Создание криволинейных деталей в Восточном парусном и гребном судостроении
При постройке парусных и гребных судов часто требуется изогнуть штуку дерева для придания той или иной формы. Существует несколько способов изогнуть древесную деталь: гнутоклееные, гнутопропильные, гнутые и выпильные (по шаблону или из кокоры).
Наиболее применимый способ – получение гнутой заготовки с помощью воды и огня.
По своим природным свойствам древесина обладает определённой гибкостью. Однако при малой влажности (6 – 10 %) или полном высыхании пластичность заготовок незначительна и после приложенных усилий на изгиб детали она, из-за присущей упругости, возвращается в первоначальное состояние. Если приложить более значительные силы, то заготовка может сломаться. В силу этих причин для успешного гнутья детали следует повысить её влажность и нагреть. При нагревании влажной древесины, часть веществ, входящих в состав клеток древесины (вертикальные трахеиды) переходят в состояние коллоидного раствора, что приводит к снижению жёсткости клеток, а следовательно, и всей массы древесины. При изгибе древесины слои, находящиеся на выпуклой стороне вытягиваются, а на вогнутой сжимаются. Процесс сжатия и вытягивания происходит одновременно. При этом если в клетках влажность выше требуемой, то находящаяся в них влага может разрывать стенки клеток, делая поверхность ворсистой. Поэтому желательно, чтобы древесина обладала влажностью близкой к точке насыщения волокна, что составляет примерно 25-30 %. При гнутье желательно, чтобы в расположение годичных слоев в брусках (особенно твёрдых лиственных пород) совпадало с плоскостью изгиба. Это поможет избежать появление складок на вогнутой стороне. Следует отметить, что насыщение древесины водой известно ещё с древних времён. В современных технологиях используются растворы аммиака, дубильных веществ, фенолов и альдегидами.
Нагрев влажной древесины производится провариванием заготовки в горячей воде. При проваривании древесина увлажняется неравномерно и внешние волокна могут перенасытится водой. Получить же равномерную влажность и температуру всего бруска очень трудно. В то время как при пропаривании влажность древесины изменяется незначительно, причем древесина с начальной влажностью ниже точки насыщения волокна повышает свою влажность, а древесина с влажностью выше 50% подсушивается. Нагревание древесины для изгиба желательно до 80 – 120 градусов по Цельсию. При данных температурах пластичность древесины максимальна. После того как заготовка была увлажнена и нагрета необходимо немедленно приступать к изгибу, чтобы предотвратить высыхание и остывание внешних слоёв. После изгиба заготовки до нужного состояния её помещают в сушильную камеру. В этот момент коллоидные вещества затвердевают и сохраняют приданную детали форму.
В корейском судостроении, как правило, на маленьких лодках доска протягивается от носа до кормы, при этом все доски соединяются нагелями. Устанавливать обшивку начинают от днища лодки. Так как с боков дно лодки напоминает по форме овал, то доскам обшивки сразу задаётся необходимая кривизна. Чтобы зафиксировать соединенные без нагелей доски, под нижней и над верхней протягивается веревка. Затем, под давлением, оказываемым рычагом, который вставляется под веревкой, доски плотно прижимаются друг к другу. Нагели забиваются по диагонали вниз от наружной стороны верхней доски и до внутренней стороны нижней доски. Концы позже отпиливаются, внешний конец прячется.
![Рис.1. Соединение досок обшивки при постройке парусника в Корее. [4]](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/2749135/pub_63d7ae9058eece4e27d7dc68_63d7af240243d76e76c21fdc/scale_1200)
Данный метод взят на вооружение во Вьетнаме, где для получения нужной кривизны первую доску с помощью цепи и рычага прижимают сначала к килю, а все последующие соединяют поочерёдно. Причём изгиб на торец постепенно переходит в изгиб всех плоскостью.
В Китае подобные способ так же широко использовался, что хорошо видно на примере постройки джонки «Princess Taiping». Доски притягивались к шпангоутам и верхнему поясу обшивки с помощью верёвок и талрепов, которые как известно увеличивали прикладываемую силу.
В Японии нужная кривизна обшивки задавалась аналогичным образом – прижатием доски к днищу и носу лодки – с одновременной установкой распорок между доской и полом для удержания обшивки на нужном месте.
В Китае, чтобы получить правильную форму носа и кормы лодочный мастер использует особую методику деформирования. Пять досок скрепляются вместе и кладутся одной стороной на твердую землю. Эта часть утяжеляется илом и землей. Расстояние от свободного выступающего конца до самого дна рядом выкопанной ямы составляет около полутора метров. Затем согнутое дерево смачивают сверху и подогревают снизу, пока не получится желаемая форма.
Примерно такая же технология используется современными японскими мастерами, но с той разницей, что доски не кладутся на землю, а прижимаются к потолку мастерской и отгибаются вниз вбиваемым между ними и потолком широким деревянным клином. Как вариант доска могла отгибаться от потолка уже знакомыми нам распорками.
Во Вьетнаме для постройки лодки «5 досок» так же прибегали к помощи огня. Точнее к помощи горячих углей. Доску, подлежащую изгибу, клали на землю. Два её конца привязывают к продольной балке, а в требуемом месте изгиба вставляют поперечную балку служащую распоркой. Под эту балку кладут железный лист, по верх которого насыпают угли. Последние в свою очередь нагревают доску и выпаривают из неё всю влагу тем самым фиксируя волокна в заданной кривизне (форме).
Сыны Ямато с давних времён для придания криволенейной формы доскам обшивки использовали вспомогательные системы из столбиков и планок вертикальной и горизонтальной конструкций. Планки устанавливались на разной высоте. Один конец доски фиксировали под нижней планкой, а нужное место изгиба клали поверх планки верхнего уровня. Изгиб доски появлялся за счет силы тяжести, действующей на саму доску. Для усиления эффекта в нужных местах подвешивался груз. Другие планки задавали изменения направления доски с горизонтального на вертикальную. Тем самым придавалась форма кручения, напоминавшая штопор, где часть доски находится в горизонтальной плоскости и проходит вдоль днища судна, выходя к носу в вертикальную плоскость.
Рис. 8 Изгиб досок с помощью системы столбов и планок. [3]
В наше время дно лодки могу изгибать следующим способом: два конца кладут на большие брёвна или на возвышения из нескольких штук дерева, а середину отгибают вниз с помощью деревянного столба, один конец которого упирается в потолок цеха, а другой в рабочую плоскость домкрата. Изгиб производится за счёт подъёма домкрата после чего фиксируется распорками.
Гнутопропильные получают следующим образом: в заготовках делают продольные пропилы (для брусков лиственных и хвойных пород) или поперечные (для столярных и древесностружечных плит).
Если требуется сделать деталь, изогнутую по всей длине то используют поперечные пропилы. Данные пропилы могут быть как конической, так и прямоугольной формы. Плотное смыкание конических пропилов обеспечивает более прочное (и к тому же малозаметное) соединение. В то время как прямоугольные пропилы после того как деталь будет изогнута могут оставить небольшие зазоры вследствие чего прочность изделия снижается. Глубина пропилов зависит от желаемого радиуса изгиба детали и, как правило, составляет 2/3 … ¾ от толщины изгибаемой плиты. А вот расстояние между пропилами определяют опытным путём. При этом необходимо учитывать не только радиус изгиба, но и ширину пропила, и последующее после изгиба назначение самой детали. Для того чтобы повысить прочность изогнутых плит их ещё до гнутья требуется облицевать твёрдой древесной плитой или шпоном.
Американский исследователь Дуглас Брукс, занимаясь постройкой лодки отмечает, что помимо пропила с одной стороны детали (внутренняя сторона изгиба) в японском судостроении делают ещё один пропил в виде «ласточкиного хвоста» куда в последствии вклеивается клин тем самым позволяя сохранять изгиб в нужной форме, не давая детали выгнуться обратно – вернутся к первоначальной форме.
Выпильные детали бывают двух видов. Первый вариант выпильной детали состоит в том, чтобы взять заготовку из древесины изогнутой в процессе роста. Так называемая кокора.
Другой вариант состоит в том, что необходимо взять прямолинейную заготовку, разметить её по предварительно заготовленному шаблону и выпилить. Данный способ получения криволинейной детали наиболее быстрый, наименее трудозатратный, однако обладает рядом существенных недостатков. Полученная таким образом деталь гораздо ниже по прочности гнутых, гнутоклееных и гнутопропильных деталей из-за того, что изменяется угол между действующей силой и направлением волокон. Так же снижаются условия обработки и отделки криволинейных кромок. При этом увеличивается объём отходов при изготовлении выпильной детали.
Стоит отметить, что, несмотря на данные недостатки, данный метод получения криволинейной детали приходит на выручку в том случае, когда получение нужной формы другими способами либо излишне трудоемко, либо невозможно совсем. Автору данной книги доводилось видеть, как в одном из московских яхт-клубов нужно было сделать вставку в форштевень бота, который был проломлен во время причаливания судна. Данная вставка и была заготовлена выпиливанием из склеенных заготовок.
Список литературы:
1.Japanese Wooden Boatbuilding. Douglas Brooks
2.ムダマハギ―津軽海峡沿岸のムダマハギ型漁船をつくる («Муха-магаги» - рыболовное судно типа Мудамагаги вдоль побережья пролива Цугару » )
3. 船大工考 (Судостроение )
4. BY HORACE H. UNDERWOOD PH. D. Read before the Society June 6, 1933
5. Chinesische See-Dschunken.
