Gainage en cuivre - Copper sheathing

La gaine métallique de Cutty Sark , fabriquée à partir de l'alliage de cuivre Muntz metal

Le revêtement en cuivre consiste à protéger la coque sous- marine d'un navire ou d'un bateau des effets corrosifs de l'eau salée et de l' encrassement biologique grâce à l'utilisation de plaques de cuivre fixées à l'extérieur de la coque. Il a été mis au point et développé par la Royal Navy au XVIIIe siècle. Dans l'Antiquité, les Grecs de l'Antiquité utilisaient des plaques de plomb pour protéger la coque sous-marine.

Développement

La détérioration de la coque d'un navire en bois était un problème important pendant l' ère de la voile . Les coques des navires étaient continuellement attaquées par des tarets , des balanes et diverses mauvaises herbes marines , qui avaient tous des effets néfastes sur le navire, que ce soit structurellement, dans le cas du ver, ou affectant la vitesse et la manipulation dans le cas des mauvaises herbes. Les méthodes les plus courantes pour résoudre ces problèmes étaient l'utilisation de revêtements en bois et parfois en plomb . Le revêtement en bois non réutilisable fournissait efficacement une peau non structurelle à la coque pour que le ver puisse l'attaquer, et pouvait être facilement remplacé en cale sèche à intervalles réguliers. Cependant, les mauvaises herbes ont poussé rapidement et ont ralenti les navires. Les revêtements en plomb, bien que plus efficaces que le bois pour atténuer ces problèmes, réagissaient mal avec les boulons en fer des navires.

Encore plus anciennes que les méthodes de gainage étaient les diverses techniques de gravure et de paiement . Trois substances principales étaient utilisées : la substance blanche, qui était un mélange d' huile de baleine , de colophane et de soufre ; Des trucs noirs, un mélange de goudron et de brai ; et des trucs bruns, qui étaient simplement du soufre ajouté aux trucs noirs. Il était de pratique courante d'enduire la coque de la substance choisie, puis de la recouvrir d'une fine couche extérieure de planches de bois.

L'utilisation d'un revêtement en cuivre a été suggérée pour la première fois par Charles Perry en 1708, bien qu'elle ait été rejetée par le Navy Board en raison du coût élevé et des difficultés d' entretien perçues . Les premières expériences de gainage en cuivre ont été faites à la fin des années 1750 : les fonds et les côtés de plusieurs quilles et fausses quilles de navires étaient gainés de plaques de cuivre.

En 1761, l'expérience a été élargie et la frégate de 32 canons HMS  Alarm a reçu l'ordre de faire cuivrer tout son fond, en réponse aux terribles conditions dans lesquelles elle était revenue du service aux Antilles . Le HMS Alarm a été choisi car, en 1761, une lettre avait été envoyée concernant l'état du navire, disant que les vers des eaux avaient fait des ravages sur la coque en bois du navire. Avant que les plaques de cuivre ne soient appliquées, la coque était recouverte d'un tissu Soft, qui était simplement des cheveux, du fil et du papier brun. Le cuivre a très bien fonctionné, à la fois pour protéger la coque des invasions de vers et pour empêcher la croissance des mauvaises herbes car, au contact de l'eau, le cuivre produisait un film toxique, composé principalement d' oxychlorure de cuivre , qui dissuadait ces organismes marins. De plus, comme ce film était légèrement soluble, il s'est progressivement emporté, ne laissant aucune possibilité à la vie marine de s'attacher au navire. Cependant, l' Amirauté a rapidement découvert que les boulons en cuivre utilisés pour maintenir les plaques à la coque avaient réagi avec les boulons en fer utilisés dans la construction du navire, rendant de nombreux boulons presque inutiles. En 1766, en raison du mauvais état des boulons en fer, le cuivre d' Alarm fut enlevé.

Après cette expérience, et découragé par la réaction galvanique imprévue et non comprise entre le cuivre et le fer, le revêtement en plomb a été réessayé, bien qu'il se soit avéré inadapté à la tâche, car les plaques avaient tendance à tomber de la coque à une vitesse alarmante. En 1764, un deuxième navire, le HMS  Dolphin , avait été gainé de cuivre, spécifiquement pour le préparer à un voyage de découverte dans les eaux tropicales. La coque du Dolphin a été inspectée en 1768 après que le navire eut fait deux fois le tour du monde ; il y avait une corrosion importante des composants en fer de la coque, qui ont dû être remplacés. En 1769, une autre tentative a été faite pour cuivrer la coque d'un navire, cette fois sur un nouveau navire qui avait été construit à l'aide de boulons en alliage de cuivre. Les résultats étaient bien plus favorables cette fois, mais les problèmes de boulonnage subsistaient toujours. Le début et l'intensification à partir de 1773 de la guerre avec l'Amérique ont détourné l'attention de la question du boulonnage nécessaire pour permettre un programme de cuivre à grande échelle.

Dans les années 1780, la technologie s'était répandue en Inde. Le souverain de Mysore , Tipu Sultan a ordonné que tous ses navires de la marine reçoivent un revêtement en cuivre après avoir observé les avantages des navires français et de la Compagnie des Indes orientales.

Mise en œuvre généralisée

Les restes d'un navire en bois du début du XIXe siècle, découvert en 2012 à une profondeur de 4 000 pieds (1 200 m) dans le golfe du Mexique par le NOAAS Okeanos Explorer . La plupart du bois s'est désintégré, laissant derrière lui le revêtement en cuivre qui a conservé la forme de la coque

Alors que la guerre américaine battait son plein, la Royal Navy entreprit de cueillir le fond de toute la flotte en 1778. Cela ne serait pas arrivé sans la guerre. Cela s'est également produit parce qu'en 1778 un M. Fisher, un constructeur naval de Liverpool (qui a fait un commerce rapide avec l'Afrique de l'Ouest) a envoyé une lettre au Navy Board. Dans ce document, il recommandait le "gainage de cuivre" comme solution aux problèmes de vers de bateau dans les eaux tropicales chaudes et à l'effet sur la vitesse des vrilles d'algues s'accrochant aux coques. La lettre elle-même n'a pas survécu et est indirectement mentionnée dans d'autres correspondances officielles détenues par le National Maritime Museum; il peut avoir contenu ou coïncider avec une nouvelle percée technique critique de protection de la boulonnerie en fer en appliquant du papier épais entre les plaques de cuivre et la coque. Cela avait récemment été testé avec succès (probablement) sur le HMS  Jupiter . Cette percée devait être ce qui gagnerait l'Amirauté.

La lettre de Fisher a été vue par le nouveau contrôleur du Navy Board Charles Middleton , qui avait le problème majeur à l'époque avec la fourniture de plus de 100 navires pour la guerre d'Indépendance américaine (1775-1783), qui a été aggravée la même année (1778) par l'opportunisme français dans déclarer la guerre à la Grande-Bretagne pour soutenir les rebelles américains. Cela a effectivement transformé ce qui était une guerre civile locale en un conflit mondial. L'Espagne a suivi en 1779 et les Pays - Bas en 1780, et la Grande-Bretagne a donc dû faire face à ses trois plus grands rivaux. Middleton a estimé que la Grande-Bretagne était « en infériorité numérique à chaque station », et la Marine était tenue de « nous dégager du danger actuel ». Il a compris que le cuivre permettait à la marine de rester en mer beaucoup plus longtemps sans avoir besoin de nettoyer et de réparer la coque sous-marine, ce qui en faisait une proposition très attrayante, bien que coûteuse. Il a dû étendre la Marine, mais il n'avait pas le temps d'augmenter la flotte et les ressources disponibles étaient limitées. Cela pouvait prendre cinq ans et 2000 arbres pour construire un navire de guerre. Cependant, il pouvait remettre à neuf la flotte existante, il saisit la solution de Fisher et, le 21 janvier 1779, écrivit à l'Amirauté. Il a également adressé une pétition au roi George III directement sur cette « question de la plus haute importance » pour le financement nécessaire. Il emporta avec lui une maquette du HMS  Bellona montrant un fond cuivré pour illustrer la méthode. Le roi l'a soutenu pour ce qui était un processus coûteux pour une technologie non testée.

Chaque navire nécessitait en moyenne 15 tonnes de cuivre appliquées en moyenne sous forme de 300 plaques. Tout le cuivre était fourni par les mines britanniques (le seul pays au monde à l'époque qui pouvait le faire), la plus grande mine étant Parys Mountain à Anglesey , au nord du Pays de Galles. La mine de Parys avait récemment commencé une production à grande échelle et avait encombré le marché britannique de cuivre bon marché ; cependant, les 14 tonnes de métal nécessaires au cuivre d'un navire de troisième rang de 74 canons coûtaient toujours 1 500 £ , contre 262 £ pour le bois. Les avantages d'une vitesse et d'un temps de navigation accrus ont été jugés comme justifiant les coûts impliqués. Middleton, en mai 1779, passa des commandes aux docks de Portsmouth pour le cuivre de tous les navires jusqu'à 32 canons inclus lors de leur entrée suivante en cale sèche. En juillet, cette commande a été élargie pour inclure des navires de 44 canons et moins, au total 51 navires en un an. Il a alors été décidé que toute la flotte devrait être cuivrée, en raison des difficultés à maintenir une flotte mixte de navires cuivrés et non cuivrés. En 1781, 82 navires de ligne avaient été cuivrés, ainsi que quatorze navires de 50 canons, 115 frégates et 182 navires non classés.

Mais tout cela était trop tard pour éviter la perte des colonies américaines ; pendant ce temps, les Français menaçaient le lucratif commerce du sucre dans les Caraïbes, considéré à l'époque comme étant plus important pour les intérêts britanniques que les 13 colonies . Le commerce du sucre payait les coûts de la guerre d'indépendance américaine et de la guerre anglo-française (1778-1783) . Les navires nouvellement cuivrés de la Royal Navy, non encore testés, ont été utilisés avec succès par Rodney pour vaincre les Français lors de la bataille des Saintes au large de la Dominique en 1782.

À la fin de la guerre en 1783, les problèmes de boulonnage de la coque redevenaient apparents. Enfin, un alliage approprié pour les boulons de coque a été trouvé, celui de cuivre et de zinc. À grands frais, l'Amirauté a décidé en 1786 d'aller de l'avant avec le re-boulonnage de tous les navires de la marine, éliminant ainsi enfin le problème de corrosion des boulons. Ce processus a duré plusieurs années, après quoi aucune modification significative du système de cuivre n'a été nécessaire et le placage métallique est resté une méthode standard de protection de la coque sous-marine d'un navire jusqu'à l'avènement de la peinture antisalissure moderne . Au 19ème siècle, le cuivre pur a été partiellement remplacé par le métal de Muntz , un alliage de 60% de cuivre, 40% de zinc et une trace de fer. Le métal Muntz avait l'avantage d'être un peu moins cher que le cuivre.

Utilisation civile

Avec son adoption généralisée par la Royal Navy, certains armateurs ont utilisé la méthode sur leurs navires marchands. Un seul navire cuivré a été enregistré sur le registre de la Lloyd's de Londres en 1777, un sloop négrier Hawke , 140 tonnes. Ce navire particulier a impressionné l'Amirauté lorsqu'il a été inspecté par Sandwich en 1775 à Sheerness après un voyage de 5 ans en Inde. En 1786, 275 navires (environ 3 % de la flotte marchande) étaient cuivrés. En 1816, ce chiffre était passé à 18% des navires marchands britanniques. Des feuilles de cuivre ont été exportées vers l'Inde pour être utilisées sur des navires construits là-bas. À la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle, environ 30% des navires indiens étaient cuivrés.

Les armateurs marchands sont séduits par les économies que permet le gainage en cuivre, malgré l'investissement initial. Comme le cuivre coûtait cher, seuls les meilleurs propriétaires avaient tendance à investir dans la méthode et, par conséquent, l'utilisation d'un revêtement en cuivre avait tendance à indiquer un navire bien trouvé et entretenu, ce qui a conduit la Lloyd's de Londres à facturer des primes d'assurance moins élevées, car le les navires étaient de meilleurs risques. De là découle l'expression "à fond de cuivre" comme indication de qualité,

Le cuivre était plus couramment utilisé sur les navires marchands naviguant dans les eaux chaudes. Les navires naviguant dans des eaux nordiques plus froides continuaient souvent d'utiliser des planches de revêtement en bois remplaçables. Les organismes xylophages étaient moins un problème pour ces navires et ils étaient souvent carénés de manière routinière - une opération qui pouvait causer des dommages considérables au cuivre coûteux. Le cuivre était largement utilisé sur les navires négriers . Après que la loi sur l' abolition de la traite des esclaves soit devenue loi britannique en 1807, la traite des esclaves est devenue illégale.

Les expériences de Humphry Davy avec le revêtement en cuivre

Voir aussi : Protection cathodique

À la fin du XVIIIe et au début du XIXe siècle, Sir Humphry Davy a effectué de nombreuses expériences pour déterminer comment réduire la corrosion causée par l'eau de mer sur les revêtements en cuivre non protégés. À cette fin, il fit immerger différentes épaisseurs de cuivre sur le rivage et mesura ensuite à quel point l'eau de mer avait dégradé chacune d'elles. Des feuilles de différents métaux sont restées dans l'eau de mer pendant quatre mois puis ont été examinées. Deux navires portuaires ont également été utilisés dans cet essai, l'un avec une bande de zinc supplémentaire, l'autre avec une bande de fer. Davy a observé que tandis que le zinc et le fer eux-mêmes étaient recouverts de carbonate qui permettait aux mauvaises herbes, à la vie végétale et aux insectes de se fixer au métal, les feuilles de cuivre qui étaient connectées aux pièces en fonte ou en zinc étaient exemptes de toute forme de vie ou décoloration. . Le cuivre non protégé passerait rapidement d'une couleur rougeâtre à une couleur verdâtre de corrosion. Lorsque les autres métaux ont été mélangés avec du cuivre dans des rapports de 1:40 à 1:150, il n'y avait aucun signe visible de corrosion et une perte de poids minimale. Lorsque le rapport a été modifié à 1:200 et 1:400, il y a eu une corrosion et une perte de poids significatives. Davy a donc préconisé la fonte pour protéger le cuivre, car c'était la moins chère à fabriquer, et dans ses observations, la fonte malléable et le zinc semblaient s'user plus rapidement.

Autres utilisations

Le terme à fond de cuivre continue d'être utilisé pour décrire une entreprise, un plan ou un investissement qui est sûr et dont le succès est certain. Le cuivre-fixé (et la forme verbale Copperfasten ) est utilisé de la même manière, mais avec la nuance de « sécurisé, sans ambiguïté » plutôt que « digne de confiance, fiable ».

Voir également

Les références

Bibliographie

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  • Gardiner, Robert ; Lavery, Brian, éd. (2004). La ligne de bataille : le navire de guerre à voile 1650-1840 . Presse maritime Conway. ISBN 0851779549.
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Liens externes