan enkelt ersättas i torrdocka med jämna mellanrum. Men ogräs växte snabbt och bromsade fartygen. Bly mantling, medan mer effektivt än trä i mildra dessa problem, reagerade dåligt med järnbultar på de fartyg.

Ännu äldre än mantelmetoderna var de olika graving- och betalteknikerna . Det användes tre huvudsakliga ämnen: Vita saker, som var en blandning av valolja , kolofonium och svavel ; Svarta saker, en blandning av tjära och tonhöjd ; och bruna saker, som helt enkelt var svavel tillsatt till svarta saker. Det var vanligt att belägga skrovet med det valda ämnet och sedan täcka det med ett tunt yttre lager av träplankor.

Användningen av kopparhölje föreslogs först av Charles Perry 1708, även om det avvisades av marinenämnden på grund av höga kostnader och upplevda underhållssvårigheter . De första experimenten med kopparhölje gjordes i slutet av 1750 -talet: bottnen och sidorna på flera fartygs köl och falska köl var mantlade med kopparplattor.

År 1761 utökades experimentet och fregatten med 32 kanoner HMS  Alarm beordrades att få hela sin botten koppad, som svar på det fruktansvärda tillstånd där hon hade återvänt från tjänst i Västindien . HMS Alarm valdes eftersom 1761 ett brev hade skickats om fartygets skick där det stod att maskarna från vattnet hade tagit en betydande vägtull på fartygets träskrov. Innan kopparplattorna applicerades var skrovet täckt med Soft stuff, som helt enkelt var hår, garn och brunt papper. Kopparen fungerade mycket bra, både för att skydda skrovet från maskinvasion och för att förhindra odling av ogräs för koppar producerade en giftig film, huvudsakligen sammansatt av kopparoxiklorid , som avskräckte dessa marina organismer. Eftersom denna film var något löslig, tvättade den gradvis bort och lämnade inget sätt på vilket marint liv kunde fästa sig vid fartyget. Emellertid upptäcktes det snart av amiralitetet att kopparbultarna som användes för att hålla plattorna vid skrovet hade reagerat med järnbultarna som användes vid konstruktionen av fartyget, vilket gjorde många bultar nästan värdelösa. I 1766, på grund av den dåliga skick av järnbultar, Alarm' var s koppar avlägsnades.

Efter detta experiment, och avskräckt av den oväntade och inte förstådda galvaniska reaktionen mellan koppar och järn, prövades blyhöljet igen, även om det visade sig vara olämpligt för uppgiften, eftersom plattorna tenderade att falla ur skrovet oroväckande snabbt. År 1764 hade ett andra fartyg, HMS  Dolphin , mantlats i koppar, speciellt för att förbereda det för en upptäcktsresa i tropiska vatten. Dolphin ' s skrov inspekterades 1768 efter att fartyget hade två circumnavigated världen; det var betydande korrosion av skrovets järnkomponenter, som måste bytas ut. År 1769 gjordes ytterligare ett försök att kupa ett fartygs skrov, denna gång på ett nytt fartyg som hade konstruerats med bultar gjorda av en kopparlegering. Resultaten var mycket gynnsammare denna gång, men fortfarande kvarstod problemen med bultningen. Början och intensifieringen från 1773 av kriget med Amerika tog fokus från den skruvfråga som var nödvändig för att möjliggöra ett fullskaligt samarbetsprogram.

Vid 1780 -talet hade tekniken spridit sig till Indien. Härskaren i Mysore , Tipu Sultan beordrade att alla hans marinfartyg skulle få kopparhölje efter att ha observerat fördelarna med franska och östindiska kompanisfartyg.

Utbredd implementering

Resterna av ett träfartyg från början av 1800-talet som upptäcktes 2012 på ett djup av 1200 fot i Mexikanska golfen av NOAAS Okeanos Explorer . Det mesta av virket har sönderfallit och lämnat kvar kopparhöljet som har bevarat skrovets form

Med det amerikanska kriget i full gång, startade Royal Navy om att täcka hela flottans bottnar 1778. Detta hade inte hänt utan för krig. Detta uppstod också för att 1778 skickade en Mr Fisher, en skeppsbyggare i Liverpool (som gjorde en snabb handel med Västafrika) ett brev till marinstyrelsen. I den rekommenderade han "kopparmantel" som en lösning på problemen med skeppsmask i varma tropiska vatten och effekten på hastigheten på tångar av tång som fastnar på skrov. Själva brevet överlever inte och hänvisas snett i annan officiell korrespondens som National Maritime Museum innehar; det kan ha innehållit eller varit tillfälligt med ett kritiskt nytt tekniskt genombrott för att skydda järnbulten genom att applicera tjockt papper mellan kopparplattorna och skrovet. Detta hade nyligen testats framgångsrikt (förmodligen) på HMS  Jupiter . Detta genombrott skulle bli det som skulle vinna över amiralitetet.

Fishers brev sågs av den nya marinstyrelsen Charles Middleton , som då hade det stora problemet med att leverera över 100 fartyg till det amerikanska revolutionskriget (1775–1783), som förvärrades samma år (1778) av fransk opportunism i förklara krig mot Storbritannien för att stödja de amerikanska rebellerna. Detta förvandlade effektivt det lokala inbördeskriget till en global konflikt. Spanien följde 1779 och Nederländerna 1780, och så fick Storbritannien möta sina tre största rivaler. Middleton ansåg att Storbritannien var "i antal i varje antal stationer", och marinen var skyldig att "befria oss från nuvarande fara". Han förstod att coppering gjorde att flottan kunde stanna till havs mycket längre utan att behöva rengöra och reparera undervattensskrovet, vilket gjorde det till ett mycket attraktivt, om dyrt, förslag. Han var tvungen att utöka marinen men det fanns ingen tid att lägga till flottan och begränsade resurser tillgängliga. Det kan ta fem år och 2000 träd att bygga ett krigsfartyg. Men han kunde renovera den befintliga flottan, han fattade Fishers lösning och skrev den 21 januari 1779 till amiralitetet. Han begärde också kung George III direkt om denna "fråga av största vikt" för nödvändig finansiering. Han tog med sig en modell av HMS  Bellona som visar en kopparbotten för att illustrera metoden. Kungen stödde honom för vad som var en dyr process för en otestad teknik.

Varje fartyg krävde i genomsnitt 15 ton koppar i genomsnitt som 300 plattor. Allt koppar levererades av brittiska gruvor (det enda landet i världen vid den tiden som kunde göra det), den största gruvan var Parys Mountain i Anglesey , norra Wales. Parys-gruvan hade nyligen påbörjat storskalig produktion och hade glutit över den brittiska marknaden med billigt koppar; de 14 ton metall som krävdes för att koppla ett 74-kanons tredjedelsfartyg av linjen kostar dock fortfarande 1500 £ , jämfört med 262 £ för trä. Fördelarna med ökad hastighet och tid till sjöss ansågs motivera kostnaderna. Middleton lade i maj 1779 order vid Portsmouth Docks för att samla alla fartyg upp till och med 32 kanoner när de sedan kom in i torrdockan. I juli utökades denna order till att omfatta fartyg med 44 vapen och färre, totalt 51 fartyg inom ett år. Det beslutades då att hela flottan skulle vara kopparbelagd, på grund av svårigheterna att upprätthålla en blandad flotta av kopparförsedda och icke-kopparfartyg. År 1781 hade 82 fartyg på linjen kopprats, tillsammans med fjorton 50-kanons fartyg, 115 fregatter och 182 oklassificerade fartyg.

Allt detta var dock för sent för att avvärja förlusten av de amerikanska kolonierna; under tiden hotade fransmännen den lukrativa sockerhandeln i Karibien, som då ansågs vara av större betydelse för brittiska intressen än de 13 kolonierna . Sockerhandeln betalade för kostnaderna för det amerikanska revolutionskriget och det engelsk-franska kriget (1778–1783) . Kungliga flottans nyförsedda fartyg, ännu inte testade, användes framgångsrikt av Rodney för att besegra fransmännen vid slaget vid Saintes vid Dominica 1782.

När kriget slutade 1783, blev problem med skrovbultningen återigen uppenbara. Slutligen hittades en lämplig legering för skrovbultarna, koppar och zink. Till stora kostnader beslutade amiralitetet 1786 att fortsätta med ombultning av varje fartyg i flottan och därmed slutligen eliminera bultkorrosionsproblemet. Denna process varade i flera år, varefter inga väsentliga ändringar av kopparsystemet krävdes och metallplätering förblev en standardmetod för att skydda ett fartygs undervattensskrov fram till modern antifoulingfärg . På 1800 -talet ersattes rent koppar delvis av Muntz -metall , en legering av 60% koppar, 40% zink och ett spår av järn. Muntz metal hade fördelen av att vara något billigare än koppar.

Civil användning

Med sin utbredda antagande av Royal Navy använde vissa rederier metoden på sina handelsfartyg. En enda koppardragen kärl spelades in i registret över Lloyds of London 1777, en slaver slup Hawke , 140 ton. Detta speciella fartyg imponerade på amiralitetet när det inspekterades av Sandwich 1775 på Sheerness efter en 5-årig resa till Indien. År 1786 var 275 fartyg (cirka 3% av handelsflottan) koppade. År 1816 hade detta ökat till 18% av de brittiska handelsfartygen. Kopparark exporterades till Indien för användning på fartyg byggda där. I slutet av 1700 -talet och början av 1800 -talet var cirka 30% av de indiska fartygen koppade.

Handelsfartygsägare lockades av de besparingar som möjliggjordes av kopparmantel, trots det initiala utlägget. Eftersom kuvertet var dyrt tenderade bara de bättre ägarna att investera i metoden, och som ett resultat tenderade användningen av kopparmantel att indikera ett välfunnet och underhållet fartyg, vilket ledde till att Lloyd's i London tog ut lägre försäkringspremier, eftersom fartyg var bättre risker. Ur detta härstammar frasen "kopparbotten" som en indikation på kvalitet,

Koppar användes vanligare på handelsfartyg som seglade i varmt vatten. Fartyg som seglar i kallare, norra vatten fortsatte ofta att använda utbytbara plankor i trä. Trä tråkiga organismer var ett mindre problem för dessa fartyg och de var ofta rutinmässigt careened - en operation som kan orsaka avsevärd skada på dyra förkoppring. Koppar användes flitigt på slavfartyg . Efter att avskaffandet av slavhandelslagen blev brittisk lag 1807, blev slavhandeln olaglig, så slavar uppskattade snabba fartyg som var mer benägna att undvika att patrullera Royal Navy -fartyg med avsikt att fånga dem.

Humphry Davys experiment med kopparhölje

Se även: Katodiskt skydd

I slutet av 1700- till början av 1800 -talet utförde Sir Humphry Davy många experiment för att avgöra hur man kan minska korrosionen som havsvattnet orsakade på oskyddad kopparmantel. För detta ändamål hade han olika koppartjocklekar nedsänkta på stranden och sedan mätt hur mycket havsvattnet hade försämrat var och en. Plåtar av olika metaller fanns kvar i havsvattnet i fyra månader och undersöktes sedan. Två hamnfartyg användes också i detta test, ett med ett extra zinkband, det andra med ett järn. Davy observerade att medan zink och järn i sig täcktes av karbonat som gjorde att ogräs, växtliv och insekter kunde fästa sig vid metallen, var kopparplåtarna som var anslutna till gjutjärn eller zinkdelar fria från eventuella vidhäftande livsformer eller missfärgning . Oskyddat koppar skulle snabbt gå från en rödaktig färg till en grönaktig korrosion. När de andra metallerna blandades med koppar i förhållanden från 1:40 till 1: 150, fanns inga synliga tecken på korrosion och minimal viktminskning. När förhållandet ändrades till 1: 200 och 1: 400 var det betydande korrosion och viktminskning. Davy förespråkade därför gjutjärn för att skydda koppar, eftersom det var det billigaste att tillverka, och i hans observationer verkade formbart järn och zink slits ut snabbare.

Andra användningsområden

Termen kopparbotten fortsätter att användas för att beskriva en satsning, plan eller investering som är säker och som kommer att bli framgångsrik. Den relaterade kopparfäste (och verbformen kopparfast ) används på samma sätt, dock med nyansen av "säker, entydig", snarare än "pålitlig, pålitlig".

Se även

Referenser

Bibliografi

  • Beaglehole, JC (1966). Utforskningen av Stilla havet . Adam & Charles Black, London. OCLC  422331302 .
  • Gardiner, Robert; Lavery, Brian, red. (2004). The Line of Battle: The Sailing Warship 1650-1840 . Conway Maritime Press. ISBN 0851779549.
  • Lavery, Brian (1987). Beväpning och montering av engelska krigsfartyg 1600-1815 . London: Conway Maritime. ISBN 0-85177-451-2.
  • McCarthy, Mike (2005). Fartygsfästen: Från sydd båt till ångfartyg . Texas A&M University Press. ISBN 1585444510.
  • McKee, Alexander (1972). Bass, George F. (red.). En historia om sjöfart baserad på undervattensarkeologi . Thames & Hudson. ISBN 0500010773.
  • Roger, Nicholas (2004). Havets beröm . Allen Lane. ISBN 0-7139-9411-8.

externa länkar