銅被覆
銅被覆は、木造船の船体表面（水面下）に銅板を貼り付け、フナクイムシ、フジツボ、その他の海生生物による侵食から船体を保護する方法です。18世紀にイギリス海軍によって開発・実用化されました。古代ベトナム、そして後に中国では銅板が使用され、古代ギリシャでは鉛板が水中の船体保護に使用されていました。
発達
木造船の船体の劣化は、木製船体にとって重大な問題でした。船体はフナクイムシ、フジツボ、その他の海生生物による継続的な攻撃にさらされており、これらはすべて船に何らかの悪影響を及ぼしていました。フナクイムシの場合は構造的に、海藻の場合は速度と操縦性に影響がありました。これらの問題に対処する最も一般的な方法は、木材、時には鉛の被覆を使用することでした。消耗品である木材被覆は、船体に非構造的な外皮を提供し、海藻が攻撃するのを効果的に防ぎ、定期的に乾ドックで簡単に交換できました。しかし、海藻は急速に成長し、船の速度を低下させました。鉛被覆は木材被覆よりもこれらの問題を軽減するのに効果的でしたが、船の鉄製ボルトと悪反応を起こしました。 [ 1 ]
外装工法よりもさらに古い時代には、様々な彫刻や盛り付けの技術が用いられました。主に3つの物質が使用されました。白い物質[ 2 ]は鯨油、ロジン、硫黄の混合物、黒い物質[ 2 ]はタールとピッチの混合物、そして茶色の物質[ 2 ]は硫黄に黒い物質を加えたものです。船体をこれらの物質で覆い、その上に薄い木の板を張るのが一般的でした[ 3 ] 。
古代の複数の漢文文献には、ベトナム北部の越族（ヴィエト）に関連する「銅船」の存在が記録されています。4世紀の李道元著『水経注』には、「江には越王が鋳造した銅船がある。潮が引くと、人々はそれを見ることができる」（江中有越王所鑄銅船、潮水退時、人有見之者）という記述があります。同様の記述は、4世紀の劉新奇著『膠州記』にも見られます。「越人は銅を鋳造して船を造る。潮が引くと、人々はそれを見ることができる」（越人鑄銅爲船、在江潮退時見）という記述です。これらの記述は、銅船が複数の著者によって言及されるほど広く知られていたことを示唆しています。さらに、銅が干潮時にしか見えなかったという事実は、船体全体が銅でできていたのではなく、船底にのみ銅が取り付けられていたことを強く示唆しています。当時の南部の造船工の中には、船体の木材を保護するために釘打ちに適した板材を金属で打ち出す鍛冶屋を雇っていた可能性もあります[ 4 ]。
銅船に関する記述は9世紀まで続き、広州と安南間の海上貿易の記述にも見られる。10世紀の『霊標路易』の中で、劉洵は「広州は毎年、定期的に銅船を安南に派遣し、交易を行っていた。その航路は每歲、広州常發銅船過安南、貨易路經調黎」と記している。船体を銅で覆う習慣は、ベトナム北部と中国南部の海岸では2千年紀まで続いた可能性がある。
西洋では、1708年にチャールズ・ペリーがこの手法を提案しましたが、海軍委員会は高コストと保守の困難さを理由に却下しました。銅板被覆の最初の実験は1750年代後半に行われ、いくつかの船の竜骨と偽竜骨の底部と側面が銅板で被覆されました。[ 5 ]
1761年、実験は拡大され、32門フリゲート艦 アラーム号は、西インド諸島での任務から帰還した際にひどい状態だったことを受けて、船底全体を銅張りにするよう命じられました。アラーム号が選ばれたのは、1761年に船の状態に関する手紙が送られ、海水中の虫が船体の木製船体に深刻な被害を与えていると述べられていたためです。[ 6 ]銅板を張る前、船体は「柔らかいもの」、つまり髪の毛、糸、茶色の紙で覆われていました。銅は、虫の侵入から船体を保護するだけでなく、雑草の生育を防ぐという点で非常に優れた効果を発揮しました。銅は水と接触すると、主にオキシ塩化銅からなる有毒な膜を形成し、これらの海洋生物を寄せ付けないからです。さらに、この膜は難溶性であったため、徐々に洗い流され、海洋生物が船体に付着する余地を残しませんでした。しかし、海軍本部はすぐに、船体にプレートを固定するために使用されていた銅ボルトが、船の建造に使用された鉄ボルトと反応し、多くのボルトがほとんど使用できなくなっていたことを発見しました。1766年、鉄ボルトの状態が悪化したため、アラームの銅ボルトは撤去されました。[ 7 ]
この実験の後、銅と鉄の間で予期せぬ、しかも理解されていなかったガルバニック反応が起こったため思いとどまり、鉛被覆が再度試みられたが、鉛板が驚くほど速く船体から剥がれ落ちる傾向があったため、この作業には不向きであることが判明した。1764年までに、2隻目の船であるドルフィン号 が銅被覆され、特に熱帯海域での発見の航海に備えられた。[ 8 ]ドルフィン号の船体は、2度世界を周航した後の1768年に検査され、船体の鉄製部品に著しい腐食が見られ、交換する必要があった。[ 6 ] 1769年には、今度は銅合金製のボルトを使って建造された新造船の船体を銅で被覆する試みがなされた。今回は結果ははるかに良好だったが、ボルトの問題は依然として残った。 1773年からのアメリカとの戦争の勃発と激化により、本格的な銅メッキ計画に必要なボルト締めの問題への関心は薄れていった。[ 9 ]
1780年代までに、この技術はインドにも広まりました。マイソール王国の統治者ティプー・スルタンは、フランスと東インド会社の船舶における銅被覆の効果を観察し、すべての海軍艦艇に銅被覆を施すよう命じました。[ 10 ]
広範な導入
アメリカとの戦争が本格化する中、イギリス海軍は1778年に艦隊全体の船底を銅張りにすることに着手しました。これは戦争がなければ実現しなかったでしょう。これはまた、1778年にリバプールの造船業者（西アフリカとの貿易が活発でした）のフィッシャー氏が海軍委員会に書簡を送ったことに端を発しています。[ 12 ]その中で、彼は温暖な熱帯海域におけるフナ虫の問題と、船体に巻き付く海藻の巻きひげの速度への影響に対する解決策として「銅張り」を推奨しました。この書簡自体は現存しておらず、国立海洋博物館が所蔵する他の公式文書で間接的に言及されています。この書簡には、銅板と船体の間に厚紙を挟むことで鉄製のボルトを保護するという画期的な新技術革新が含まれていたか、あるいは同時に発表された可能性があります。この技術革新は、当時イギリス 海軍の支持を得るきっかけとなりました。[ 9 ]
フィッシャーの手紙は、海軍の新会計監査役チャールズ・ミドルトンの目に留まりました。ミドルトンは当時、アメリカ独立戦争（1775～1783年）に100隻以上の艦船を供給するという大きな問題を抱えていました。さらに、同年（1778年）、フランスがアメリカ反乱軍を支援するためにイギリスに宣戦布告するという機運が高まり 、事態はさらに悪化しました。これにより、当初は局地的な内戦だったものが事実上、世界規模の紛争へと変貌を遂げました。1779年にはスペイン、1780年にはオランダがこれに続き、イギリスは三大ライバル国と対峙することになったのです。ミドルトンは、イギリスは「あらゆる状況で数で劣勢」であり、海軍は「目の前の危機から我々を救い出す」必要があると考えていました。彼は、銅張りの船体構造により、水中の船体の清掃や修理を必要とせずに、より長い時間海上に留まることができることを理解していました。銅張りの船体構造は、費用はかかるものの、非常に魅力的な提案でした。彼は海軍の拡張を必要としていましたが、艦隊を増強する時間はなく、利用できる資源も限られていました。軍艦の建造には5年の歳月と2000本の木が必要でした。既存の艦隊を改修する方法はありましたが、フィッシャーの解決策を理解した彼は、1779年1月21日に海軍本部に手紙を書きました。また、この「極めて重大な問題」について、国王ジョージ3世に直接、必要な資金を嘆願しました。彼は、その方法を説明するために、銅張りの船底を持つベローナ 号の模型を持参しました。国王は、未検証の技術を用いた高価な工法を承認しました。
平均して各船には15トンの銅が必要で、これは平均して300枚の板に塗布された。銅はすべて英国の鉱山から供給された（当時世界でそれが可能だった唯一の国）。最大の鉱山は北ウェールズのアングルシー島にあるパリス・マウンテンだった。パリス鉱山は最近大規模生産を開始し、安価な銅で英国市場を飽和状態にしていた。しかし、74門砲の3等戦列艦を銅張りするのに必要な14トンの金属のコストは依然として1,500ポンド[ 13 ]で、木材の262ポンドと比べても高かった。速度と航海時間の増加による利点は、かかるコストを正当化すると見なされた。ミドルトンは1779年5月、ポーツマス・ドックに、32門砲までの全艦が次回ドックに入る際に銅張りにするよう発注した。7月、この発注は44門砲以下の艦にまで拡大され、1年以内に合計51隻の艦が対象となった。銅鑼装甲艦と非銅鑼装甲艦の混在艦隊を維持することが困難であったため、艦隊全体に銅鑼装甲艦を設置することが決定された。1781年までに、戦列艦82隻、50門艦14隻、フリゲート艦115隻、非等級艦182隻が銅鑼装甲艦となった。
しかし、これらすべてはアメリカ植民地の喪失を回避するには遅すぎた。一方、フランスはカリブ海における利益の多い砂糖貿易を脅かしていた。当時、イギリスは13植民地よりも砂糖貿易を重要視していた。砂糖貿易は、アメリカ独立戦争と英仏戦争（1778～1783年）の戦費を賄っていた。イギリス海軍の新しく銅張りになった艦艇は、まだ試験されていなかったが、1782年のドミニカ沖のサント海戦でロドニーによってフランス軍を破る際に効果的に活用された。
1783年に戦争が終わる頃には、船体ボルトの問題が再び表面化し始めた。[ 14 ]最終的に、船体ボルトに適した銅と亜鉛の合金が見つかった。海軍本部は多大な費用をかけて、1786年に海軍のすべての艦船のボルトの取り換えを進め、こうしてボルトの腐食の問題を最終的に排除することにした。このプロセスは数年続いたが、その後は銅システムに大きな変更は必要なく、現代の防汚塗料が登場するまでは、金属メッキが船の水中船体を保護する標準的な方法であり続けた。[ 5 ] 19世紀には、純銅は60%の銅、40%の亜鉛、微量の鉄の合金であるムンツ金属に部分的に取って代わられた。ムンツ金属には銅よりいくらか安価であるという利点があった。
民間使用
英国海軍で広く採用されたため、船主の中には商船にこの方法を採用する者もいた。1777年、ロンドンのロイズ船籍に銅張りの船が1隻記録された。140トンの奴隷船ホーク号であった。[ 15 ] [ 16 ]この船は、インドへの5年間の航海を終えた1775年にシアネスでサンドイッチの検査を受けた際、海軍本部に強い印象を与えた。[ 17 ] 1786年までには、275隻（商船隊の約3%）が銅張りになった。1816年までには、この割合は英国商船の18%にまで上昇した。[ 16 ]銅板はインドに輸出され、そこで建造された船に使用された。18世紀後半から19世紀初頭にかけて、インド船の約30%が銅張りだった。[ 18 ]
商船主たちは、初期投資は高額であったものの、銅張りによるコスト削減に魅力を感じていました。銅張りは費用が高額だったため、優良船主のみがこの方法に投資する傾向があり、結果として銅張りの船は整備状態が良い船とみなされ、ロイズ・オブ・ロンドンは船舶のリスク軽減のため保険料を低く抑えることができました。このことから、品質の高さを示す「銅底」という表現が生まれました。
銅張りは暖かい海域を航行する商船でより一般的に使用されていました。より寒い北の海域を航行する船は、交換可能な木製の被覆板を使い続けることが多かったです。これらの船では木材を食害する生物はそれほど問題にならず、船は定期的に船底を削り取られることが多かったのですが、この作業は高価な銅張りにかなりのダメージを与える可能性がありました。[ 16 ]銅張りは奴隷船で広く使用されていました。[ 16 ] 1807年に奴隷貿易廃止法がイギリスで法律になった後、奴隷貿易は違法となったため、奴隷商人は捕獲しようとするイギリス海軍の巡視船から逃れる可能性が高い高速船を重視しました。
ハンフリー・デイビーの銅被覆の実験
18 世紀後半から 19 世紀初頭にかけて、ハンフリー・デービー卿は、海水による保護されていない銅被覆の腐食を軽減する方法を見つけるため、多くの実験を行いました。この目的で、デービー卿は様々な厚さの銅を海岸に沈め、海水によるそれぞれの劣化の程度を測定しました。異なる金属の板を 4 か月間海水に浸した後、検査しました。このテストには港湾船 2 隻も使用され、1 隻には亜鉛のバンドが追加され、もう 1 隻には鉄のバンドが追加されました。デービー卿は、亜鉛と鉄自体は炭酸塩で覆われ、雑草、植物、昆虫が金属に付着するようになったのに対し、鋳鉄または亜鉛の部品に接続された銅板には生物の付着も変色も見られなかったことを観察しました。保護されていない銅は、赤みがかった色から腐食による緑がかった色にすぐに変化します。[ 19 ]銅と他の金属を1:40から1:150の比率で混合した場合、目に見える腐食の兆候は見られず、重量減少も最小限でした。[ 19 ]比率を1:200および1:400に変更すると、著しい腐食と重量減少が見られました。そのため、デイビーは銅を保護するために鋳鉄を推奨しました。鋳鉄は製造コストが最も安く、また彼の観察では可鍛鉄と亜鉛の方が摩耗が早いことが分かりました。
その他の用途
「copper-bottomed」という用語は、安全で確実に成功する事業、計画、投資を表す際に引き続き使用されています。[ 20 ]関連する「copper-fastened」（動詞形はcopperfasten）も同様に使用されますが、「信頼できる、信頼できる」というニュアンスではなく、「確保された、明確な」というニュアンスがあります。[ 21 ]
参照
引用
- ^マッキー 1972、235ページ
- ^ a b cラバリー、ブライアン（1987年）『1600年から1815年までのイギリス軍艦の武装と艤装』ロンドン：コンウェイ・マリタイム・プレス、pp. 57– 58. ISBN 0-87021-009-2。
- ^ガーディナー＆ラバリー 2004、142ページ
- ^ニーダム、ジョセフ（1971年）『中国の科学と文明』第4巻、ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局、665ページ。
- ^ a b Telegdi, J.; Trif, L.; Romanski, L. (2016). 「海軍用途向けスマート防生物付着複合コーティング」. Montemor, Maria Fatima (編). 『スマート複合コーティングおよび膜：輸送、構造、環境、エネルギー用途』 . ケンブリッジ、英国: Elsevier. pp. 130– 131. ISBN 9781782422952. OCLC 928714218 .
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- ^ビーグルホール 1966年、235ページ
- ^ a b Knight, RJB 「1779年から1786年にかけての英国海軍への銅被覆の導入」（PDF）rogerknight.org . 2017年12月8日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2017年12月28日閲覧。
- ^ロイ、カウシク（2019年1月4日）『近世南アジアにおける戦争、文化、社会、1740-1849』テイラー＆フランシス、ISBN 978-1-136-79087-4。
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- ^ロジャー 2004、375ページ
- ^マッカーシー、マイケル (2005). 『船の留め具：縫製ボートから蒸気船まで』テキサスA&M大学出版局. p. 131. ISBN 9781603446211。
- ^ The Journal of Transport History, Volumes 1-2 . Leicester University Press. 1972. p. 94 . 2017年12月28日閲覧。
- ^ a b c dマッカーシー 2005、p. 108
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- ^ 「Copper-bottomed」 . Cambridge Dictionaries Online . 2016年4月28日閲覧。
- ^マーティン、ゲイリー。「Copper-bottomed」。フレーズファインダー。2016年4月28日閲覧。
本物、信頼できる。
一般的な参考文献と引用文献
- ビーグルホール, JC (1966). 『太平洋の探検』ロンドン: アダム＆チャールズ・ブラック. OCLC 422331302 .
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- ラヴェリー、ブライアン（1987年）『1600年から1815年までのイギリス軍艦の武装と艤装』ロンドン：コンウェイ・マリタイム社、ISBN 0-85177-451-2。
- マッカーシー、マイク（2005年）『船の留め具：縫製ボートから蒸気船まで』テキサスA&M大学出版局、ISBN 1585444510。
- マッキー、アレクサンダー (1972)「大西洋を渡った貿易商と私掠船：1492-1733」ジョージ・F・バス編『水中考古学に基づく航海史』テムズ・アンド・ハドソン、ISBN 0500010773. OCLC 641632 .
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外部リンク
