www.timberships.fora.pl

kgerlach

"Nauka (niechcący) w służbie mitów - przyczynek do historii dawnych żaglowców"
[link widoczny dla zalogowanych]
Na początek zasygnalizowałem tylko problemy, z którymi spotykam się na co dzień, ale - z uwagi na grono słuchaczy - nie one były właściwą treścią referatu. Tutaj nie chciałem mówić o często gigantycznych brakach z wiedzy technicznej osób piszących na temat historii dawnych okrętów, tylko wręcz przeciwnie - opowiedziałem, jak prawdziwe twierdzenia naukowe są źle wykorzystywane - przez niepełne zrozumienie, fałszywe uogólnianie, brak rozpoznania warunków brzegowych itp. - do napuszonego formułowania fałszywych wniosków, niby "podpartych" naukowo.
Zwykle jednak polemizuję z poglądami, których autorzy, czasem mądrzy, czasem trochę mniej, po prostu w ogóle nie znają praw fizyki, stąd skazani są na przepisywanie bałamutnych twierdzeń od poprzedników z takim samym wykształceniem, albo dzielą się własną radosną twórczością w tej dziedzinie. Zatem, w ramach wstępu, zasygnalizowałem wybrane przykłady tego, na co natrafiam publikując artykuły i książki o tej tematyce od blisko 30 lat.
Odkrywam np. nowe prawa naukowe:
[link widoczny dla zalogowanych]
po zwróceniu uwagi, że warto zapoznać się z prawem zachowania pędu i prawdziwym prawem zachowania energii, otrzymałem odpowiedź "jakie to dziwne, że doktor politechniki NIENAWIDZI MATEMATYKI", ponieważ przecież autor swoje brednie "UDOWODNIŁ MATEMATYCZNIE".
Nieznajomość podstaw kinematyki potrafi zaowocować twierdzeniem o "błędnym" przypisaniu steru zawiasowgo do łukowej tynicy
[link widoczny dla zalogowanych]
Po wykazaniu, że używano takie stery na tysiącach jednostek i trudno założyć, że wszyscy je wykorzystujący nie wiedzieli, że nie sterują, dowiedziałem się, jakoby chodziło (rzekomo) tylko o jeden okręt, który przepłynął z Morza Śródziemnego na Morze Północne, bowiem - jak powszechnie wiadomo - prawa mechaniki zmieniają się w zależności od rejonu geograficznego.
Przy "dyskusji" o możliwej konstrukcji takiego steru autor twierdził, że zastosowanie po prostu odpowiedniego luzu w zawiasach uniemożliwiłoby użycie steru zawiasowego na łukowej tylnicy nawet na Morzu Śródziemnym, ponieważ rybacy wypływający na to morze na kutrach ze sterami takiej konstrukcji jeszcze w XX w. (sporadycznie i dzisiaj), jak świadczą poniższe zdjęcia, z pewnością nie wiedzieli i nie wiedzą, gdzie pływają.
[link widoczny dla zalogowanych]
Pouczono mnie też, jak należy prawidłowo wyliczyć prędkość wylotową kuli kamiennej
[link widoczny dla zalogowanych]
ponieważ oczywiście nie takimi banalnymi metodami i wzorami jak analiza rozkładu ciśnienia wewnątrz lufy przy strzale albo sił oddziałujących na kulę,
nie znajomością, że kula około trzy razy lżejsza ma proporcjonalnie mniejszą bezwładność i daje się tą samą siłą rozpędzić znacznie szybciej,
tylko cudownym pomysłem "strzelania" z działa zakorkowanego kulą na głucho i sprawdzania, czy najpierw pęknie pocisk z materiału słabszego czy silniejszego,
a na zwróconą uwagę o całkowicie błędnych wnioskach (i obłędnym modelu fizycznym!) spotkałem się z repliką, że powinienem pójść na "kurs czytania ze zrozumieniem", ponieważ autor pisał o XVI w., a - jak wszyscy wiemy - w XVI stuleciu obowiązywały inne prawa fizyki niż później.

ALE WRÓĆMY DO WŁAŚCIWEGO TEMATU, CZYLI RZECZY DOKŁADNIE ODWROTNEJ - powoływania się na współczesną naukę dla poparcia rozmaitych nieprawdziwych twierdzeń i szerzenia mitów.
Jednym z zaciekle dyskutowanych wątków jest
LIMIT DŁUGOŚCI DREWNIANYCH OKRĘTÓW
Zagadnienie to często wraca w kontekście rzekomych gigantycznych dżonek chińskich z początku XV wieku, o długości 137 m (niektórzy chcą je widzieć nawet jako 164-metrowe), a chociaż zostało poruszone po raz pierwszy najpóźniej w 1924 r., to szczególny rozgłos przyniosło mu opublikowanie od 2002 r. całego zestawu szarlatańskich prac fantasty Gavina Menziesa, którego śmiało można nazwać Dänikenem żeglugi.
[link widoczny dla zalogowanych]
CDN.

kgerlach

Informacje o gabarytach takich jednostek podano w dawnych chińskich kronikach, ale w jednostkach miar, co do których znamy tylko wartość z XVIII w., nie mając żadnej pewności, że wcześniej była identyczna.
Co ważniejsze, na naszym gruncie dr inż. Michał Barcikowski zwrócił uwagę, powołując się na różne prace naukowe, lecz głównie autorstwa Sally Church, że owe wyżej wspomniane stare chińskie kroniki pochodzą z czasów o 200-300 lat późniejszych od wydarzeń, które jakoby opisują, a pierwotnym źródłem do wymiarów dżonek-gigantów była POWIEŚĆ z 1597 r., pełna opisów magii, sił nadprzyrodzonych i interwencji bóstwa, które tak naprawdę te okręty zbudowało. Czyli wiarygodność przekazu jest tego samego rzędu co współczesnych chińskich filmów, w których bohaterowie wyskakują na kilka pięter w górę i potem - niezmiernie powoli opadając - wyrzynają w powietrzu całe bataliony przeciwników.
Tym niemniej dyskusja na temat baśni Chińczyków i Menziesa prędko rozwinęła się w dyskusję nad tym, jak WIELKIE W OGÓLE DAŁOBY SIĘ ZBUDOWAĆ drewniane okręty. I tu właśnie pojawiają się niedzielni czytelnicy współczesnych teorii naukowych, którzy z namaszczeniem wywodzą, jak to nauka ustaliła nieprzekraczalny limit owych wymiarów. Szermując nazwiskami znanych dzisiaj naukowców czy takimi nazwami jak teoria falowa albo teoria hydroelastyczności oraz mającymi skonfundować przeciwników określeniami typu "bzdura", zapominają całkowicie o warunkach brzegowych oraz konieczności uprzedniego zdefiniowania pojęcia "okręt" czy "statek". Nie baczą na to, że owa rzekomo maksymalna długość dotyczy jednostek tradycyjnej budowy, które trzeba traktować jako odkształcalną wprawdzie i wpadającą w drgania, ale jednak zasadniczo sztywną bryłę; jednostek rozwijających prędkości i opór falowy, jakie były absolutnie nierealne na żaglowych transportowcach i żaglowych okrętach wojennych, zwłaszcza liniowcach; dotyczy wreszcie wcale nie limitów BEWZGLĘDNYCH WYMIARÓW, tylko limitów wielkości dla BEZPIECZNEJ I SENSOWNEJ EKSPLOATACJI NA OTWARTYCH OCEANCH. A tych ostatnich ograniczeń było w tamtych czasach znacznie więcej i znacznie ważniejszych:
- brak możliwości zbliżenia się do większości wybrzeży i brak szans na wejście do jakiegokolwiek obcego portu (Krzysztof Kolumb narzekał, że jego około 22-metrowa karaka "Santa Maria" była do tego stanowczo za duża!)
- znikoma trwałość
- ogromne koszty
- prawie zupełny brak doków do remontu.

Tymczasem nikt nie powiedział, że jednostka pływająca MUSI mieć charakter takiego okrętu, do jakiego jesteśmy przyzwyczajeni. Można ją przecież widzieć i zbudować w formie przegubowo połączonych członów
[tu pokazałem slajd ze zdjęciem przegubowo połączonych tratew, ciągnących się wygiętym esowato wężem aż po horyzont, zatytułowanym w pracy Stanisława Gierszewskiego Wisła w dziejach Polski, 1982, il. 72, jako: Tratwy na Wiśle około 1937 r.]
Jak spojrzymy na to zdjęcie ZESTAWU tratw, zdamy sobie sprawę, że podobnie luźno powiązane wzdłużnie ZESPOŁY mogłyby teoretycznie liczyć nawet wiele kilometrów długości, a nie marne 137 m hipotetycznych chińskich dżonek i żadna teoria nie może temu zaprzeczyć.
Ktoś mógłby stwierdzić, że to nonsens, ponieważ nikt nigdy nie zbudowałby czegoś takiego w praktyce. Czyżby?
[tu pokazałem piękny obraz, pokazujący długi wąż z barek połączonych przegubowo, ale w taki sposób, że tworzyły jednolitą całość (bez żadnych przerw między nimi) i ciągniętych przez tak samo złączony parowiec bocznokołowy na Gangesie. Obraz, zaczerpnięty z pracy Jean Sutton, Lords of the East, 2000, po str. 72, pokazuje prawdziwe rozwiązanie, z powodzeniem wykorzystywane od lat 30-tych XIX w. do przewozu pasażerów i towarów, stąd część "węża" miała nadbudówki z pokładami widokowymi i kabinami dla ludzi, a część z miejscami do składowania ładunku. Poniżej tylko szkic zasady łączenia, przypominającej rozwiązania z naszych autobusów przegubowych]
[link widoczny dla zalogowanych]

Formułowano hipotezy dotyczące przegubowej budowy baśniowych, gigantycznych dżonek (z przegubami nie tylko o osi pionowej, ale i poziomej), jednak uważam je za nonsensowne, ponieważ niezbędnym warunkiem pomyślnej eksploatacji czegoś takiego były - przynajmniej przy ówczesnym poziomie technicznym i materiałowym - wody takie jak na leniwie płynącej, spokojnej rzece.

A jednak dało się także zbudować drewniane jednostki o całkowicie standardowej konstrukcji, ze sztywnym kadłubem, znacznie dłuższe od rzekomo niemożliwych do wykonania - na gruncie współczesnych teorii naukowych - dżonek długich na 137 m i takie statki (ściśle biorąc, przynajmniej jeden) powstały i bezdyskusyjnie istniały!
[link widoczny dla zalogowanych]
CDN.

kgerlach

W Rosji zbudowano w 1879 r. DREWNIANĄ barkę paliwową o długości 160 m, przeznaczoną do przewozu ropy naftowej z Baku do Niżnego Nowogrodu (dla wychowanych w PRL-u Gorki - dziś znów Niżnyj Nowogrod), czyli po przeszło połowie Morza Kaspijskiego i szmacie Wołgi, jakieś 2500 km.
Jest tylko jeden drobny problem. Barka nie dokonała ani jednego takiego rejsu i służyła w Astrachaniu w charakterze stacjonarnego magazynu na ropę naftową. Czyli można ją postawić obok armaty (car-puszki) o długo największym na świecie kalibrze wśród dział odprzodowych, która nigdy nie wystrzeliła w akcji bojowej [tu dałem kolorowe zdjęcie z angielskiej Wikipedii] i obok największego na świecie dzwonu (car-kołokoł), który nigdy nie zadzwonił [tu dałem kolorowe zdjęcie z Wikimedii].
Ale wykonać się dało!!!

Warto zatrzymać się tu nad jeszcze jednym aspektem chińskiego budownictwa okrętowego, często podnoszonym jako dowód wyższości technicznej ICH szkutników nad europejskimi. Chińczycy od bardzo wczesnych czasów wykorzystywali sztywne grodzie poprzeczne, często wodoszczelne, które niewątpliwie pomagały w osiągnięciu odpowiedniej wytrzymałości kadłubów, co sprzyjało konstruowaniu wielkich okrętów. Całkiem abstrahując od baśni i bajek, wiemy o 4- do 6-masztowych ogromnych dżonkach (chociaż REALNYCH wymiarów, o długości około 60 m) już w końcu XIII w., które zdaniem Marco Polo miały 13 takich grodzi. Znamy nawet ze zdjęć dżonki z początku XX w., o długości blisko 55 m, 5-masztowe [tu pokazałem ilustrację z książki Björna Landströma, The Ship, 1961, rys. 538], o 20 wodoszczelnych grodziach poprzecznych [tu pokazałem ilustrację z książki Björna Landströma, j.w., rys. 539].
Czy rzeczywiście Europejczycy byli głupi, że pomimo stałych kontaktów z chińską cywilizacją próbowali takiej konstrukcji bardzo rzadko, eksperymentalnie i bez zadowolenia większości użytkowników? Otóż nie. W Europie po prostu istniało zapotrzebowanie na ładunki o innym charakterze, a rozwinięta tu taktyka walki morskiej okrętami o licznej artylerii rozłożonej na ciągłych pokładach wykazała wielokrotnie zdecydowaną wyższość nad chińskimi pomysłami (i dopiero pancerniki z artylerią wieżową miały to zmienić).

[tu pokazałem piękny rysunek wnętrza transportowca drewna, z długimi, wielkimi pniami zajmującymi całą ładownię, ciągnącymi się prawie od dziobnicy do tylnicy, autorstwa Samuela F. Manninga, pochodzący z jego pracy [i]New England Masts and the King's Broad Arrow, 1979, str. 38]

Dżonka z chińskich baśni mogłaby przewozić nawet sekwoje, tyle że - z uwagi na owe grodzie - jedynie w plasterkach, a nie na taki towar czekano w europejskich stoczniach!
CDN.

kgerlach

2. Następną często eksponowaną tezą jest rzekoma WYŻSZOŚĆ FRANCUSKICH ŻAGLOWCÓW Z PRZEŁOMU XVIII I XIX W. NAD WSZYSTKIMI INNYMI, A ZWŁASZCZA BRYTYJSKIMI
[link widoczny dla zalogowanych]

Dziś [tzn. oczywiście w dniu wygłaszania referatu] jednak nie zamierzałem jej poruszać - robiłem to już wielokrotnie i pewno nie raz wrócę do tego zagadnienia - teraz skupię się tylko na uzasadnieniu, powołującym się z reguły na naukowe podejście francuskich konstruktorów.
Nikt nie zaprzecza, że Francuzi w owym czasie chętnie sięgali do zrębów nowoczesnych metod projektowania okrętów, znajdując się pod tym względem w europejskiej czołówce, razem ze Szwedami, Duńczykami, podczas gdy ówcześni Brytyjczycy zwykle hołdowali konserwatyzmowi. Ci pierwsi często obliczali precyzyjnie wyporność przy różnym stanie wyposażenia i rozmaitym ładunku, wyznaczali środek ciężkości, środki wyporu, środek naporu na żagle, środek oporu bocznego, nierzadko eksponując te wartości na planach konstrukcyjnych. Anglikom wszystkie te pojęcia były znane, lecz rzadko kiedy uważali ich ujawnianie za potrzebne. Natomiast dzisiejszy autorzy lubią podkreślać ścisły wpływ najnowszych wtedy osiągnięć nauki na jakość francuskich okrętów, traktując to jak aksjomat, chociaż z reguły nie potrafią owych osiągnięć nawet nazwać. Tymczasem nie tylko poziom teorii projektowania okrętów nie pozwalał jeszcze na drastyczne zróżnicowanie właściwości jednostek konstruowanych w oparciu o wielowiekowe doświadczenie, w stosunku do jednostek projektowanych naukowo, lecz przede wszystkim ówczesna nauka zawierała cały szereg błędnych twierdzeń!
Można wręcz zaryzykować konkluzję, że szkutnicy mieli szczęście nie potrafiąc wszystkich teorii wykorzystać w praktyce. O tym się bardzo rzadko wspomina, lecz nawet uczonym tego kalibru co Izaak Newton trafiały się grube pomyłki, a przynajmniej na ich konto zostały zapisane. Mam tu na myśli np. tzw. teorię "uderzeniową" dotyczącą zagadnienia oporu stawianego przez ciało stałe w płynie. Newton wprawdzie zastrzegł, że jego teoria dotyczy ZMYŚLONEGO płynu o specjalnych właściwościach, być może w ogóle nie istniejącego w przyrodzie, a już na pewno nie wody, lecz inni rozwinęli ją niezwykle szeroko właśnie do analizowania ruchu okrętów, uzyskując kompletnie fałszywe wyniki.
Kwestię tę przedstawił szczegółowo i niezwykle ciekawie prof. Horst Nowacki z politechniki berlińskiej w ramach prac Instytutu Maxa Plancka, a je nie zamierzam jego arcyciekawych referatów plagiatować. Tym niemniej warto wspomnieć, że wśród propagatorów błędnej teorii byli Jakob Bernoulli, Guillaume François Antoine de l'Hôspital, Johan Bernoulli, Nicolas Fatio, Leonhard Euler [w gronie pracowników Politechniki nie musiałem tego komentować; dla naukowca-inżyniera ich osoby są tym, czym dla artysty malarza - Picasso]. Za ich pośrednictwem całkowicie fałszywe wnioski trafiły do bardzo wpływowych traktatów o projektowaniu okrętów Pierre'a Bouguera, samego Eulera wydawanego w skrótach po francusku, Henri'ego-Louisa Duhamel du Monceau. W efekcie owi dobrze wykształceni inżynierowie francuscy i inni szkoleni we Francji lub przez francuskich zwierzchników, obok wielu mądrych rzeczy uczyli się mnóstwa głupstw, które wcale nie poprawiały własności ich żaglowców.
Wprawdzie w drugiej połowie XVIII w. zarówno na gruncie teoretycznym (tu można wspomnieć Daniela Bernoulli i Jeana d'Alemberta) jak praktycznym (np. przez Benjamina Robinsa, Frederika Chapmana, Jorge Juana y Santacilia, Jeana Charlesa, kawalera de Borda) odrzucono owe błędne przesłanki, lecz na razie nic z tego nie wyniknęło, ponieważ nie umiano właściwie skwantyfikować nowych, lepszych wyjaśnień.
W tym samym czasie odkryto zjawiska oporu falowego, oporu tarcia, oporu lepkości, a nawet zręby oporu indukcyjnego, jednak nikt nie potrafił przekuć ich w równania, z których dałoby się cokolwiek wyliczyć i na tej podstawie dokonać poprawek obiektów rzeczywistych. Oczywiście sam fakt tych odkryć był niezwykle doniosły, bowiem otworzył drogę do późniejszego rozwoju rzetelnej nauki w tym zakresie, jednak konstruktorom żyjącym wówczas NICZEGO bezpośrednio nie dał! Dzisiaj przemądrzali dyskutanci, czytający Frouda lub Marchaja i powołujący się na ich nazwiska, z reguły nie mają pojęcia, że w epoce żaglowców nikt jeszcze odpowiednich równań nie sformułował, wykresów nie wykonał, a i warunki brzegowe w zasadniczy sposób odbiegały od późniejszych jednostek z napędem mechanicznym czy żaglówek regatowych. Taka nauka NIE ISTNIAŁA, więc w ogóle nie dawała się wykorzystać, poza podtrzymywaniem fałszywych mitów!
CDN.

kgerlach

3. BADANIA MODELOWE okrętów wykonywano co najmniej od drugiej połowy XVII w., a wśród pierwszych badaczy można wymienić takie nazwiska jak Huygens czy Mariotte.
[tu pokazałem i pokrótce omówiłem slajd z ciągnięciem modeliku na lince obciążonej ciężarkami, pokazujący eksperymenty Charlesa Bossuta, zrealizowane w Paryżu w 1775 r., pochodzący z pracy Bossut, d'Alembert, Condorcet Nouvelles expériences sur la résistance des fluides, 1777].

Na tej podstawie dzisiejszy autorzy z naukowym zacięciem przerysowują ze starych traktatów rozmaite analizowane wtedy bryły
[link widoczny dla zalogowanych]
i próbują dowodzić, jak to nauka pozwalała światłym konstruktorom żaglowców konstruować dużo lepsze okręty od tych wychodzących spod ręki ciemniaków.
Prawda jest jednak taka, że nie uzyskiwano prawie żadnych wyników, które nie dałyby się ocenić na oko czy intuicyjnie - jak to, że postawiona na sztorc płaska deska dryfkotwy albo logu linowego stwarza dużo większy opór niż kula bądź odpowiednio skierowany stożek; że wszystkie takie próby nie uwzględniające przechyłu kadłuba - silnie deformującego kształt zanurzonej części
[link widoczny dla zalogowanych]
były zupełnie bezsensowne dla żaglowca, jakkolwiek nie wydawałyby się przydatne dla jednostek z napędem mechanicznym; że w końcu brak powstania teorii podobieństwa aż do 1870 r. i tak uniemożliwiał przenoszenie wyników doświadczeń z małych modeli na rzeczywiste okręty, więc konstruktorzy bazujący na analizie eksploatacji wcześniejszych żaglowców uzyskiwali na razie średnio znaczne lepsze wyniki niż eksperymentatorzy, chociaż do tych ostatnich - po dojrzeniu teorii - należała przyszłość.

4. CHAPMAN I JEGO KONKURENCI
Wiele się mówi o postępie w wyznaczaniu linii kadłuba w czasach żaglowców użytkowych, a zwłaszcza chętnie wymienia się w tym kontekście nazwisko Chapmana, twórcy teorii parabolicznej.
Większość piszących o tym autorów nie ma pojęcia, że z braku możliwości powiązania wtedy kształtów okrętu z prawdziwą hydrodynamiką, dopiero się rodzącą, zawsze chodziło tylko o mniej lub bardziej "eleganckie" użycie geometrii do ułatwienia sporządzania planów. Konstruktorzy prześcigali się w pomysłach na płynne połączenie figur geometrycznych, zwłaszcza kół, budowano nastawialne krzywiki, próbowano nawet wykorzystywać równania. Lecz u podstaw leżało przeświadczenie o wyższości jakiejś formy nad innymi, oparte na intuicji i zebranych doświadczeniach, nie mające najmniejszego związku z teorią, która dowodziłaby celowości danego kierunku działania. Ponieważ i w tym kontekście pojawiają się pomysły na "naukowo" opracowane kształty żaglowców francuskich - w przeciwstawieniu do innych - warto zerknąć, do czego TA SAMA nauka doprowadziła konstruktorów fregat z Francji, w tym samym czasie
[link widoczny dla zalogowanych]
Ponieważ kształt A był najbardziej typowy dla tych żaglowców, nie brakuje autorów podpierających się nauką (a właściwie tylko słowami o niej) dla dowodzenia, że był jakoby najlepszy, podczas gdy naprawdę w XIX w. Francuzi szybko od niego odchodzili.

Frederik Henrik af Chapman jest słusznie chwalony za docenianie roli nauki w projektowaniu okrętu, jednak nie wszyscy zdają sobie sprawę, że jego słynna teoria paraboliczna wykreślania kształtów kadłuba, powstała wyłącznie w oparciu o analizowanie linii już istniejących w jego czasach żaglowców, uchodzących za najlepsze w swoich grupach, a zaprojektowanych tylko przez praktyków z dużym doświadczeniem. Chociaż więc stanowiła znaczny postęp, umożliwiając lepszą kontrolę wyporności i położenia środka pływalności na etapie projektowania, bardzo ułatwiała zadanie innym konstruktorom oraz charakteryzowała się dość dużą uniwersalnością, to samemu twórcy przyniosła lekkie rozczarowanie - realne żaglowce tak zaprojektowane były dobre
[link widoczny dla zalogowanych]
jak jego fregaty, których linie zdejmowano w prawie każdym państwie europejskim i które zapoczątkowały najdłuższą serię jednostek tej klasy w Rosji, lecz żeglarsko nie wyróżniały się jakoś dobitnie na tle innych najlepszych (skoro teoria bazowała na tych ostatnich). Druga rozwijana przez Chapmana metoda, tzw. teoria relaksacyjna, okazała się w ogóle błędna - sam autor przyznawał, że "użycie linii relaksacji ma małe znaczenie dla dobrych własności żeglarskich i nie powinno być kontynuowane w budowie okrętów". Co więcej, podtrzymywacze mitu o "naukowo projektowanych żaglowcach końca XVIII w.", chętnie podpierają się zarówno nazwiskiem Chapmana jak francuskiego inżyniera Viala du Clairbois, ale często nie wiedzą - bądź nie chcą dzielić się z innymi tą wiedzą - że ten ostatni napisał "Krytykę metody budowania okrętów Chapmana".
CDN.

kgerlach

5. SMUKŁOŚĆ CECHĄ WSZYSTKICH DOBRYCH ŻAGLOWCÓW
Ulubionym motywem badaczy piszących o historii żeglugi, ale "skażonych" świadomością współczesnej wiedzy z dziedziny budowy okrętów, rozwijanej względem zupełnie innych jednostek, jest wyższość żaglowców smukłych nad szerokimi oraz trwała linia postępu przez całe dzieje, prowadząca do pękatych kog ku super-wąskim windjammerom. Kłania się tutaj to ciąganie modelików na linach, na równej stępce, z prędkościami przy których opór falowy odgrywa ogromną rolę, jednak równocześnie prędkościami nieosiągalnymi przez całe wieki. Jeśli nawet ktoś zauważy, że ruch żaglowca w silnym przechyle to jednak zupełnie coś innego, sięga do teorii Czesława Marchaja opracowanej na potrzeby rozwoju jachtów wyścigowych lub co najwyżej turystycznych, zupełnie ignorującej potrzeby i konieczności żaglowców towarowych, a tym bardziej wojennych.

Ewentualnie bazuje na wiadomościach czerpanych z krótkich kursów żeglarstwa wspieranych doświadczeniem płynącym z amatorskiej eksploatacji jednostek z ożaglowaniem skośnym.

Tymczasem rejowce - dominujące przez wieki na wszystkich dalekomorskich trasach i przy transporcie ciężkich towarów albo ciężkiej artylerii - rządziły się własnymi prawami. Pływały i często też walczyły w przechyle, jednak z powodów oczywistych nie mógł on (zwłaszcza na okrętach wojennych) nawet w przybliżeniu dochodzić do wartości znanej z dzisiejszych żaglówek regatowych. Tymczasem duża szerokość pozwalała nieść znacznie więcej żagli niż na okrętach zbyt wąskich
[link widoczny dla zalogowanych]
Żaglowiec o mniejszej szerokości (środkowy) przy identycznych liniach kadłuba poruszałby się z mniejszymi oporami, a więc szybciej, tylko wtedy, gdyby mógł nieść stale żagle o tej samej powierzchni. Jeśli jednak brak stateczności zmuszałby załogę do szybkiej redukcji żagli w miarę nasilania się wiatru, to szybszy byłby wcale nie on, ale ten szeroki, stateczny (po lewej), bowiem w tamtych czasach prawdziwy żaglowiec towarowy lub wojenny nie miał silnika, ani nikt go na lince nie ciągnął, więc o prędkości decydowały nie tylko opory, lecz także siła pociągowa, czyli powierzchnia możliwych do niesienia w danych warunkach żagli. Z kolei kuszący zapewne dla jachtsmena lub czytelnika książek profesora Marchaja pomysł wyposażenia takiego dużego okrętu lub statku w wielką płetwę balastową (po prawej), byłby w warunkach ówczesnych szlaków żeglugowych, red i portów absolutnie bezsensowny.

Podobnie w przypadku kiwania (kołysania wzdłużnego) - smukłe dzioby i rufy zapewniały i zapewniają zmniejszenie oporów, ale można dość swobodnie iść w tym kierunku tylko wtedy, gdy rozłożenie mas wiąże się z ogólnym dobrym projektowaniem i nie jest ograniczone żadnymi względami zewnętrznymi, co dla okrętów wojennych z bardzo liczną artylerią burtową, ciągnącą się od dziobu do rufy, było zupełnie niemożliwe. Dlatego w historii natrafiamy na pełno przykładów, chętnie ignorowanych przez "niedzielnych" naukowców, gdy żaglowce bardzo szerokie zdecydowanie górowały prędkością nad smukłymi konkurentami, albo gdy te z tępymi dziobami okazywały się szybsze od wyposażonych w dzioby niemal kliprowe.
[link widoczny dla zalogowanych]
Różnica bezwzględna szerokości obu fregat może się wydać niezbyt istotna komuś słabo zorientowanemu w realiach pierwszej połowy XIX w., ale nawet on zauważy wielką różnicę stosunku długości do szerokości, na niekorzyść jednostki DUŻO szybszej, chociaż niemal każdy historyk (na całym świecie) piszący o żaglowcach dałby się pokroić za tezę - wspieraną pozornie przez współczesne równania - że ten dużo dłuższy w stosunku do szerokości jakoby MUSIAŁ być szybszy.
CDN.

kgerlach

[link widoczny dla zalogowanych]
Z tej pary dwupokładowców żaglowych, wielkie pochwały - "dobry okręt, bardzo szybki w swojej kategorii, jeden z najlepszych w tej klasie na świecie, o wysokiej dzielności morskiej i własnościach manewrowych zbliżonych do fregaty, z łatwością unoszący regulaminową artylerię i wyposażenie" - zyskał USS "Ohio", o ogromnej pełnotliwości partii dziobowej, dużej głębokości kadłuba, pełniejszych liniach wręgów na śródokręciu, mniej smukły - czyli dokładnie przeciwstawnie do teorii!

[Pokazałem następnie slajd, na którym przedstawiłem linie słynnego klipra "Marco Polo" zaczerpnięte z książki Davida MacGregor, Fast Sailing Ships. Their design and construction, 1775-1875, London 1988, str. 187, oraz pół-model kadłuba tej jednostki wzięty z książki Martina J. Hollenberg, Marco Polo. The story of the fastest clipper, Halifax 2006, str.17]
Żaglowiec ten miał smukłą rufę, korzystną dla redukcji oporów, ale bardzo tępy, jak na kliper, dziób, wręcz pchający wodę, co widać zwłaszcza na pół-modelu. Ponadto charakteryzował się - co też uderzało na slajdzie - ogromną głębokością kadłuba, prawie płaskimi dennikami, pudełkowatym kształtem przekroju głównego (niczym u najwolniejszego węglowca) sugerującym duży opór, słowem wszystko przeciwnie do teorii; a w efekcie był jednym z najszybszych kliprów na świecie, przez niektórych wręcz uważany za najszybszy.

6. FETYSZ PRĘDKOŚCI
Historykom piszącym o dawnych żaglowcach niezwykle często się wydaje (by nie powiedzieć - nagminnie), że konstruktorzy okrętów i żeglarze o niczym innym nie marzyli, tylko o osiąganiu nadzwyczajnych prędkości. Jeśli podpierają się do tego współczesnymi podręcznikami, pisanymi dla pasjonatów szybkiego żeglowania lub wręcz zawodowców, jeszcze się w tym utwierdzają.
Tymczasem to zupełny fałsz. Owszem, prędkość była ważna, ale zupełnie nie w takim stopniu jak później. Liniowce walczyły w wielkich bitwach z małymi prędkościami, ponieważ najważniejsze było utrzymanie szyku i siła ognia; większość marynarzy musiała wtedy obsługiwać działa, nie ciągnąć liny, czy biegać po rejach, a ogromne płótna rozwiniętych żagli groziły zapaleniem się - największym zagrożeniem dla drewnianego okrętu. Do XIX w. statki handlowe nie woziły łatwo psujących się towarów, za dopłynięcie do celu na początku stawki nie czekały żadne premie, żeglugę regulowały monopole. O holenderskiej fluicie zwykle się pisze, jak to wyparła w XVII w. na północy Europy prawie wszystkie inne typy statków, bo była tak prędka (oczywiście, jakżeby inaczej, dzięki wielkiej wartości stosunku długości do szerokości), że mogła robić więcej rejsów rocznie niż inne. Badania dokumentów pokazują tymczasem, że fluita zatrudniona w handlu drewnem z Norwegii, potrzebowała na załadunek 6-10 dni, na rozładunek i przygotowanie się do następnego rejsu - około 2 miesięcy, a na rejs czasem tylko 4 dni; zatem ewentualne skrócenie pojedynczego cyklu dzięki większej prędkości dotyczyło 5-8% czasu całej eksploatacji!!! Oczywiście istniały jednostki, jak fregaty czy awiza, dla których kwestia prędkości bywała priorytetowa, lecz to raczej wyjątki w ogólnej masie.
CDN.

kgerlach

Żaglowce użytkowe rządziły się innymi prawami, niż jachty, a nawet statki szkolne. Okręty wojenne musiały mieć określoną liczbę dział na danej długości kadłuba, dla zapewnienia właściwej siły bojowej. Często wymagało to działań projektanta sprzecznych z wymogami zmniejszania oporów ruchu.
[link widoczny dla zalogowanych]
Na ilustracji widać przeciętną fregatę 32-działową z 1790 r. Na jej możliwości bojowe wielki wpływ miało uzbrojenie - liczba i kaliber dział, ich rozmieszczenie. Oczywiście armaty musiały mieć podparcie dla swej masy, odległość furt umożliwiającą sprawną obsługę i miejsce na cofanie się przy wystrzale. W efekcie dziób i rufa jednostki są dość pełne. Rzecz jasna, na opór ruchu w wodzie nie wpływały linie nadwodnej, lecz podwodnej części kadłuba, jednak nie dało się zbudować żaglowca wojennego o artylerii burtowej, w którym te partie (nadwodna i podwodna) drastycznie by się od siebie różniły - siła wyporu nie działa tam, gdzie nie ma zanurzonej bryły.

Aby na przykładowej fregacie zaostrzyć linie dziobu i rufy, można było postąpić jak na rysunku poniżej
[link widoczny dla zalogowanych]
Pomijając nawet potężne kłopoty z obsługą dział w partii dziobowej i rufowej, konsekwencje tej nie przemyślanej pogoni za prędkością mogły być opłakane.
[link widoczny dla zalogowanych]
Malała pływalność dziobu i rufy, przy tak samo mocnym ich obciążeniu. Efektem było nasilanie się zjawiska trwałego wyginania wzdłużnego kadłuba, ze wszystkimi konsekwencjami - luzowanie wiązań, wypadanie uszczelnień, przecieki, gnicie kadłuba, utrata prawidłowych linii (wodnic), a wtedy dochodziło nie tylko do obniżenia trwałości, ale i spadku prędkości, zamiast jej wzrostu. Poza tym żaglowiec o dużo większej pływalności śródokręcia niż końców, z reguły bardzo silnie się kiwał (kołysał wzdłużnie), co przy gwałtownych ruchach niejednokrotnie prowadziło do utraty masztów. Łatwo zgadnąć, czy szybszy był okręt żaglowy gruby, o tępych liniach, ale z masztami, czy ten imponujący smukłością i ostrością linii, ale bez masztów.

Można też było wysmuklać dziób i rufę po prostu przez wydłużanie kadłuba w tych miejscach - poza strefą artylerii.
[link widoczny dla zalogowanych]
Działa były wtedy w prawidłowych odległościach od siebie i miały dość miejsca naokoło, jednak pojawiały się inne wady.
[link widoczny dla zalogowanych]
Dłuższy kadłub to wyższe koszty budowy i eksploatacji; przy ograniczonym budżecie (a KAŻDY był czymś ograniczony) przekładało się to na mniejszą liczbę możliwych do zbudowania jednostek. Ówczesne metody wiązań wzdłużnych nie pozwalały na utrzymanie sztywności żaglowców zbyt długich; zatem nawet bez ustawiania dział na krańcach kadłuba i tak wzrastało niebezpieczeństwo trwałego wyginania wzdłużnego, czyli - jak wspomniałem wyżej - luzowania wiązań, wypadania uszczelnień, tworzenia się przecieków, gnicia, utraty prawidłowych kształtów, obniżenia trwałości i spadku prędkości. Raporty, dzienniki i pamiętniki z epoki żaglowców obfitują we wzmianki o takim stałym wygięciu kadłubów - zwłaszcza na długich i smukłych jednostkach francuskich, "lepszych od innych pod każdym względem", że osoba stojąca na pokładzie dziobowym nie mogła dojrzeć kolan osoby stojącej (teoretycznie na tym samym poziomie) na pokładzie rufowym. Kolejny i bardzo ważny mankament to utrata zdolności obronnych okrętu z kierunków dziobu i rufy. Przy flaucie wystarczyło ustawić tam wiosłowe łodzie-kanonierki z pojedynczymi działami, by prawie bezkarnie prowadzić ciężki ostrzał żaglowca z armatami odsuniętymi daleko od krańców kadłuba.
CDN.

kgerlach

Okręty wojenne nie mogły przechylać się tak jak jachty, ponieważ celem ich istnienia było strzelanie z dział, a nie dawanie przyjemności załodze.
[link widoczny dla zalogowanych]
Utrzymanie właściwej sztywności za pomocą balastu groziło łamaniem masztów i gwałtownością kołysań przekraczającą możliwości fizyczne załogi. Tymczasem stateczność kształtowa zapewniała stosunkowo niewielkie przechyły oraz (przynajmniej czasem) długie okresy kołysania.

Jednostki wojenne i handlowe niekiedy żeglowały miesiącami, więc zdolność zabrania wielkich zapasów żywości, wody i towarów musiała mieć priorytet nad prędkością - duża ładowność wymagała obszernych kadłubów, o pełnych liniach, dużym zanurzeniu. Czyniono tak z wyboru, a nie niedostatków ówczesnej teorii żeglowania.

Gdyby okręty pływały tylko do przodu, jak modele w trakcie ówczesnych badań, maksymalna długość osiągana bez utraty trwałości i limitowana tylko ekonomią (kosztami budowy), byłaby bardzo pożądana pod każdym względem. Ale żaglowce walczyły w trakcie bitew manewrowych, skręcały na ciasnych redach, gwałtownie zmieniały hals dla ucieczki przed zawietrznym brzegiem lub nieprzyjacielem. Nawet na fregatach zwrotność była co najmniej równie ważna jak prędkość, a tymczasem z reguły lepiej manewrowały jednostki krótsze. Żadna wiedza naukowa nie mogła tego zmienić, konstruktor i tak musiał dokonać kompromisowego wyboru.
Okręty dało się budować lekko - z wąskimi belkami szkieletu i dużymi odstępami między nimi - lub znacznie solidniej. Jeśli wybierano tę drugą opcję, przeciwstawną jachtom regatowym, to nie dlatego, że projektantowi brakowało studiów, tylko dlatego, że żaglowce musiały zmagać się z cyklonami bez GPS-ów i komunikatów meteo; przetrwać pomniejsze uderzenia o dno, skały; być zdolne do czasowego sztrandowania, karenażu na plażach; chronić załogę przed nieprzyjacielskimi kulami z armat. Jednostka krępa, mocna, ciężka, okazywała się w większości przypadków lepsza od długiej, smukłej i lekkiej, chociaż była oczywiście wolniejsza.

Gdy konstruktorzy zaczęli projektować okręty z zaokrąglonymi dziobami i rufami
[link widoczny dla zalogowanych]
[link widoczny dla zalogowanych]
- a akurat tutaj profesor Horst-Nowacki myli się zarówno sądząc, że nie wiemy, czemu wcześniej stosowano inne rozwiązania, jak i przypisując nowatorstwo okrągłych dziobów Brytyjczykom - mieli pełną świadomość ich niedostatków żeglarskich. Lecz potrzebę zwiększenia odporności krańców kadłuba na działanie fal, kul nieprzyjaciela; likwidację martwych kątów ostrzału oraz wzrost siły ognia z dziobu i rufy
[link widoczny dla zalogowanych]
uznano po prostu za ważniejsze!
Czy duńskiemu projektantowi marynarki wojennej Hohlenbergowi brakowało wykształcenia, że wymyślił typową dla swoich jednostek rufę, zwaną złośliwie "kaczym kuprem"
[link widoczny dla zalogowanych]
z pewnością "niewłaściwą" wg teorii żeglowania? Nic podobnego - uznał po prostu łatwość strzelania w obrębie ćwiartek rufowych za dużo ważniejszą od bicia rekordów prędkości.
CDN.

kgerlach

Twierdzenie, niby wsparte nauką, jakoby wiedza teoretyczna mogła rozwiązać wszystkie problemy stojące przed szkutnikami epoki napędu żaglowego, gdyby tylko ją posiadali - jest całkowicie fałszywe. Oczywiście dawałaby wielką pomoc (jak zresztą dawała i ta istniejąca wtedy, mimo ograniczeń), lecz nie mogłaby zmienić takich faktów, że:
- wydłużanie kadłuba, samo w sobie sprzyjające osiąganiu wysokich prędkości, demolowało wiązania i powodowało trwałe zgięcie wzdłużne, które było fatalne dla prędkości
- wydłużanie kadłuba przy silnie obciążonych krańcach o małej pływalności zwiększało kiwanie, które co najmniej ograniczało prędkość
- wydłużanie kadłuba utrudniało zwroty i zwiększało promień skrętu
- obniżanie wolnej burty sprzyjało trzymaniu się wiatru, ale to wysoko położone furty decydowały o wartości bojowej.

Zdolność chodzenia ostro do wiatru - nazywana w tamtych czasach nawietrznością, chociaż nie zgadza się to z przyjętą dzisiaj terminologią jachtową - była ważniejsza od samej prędkości, nawet przy braniu pod uwagę wyłącznie zysku na przebytym w kierunku wiatru dystansie.
[link widoczny dla zalogowanych]
Na wykresie pokazałem cechy trzech fikcyjnych jednostek, wybierając jednak całkowicie realne wartości tych cech. Przy danym stanie wiatru i morza poruszają się z trzema prędkościami (12, 10 i 8 węzłów), typowymi dla wielu przeciętnych fregat wojennych z końca XVIII w. Każda ma inną zdolność chodzenia blisko wiatru - kiepskie rejowce z tamtej epoki czasem nie mogły iść ostrzej niż 7 rumbów, bardzo dobre żeglowały 6 rumbów do linii wiatru, stąd dla pośredniej przyjąłem 6,5 rumba. Oczywiście nie przez przypadek przypisałem konkretne wartości akurat okrętom A, B lub C. Widać dobitnie, że jednostka A mimo 1,5 raza większej prędkości od jednostki C poruszała się w kierunku leżącego pod wiatr celu 1,3 raza wolniej!
Zatem optymalizowanie kształtów żaglowców rejowych pod kątem osiągania najwyższych prędkości przy najkorzystniejszym dla nich kursie, sile wiatru i stanie morza, nie było działaniem optymalnym. Najlepsze nie były wcale te najszybsze w takich warunkach, tylko spełniające JEDNOCZEŚNIE możliwie dużo ważnych wymogów. Ówczesna żegluga handlowa i wojenna to w zdecydowanej większości ani nie regaty, ani pływanie dla przyjemności.
KONIEC