Plany konstrukcyjne, wymiary i linie kadłuba / XVII w.

Karrex Dyskusja rozpoczęta przez Karrex 5 lat temu

Plany konstrukcyjne i wymiary statków


W połowie XVII wieku pojawiły się pierwsze plany konstrukcyjne statków.
Zawierały rysunki z wymiarami oraz informacje o kształcie kadłuba.

W pierwszej połowie XVII wieku statki budowano, korzystając wyłącznie z doświadczenia mistrza szkutniczego. Tak jak we wszystkich innych cechach rzemieślniczych, wiedza była przekazywana z pokolenia na pokolenie w czasie bardzo długiego okresu przyuczenia ucznia do zawodu.
Konstruktorzy statków stosowali metody empiryczne, a nie matematyczne. Nad całością czuwał mistrz szkutniczy, lecz w dziele budowy statku pomagali mu przedstawiciele wielu fachów, czyli cieśle, doszczelniacze, kowale, powroźnicy, żaglomistrze i wielu innych. Projekt okrętu istniał tylko w głowie szkutnika, który zwykle opisywał go zamawiającemu, posługując się porównaniami do statków już istniejących, najczęściej do tych, które sam wcześniej zbudował. Zdarzało się, że przedstawiał również pomniejszony model jednostki.

Na temat modeli stoczniowych Krzysztof Gerlach napisał:
    Właściwe przeznaczenie wielu dawnych modeli okrętów (np. tzw. modeli Admiralicji czy rozmaitych modeli z Luwru) trudno jednoznacznie zdefiniować. Tym niemniej wydaje się, że jako pomoc przy projektowaniu były w Europie używane z grubsza w okresie 1630-1780. W Anglii od lat 1630-tych, z naciskiem na okres 1650-1750; w Szwecji od lat 1660-tych, we Francji od lat 1670-tych, w Danii od schyłku lat 1680-tych, w Holandii od lat 1720-tych, w Hiszpanii od lat 1750-tych, w Wenecji od lat 1770-tych. Ich wykorzystywanie na ogół szybko wzrastało od daty wprowadzenia, a potem – w wersji ozdobnej i pełnej szczegółów - równie szybko zanikało.



Pierwsze projekty statków

Wraz ze wzrostem liczby rejsów między Nowym Światem a Starym Kontynentem budownictwo okrętowe zaczęło się rozwijać coraz intensywniej.
Nie można już było liczyć tylko na wiedzę i doświadczenie mistrzów szkutniczych. Pojawiła się konieczność opracowania choćby kilku uniwersalnych reguł dotyczących projektowania i budowy statków. Dzięki nim stocznie mogłyby sprostać gwałtownemu wzrostowi liczby zamówień. W tym samym okresie następowała coraz dalej idąca specjalizacja żaglowców. Statki handlowe musiały być duże, żeby miały dużą ładowność, która pozwoliłaby zamortyzować koszty przewozu towarów. Zaczęto także różnicować sposób wykorzystania wnętrza statku. W wypadku jednostek używanych do transportu, większa część wnętrza była przeznaczona na ładownie, podczas gdy okręty wojenne miały kilka odrębnych pokładów działowych, na których rozmieszczano artylerię. Władze wielu państw, chcąc skutecznie walczyć z piratami oraz z innymi, konkurującymi z nimi krajami utrudniającymi żeglugę handlową, musiały zwiększyć liczbę okrętów wojennych. Statki zdolne do walki na morzu miały zapewniać osłonę konwojów towarowych. Stąd coraz większa liczba zamówień.
W odpowiedzi na te nowe potrzeby zaczęto sporządzać projekty szkutnicze. Pierwsze rysunki zawierały tylko wskazówki odnoszące się do wymiarów statku oraz kształtu kadłuba. Pochodzą one z połowy XVII wieku.




Na ilustracji powyżej tekstu przedstawiono rysunki z angielskiego traktatu o architekturze morskiej opracowanego w roku 1664 przez Edmunda Bushnella. Dokument ten jest najstarszym znanym przykładem projektu szkutniczego sporządzonego na papierze. Jak widać,
jest to autentyczny projekt wykonawczy – zawiera przekrój podłużny kadłuba, umiejscowienie poszczególnych elementów ożebrowania, przekrój poprzeczny przez najszersze miejsce kadłuba (tak zwany przekrój główny) oraz przekrój poziomy przez połowę wysokości kadłuba.

Graficzna prezentacja głównych wymiarów

Im bardziej złożona była konstrukcja statku, tym ważniejsze stawało się przekazywanie mistrzom, którzy go budowali, szczegółowych informacji o wymiarach. Na rysunku poniżej widać, jakie dane dostarczano stoczniowcom.



1. Długość całkowita, czyli długość liczona od skrajnego punktu na rufie po najdalej wysunięty punkt dziobnicy (bez tarana, choć na niektórych rysunkach wartość ta obejmuje również taran).
2. Długość po wodnicy, czyli długość statku w miejscu styku kadłuba z płaszczyzną wody.
3. Linia wodna, czyli linia oznaczająca miejsce zanurzenia statku. Uwidaczniano ją na każdym rysunku.
4. Długość belki głównej, czyli maksymalna szerokość wewnętrzna statku. Służy do wyliczenia tonażu.
5. Szerokość maksymalna, czyli maksymalna poprzeczna szerokość kadłuba, wraz z poszyciem.

Poza danymi przytoczonymi powyżej, na planach znajdowały się również plany pokładów. Te elementy konstrukcji pokazano na rysunku 2 i oznaczono literami.

A. Pokład działowy lub, w wypadku okrętów z kilkoma pokładami artyleryjskimi, pierwszy pokład działowy. Wymiar ten był szczególnie istotny przy budowie okrętów wojennych.
B. Drugi pokład działowy. Jeśli były następne pokłady działowe, oznaczano je liczbą: trzeci, czwarty i tak dalej.
C. Pokład odkryty, czyli pokład zamykający od góry kadłub statku.
D. Pokład komunikacyjny, czyli – najczęściej – pokład między ładownią a pierwszym pokładem działowym. Zawsze występował na statkach z kilkoma pokładami.
Na pokładzie odkrytym mogły znajdować się dodatkowe konstrukcje:
kasztel rufowy (E), na którym niekiedy stawiano jeszcze drugą, mniejszą nadbudówkę, oraz forkasztel (F).
Kolejne wymiary potrzebne do budowy statku oznaczono jako „pp AD”, czyli „linia prostopadła tylna” i „pp AV”, czyli „linia prostopadła przednia”. Są to linie proste przecinające wodnicę i tworzące z nią kąty proste, narysowane wewnątrz konstrukcji dziobu i rufy.

Już w XVII wieku rysunek przekroju poprzecznego statku dzielono na dwie połówki. Na lewej stronie rysunku wykonywano „stronę tylną” statku, czyli odcinek od przekroju głównego (środkowego) do rufy (AD). Natomiast strona prawa rysunku to „strona przednia” statku, czyli część od przekroju głównego do końca dziobu (AV).

Inne linie konstrukcyjne

Na kolejnym rysunku poniżej przedstawiono dalsze informacje potrzebne do budowy statku. Nie są to dane, które znajdujemy bezpośrednio na planach z XVII wieku, lecz raczej informacje wynikające z norm konstrukcyjnych wydawanych przez admiralicje.



Na schemacie 1 zaznaczono krzywiznę linii statku (A) niezbędną dla usuwania wody wpływającej na pokład. Na schemacie 2 widać linię wyoblenia (B), czyli krzywiznę belek poprzecznych, która zapewniała spływanie wody z pokładu oraz lepszą wytrzymałość konstrukcji. Na tym samym schemacie przedstawiono strzałkę wyoblenia (C), czyli odległość między najwyższym punktem linii wyoblenia a płaszczyzną poziomą między dwoma krańcami linii.


Linie kadłuba i podstawowe pojęcia


Dla pełnego zrozumienia informacji zawartych w planach konstrukcyjnych żaglowców z XVII wieku
przydatna będzie znajomość głównych linii ich kadłubów.


Zanim przejdziemy do szczegółów pozwalających odkryć tajemnice konstrukcyjne statków z XVII wieku, warto poświęcić chwilę na opisanie głównych części kadłuba i zdefiniowanie ich nazw – ułatwi to później właściwe odczytywanie rysunków czy planów. Opisując detale statków, warto sięgnąć po ujednoliconą terminologię szkutniczą dotyczącą żaglowców, która nie zawsze jest uwzględniana w słownikach. Najpierw, posiłkując się rysunkiem poniżej, przedstawiającym nieduży angielski galeon z połowy XVII wieku, omówimy podstawowe nazwy głównych elementów żaglowca.

Opis części kadłuba

Dwie części, czy też połówki, na jakie statek dzieli teoretyczna płaszczyzna symetrii kadłuba, nazywamy burtami – prawą (sterburta) i lewą (bakburta). Umownie przyjęło się, że strony te określa się, patrząc na statek od strony rufy (czyli tyłu) w stronę dziobu (czyli przodu), czyli tak, jak gdybyśmy stali przy sterze statku. Nazwy te, choć nie do końca właściwe, przetrwały w marynarskim żargonie.



Gdy patrzymy na rysunek, widzimy wodnicę (linię wodną), czyli linię oddzielającą część zanurzoną kadłuba od części nawodnej. W dolnej części bocznego rzutu kadłuba została wykreślona linia podstawy, równoległa do linii wodnej i styczna do najniższego punktu stępki.
Linia podstawy nie jest tożsama z dolną krawędzią stępki, gdyż stępka jest nachylona pod kątem kilku stopni. Jest tak, ponieważ zanurzenie statku nie jest jednolite – od strony rufy jest większe niż od strony dziobu. Dzięki temu galeon wygląda, jakby „przysiadł” na rufie. Stępka, jak już podkreśliliśmy, jest pierwszym elementem konstrukcyjnym układanym w stoczni. Można powiedzieć, że jest to belka wzdłużna, na której zostanie zabudowany cały kadłub.

Kolejnymi elementami charakterystycznymi kadłuba są pokłady, czyli konstrukcje, które można porównać do mieszkalnych pięter budynku. W przypadku statków nazywane są różnie, w zależności od położenia lub przeznaczenia.
Pierwszym z nich jest pokład górny, ciągnący się wzdłużnie od dziobu do rufy. Stanowi pokrycie całego statku. Na małych żaglowcach z jednym pokładem pokład górny często jest tożsamy z pokładem działowym.
Na większych jednostkach od strony rufy znajduje się jeden lub kilka dodatkowych pokładów. Zaczynając od dołu, mamy kasztel, na którym może znajdować się druga nadbudówka, a niekiedy nawet nadbudówka na nadbudówce. Po morzach pływały również statki, w których na tej ostatniej wznoszono jeszcze jedną, dodatkową nadbudówkę.
W części dziobowej również wznoszono nadbudówkę, czyli forkasztel (kasztel dziobowy), podobną do tej z tyłu pokładu górnego. Forkasztel często występował na statkach o zaokrąglonych kształtach lub z wysokim nadburciem. Forkasztel bywał wykorzystywany jako platforma, z której podczas bitew na morzu łucznicy i muszkieterzy prowadzili ostrzał.
Widoczna na rysunku linia główna stanowiła ważny element planu, gdyż wskazywała miejsce położenia wręgi głównej, czyli tej znajdującej się w najszerszym punkcie kadłuba (który nie był tożsamy ze środkiem statku). Wręgę główną zawsze zaznaczano na planach, gdyż jej umiejscowienie pozwalało ustalić, gdzie należy układać pozostałe wręgi oszkieletowania (ożebrowania). Z przodu dużych żaglowców z XVII wieku znajdował się element wystający, przymocowany bezpośrednio do dziobu, zwany taranem. Element ten pochodził z antycznych okrętów z napędem wiosłowym. Natomiast w galeonach taran ten był umieszczony wysoko i często stanowił podstawę platformy, na której stawali marynarze obsługujący żagle bukszprytu. Na tej platformie zwykle umieszczano latryny dla załogi.

Parametry przydatne do obliczania pływalności

Przy budowie galeonu korzystano też z innych obliczeń dla ustalenia pływalności, czyli zdolności statku do utrzymywania części kadłuba pod wodą, a części nad powierzchnią wody. Pływalność była więc wartością o kapitalnym znaczeniu. Należało ją odpowiednio wyliczyć dla różnych sytuacji, dla każdej wysokości fal i siły wiatru. Na rysunku poniżej pokazano dopuszczalne przechyły przy półwietrze, w zależności od wielkości ładunku. Wartości graniczne (tolerancje parametrów) musiały być tak dobrane, by uniemożliwić wlewanie się wody przez ambrazury przy przechyle w pełni obciążonego statku.



Linie przerwane wyznaczają obszar między linią ładunkową (przy maksymalnym załadunku) a linią poziomu wody przy zanurzeniu statku bez obciążenia.
Widoczna na rysunku górna linia, ładunkowa, pokazuje maksymalny przechył przy pełnym załadunku dopuszczalny podczas żeglugi. Żeby statek nie zatonął, punkt A, czyli przecięcia tej linii z bocznym krańcem statku, nie może schodzić poniżej wodnicy. Z kolei dolna linia pokazuje maksymalny przechył statku bez ładunku.
W tym wypadku punkt B, czyli przecięcia tej linii z bocznym krańcem statku, nie może znajdować się powyżej wodnicy.
_________________

Pozdrawiam
Karol