銅被覆

銅被覆は、船体の表面の水面下に銅板を貼り付け、船体をフナ虫やフジツボなどの海生生物の攻撃から保護する方法です。18 世紀に英国海軍によって開発されました。古代では、古代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を保護するために使用されました。

帆船時代、木造船の船体の劣化は大きな問題だった。船体はフナ虫、フジツボ、その他の海生生物による絶え間ない攻撃にさらされていた。これらはすべて船に何らかの悪影響を及ぼし、フナ虫の場合は構造的に、海草の場合は速度や操縦性に影響を及ぼした。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だった。消耗品である木材被覆は、船体に構造上有害な外皮を効果的に提供し、海草が攻撃するのに適したもので、乾ドックで定期的に簡単に交換できた。しかし、海草は急速に成長し、船の速度を低下させた。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あったが、船の鉄製ボルトと悪反応を起こした。 ^[1]

外装方法よりもさらに古いのは、さまざまな彫刻や塗装の技術でした。使用された主な物質は3つあります。白い物質^[2]は鯨油、ロジン、硫黄の混合物です。黒い物質^[2]はタールとピッチの混合物です。茶色の物質^[2]は単に硫黄を黒い物質に加えたものです。船体を選択された物質でコーティングし、その上に薄い木の板張りの層で覆うのが一般的な方法でした。^[3]

銅板の使用は1708年にチャールズ・ペリーによって初めて提案されたが、海軍委員会によってコストの高さとメンテナンスの難しさを理由に却下された。銅板の最初の実験は1750年代後半に行われ、いくつかの船の竜骨と偽竜骨の底と側面が銅板で覆われた。^[4]

1761年、実験は拡大され、32門のフリゲート 艦アラーム 号は、西インド諸島での任務から戻った際にひどい状態だったため、船底全体を銅張りにするよう命じられた。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てきて、水中の虫が船の木製の船体にかなりの被害を与えたと書かれていたためである。^[5]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た。銅は、虫の侵入から船体を保護するだけでなく、雑草の成長を防ぐという点で非常に優れた性能を示した。水と接触すると、銅は主にオキシ塩化銅からなる有毒な膜を生成し、海洋生物を寄せ付けなかった。さらに、この膜はわずかに溶けやすいため、徐々に洗い流され、海洋生物が船に付着する余地がなくなった。しかし、海軍本部はすぐに、船体にプレートを取り付けるために使われた銅のボルトが船の建造に使われた鉄のボルトと反応し、多くのボルトがほとんど役に立たなくなっていたことを発見した。1766年、鉄のボルトの状態が悪かったため、アラームの銅は取り除かれた。^[6]

この実験の後、銅と鉄の間で予期せぬ、そして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HMS ドルフィン号が銅被覆され、特に熱帯海域の発見の航海に備えられた。^[7] 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。^[5] 1769年には、今度は銅合金製のボルトを使用して建造された新しい船の船体を銅で被覆する別の試みがなされた。今度は結果ははるかに良好であったが、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焦点は薄れてしまった。^[8]

1780年代までにこの技術はインドに広まりました。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でその利点を観察した後、すべての海軍艦艇に銅被覆を施すよう命じました。^[9]

アメリカ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し始めた。戦争がなければ、この計画は実現しなかっただろう。この計画も、1778年にリバプールの造船業者フィッシャー氏（西アフリカとの貿易が活発だった）が海軍委員会に手紙を送ったために実現した。^[11]その中で、彼は暖かい熱帯海域での船虫問題と、船体に絡みつ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」を推奨した。この手紙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る。この手紙には、銅板と船体の間に厚い紙を挟んで鉄製のボルトを保護するという重要な新技術の進歩が含まれていたか、または偶然に起こったのかもしれない。この技術は最近、HMS ジュピターで（おそらく）うまく試されていた。この進歩が海軍本部を納得させるものとなった。^[8]

フィッシャーの手紙は、海軍委員会の新しい会計監査役チャールズ・ミドルトンの目に留まった。ミドルトンは当時、アメリカ独立戦争 (1775-1783) に 100 隻以上の船を供給するという大きな問題を抱えていたが、その同じ年 (1778 年) に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日和見主義によって、さらに問題が 悪化した。これにより、地域的な内戦が事実上、世界規模の紛争に変わった。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 3 大ライバルと対峙しなければならなくなった。ミドルトンは、イギリスは「あらゆる点で数で劣勢」であり、海軍は「現在の危険から我々を救い出す」必要があるとの見解をとった。彼は、銅張りにすれば、水中の船体の清掃や修理を必要とせずに、海軍が海上に長く留まることができるため、費用はかかるものの、非常に魅力的な提案になることを理解していた。彼は海軍を拡大する必要があったが、艦隊を増やす時間はなく、利用できる資源も限られていた。軍艦を建造するには 5 年の歳月と 2,000 本の木が必要でした。既存の艦隊を改修する方法を思いついた彼は、フィッシャーの解決策を理解し、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、必要な資金を国王ジョージ 3 世に直接請願しました。彼は、その方法を説明するために、銅張りの船底を示すHMS ベローナの模型を持参しました。国王は、未検証の技術による高価なプロセスに対して彼を支持しました。

船一隻あたり、平均して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（当時世界で唯一それが可能だった国）、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な生産を開始し、安価な銅で英国市場を飽和状態にしていたが、74門砲の三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^[12]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みなされた。ミドルトンは1779年5月、ポーツマス・ドックに、32門砲までのすべての船が次にドックに入るときに銅張りにするよう発注した。7月、この発注は44門砲以下の船にまで拡大され、1年以内に合計51隻の船に発注された。その後、銅鑼を装備した艦隊と装備していない艦隊を混在させた艦隊を維持するのは困難であったため、艦隊全体を銅鑼にすることが決定されました。1781年までに、82隻の戦列艦が銅鑼装備となり、他に50門艦14隻、フリゲート艦115隻、非等級艦182隻が銅鑼装備になりました。

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。その一方で、フランスは、当時イギリスの利益にとって13の植民地よりも重要と考えられていたカリブ海での利益の多い砂糖貿易を脅かしていた。砂糖貿易は、アメリカ独立戦争と英仏戦争（1778年 - 1783年）の費用を賄っていた。イギリス海軍の新しく銅張りになった船は、まだテストされていなかったが、 1782年に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打ち破るのに有効に使用された。

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。^[13]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年に海軍の全艦船のボルトの交換を進め、ボルトの腐食問題を最終的に排除することを決定した。このプロセスは数年続き、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、金属メッキは船の水中船体を保護する標準的な方法であり続けた。^{[4] 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もいくらか安価であるという利点があった。

イギリス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した者もいた。1777年、ロイズ・オブ・ロンドンの船籍簿に銅張りの船が1隻記録された。奴隷船スループ船ホーク号で、140トンだった。^{[14] [15]}この船は、インドへの5年間の航海を終えた1775年にシー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。^[16] 1786年までに、275隻（商船隊の約3％）が銅張りになった。1816年までに、この割合はイギリス商船の18％にまで上昇した。^[15]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％が銅張りになった。^[17]

商船の所有者は、初期費用はかかるものの、銅張りによって節約できることに魅力を感じた。銅張りは高価だったため、優良な所有者だけがこの方法に投資する傾向があり、その結果、銅張りの使用は船が適切に整備されていることを示す傾向があり、船舶のリスクが低いため、ロイズ・オブ・ロンドンは保険料を低く抑えることができた。^[要出典]ここから、品質の指標として「銅底」という表現が生まれた。

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、多くの場合、交換可能な木製の被覆板を使用し続けました。これらの船では木材を食べる生物はそれほど問題ではなく、頻繁に船を傾けていましたが、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。^{[15]銅張りは}奴隷船で広く使用されていました。^{[15] 1807年に}奴隷貿易廃止法がイギリスの法律になった後、奴隷貿易は違法になったため、奴隷商人は捕獲しようとするイギリス海軍の巡視船を逃れる可能性が高い高速船を重視しました。

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、海水が保護されていない銅被覆に引き起こす腐食を軽減する方法を見つけるために、多くの実験を行いました。この目的のために、彼は様々な厚さの銅を海岸に沈め、海水がそれぞれをどの程度劣化させたかを測定しました。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。このテストでは港湾船 2 隻も使用されました。1 隻には亜鉛バンドが追加され、もう 1 隻には鉄バンドが追加されました。デービーは、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わります。^[18]他の金属を銅と1:40から1:150の比率で混ぜたとき、目に見える腐食の兆候はなく、重量の減少も最小限でした。^[18]比率を1:200と1:400に変更すると、著しい腐食と重量の減少がありました。そのためデイビーは、製造コストが最も安い鋳鉄を銅の保護に推奨し、彼の観察では可鍛鉄と亜鉛の方が摩耗が早いようでした。

copper-bottomedという用語は、安全で確実に成功するベンチャー、計画、投資を表すために引き続き使用されています。^[19]関連するcopper-fastened（および動詞copperfasten）も同様に使用されますが、「信頼できる、信頼できる」というよりも「安全で、曖昧でない」というニュアンスがあります。^[20]

• 急降下
• 船体（船舶）
• ネルソン・チェッカー

• 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  。
• ガーディナー、ロバート、ラバリー、ブライアン編 (2004)。『戦列の戦線：1650～1840 年の帆走軍艦』コンウェイ海事出版社。ISBN 0851779549。
• 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装備』ロンドン：コンウェイ・マリタイム。ISBN 0-85177-451-2。
• マッカーシー、マイク（2005年）。「船の留め具：縫い付けられた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の歴史。テムズ & ハドソン。ISBN 0500010773. OCLC  641632.
• ロジャー、ニコラス（2004年）。『海の制圧：1649年から1815年までのイギリス海軍史』アレン・レーン。ISBN 0-7139-9411-8。

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• 国家汚染物質目録 - 銅および化合物ファクトシート