Введение
Метод строительства лодки – это метод строительства корпусов судов, при котором обшивные доски укладываются край к краю и крепятся к прочному каркасу, создавая гладкую поверхность. Традиционно доски не соединяются и не вставляются друг в друга, а между ними используется только законопачивающий материал для герметизации. Современные строители могут скреплять доски клеем и крепежом. Это метод "каркас прежде всего", где форма определяется каркасом, к которому крепятся доски. Это противопоставляется методам "обшивка прежде всего" или "оболочка прежде всего", где сначала создается внешняя обшивка корпуса, а затем она усиливается установкой шпангоутов, подогнанных к этой форме. Наиболее распространенным современным методом "обшивка прежде всего" является клинкерная обшивка; в классический период "обшивка прежде всего" подразумевала соединение краев досок шипами и пазами в толщине древесины, что создавало визуально гладкую поверхность, как при карвельной обшивке, но достигалось совершенно иным способом. По сравнению с клинкерной обшивкой, карвельная конструкция позволяла строить более крупные суда. Это связано с тем, что крепления клинкерной обшивки воспринимали все нагрузки от прогиба и изгиба, возникающие при движении судна по волнам. В карвельной конструкции эти нагрузки также распределяются по контакту между крайними кромками досок обшивки.
the method of constructing watercraft hulls
Carvel built or carvel planking is a method of boat building in which hull planks are laid edge to edge and fastened to a robust frame, thereby forming a smooth surface. Traditionally the planks are neither attached to, nor slotted into, each other, having only a caulking sealant between the planks to keep water out. Modern carvel builders may attach the planks to each other with glues and fixings. It is a "frame first" method of hull construction, where the shape is determined by the framework onto which the planks are fixed. This is in contrast to "plank first" or "shell first" methods, where the outer skin of the hull is made and then reinforced by the insertion of timbers that are fitted to that shape. The most common modern "plank first" method is clinker construction; in the classical period "plank first" involved joining the edges of planks with mortise and tenon joints within the thickness of the timbers, superficially giving the smooth hull appearance of carvel construction, but achieved by entirely different means. Compared to clinker built hulls, carvel construction allowed larger ships to be built. This is because the fastenings of a clinker hull took all the hogging and sagging forces imposed by the ship moving through large waves. In carvel construction, these forces are also taken by the edge to edge contact of the hull planks.
Этимология
От среднеанглийского *carvel*, *carvelle*, *carvile*, *kervel* («малый корабль; каравелла»), от старофранцузского *caruelle*, *carvelle*, *kirvelle*. Этот термин вошёл в употребление в английском языке, когда каравеллы стали распространены в северных европейских водах примерно с 1440 года, а технология постройки корпуса получила название от первого типа судна, построенного таким способом на английских и европейских верфях.
История
Строительство карвелей возникло в Средиземноморье в первом тысячелетии нашей эры. Постепенно оно заменило соединение обшивных досок «встык» с помощью шипов и пазов – технику «обшивка прежде всего», использовавшуюся древними египтянами, финикийцами и на протяжении большей части античности. Археологические свидетельства этого перехода указывают на то, что он произошел примерно с 500 г. н.э. по IX век. Медленное внедрение сопровождалось некоторыми вариациями и экспериментами. Некоторые корабли строились по принципу «сначала шпангоуты», в отличие от полной системы «сначала каркас». При «сначала шпангоуты» часть шпангоутов устанавливалась в нижней части корпуса, затем обшивалась эта часть, добавлялись дополнительные шпангоуты для увеличения высоты корпуса, и затем добавлялась еще обшивка. (Романо-кельтская кораблестроительная традиция Северной Европы использовала «сначала шпангоуты», но эта часть Европы не перешла на полную систему «сначала каркас» до гораздо более позднего времени, как будет обсуждаться ниже.) Переход от обшивки «встык» к «сначала каркас» происходил одновременно с заменой средиземноморского прямого паруса на латинский парус. Предполагается, что это изменение было направлено на снижение затрат на строительство, оснащение и обслуживание (хотя ранее считалось, что оно было вызвано необходимостью улучшения ходовых качеств – что, вопреки предположениям многих морских историков, не подтверждается). Считается, что переход к карвельному строительству также был мерой по снижению затрат (хотя морские археологи, по-видимому, не вполне это осознают). Избегалась сложная задача точной подгонки досок под нужным углом (в местах кривизны корпуса). Карвельное строительство позволяет определять форму корпуса по проекту, в то время как обшивка «встык» полагается на «око» строителя. Следовательно, требуется меньше высококвалифицированных специалистов. Одним из переходных судов является корабль Ясси-Ада (VII век н.э.), который был раскопан в период с 1960 по 1965 год. У него нижняя часть обшивки крепилась «встык» с помощью шипов и пазов, затем были добавлены шпангоуты, а затем больше обшивки, соединенной пазами. Это подняло обшивку до ватерлинии. К следующему набору обшивки были добавлены дополнительные шпангоуты, но они продолжались до высоты предполагаемой ватерлинии. Затем планки от ватерлинии вверх крепились как карвельная обшивка (с некоторыми, чередующимися с обычными планками). Северная Европа использовала клинкерную конструкцию в течение вышеупомянутого периода и вплоть до XV века (и продолжала использовать ее для многих небольших судов и по сей день). Моряки в обеих регионах знали об этих различных методах, но, например, когда средиземноморские галеры использовались французами и англичанами во время Столетней войны, приходилось нанимать судостроителей, знакомых с карвельной технологией, для проведения технического обслуживания и ремонта. В 1440-х годах интерес к каравелле возрос в северных водах, и судоверфи начали строить каравеллы по карвельной технологии. Археологическим примером раннего карвельного судна в Балтийском регионе является обломки «Грибсхундена», флагманского корабля датского и норвежского короля Ханса. Этот трехмачтовый корабль был построен в 1485 году, вероятно, недалеко от Роттердама, и служил Хансу «плавучим замком» в течение десяти лет, прежде чем затонуть в июне 1495 года. На карвельном корпусе этого корабля были установлены клинкерные надстройки – баковые замки, в которых размещалось до 68 поворотных орудий.
Связь между клинкером и карвелем
Клинкер был преобладающим методом судостроения в Северной Европе до появления карвеля. В корпусах, построенных по клинкерной технологии, края досок перекрывают друг друга; карвельная конструкция, с ее прочным набором, обеспечивает более тяжелый, но более жесткий корпус, способный нести различные типы парусного вооружения. Клинкерная (лапстракевая) конструкция включает в себя продольно перекрывающиеся доски из расщепленной древесины, которые крепятся друг к другу на очень легком наборе. Карвельное судно имеет более гладкую поверхность, что создает впечатление большей гидродинамической эффективности, поскольку выступающие края клинкерной обшивки, по-видимому, нарушают обтекание и создают сопротивление. Клинкер, безусловно, имеет немного большую ватерлинию, но карвельный корпус не обязательно более эффективен: при заданной прочности корпуса клинкерная лодка в целом легче и вытесняет меньше воды, чем тяжело обрешетенный карвельный корпус. По мере увеличения размеров грузовых судов вес судна становится незначительным по сравнению с общим водоизмещением; и при заданном внешнем объеме становится доступно больше внутреннего пространства корпуса. Клинкерное судно, чьи шпангоуты занимают меньше места, чем у карвельного судна, лучше подходит для перевозки объемных, а не плотных грузов. Конструктивное преимущество клинкерной технологии заключается в том, что она создает судно, которое может безопасно изгибаться и крутиться вокруг своей продольной оси (от носа до кормы). Это преимущество в условиях североатлантических волн, при условии, что судно имеет небольшое общее водоизмещение. Из-за легкости конструкции увеличение ширины не пропорционально увеличивало живучесть судна при крутящих силах, возникающих, например, при хождении под ветер, когда волны ударяют в корму, а не прямо сзади. В таких условиях большая ширина могла сделать клинкерные суда более уязвимыми. Поскольку крутящие силы увеличивались пропорционально весу судна (или груза), силы, действующие на корпус, устанавливали верхний предел размера судов, построенных по клинкерной технологии. Большая жесткость карвельной конструкции стала необходимой для больших морских грузовых судов. Позднее карвельные парусники в несколько раз превосходили по размеру максимальные размеры клинкерных судов. Еще одним ограничением клинкерной технологии является то, что она нелегко выдерживает точечные нагрузки, связанные с латинским или шлюповым парусным вооружением. Для маневренности желательно иметь хотя бы некоторые передне-задние паруса. Та же проблема с обеспечением концентрированных нагрузок создает трудности при установке и поддержке киля или центрального киля, которые необходимы при хождении против ветра или близко к нему. Брус можно добавлять в качестве компромисса, но всегда с некоторой потерей фундаментальных преимуществ метода строительства. Клинкерная технология остается полезным методом строительства для небольших деревянных судов, особенно для морских шлюпок, которые должны быть достаточно легкими, чтобы их можно было легко перемещать и хранить на берегу.
Современные методы карвелирования
Традиционные методы строительства корпусов по карвелю оставляют небольшой зазор между каждой доской, который законопачивается любым подходящим мягким, гибким волокнистым материалом, иногда в сочетании с густым связующим веществом. Со временем это вещество изнашивается, и корпус начинает протекать. Если лодка долгое время находилась на мели, доски высыхали и сжимались, поэтому при повторном спуске на воду корпус сильно протекал, если его предварительно не законопатить – трудоемкий и физически сложный процесс. Современная альтернатива – использование гораздо более узких досок, которые склеиваются по кромке вместо законопачивания. Современные электрошлифовальные машины позволяют получить гораздо более гладкую поверхность корпуса, поскольку удаляются все небольшие выступы между досками. Этот метод стал более распространенным в 1960-х годах с появлением более широкого ассортимента водостойких клеев, таких как резорцинол (красный клей) и затем эпоксидная смола. Современные водостойкие клеи, особенно эпоксидная смола, произвели революционные изменения в строительстве корпусов по карвелю и клинкеру. Традиционно, прочность соединения обеспечивали гвозди, теперь – клей. С 1980-х годов в строительстве корпусов по карвелю и клинкеру стало обычным делом почти полностью полагаться на клей для крепления. Многие небольшие лодки, особенно легкие фанерные швертботы, строятся вообще без каких-либо механических крепежных элементов, таких как гвозди и болты, поскольку клей обладает гораздо большей прочностью.