Tonaż, wyporność i s-ka

Okręty Wojenne do 1905 roku

Moderatorzy: crolick, Marmik

Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Tonaż, wyporność i s-ka

Post autor: Krzysztof Gerlach »

TONAŻ, WYPORNOŚĆ, NOŚNOŚĆ, ŁADOWNOŚĆ, POJEMNOŚĆ

Postanowiłem dotknąć tematu wzbudzającego wiele nieporozumień, kontrowersji i objawiającego się niezliczonymi błędami w literaturze uchodzącej za fachową. Chodzi o rozmaite – wymienione w tytule - określenia wielkości okrętów, przy czym zamierzam oczywiście ograniczać się wyłącznie do rysu ewolucji tych pojęć w epoce żagla i początku pary, nie tykając współczesności.
Potrzebę poruszenia tej kwestii nasunęło mi kilka różnych czynników, w tym:
1) nagminne używanie przez autorów książek, tak polskich, jak angielskich, francuskich, amerykańskich i innych (chciałoby się napisać nieco kąśliwie – autorów humanistów – gdyby nie fakt, że równym krokiem idą z nimi także niektórzy zawodowi marynarze!) –– terminu „wyporność” w sytuacjach, gdy opisywana wartość nie ma z nią najmniejszego związku;
2) nieustające próby stworzenia rozmaitych przeliczników liczbowych, które dają rzekomo możliwość wyznaczania niektórych z tych wartości na podstawie znajomości innych, chociaż jest to sprzeczne z prawami fizyki i żadne autorytety lub tytuły naukowe nic na to nie poradzą; aby było śmieszniej, sam przedstawię w przyszłości niektóre własne – w miarę pożyteczne – przeliczniki ;) ;
3) ustawiczne zastrzeżenia korektorów i korektorów-amatorów odnośnie używania słowa „tonaż” dla określenia wielkości pojedynczego okrętu historycznego, pod błahym pretekstem, że dzisiaj ten termin wykorzystuje się w innym kontekście; w Anglii „tonnage” kilkakrotnie zmieniało w ciągu wieków swoje znaczenie (obecnie jest zupełnie czym innym niż było np. w czasie wojen napoleońskich) i nikomu to jakoś nie przeszkadza – no, ale zapewne angielska tradycja morska nie dorasta naszej do pięt.

Aby jednak ten rys historyczny miał jakieś racjonalne podstawy, muszę zacząć od podstaw fizycznych omawianych terminów, by wyjaśnić najpierw ich daleko idącą ROZŁĄCZNOŚĆ. Dla tych, którzy interesują się szczegółowo konstrukcją pancerników, będą to oczywiście same truizmy, ale innym mogą się przydać. Dla zwięzłości, obywania się bez rysunków wyjaśniających oraz w celu używania matematyki i fizyki tylko na poziomie najniższych klas szkoły podstawowej, oprę się na fikcyjnych – skrajnie uproszczonych – przykładach. Natomiast dla wygody własnej będę używał angielskich jednostek miar.

Krzysztof Gerlach
Ostatnio zmieniony 2009-07-31, 16:31 przez Krzysztof Gerlach, łącznie zmieniany 1 raz.
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Wyobraźmy sobie zatem żaglowiec, którego kadłub jest prostopadłościennym pudłem (bez pochylenia stew, zaokrąglonych wręgów, dośrodkowego pochylenia burt, zaostrzonego dziobu, smukłej rufy itp.) o wymiarach zewnętrznych 200 x 50 x 40 stóp oraz grubości wszystkich ścianek (dna, burt, jedynego – górnego – „pokładu’) równej 1 stopie. Załóżmy też, że jego maksymalne, prawidłowe zanurzenie wynosi 20 stóp.
Ponieważ wyporność okrętu równa się ciężarowi cieczy wypartej przez niego, trzeba naturalnie policzyć objętość zanurzonej części kadłuba i przemnożyć ją przez ciężar właściwy wody morskiej. Mamy zatem bryłę o objętości 200 x 50 x 20 stóp = 200 000 stóp sześciennych. Wg brytyjskiego podręcznika budowy okrętów z 1805 r. przyjmowano ciężar właściwy wody morskiej jako 1030 uncji handlowych (29,2 kg) na stopę sześcienną, zatem iloczyn tych dwóch wartości da nam 5840 ton metrycznych. Jednak ówcześni Anglicy używali „długich” ton po 1016 kg, więc wartość WYPORNOŚCI PEŁNEJ wyniesie ostatecznie 5748 ton angielskich.
Potrzebny nam jeszcze będzie ciężar tego drewnianego pudełka. W tym celu przemnożymy objętość materiału wszystkich ścianek przez ciężar właściwy dębiny (chociaż w prawdziwym okręcie były różne gatunki drewna, a przede wszystkim dochodziły żelazne i drewniane wzmocnienia, środkowe pokłady itd.). Zatem (200 x 50 x 40) - (198 x 48 x 38) = 38 848 stóp sześciennych, co przy ciężarze właściwym dębiny (z tego samego źródła) równym 925 uncji (26,22 kg) na stopę sześcienną, da nam wartość 1019 ton metrycznych, czyli 1003 tony angielskie. Zawarte w środku powietrze będzie ważyć tyle, ile wynosi iloczyn objętości wnętrza (198 x 48 x 38) przez ciężar właściwy powietrza. Nie wiem wprawdzie, czy powietrze blisko zęz można nazwać "Common Air", jak we wspomnianym podręczniku, tym niemniej wykorzystam podany tam ciężar właściwy 1,232 uncji (0,0349 kg) na stopę sześcienną, co da wynik około 12 ton angielskich. Wielkość, którą można też nazwać WYPORNOŚCIĄ PUSTEGO KADŁUBA, wynosi więc 1003+12= 1015 ton.
Pierwszy czynnik w przedstawionym wyżej iloczynie (198 x 48 x 38) to zarazem całkowita POJEMNOŚĆ wnętrza pudełka, równa 361 152 stopy sześcienne.
W owym czasie w Wielkiej Brytanii używano pozornie bardzo prostego wzoru na tonaż konstrukcyjny, w którym mnożono długość stępki przez szerokość z poszyciem i połowę tej szerokości (co miało symbolizować głębokość ładowni), po czym całość dzielono na 94. W rzeczywistości ustawowa formuła była znacznie bardziej skomplikowana, gdyż owa długość stępki to całkowicie fikcyjna wartość, otrzymywania z długości dolnego pokładu (bez poszycia) na drodze dość złożonych obliczeń mających odzwierciedlać wpływ pochylenia dziobnicy i (osobno!) tylnicy. W moim fikcyjnym przykładzie nie ma żadnego pochylenia stew, więc długość wynosi po prostu 198 stóp, a szerokość 50 stóp, co daje wartość TONAŻU KONSTRUKCYJNEGO równą (198 x 50 x 25) : 94, czyli 2633 tony.
Aby nasze pudło zanurzyło się na założone 20 stóp, jego ciężar własny nie wystarczy, trzeba dodać wyposażenie, balast, załogę, zapasy, artylerię, ładunek o łącznym ciężarze równym 5748-1003 = 4745 ton. Będzie to NOŚNOŚĆ CAŁKOWITA.
Ponieważ całkowita pojemność wnętrza wynosi 361 152 stopy sześcienne, średni ciężar właściwy objętości, którą zapakujemy do środka (uwzględniając wszystkie „pustki”), musi równać się 13,35 kg na stopę sześcienną, jako że iloczyn tych dwóch wartości to 4821 ton metrycznych, czyli 4745 ton angielskich. Jeśli ten średni ciężar właściwy będzie większy, kadłuba naszego okrętu nie da się wypełnić bez reszty, a jeśli mniejszy – nie da się uzyskać projektowanego zanurzenia 20 stóp. Umówmy się zatem, że wypełnienie wnętrza o średnim ciężarze właściwym 13,35 kg na stopę sześcienną będzie tonową miarą pojemności całkowitej, w umownych tonach objętościowych po 76,11 stopy sześciennej na tonę. Wówczas wyrażona w tonach POJEMNOŚĆ CAŁKOWITA omawianego kadłuba wyniesie dokładnie 4745 ton, czyli zrówna się liczbowo z nośnością.
Ostatecznie nasz pierwszy żaglowiec ma:
tonaż konstrukcyjny T = 2633 tony
wyporność pełną W = 5748 ton
wyporność kadłuba = 1015 ton
nośność całkowitą N = 4745 ton
pojemność całkowitą P = 4745 ton.
Można na ich podstawie wyliczyć dowolne stosunki, np. N/W = 0,826; P/W = 0,826; T/W = 0,458; T/N = 0,555; T/P = 0,555 ton. Załóżmy na chwilę, że stosunki te są miarodajne i wolno ich używać do porównywania wszystkich okrętów, jak czynią to – oczywiście przy innych konkretnych wartościach – pewne autorytety. Zobaczmy dalej, co z tego wyniknie.

Wyobraźmy sobie drugi żaglowiec, o absolutnie identycznej budowie i wymiarach, tak jednak zaprojektowany, by jego prawidłowe maksymalne zanurzenie wynosiło 15 stóp (w moim fikcyjnym przykładzie burty są idealnie proste, lecz naprawdę miały kształt ściśle określający granice prawidłowego zanurzenia).
Oczywiście tonaż konstrukcyjny (T = 2633 tony) nie zmieni się nic, ponieważ pozostały te same wymiary główne.
Objętość zanurzonej części kadłuba to teraz 200 x 50 x 15, zatem ciężar wody wypartej (WYPORNOŚĆ PEŁNA) będzie równy 200 x 50 x 15 x 29,2 = 4380 ton metrycznych, czyli 4311 „długich” ton angielskich.
Ciężar pustego kadłuba pozostanie bez zmian (1015 ton), ale nowa NOŚNOŚĆ CAŁKOWITA wyniesie 4311-1003 = 3308 ton.
Nie zmieniła się pojemność wnętrza w stopach sześciennych, czyli bez zmian pozostanie też umowna pojemność całkowita wyrażona w tonach objętościowych po 76,11 stopy sześciennej na tonę, czyli P = 4745 ton.
Ostatecznie nasz drugi żaglowiec ma:
tonaż konstrukcyjny T = 2633 tony
wyporność pełną W = 4311 ton
wyporność kadłuba = 1015 ton
nośność całkowitą N = 3308 ton
pojemność całkowitą P = 4745 ton.
Te same co poprzednio stosunki wynoszą teraz: N/W = 0,767; P/W = 1,101; T/W = 0,611; T/N = 0,796; T/P = 0,555 ton. Zatem jeden ze wskaźników się nie zmienił (pozornie obiecując jakieś stałe kryterium), podczas gdy inne uległy rozmaitym zmianom, od 7 do ponad 30 procent!

Weźmy teraz trzeci kadłub (obiecuję, że już ostatni), nadal o identycznych wymiarach głównych, ale tak ukształtowany, że od śródokręcia do dziobu ścięty w prosty klin o burtach nadal prostopadłych do płaszczyzn dna i pokładu. Burty zbiegają się od szerokości maksymalnej na śródokręciu do zera na dziobie. Zanurzenie – 20 stóp.
Tonaż konstrukcyjny ciągle pozostaje T = 2633 tony.
Pojemność wnętrza nowej bryły to 48 x 198/2 x 38 + 198/2 x 48/2 x 38 = 270 864 stopy sześcienne, czyli nowa pojemność całkowita w tych samych tonach umownych wyniesie (270864 : 76,11) 3559 ton. Ciężar powietrza o objętości 270864 stóp sześciennych równa się około 9 tonom angielskim.
Objętość „skorupy” kadłuba to (50 x 200/2 x 40 + 200/2 x 50/2 x 40) – 270 864 = 29 136 stóp sześciennych, co daje 764 tony metryczne czystej dębiny, albo 752 tony długie.
Objętość zanurzonej bryły kadłuba wyniesie (50 x 200/2 x 20 + 200/2 x 50/2 x 20), czyli 150 000 stóp sześciennych, co po przemnożeniu przez ciężar właściwy wody morskiej określi wyporność pełną okrętu na 4380 ton metrycznych albo 4311 ton długich.
Aby nasz żaglowiec zanurzył się do wymaganej wartości 20 stóp, potrzeba obciążyć go dodatkowo ciężarem 4311-752 = 3559 ton, czyli taka będzie wartość nośności całkowitej.
Ostatecznie nasz trzeci żaglowiec ma:
tonaż konstrukcyjny T = 2633 tony
wyporność pełną W = 4311 ton
wyporność kadłuba = 752+9 = 761 ton
nośność całkowitą N = 3559 ton
pojemność całkowitą P = 3559 ton.
Te same co poprzednio stosunki wynoszą teraz: N/W = 0,826; P/W = 0,826; T/W = 0,611; T/N = 0,740; T/P = 0,740 ton. Zatem jedyny wskaźnik, który poprzednio zdawał się być stałym, zmienił się teraz aż o 25 procent!

Mamy w sumie trzy okręty o identycznych wymiarach głównych i identycznym tonażu konstrukcyjnym.
Mimo to wyporność pełna pierwszego jest większa od wyporności pozostałych o 1437 ton, wyporność kadłuba pierwszych dwóch jest większa od wyporności kadłuba trzeciego o 254 tony, nośność całkowita pierwszego jest większa od nośności drugiego o 1437 ton, a od nośności trzeciego o 1186 ton, pojemność całkowita pierwszych dwóch jest większa od pojemności trzeciego o 1186 ton.
Żaden z liczonych wskaźników nie jest stały nawet w przybliżeniu, wahając się o ponad 7, ponad 17, 25 i ponad 30 (!) procent, ponieważ wartości T, W, N, P wyznaczane są na podstawie wzorów nie mających ze sobą fizycznie prawie nic wspólnego.
DLA PEŁNEGO ZAKRESU OKRĘTÓW EPOKI ŻAGLA I PARY NIE MOGĄ WIĘC BYĆ WIARYGODNE NIGDY, KTOKOLWIEK BY JE FORMUŁOWAŁ!

Proszę zauważyć, że to wszystko dotyczy dwóch brył całkiem identycznych i trzeciej zbliżonej. Tymczasem w realnym świecie żaglowców mieliśmy do czynienia z wręgami w podwodnej części o kształcie prawie prostokąta, prawie półkola, gruszki, trójkąta i wszelkimi pośrednimi. Z wodnicami zbliżonymi do prostokąta, ale także bardzo ostrymi tylko na dziobie, tylko na rufie, w obu partiach, a nawet wodnicami „wklęsłymi” na pewnej długości. Wodnice mogły być zbliżone do siebie w większej części kadłuba, albo ulegać gwałtownym zmianom wraz z odległością od linii zanurzenia. Pełne zanurzenie konstrukcyjne mogło być świadomie kształtowane niestandardowo (np. na liniowcach holenderskich), grubość i burt ich wzmocnień (a więc masa kadłuba) były bardzo różnorodne (np. lekka budowa wielu jednostek francuskich i bardzo masywna wielu hiszpańskich). Pokłady – nota bene też o różnej masie - sytuowano na różnych wysokościach, manipulując pojemnością. Dośrodkowe pochylenie burt w części nadwodnej mogło być karykaturalnie wielkie (fluity holenderskie), bądź niemal żadne (angielskie żaglowce wschodnioindyjskie z XIX w.) itp. W sumie więc różnorodność moich trzech przykładowych pudełek i liczonych dla nich wskaźników proporcjonalności jest niczym w porównaniu z różnorodnością panującą w rzeczywistym świecie okrętów żaglowych!

Następny „odcinek” zacznę od wskazania, co narodziło potrzebę mierzenia wielkości statków i okrętów, z jakiego okresu epoki żaglowców posiadamy pierwsze o tym wzmianki, skąd wzięła się ta – sprawiająca takie kłopoty – różnorodność miar (zresztą faktycznie jeszcze większa, ponieważ do powyższych dochodzi, specjalnie przeze mnie na razie zignorowana, ŁADOWNOŚĆ). I bardzo proszę o nie popisywanie się – na razie – znajomością definicji współczesnych, ponieważ historyczne były inne i ulegały stałym przeobrażeniom.
Ostatnio zmieniony 2009-07-31, 16:49 przez Krzysztof Gerlach, łącznie zmieniany 3 razy.
Awatar użytkownika
Grzechu
Posty: 1655
Rejestracja: 2004-06-29, 16:05
Lokalizacja: Kwidzyn (Powiśle)

Post autor: Grzechu »

Jeśli wolno mi zauważyć, to jest chyba to, czego nam ostatnio brakowało...
Krzysztof Gerlach pisze:(...)a od nośności trzeciego o 1186 procent(...)
I jeśli wolno skorygować, to chodzi tutaj o tony, a nie o procenty?

PS. To na dowód, że uważnie przeczytałem, a matematyka na poziomie podstawowym jeszcze mi z głowy nie wyparowała ;)
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Ma Pan całkowicie rację, zaraz poprawię :oops: .
Po prostu najpierw policzyłem te odchyłki w procentach, ale były mało wyraziste, mniej ciekawe. Postanowiłem więc przerobić wszystkie na różnice w tonach i po wstawieniu do gotowego już tekstu nie zauważyłem, że w jednym miejscu pozostawiłem jednostki z poprzedniego "wydania".
Pozdrawiam, Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
de Villars
Posty: 2231
Rejestracja: 2005-10-19, 16:04
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Post autor: de Villars »

Krzysztof Gerlach pisze:W owym czasie w Wielkiej Brytanii używano pozornie bardzo prostego wzoru na tonaż konstrukcyjny, w którym mnożono długość stępki przez szerokość z poszyciem i połowę tej szerokości (co miało symbolizować głębokość ładowni), po czym całość dzielono na 94. W rzeczywistości ustawowa formuła była znacznie bardziej skomplikowana, gdyż owa długość stępki to całkowicie fikcyjna wartość, otrzymywania z długości dolnego pokładu (bez poszycia) na drodze dość złożonych obliczeń mających odzwierciedlać wpływ pochylenia dziobnicy i (osobno!) tylnicy.
Bardzo liczę na przybliżenie nam tej ustawowej formuły, bowiem tonaże obliczane na podstawie wzoru uproszczonego różnią się od tych podawanych w literaturze (zazwyczaj nie są to różnice wielkie, ale jednak..).
ps. również mnie tego brakowało...
Si vis pacem, para bellum
http://springsharp.blogspot.com/
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Cierpliwości, na pewno dojdę do wzmiankowanego wzoru, ale zacznę chronologicznie, więc to jeszcze odległa przyszłość. Jeśli będę czuł, że mogę nie dożyć do tego "odcinka" 8) , prześlę Panu zawczasu odpowiednie dane na priva.
Na razie kolega JB zwrócił mi uprzejmie uwagę na błąd, jaki popełniłem w obliczaniu wyporności samego kadłuba (nie uwzględniłem ciężaru powietrza, tak jakby pustka oznaczała próżnię, co jest oczywiście nonsensem), więc muszę wprowadzić odpowiednie poprawki do już napisanego tekstu!
Pozdrawiam, Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Pierwsze znane mi informacje źródłowe dotyczące pomiarów wielkości żaglowców w Europie Zachodniej i Północnej pochodzą z XIV wieku. Konieczność wyznaczenia jakiejś miary określającej ogólną wielkość statków używanych do celów komercyjnych była oczywista od początków ich istnienia. Szkutnicy musieli umieć ocenić zapotrzebowanie na drewno, właściciele statków chcieli płacić za nie ceny adekwatne do kosztów materiałów i robocizny oraz obiecujące określone zyski w przyszłości, właściciele ładunków potrzebowali obliczać zapotrzebowanie na środki transportu, urzędnicy portowi i celni zobowiązani byli naliczać stosowne opłaty. Potrzeba stworzenia takiej miary dla jednostek wojennych mniej rzucała się w oczy (władcy dostawali lub wymuszali rozmaite darmowe świadczenia materialne oraz w zakresie robocizny, nie ponosili opłat portowych i celnych, nie płacili za ewentualnie przewożone na okrętach wojennych ładunki), ale we wczesnym Średniowieczu prawie nie było specjalistycznych okrętów wojennych (poza basenem Morza Śródziemnego). Zdecydowana większość żaglowców używanych wtedy w walkach była po prostu wynajętymi statkami handlowymi, obsadzonymi dużą liczbą zbrojnych i ewentualnie wyposażonymi w pierwsze, lekkie działka. Właścicielom tych jednostek trzeba płacić za wynajem (i w razie utraty zwracać koszt budowy), a do tego najlepszym wskaźnikiem byłaby ich wielkość. Nic zatem dziwnego, że pierwsze regulacje dotyczyły statków handlowych i wynikały z ich specyfiki. Zresztą nawet wyspecjalizowane okręty wojenne z połowy XIX wieku ciągle nie miały uzbrojenia integralnie związanego z resztą, więc całe ich wyposażenie wstawiano do pustego kadłuba, albo z niego w prawie dowolnym czasie (i dość łatwo) wyjmowano w całości lub w każdej żądanej części – pod tym względem nie różniły się od żaglowców komercyjnych, co powodowało, że wykształcone dla tych ostatnich terminy i techniki pomiaru pasowały dość dobrze do wszystkich jednostek pływających. Autorzy piszący na co dzień o okrętach II wojny światowej i niepotrzebnie zabierający się za tematykę żaglowców nie mogą często zrozumieć, że chociaż wielkość pancernika czy niszczyciela określa się na ogół poprzez wyporność, to wcale nie jest to jednoznaczne z opisywaniem w ten sposób wszystkich okrętów wojennych we wszystkich czasach. Wręcz przeciwnie, pojęcie wyporności w ogóle pojawiło się bardzo późno (tak, tak, znam dykteryjkę o Archimedesie, lecz w średniowiecznych stoczniach Portugalii, Hiszpanii, Francji, Anglii, Hanzy czy Skandynawii z niej nie korzystano). Ktoś biorący ze starych dokumentów wielkość żaglowców w łasztach i dopisujący do tego słowo „wyporność” wystawia sobie jak najgorsze świadectwo, niezależnie od dyplomu zawodowego, stopni i tytułów naukowych, albo zasług na innym polu.

Dla statku handlowego najważniejsza była oczywiście zdolność ładunkowa. Wszystkie opłaty miały sens, jeśli odnosiły się do wielkości ładunku, ponieważ tylko on przynosił zysk. Tutaj jednak od razu pojawia się problem (chociaż nie uświadamiano go sobie dobrze w owych prapoczątkach), czy tę zdolność ładunkową mierzyć w ciężarze (nośność), czy w objętości (pojemność). Przy transporcie ołowiu ważniejszy byłby pierwszy pomiar, przy przewozie pierzyn – ten drugi.
Zdecydowały opakowania oraz środki transportu lądowego, dowożące towar do i ze statków. Prawie wszystkie najważniejsze produkty handlowe (poza surowcami, jak drewno) przewożono w beczkach – wino, śledzie, smołę, potaż itp., albo w skrzyniach. W miarę jednolita była dla każdego typu opakowania jego pojemność, a ciężar zmieniał się w zależności od zawartości. Również wozy konne łatwiej było określać miarami liniowymi, czyli objętością, niż masą przewożonego ładunku. W rezultacie NA POCZĄTKU miarą zdolności ładunkowej statku stała się POJEMNOŚĆ wyrażana w rozmaitych, umownych jednostkach.
Być może jednym z pierwszych terminów była starołacińska „tina”, oznaczająca naczynie na wino. W rachunkach wczesnośredniowiecznych klasztorów znaleziono określenie „tunna” opisujące beczkę. Przeszło ono w rozmaitej postaci do języka wielu europejskich narodów, np. w staroangielskim miało formy „tun”, „tunne”, w hiszpańskim „tonel”, we francuskim „tonne” oraz „tonneau”. Początkowo każda z tych beczek charakteryzowała się określoną objętością wnętrza, a więc słowo „tona” nie miało znaczenia ciężarowego, nie odnosiło się do żadnej ilości funtów, grzywien lub kilogramów, albo innej jednostki masy czy ciężaru. Kiedy jednak okazało się, że najważniejszym transportowanym towarem jest wino, łatwo było skojarzyć konkretny typ beczki do wina z jej ciężarem po napełnieniu. Przy przewozach masowych beczki przybrały ogromne rozmiary, więc ich waga stała się bardzo istotna także dla oceny możliwości etapu dostawy lądowej. We Francji „tonneau” szybko zaczęło oznaczać drewnianą beczkę wypełnioną winem i o takim ciężarze, aby mogła być transportowana na wózku ciągniętym przez dwa konie. Doprowadziło to stopniowo do wykształcenia się „tony” jako jednostki zarówno objętości (pojemności), jak masy (ciężaru), lecz ta tożsamość mogła być oczywiście prawdziwa tylko dla jednego produktu.
Podobne zjawisko zaszło w krajach na zachód i północ od środkowych Niderlandów, tyle że akurat w odwrotnej kolejności! Tutaj podstawą określania wielkości towarów stał się „łaszt”. Początkowo był on miarą ciężaru, oznaczającą wielkość, którą dało się przewieźć po drogach i gościńcach w wozie zaprzężonym w cztery konie, albo na dwóch wozach ciągniętych przez dwa konie każdy. Analogiczną – w sensie konstrukcji logicznej - jednostkę stanowił „var”, wykształcony z holenderskiego „voer”, czyli ładunku jednego wozu. Tym niemniej od bardzo wczesnego okresu próbowano je łączyć także z objętością. Jedynie przelicznik był inny niż dla tony, gdyż dla krajów obszaru „łasztowego” najważniejszym transportowanym towarem okazało się zboże, zwłaszcza żyto.
Takie definicje nie tylko stały się źródłem nadużyć na wielką skalę, lecz także wśród całkiem legalnych systemów pomiarowych wykształciły niezwykłą różnorodność. Trudno było ustawowo określić wymiary, siłę i kondycję konia (do wozu można było zaprząc przecież tak kucyki, jak perszerony), zmierzyć jego stan po dotarciu do celu (już padał z wycieńczenia, czy jeszcze nadawał się do kolejnej pracy); realne możliwości transportowe zależały zarówno od długości trasy przewozu, jak stanu dróg i pory roku; tym samym zaprzęgiem dało się przewieźć zupełnie inny (objętościowo) ładunek słomy niż rudy żelaza itd. Nic więc dziwnego, że prawie w każdym rejonie i mieście wykształcono własne konkretne wartości dla tony i łasztu, zarówno co do przeliczników ciężarowych, jak objętościowych, a we wszystkich państwach legalnych było po kilka lub kilkanaście systemów mierzenia. Na dodatek wartości te często się zmieniały z upływem lat i przeobrażeniami w handlu. Nawet gdy próbowano wprowadzić jakąś bazę ujednolicającą (chciano np., by łaszt odpowiadał 4000 funtów ciężaru), to wysiłki te rozbijały się o różne przyjmowanie wagi funta w każdym kraju. Dla sprzedającego korzystnie było wybrać sobie nikłą lokalną tonę lub mały łaszt, jeśli zawarł umowę na dostawę konkretnej ilości towarów po ustalonej cenie za jednostkę miary. Kiedy jednak ten sam kupiec miał zapłacić myto, palowe lub podatek, wolał przeliczać transportowane dobra posługując się wielkimi tonami lub gigantycznym czasem łasztami (np. 6000 funtów!).
Tutaj od razu muszę zastrzec, że ten cykl moich opowiastek nie ma na celu zastępowania porównawczych tabel wymiarowych z encyklopedii, wikipedii itd., więc konkretne wartości poszczególnych jednostek miar będą się w nim pojawiały rzadko. Nie zamierzam też odpowiadać na pytania typu „ile dokładnie ważył łaszt sztokholmski w 1627 r.”
Jednak podania kilku liczb z tej dziedziny nie mogę uniknąć.
Beczki na wino były i są różne. Lecz w Anglii już od początku XIV w. zakazano transportu wina w beczkach mniejszych niż 252 galony (czyli lekko ponad 40 stóp sześciennych) i ta wielkość została przyjęta zarówno w handlu jak ustawodawstwie angielskim za „tonę”. Licząc ze ściankami zewnętrzna powierzchnia beczki wynosiła zresztą około 42 stopy sześcienne (skąd wzięła się znacznie bardziej współczesna „tona frachtowa” tej właśnie wielkości, ale dla nas nie ma to na razie znaczenia). Warto jednak zauważyć już teraz, że z uwagi na kształt beczki rzeczywista pojemność ładowni przez nią zajmowana była znacznie większa – oblicza się, że dla małych jednostek wynosiło to około 56,5 stopy sześciennej. Owe 252 galony wina ważyły zarazem podobno około 2240 funtów, stąd angielska „długa tona” po 1016 kg [„mój” Excel się z tym nie zgadza, ale tak podają dawne dokumenty – albo owe galony nie były całkiem równe imperialnym, albo wina pito wówczas wyjątkowo lekkie!]. Francuskie konie musiały być marniejsze niż angielskie, ponieważ francuska tona ciężarowa (tonneau) ustaliła się ostatecznie na poziomie 2000 funtów, co po przyjęciu ciężaru funta zgodnie z normą paryską dało 978-979 kg. Francuzi także wyróżniali osobno tonę objętościową (tonneau d’arrimage), która wg ich koncepcji („przestrzeń zajmowana przez cztery beczki wina z Bordeaux”) równała się 42 paryskim stopom sześciennym (51 angielskim).
Łaszty wykazywały - od początku do końca epoki ich stosowania - różnorodność o zdumiewającej rozpiętości, więc w żegludze skłaniano się często do przyjmowania gdańskiego łasztu żytniego o bardzo PRZYBLIŻONYCH odpowiednikach 3,25 metra sześciennego, 4000 funtów, 2000 kg, lecz nie było to żadną niezmienną regułą.
We Włoszech i innych krainach basenu Morza Śródziemnego jako typową miarę używano „botte”, w oryginale określającą przede wszystkim pojemność, a dopiero potem masę. Nie brakowało też innych jednostek (cantara, aufora, carra), a sama „botte” była prawie tak zróżnicowana jak łaszt. Najczęściej zakłada się ją dziś na poziomie około 0,5 tony francuskiej, lecz do takich przeliczeń należy podchodzić niezwykle ostrożnie i wykorzystywać je tylko jako ostatnią deskę ratunku, gdy brak ściślejszych informacji.

Król Anglii Edward I miał przywilej o nazwie „prisage”, polegający na pobieraniu od kupców angielskich jednej beczki wina, na każde dziesięć importowanych. Oczywiście – jak innym władcom - zawsze brakowało mu pieniędzy, więc w 1303 r. wprowadził podatek zwany „tonnage”, obciążający z kolei kupców zagranicznych dwoma pensami od beczki wina. W 1347 r. Edward III zdecydował o pobieraniu podatku „TUNNAGE” w wysokości trzech szylingów od każdej beczki („tun”) importowanego wina. Nazwa ta przeniosła się stopniowo na określenie kosztów wynajmu statków, a potem na wielkość samych jednostek pływających.

Mała dygresja nazewnicza. Bogate tradycje morskie w Hiszpanii, Francji, Anglii, Niderlandach, na obszarach Hanzy, w Skandynawii, na Morzu Śródziemnym spowodowały, że w rejonach tych wykształciły się różne określenia wielkości związane z przyjętymi miarami – a więc nie tylko „tonaż”, lecz także „łasztarz” (Lastage) i „botelarz” (Botellage). Przeniesienie ich na grunt polski, nawet w literaturze ściśle historycznej, nie wydaje się jednak możliwe.

Co z tych wszystkich ustaleń masowo-objętościowych wyniknęło dla systemów mierzenia statków? Bezpośrednio bardzo niewiele, ponieważ trudno było biegać po wszystkich ładowniach z miarką, prowadzić skomplikowane obliczenia objętości obszarów o krzywych powierzchniach granicznych, uwzględniać zmieniające się na długości średnice wszystkich beczek, odejmować (czy dodawać) martwe przestrzenie tworzące się między nimi. Również znalezienie w Średniowieczu wagi, na której dałoby się postawić cały holk, kogę czy karakę, nie należało do prostych zadań.
Zobaczymy zatem w następnym „odcinku”, jak sobie z tym poradzili twórcy pierwszych systemów pomiarowych w żegludze, zwłaszcza że niektóre rozwiązania uderzały pomysłowością i genialną prostotą.

Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Od samych narodzin systemom określania zdolności ładunkowej żaglowców w Średniowieczu towarzyszyła wszechobecna i nie dająca się przezwyciężyć sprzeczność wewnętrzna. Z jednej strony chciano uzyskać jak najdokładniejszy oraz zgodny z rzeczywistością wynik, by precyzyjnie i sprawiedliwie ustalać wszelkie należności, z drugiej zaś strony chodziło o możliwość dokonywania pomiarów szybko, łatwo i w dowolnych warunkach. Trudno sobie np. wyobrazić, aby każdy statek przepływający przez Sund i zobowiązany do zapłacenia cła, był kompletnie rozładowywany w celu policzenia wszystkich beczek, skrzynek, klepek wańczosu itd., lub umożliwienia celnikom dokładnego wymierzenia pustej ładowni i przeprowadzenia trwających tygodniami obliczeń.
Należy też pamiętać, że nie tylko nie istniały komputerowe banki danych, lecz również jakiekolwiek sprawniejsze od gońców i gołębi systemy łączności, więc jednorazowe zmierzenie danej jednostki w konkretnym porcie wcale nie zapobiegało przed wpływaniem jej do każdego innego z takim deklarowanym „tonażem”, jaki był w danym momencie wygodny dla szypra, a w razie potrzeby nawet pod inną nazwą.

Na początku XV w. rozpatrywano w parlamencie angielskim kwestię wysokości podatku płaconego za węgiel transportowany rzeką Tyne. Najpóźniej od XIV stulecia typ używanych do tego stateczków śródlądowych zwano „keel”. Miały one standardowe wymiary, zabierały zawsze tę samą ilość węgla, łatwo więc było ustalić stawkę podatku od tej wielkości, też nazwanej „keel”. Nie trudno zgadnąć, że natychmiast znaleźli się cwaniacy („przedsiębiorczy biznesmeni”, jak kto woli), którzy zaczęli budować trochę większe statki, mieszczące więcej węgla, stale opłacanego tylko wg taryfy „keel”. W 1422 parlament zdecydował więc, że „keels” muszą mieć pojemność ładunkową o wartości odpowiadającej 1008 stopom sześciennym (naturalnie definiując tę wielkość w zupełnie innych jednostkach), a liczne już barki o 15 procent większe mają zniknąć z tej trasy. Aby to jednak stało się realne, każdy „keel” winien był być odtąd mierzony przez urzędników królewskich, co oznaczało narodziny w Anglii państwowego systemu mierzenia jednostek pływających, opartego wprawdzie na pojemności, lecz skojarzonego z nośnością przez znajomość ciężaru tej ilości węgla.

Przy określaniu wielkości statku w beczkach lub łasztach wykorzystywano niekiedy dość prostą metodę, dobrze nadającą się zwłaszcza do jednorazowego zastosowania bezpośrednio po wybudowaniu żaglowca. Zaznaczano na burcie miejsce, do którego można było statek maksymalnie zanurzyć bez narażania na zatonięcie na pełnym morzu (rzecz jasna, była to wartość subiektywna, w dużej mierze zależna od doświadczenia żeglarskiego tego, który ją ustalał) i ładowano beczki z winem lub opakowania z żytem (licząc je skrupulatnie) aż do osiągnięcia owego zanurzenia. Jeśli zapchano całą ładownię, a żaglowiec nadal stał wyżej, policzona liczba mówiła o ładowności, czyli pojemności ładunkowej (maksymalnej przestrzeni możliwej do zajęcia przez ładunek) wyrażonej w tonach objętościowych-beczkach, czy też w łasztach żytnich. Jeśli statek zanurzył się już do zaznaczonej linii, chociaż ładownia wciąż pozostawała częściowo pusta, policzona liczba beczek wina (ton) czy ładunków zboża (łasztów) mówiła o nośności (ładunkowej, jeśli całe pozostałe wyposażenie już było na pokładzie), ponieważ znano ciężar tych jednostek ładunku. Kiedy zdarzył się cud i ładownia zapełniała się dokładnie w tym samym momencie, w którym zanurzenie osiągało założoną wartość, tonaż wyrażony w tonach, łasztach albo „botte” opisywał zarówno pojemność jak nośność żaglowca. Podobno cuda się zdarzały.
Nie trzeba dodawać, że opisywana wyżej metoda była jak na tamte czasy wyjątkowo precyzyjna, ale zarazem czasochłonna, kosztowna i mało realna do powtarzania w warunkach normalnej eksploatacji jednostek.

Inna metoda, przez długi czas ulubiona ze względu na taniość, szybkość pomiaru i prostotę, polegała na szacowaniu wielkości żaglowca „na oko” przez wyznaczonego do tego urzędnika. Patrzył on na stojący statek i po prostu mówił, że jego zdaniem ma 300 albo 500 ton, 200 albo 400 łasztów itd. Chociaż opis ten brzmi zgoła humorystycznie, metoda nie był wcale taka głupia. Inne proste sposoby musiały bazować na łatwo mierzalnych (częściowo zewnętrznych) wymiarach, mnożonych przez siebie w nieskomplikowanych regułach dających wynik bardzo daleko odbiegający od rzeczywistości, nawet jeśli wyliczany – z zapałem godnym lepszej sprawy - do trzeciego miejsca po przecinku. Tymczasem zdaniem Jana Gletego szacunek dokonany przez zdolnego obserwatora mógł być dużo bardziej wiarygodny!

Kolejna metoda, charakteryzująca się maksymalną prostotą i oszczędnością czasu, opierała się na przyjęciu oświadczenia szypra. Jeśli stwierdził on, że jego statek wiezie, przy zapchanych ładowniach, 60 łasztów śledzi, i od takiej liczby zamierza zapłacić podatek, cło lub koszty postoju w porcie, zgadzano się! Żaglowiec był 60-łasztowy i kropka. Znawcy natury ludzkiej zapewne będą chcieli w tym miejscu znowu się popisać, że to niemożliwe, lecz tak sformułowano np. statuty prawne regulujące w 1358 r. żeglugę na rzece Moza.

W kolejnym „odcinku” zajmę się już jednak praktyką typową dla następnych wieków, kiedy odchodzono od urzekającej prostoty Średniowiecza, na rzecz zdejmowania rozmaitych wymiarów liniowych jednostek pływających i wstawiania ich do wzorów, mających w założeniu dać szukaną nośność okrętu bądź pojemność jego ładowni.

Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

W miarę rozwoju żeglugi w północnej i zachodniej Europie, przy szlakach handlowych sięgających od Nowogrodu poprzez Gdańsk, Sztokholm, Lubekę, Kopenhagę, Bergen, Hamburg, Amsterdam, Brugię, Brouage, Londyn, Southampton, do Lizbony, Kadyksu i na Morze Śródziemne, dotychczasowe metody pomiaru wielkości żaglowców – „na oko” lub według oświadczenia szypra – przestały wystarczać, stając się zarzewiem ostrych sporów.
Należało opracować formułę, która pozwoliłaby przy pomocy paru prostych pomiarów uzyskać bardzo szybko wynik może niezbyt ściśle odpowiadający rzeczywistości, ale łatwy do sprawdzenia oraz ani nie krzywdzący, ani nie faworyzujący nikogo, możliwy więc do zaakceptowania przez wszystkich jako umowny.
Wielkie miasta, krainy, państwa wykształciły własne metody. Pomimo ogromnej ich liczby, wszystkie opierały się na kilku podstawowych założeniach. Po pierwsze, NIKOGO NIE OBCHODZIŁA WYPORNOŚĆ, czyli ciężar żaglowca, czy to pustego, czy z towarem, ponieważ w ówczesnych warunkach pomiar tej wielkości nie był realny ani na gruncie praktycznym, ani teoretycznym. Po drugie, każdy zdawał sobie sprawę, że chociaż możliwości ładunkowe statku zależały od wielkości jego wnętrza, to w przypadku jednostki z ciasno upchanym towarem, łatwiej będzie mierzyć ją od zewnątrz, uwzględniając grubość poszycia i belek przy pomocy jakichś poprawek. Po trzecie, chociaż ówczesne okręty nie miały prostopadłościennego kształtu, to właśnie objętość takiego pudełka liczy się najłatwiej, więc wpływ pochylenia stew, kształtu przekroju poprzecznego itd. też najlepiej było jakoś „upchnąć” samoczynnie w formule, aby nie trzeba już było o nie się martwić. Na korzyść twórców tych wczesnych systemów pomiarowych działała duża zgodność kształtów i sposobów budowy żaglowców z tego rejonu, więc dylemat jak pogodzić jednym wzorem opasłego eastindiamana ze szkunerem baltimorskim nie spędzał im jeszcze snu z powiek.
W rezultacie wszystkie znane mi wzory tonażowe z XVI wieku (ekstrapolowane czasem z konieczności na wiek XV, lecz bez umocowania źródłowego) sprowadzały się do mnożenia długości okrętu przez jego szerokość i głębokość ładowni, po czym dzielenia wyniku przez jakąś liczbę. Wszystkie też miały na celu obliczenie POJEMNOŚCI statku, czyli określenie ile beczek wina o ustalonych wymiarach, albo ile łasztów żyta, względnie ile „botte” ałunu itd. dałoby się upchać maksymalnie w jego wnętrzu. Diabeł tkwił dopiero w szczegółach, ponieważ na żaglowcu można wyróżnić więcej długości niż jest palców u obu rąk i obu nóg razem, więcej głębokości niż palców u obu rąk i więcej szerokości niż palców u jednej ręki, a ilość jednostek, w których można je wyrazić była prawie nieograniczona, zaś liczba możliwych dzielników poprawkowych – nieskończona. Oczywiście i wyniki liczbowe, nawet przy tych samych wartościach, oznaczały co innego, gdyż angielskie „tunne”, francuskie „tonneaux” czy hiszpańskie „toneladas” nie były sobie równe. Od stuleci trwają próby przeliczenia jednych na drugie. Są one pomocne przy porównywaniu flot różnych narodów, lecz pod względem ścisłości z góry skazane na niepowodzenie, ponieważ szkutnicy kierowali się często innymi filozofiami i wprowadzali nie przystające do siebie poprawki.

W miarę rozwoju wymiany towarowej oraz rozpowszechniania się systemu wynajmowania na wyprawy wojenne licznych armad złożonych ze statków handlowych, coraz częściej interesowano się NOŚNOŚCIĄ całkowitą. Nie każdy żaglowiec woził wino lub zboże, a przy transporcie kopalin, czy ładowaniu dział i licznych oddziałów ciężkozbrojnych ważne było, jak ciężkie wyposażenie, jak ciężkie towary można na nim umieścić bez narażenia na szwank bezpieczeństwa. Wolnej przestrzeni pozostającej przy ładunku o dużej masie i tak dało się wykorzystać, więc jej uwzględnianie fałszowało wynik. Postulowano zatem teraz, by wzory tonażowe wykazywały raczej nośność niż pojemność, a najlepiej równocześnie jedno i drugie! Fakt, że przy trzymaniu się mierzenia objętości taki postulat był sprzeczny z prawami fizyki (jedna stopa sześcienna wosku na świece nie mogła ważyć tyle samo co jedna stopa sześcienna ołowiu na kule, choćby nie wiem jak tupać nogami), nie kłopotał bardziej ówczesnych ustawodawców niż dzisiejszych autorów popularnych książek.

Jednym z pierwszych (może pierwszym w ogóle?) znanych wzorów na tonaż była tzw. „Stara Reguła Bakera”, zapisana w angielskim dokumencie z 1582 r. przez elżbietańskiego mistrza szkutniczego Matthewa Bakera. Jest wprawdzie niemal pewne, że Baker nie był jej twórcą i nie pochodziła dopiero z roku 1582, ale mniejsza z tym. Zwykle podaje się w literaturze, że wzór polegał na mnożeniu długości stępki przez szerokość okrętu i przez głębokość jego ładowni, po czym dzieleniu wyniku przez 100 (oczywiście wszystkie wymiary w stopach angielskich), co jest prawdziwe, ale nieprecyzyjne. Bowiem szerokość mierzono konkretnie bez poszycia, a głębokość od szczytu stępki do linii największej szerokości (w innych odmianach do spodu głównego pokładu).
Wyobrażano sobie, że otrzymana z formuły Bakera liczba odzwierciedla POJEMNOŚĆ w tonach po 42 stopy sześcienne, co czasem mogło się rzeczywiście zdarzyć, ale tylko całkowitym przypadkiem. Zarazem nie zapomniano o „zwolennikach” liczenia nośności, więc do wyniku dodawano arbitralnie jedną trzecią (inni dodawali jedną czwartą) i sumę zapisywano jako „TONS AND TONNAGE” co miało w tej postaci określać NOŚNOŚĆ CAŁKOWITĄ (ciężar wyposażenia i ładunku komercyjnego razem). Niekiedy zamiast dzielnika 100 pojawiał się dzielnik 97, ponieważ formule Bakera daleko było do jakiegoś prawa państwowego.
Jednakże w żadnej postaci wzór ten nie przedstawiał ściśle ani pojemności w bardziej współczesnym rozumieniu tego słowa (nawet obliczanej w tonach rejestrowych, ponieważ do tego trzeba by znać rzeczywistą objętość ładowni, co w XVI w. było nie od uzyskania), ani prawdziwej nośności (która nie jest abstrakcją geometryczną, jak owe formuły, lecz rzeczywistą cechą konstrukcyjną konkretnego statku i zależy w wielkiej mierze od kształtu). Zatem jedynym prawidłowym słowem do opisu otrzymywanej wartości jest TONAŻ KONSTRUKCYJNY.
Jak zobaczymy później, w miarę upływu wieków owa swoistość tonażu konstrukcyjnego, który w XV i XVI stuleciu mógł być jeszcze utożsamiany (w granicach dużych odchyłek) z pojemnością, stopniowo się nasilała, a rozbieżność obliczanych wartości w stosunku do prawdziwej nośności i prawdziwej pojemności była powodem narastającej irytacji, której nie mogły rozładować kosmetyczne poprawki we wzorach, ustawicznie zresztą wprowadzane. Dlatego nazywanie tonażu konstrukcyjnego żaglowców z XVIII i XIX wieku pojemnością lub nośnością JEST BŁĘDEM MERYTORYCZNYM, nie dającym się usprawiedliwić żadną troską o polszczyznę, a tym bardziej troską o precyzję wypowiedzi.

„Złośliwi” Anglicy przysporzyli badaczom z XX i XXI wieku jeszcze dodatkowych trudności. W stosunku do okrętów wojennych oraz statków cywilnych angażowanych przez marynarkę wojenną umieszczano w epoce elżbietańskiej na listach inny tonaż, tzw. „ratings”, w arbitralny sposób ustalany przez urzędników tak, aby Korona mogła najlepiej wyjść na swoje. Jeśli spodziewano się długiej, żmudnej kampanii defensywnej bez wielkich nadziei na zyski finansowe, prawie wszystkim jednostkom zaniżano „ratings”, aby jak najmniej płacić oficerom okrętów królewskich i właścicielom wynajmowanych statków. Jeśli oczekiwano bogatych pryzów, TYM SAMYM okrętom królewskim wyznaczano zupełnie inny tonaż, bowiem podział zdobyczy był proporcjonalny do wielkości żaglowca! Fakt, że drewniana jednostka raczej nie może się nadymać i kurczyć – ignorowano.

W następnym „odcinku/odcinkach” zobaczymy, jak to było w XVI wieku w pozostałych krajach europejskich (oczywiście nie wszystkich) i jak ewoluowało we wczesnej fazie, czyli do końca XVII stulecia.
Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Jednym z krajów, w których najwcześniej pojawiło się ustawodawstwo tonażowe, była HISZPANIA. Najstarsza ustawa hiszpańska w tej dziedzinie, którą znam, pochodzi z 1590 r., ale niewątpliwie powtarzała i systematyzowała ustalenia już od jakiegoś czasu obowiązujące.
Reguła z 1590 r., wprowadzona przez Casa de la Contratación z Sewilli, opierała się – jak wszystkie wtedy – na pomiarze długości, szerokości i głębokości żaglowca. Szerokość – „manga” - mierzono analogicznie do ówczesnej metody angielskiej, czyli bez poszycia. Sposób pomiaru głębokości – „puntal” – wzbudza dyskusje wśród badaczy. Wg jednych liczono ją od SPODU kilu do linii maksymalnej szerokości, zdaniem innych od dna ładowni do pokładu głównego na śródokręciu (w 1607 r. zdefiniowano głębokość dokładnie jako odległość między dnem ładowni a WIERZCHEM pierwszego pokładu), a możliwa jest także wersja głębokości od dna ładowni do wierzchu NAJWYŻSZEGO pokładu zamykającego całkowicie kadłub, gdyż tak określił ten wymiar autor traktatu o budowie statków, wydanego w Meksyku 1587 r. Długość, „eslora” czy „esloria”, zdejmowano na wysokości maksymalnej szerokości, różniła się więc wielce od angielskiej długości stępki, zbliżając się za to bardzo do długości dolnego pokładu z wykluczeniem wymiarów stew. W roku 1607 wręcz nakazano ją mierzyć na dolnym pokładzie, „a nie, jak dotąd, w powietrzu”, i na tym samym pokładzie kazano mierzyć szerokość maksymalną. Przy proporcjach żaglowców z tamtej epoki można zgrubnie założyć, że hiszpańska „eslora” odpowiadała 1,9 długości stępki. Jednostką pomiarową był łokieć (codo, cubito). Stosowany w arsenałach rządowych i przy mierzeniu okrętów „codo de ribera” miał c. 557 mm, ale używano też w tym celu łokcia kastylijskiego, który mierzył około 575 mm lub około 565 mm.
Wstępną wartość tonażu otrzymywano przez pomnożenie przez siebie długości, szerokości i połowy głębokości, co miało dać objętość górnej połowy ładowni. Uzasadniano to tym, że dolna połowa i tak jest z reguły zajęta przez balast. Od wyniku odejmowano 5 procent na zaostrzenie dziobu i rufy względem prostopadłościanu (przed 1590 zapewne 3 procent), aczkolwiek postępowano tak być może tylko względem okrętów wojennych i wynajmowanych do zadań bojowych. W końcu całość dzielono przez 8, otrzymując tonaż konstrukcyjny w „toneladas” albo „toneles machos”. Jednostki były tak dobrane, aby w miarę możliwości otrzymać POJEMNOŚĆ w liczbie beczek wina o określonych wymiarach, chociaż przyznawano, że naprawdę zależy ustawodawcom tylko na wyliczeniu umownej wielkości (właśnie tonażu), sprawiedliwej dla wszystkich stron (np. przy wynajmie) i nie budzącej sporów.
Jeśli żaglowiec o tak wyznaczonym tonażu konstrukcyjnym kierowano do celów wojennych, interesująca stawała się jego nośność. Nie umiejąc jej wyznaczyć matematycznie, posługiwano się po prostu 20-procentowym dodatkiem do tonażu. Czyli np., statek w cywilu 500-tonowy, stawał się w służbie królewskiej 600-tonowym. Oczywiście trzeba pamiętać, że hiszpańska „tonelada” różniła się od przyjmowanych w innych krajach. Ciężarowo (dla nośności) liczono ją zazwyczaj po 2000 hiszpańskich funtów, co dawało w sumie około 920 kg, chociaż w użyciu były też lżejsze tony – np. biskajska odpowiadała tylko około 760 kg.
Przy traktowaniu tonażu konstrukcyjnego jako liczbowo równego pojemności, liczono za tonę 8 łokci sześciennych, co po przeliczeniu na metry sześcienne dawałoby wartości z zakresu 1,44 do 1,53.
Hiszpanie doskonalili swoją regułę w kolejnych latach (znane są zarządzenia z 1607, 1613, 1618, 1633), wprowadzając m.in. bardzo skomplikowaną postać, która uwzględniała nawet fakt, czy denniki były równe czy dłuższe od połowy szerokości (co pozwalało zróżnicować wynik dla jednostek o bardziej ostrym i bardziej pełnym dnie). Liczony w ten sposób tonaż wypadał średnio około 12-14 procent mniejszy od dotychczasowego. Szkopuł polega na tym, że chociaż nowa reguła została ustanowiona prawem, praktycznie jej nie przestrzegano (obliczenia wydawały się zwykłym armatorom zbyt złożone), przez co w użyciu było na raz kilka wzorów, a stara zasada z 1590 pozostawała w mocy aż do roku 1830.

We FRANCJI najstarsze systemy mierzenia wielkości statków były zbliżone do angielskich. W Marsylii, w bardzo wczesnym okresie, zdolność ładunkową wyrażano w tonach przez liczenie iloczynu długości oraz sumy szerokości i głębokości, po czym dzieleniu wyniku przez 200. Wartości liczbowe pomiarów wstawiano w jednostkach o nazwie „pan”, które równały się trzem czwartym stopy paryskiej. Eksport soli z Brouage i okolic, bardzo ważny w wiekach średnich, przyniósł własną jednostkę pomiarową, zwaną „brouage”, która odpowiadała nieco ponad jednej szóstej tony. Colbert wprowadził (po 1661 roku) obowiązującą w całym kraju (teoretycznie) regulację pomiaru tonażu, ale stosunkowo niewiele o niej wiemy (strasznie ględził i motał, myląc się w szczegółach i nie precyzując wielu rzeczy) poza faktem, że mierzenie miało być dokonane przez królewskich inspektorów, a za jednostkę przyjęto „tonneau de mer” o 42 stopach sześciennych.
Wymiary okrętów francuskich wstawiane do wzorów tonażowych określano bardzo niejednolicie. Długość mierzono (za przykładem Holendrów) zazwyczaj od dziobnicy do tylnicy, czasem wliczając w to wymiary stew, czasem nie, chociaż w latach 1648-1700 niemal zawsze od przodu dziobnicy do tyłu tylnicy. Do lat 1740-tych szerokość zazwyczaj określano razem z poszyciem, a potem bez niego, ale występowało najwyraźniej wiele wyjątków. Dla pomiaru głębokości ładowni stosowano kilka metod. W rezultacie aż do późnych lat XVIII stulecia zdarzało się bardzo często podawać szereg różnych kompletów tonażów dla tego samego żaglowca francuskiego, wszystkie „prawdziwe” i wszystkie równie ważne, ponieważ liczone zgodnie z którąś z reguł. Dla przykładu: pewien statek wschodnioindyjski miał NOŚNOŚC określoną przez projektanta na 950 ton, a TONAŻ KONSTRUKCYJNY zarówno 994 tony, jak 854 tony i 1150 ton, co zresztą nie wyczerpuje jeszcze wszystkich możliwości.

W krajach mierzących wielkość żaglowców w łasztach nie tylko obowiązywało kilkanaście czy może nawet kilkadziesiąt różnych łasztów (inne dla każdego towaru), ale miara ta ulegała zmianom w czasie. Przykładowo w Szwecji łaszt okrętowy był równoważny około 1,6 tony, a pod koniec tego stulecia – już około 1,9 tony. Marynarki DANII i SZWECJI też naśladowały holenderską praktykę w mierzeniu długości a zwykle również szerokości do końca XVII wieku – czyli długość brano od przodu dziobnicy do tyłu tylnicy, zaś szerokość dla okrętów szwedzkich bez poszycia. Duńczycy mierzyli szerokość na trzy różne sposoby – w latach 1650-1664 była to prawdopodobnie maksymalna szerokość z poszyciem; od 1664 do około 1690 była to odległość między wzdłużnikami pokładowymi przyburtowymi dolnego pokładu (co dawało wartości około 1,5-2,5 stopy mniejsze; tej metody użyto w 1686 do zmierzenia wszystkich istniejących wtedy duńskich okrętów wojennych); po 1690 szerokość mierzono bez poszycia. Głębokość na duńskich okrętach zdejmowano od górnej strony kilu do poziomu górnej powierzchni pokładnika dolnego pokładu przy burcie; na żaglowcach z orlopem – do pokładnika orlopu; w latach 1664-1690 mierzono głębokość do wierzchu pokładnika przy wzdłużnikach pokładnikowych przyburtowych. Reguły pomiarowe nie zmieniały się w Szwecji przynajmniej od lat 1670-tych, a Danii z Norwegią przynajmniej od lat 1690-tych.

W HOLANDII zgrubną regułą wykorzystywaną do określania tonażu konstrukcyjnego w łasztach („łasztarzu”) było mnożenie długości przez szerokość i przez głębokość, po czym dzielenie wyniku przez 200. Jak zawsze problem stanowiło to, jakie wymiary rozumieć pod tymi nazwami. Poza tym stosowano – wg zasad ustawowych i na własną rękę – niezliczoną ilość odstępstw, by bardziej zbliżyć otrzymywane wyniki do rzeczywistości w rozmaitych przypadkach szczególnych. Regulacja z 1631 r., która próbowała jakoś uporządkować ten chaos i związane z nim nadużycia, postanawiała:
- Z każdego typu statku jeden miał ładowany kulami działowymi lub działami do momentu, kiedy zanurzył się do takiej wolnej burty, którą autorytety uważają za zwykłą. Obliczano ciężar wszystkich załadowanych kul i dział, co dawało zdolność ładunkową (ładowność) jednostki.
- Następnie mierzono puste statki: wyznaczano ich długość od przedniej strony dziobnicy do tylnej strony tylnicy; szerokość na jednostkach śródlądowych pomiędzy potnicami na śródokręciu, lub tam, gdzie statek był najszerszy; na żaglowcach pełnomorskich szerokość przed grotmasztem pomiędzy wewnętrznymi powierzchniami zewnętrznego poszycia; głębokość na jednostkach śródlądowych 4 stopy za pokładnikiem masztowym, od górnej powierzchni wewnętrznego poszycia do dolnej strony spływnika; głębokość na żaglowcach pełnomorskich mierzono w najniższym miejscu między fokmasztem a grotmasztem, jako pionową odległość między górną powierzchnią stępki a poziomą linią poprowadzoną w poprzek statku na wysokości wodnicy ładunkowej (proste, nieprawdaż Watsonie? ;) ).
- Mnożono te trzy liczby przez siebie, a dzieląc przez ładowność otrzymywano ostatecznie jak wiele stóp sześciennych wypadało na każdy łaszt (ciężarowy; w Holandii bardzo silnie zróżnicowany) ładunku zabieranego przez jednostkę danego typu.
W rezultacie ustalono, że dla różnych typów łaszt odpowiada na jednostkach śródlądowych od 170 do 240 stopom sześciennym, czyli dzielnik (średnio 200) we wzorze tonażowym powinien być zróżnicowany zgodnie z typem żaglowca. Dla żaglowców pełnomorskich dzielniki zmieniały się od 215 do 370; zazwyczaj im mniejsza jednostka, tym większy dzielnik.
W miarę jak ewoluowała konstrukcja statków trzeba było wprowadzać kolejne korekty do dzielników (np. w 1672, w 1673) i prowadzić nowe doświadczenia wobec mnożących się oszustw. Przy niedostatkach ówczesnej teorii budowy okrętów bardzo sprytnie poradzono sobie z wyznaczaniem wartości bezpiecznego pełnego zanurzenia. Podczas pomiarów należało jednostkę reprezentującą dany typ zanurzyć do poziomu „z jakim zazwyczaj pływa po morzu, co można poznać po znakach pozostawionych na niej przez wodę morską” :lol: !

Holenderska Kompania Wschodnioindyjska nie była olśniona wypracowanymi formułami, a nieustannie oszukiwana przez własnych urzędników wypracowała oddzielne systemy określania wielkości statków, tak jednak skomplikowane, że nie zmieszczą się w tym poście.

Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Holenderska Kompania Wschodnioindyjska eksploatowała żaglowce dość jednolite pod względem konstrukcji i proporcji, więc początkowo wymierzała je w sposób prymitywnie prosty. Ustalono doświadczalnie pojemność kilku już pływających, a potem mechanicznie przypisywano każdej długości (oczywiście skokowo) określoną ilość łasztów. Np. w 1637 wyglądało to następująco: długość 170 stóp = 450 łasztów, długość 160 stóp = 350 łasztów, długość 150 stóp = 275 łasztów, długość 140 stóp = 200 łasztów, długość 128 stóp = 120 łasztów, długość 116 stóp = 80 łasztów. Trzeba pamiętać, aby tych proporcji za bardzo nie ekstrapolować na inne daty, ponieważ ulegały z czasem silnym zmianom (np. potem długość 160 stóp „odpowiadała” już tylko 250 łasztom).
Jednak około 1690 Kompania postanowiła wymierzyć swoje żaglowce znacznie dokładniej, niż to się zwyczajowo robiło, by ograniczyć wołające podobno o pomstę do nieba nadużycia kupców i urzędników. Celem było uzyskanie informacji zarówno o POJEMNOŚCI ładowni (w stopach sześciennych), jak ŁADOWNOŚCI (ciężaru towarów, jakie statek był w stanie przenosić). Dla umożliwienia porównań ujednolicono jednostki przyjmując – po wielu badaniach – że jeden łaszt pruskiego żyta zajmuje przestrzeń odpowiadającą 125 amsterdamskim stopom sześciennym. Po kolejnych pomiarach uznano, że ciężar łasztu zboża będzie się przyjmować jako 4250 funtów holenderskich. Łaszt żytni był tu o tyle wygodny, że w Holandii importującej wielkie ilości zboża z Bałtyku, od dawna budowano statki w taki sposób, aby po pełnym załadowaniu żytem zanurzały się akurat do wodnicy ładunkowej, zapewniając optymalne warunki transportu tego towaru (wielkość wyrażona w łasztach oznaczała wtedy zarówno pojemność jak ładowność, czyli nośność ładunkową).
Wzięto „na warsztat” dwie fluity. Każdej zmierzono (w stopach amsterdamskich) nie tylko tradycyjne wymiary główne. Podzielono żaglowce na wielką liczbę części (przekrojami poprzecznymi, odległymi na ogół co 5 stóp). W każdym punkcie zaznaczającym podział wzniesiono rusztowania poprzecznie do osi wzdłużnej okrętu, których zewnętrzne wymiary dawały wartości w okrągłych liczbach stóp. W odstępach jednostopowych wbijano gwoździe. Za pomocą linijek na tych gwoździach mierzono rozmaite linie odpowiadające odcinkom na planach, dzięki czemu dało się określić dokładną powierzchnię pola każdego przekroju na zewnątrz rusztowania, a w rezultacie całego przekroju. Dawało to objętość wielu graniastosłupów bardzo zbliżonych do rzeczywistego kształtu wnętrza kadłuba, a po zsumowaniu – pojemność kadłuba przy wewnętrznym poszyciu. Skrupulatni mierniczowie na tym nie poprzestali, bowiem od wyniku odjęli jeszcze objętość pokładników, wręgów, wręgów skośnych, węzłówek, studni pompowych, masztów, gniazd masztowych, wzdłużników, nadstępki itd., otrzymując dokładną wartość pojemności wyrażonej w stopach sześciennych. Po podzieleniu przez 125 uzyskano liczbę łasztów pojemności w łasztach objętościowych (i zarazem ładowności w łasztach ciężarowych, wg przyjętej umowy). Okazało się że otrzymany wynik bardzo dobrze odpowiada praktycznej nośności ładunkowej owych fluit, z błędem poniżej 4 procent.
Jednakże owa metoda pomiaru tonażu okazała się grubo zbyt skomplikowana i czasochłonna dla przeciętnych armatorów indywidualnych, a ponadto statki Kompanii Wschodnioindyjskiej budowano solidniej od innych handlowców (były cięższe w stosunku do ładowności), silniej je uzbrajano i wyposażano w liczniejsze załogi, które wymagały większych zapasów wody i żywności – wszystko to powodowało względne obniżenie zdolności ładunkowej. Ostatecznie w Holandii pozostano przy starej formule (długość x szerokość x głębokość podzielone przez 200, wynik w łasztach amsterdamskich). Nakazano tylko stosować korektę przez dodawanie 1,25 procenta wartości tak znalezionych w przypadku wszystkich fluit o dwóch pokładach oraz odejmowanie 4 i 7/8 procenta dla wszystkich pinas z dwoma lub więcej pokładami. Przy obliczaniu tonażu w łasztach statków jednopokładowych z wpuszczanymi kabinami, kubrykami, magazynami chleba, żagli i liny kotwicznej, należało odejmować 22 procent od wyliczonej wartości. Jeśli te przestrzenie znajdowały się całkowicie pod pokładem, odejmowano 45 procent.
Zdaniem Jana Gletego w marynarce wojennej Holandii i generalnie w holenderskim budownictwie okrętowym gdzieś w ciągu pierwszej połowy XVII wieku standardem stały się: długość od dziobnicy do tylnicy [„ZWYKLE brana od ich zewnętrznych krawędzi, ale CZASEM od wewnętrznych”], szerokość bez poszycia oraz głębokość ładowni. W tej zdecentralizowanej marynarce istniały jednak lokalne warianty; różne stopy były w użytku w różnych admiralicjach oraz wiele odmiennych metod mierzenia głębokości ładowni. Dopiero kiedy brytyjscy szkutnicy zaczęli pracować dla admiralicji Amsterdamu w latach 1720-tych, wprowadzili tam brytyjski zwyczaj mierzenia długości po pokładzie działowym.

Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
Grzechu
Posty: 1655
Rejestracja: 2004-06-29, 16:05
Lokalizacja: Kwidzyn (Powiśle)

Post autor: Grzechu »

Pozwolę sobie na chwilkę przerwać Pański pasjonujący wywód.

Strasznie to wszystko było jak widać zagmatwane, skomplikowane i w dużej mierze uznaniowe (acz oparte na praktyce).
Mam w związku z tym pytanie: czy były podejmowane próby zaprzęgnięcia matematyki do obliczania tonażu/nośności/wyporności?
Wyobrażam to sobie w ten sposób ('wyobrażam', bo o poważniejszej matematyce, takiej z całkami czy różniczkami, pojęcie mam nad wyraz mizerne...), że można było w miarę prosto zdjąć wymiary gotowego obiektu (całego kadłuba, jego części podwodnej czy wręcz tylko przestrzeni ładunkowej), na ich podstawie wykreślić mniej lub bardziej dokładne linie teoretyczne i według nich obliczyć objętość, a co za tym idzie - określić wyporność czy nośność (np. znając ciężar właściwy 'wzorcowego' ładunku).
Czy może jednak taka hipotetyczna metoda - wydawaloby się dość prosta i dokładna - byłaby mimo wszystko na tyle skomplikowana lub czasochłonna albo obarczona takimi błędami, że nie było sensu podejmować tego typu wysiłków?
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Metoda taka mogła być i może być bardzo dokładna, ale prosta zdecydowanie nie jest. Linie kadłuba żaglowca – zmienne na długości i wysokości – nie były opisane żadnymi regularnymi krzywymi matematycznymi o ustalonych wzorach. Można je tylko drobnymi fragmentami do takich krzywych przybliżać. Oznaczało to, że w ostatecznym rachunku w grę musiało wejść całkowanie numeryczne. I weszło! Ale dopiero w XVIII wieku, do którego z czasem dojdę. Jednak nawet wtedy stosowali je tylko niektórzy projektanci (zwłaszcza okrętów wojennych), kiedy zdali sobie sprawę, jak istotna jest jednak znajomość wyporności. Natomiast armatorzy statków handlowych długo nie zamierzali uczyć się wyższej matematyki. Pewne elementy bardziej złożonych, a zarazem dokładniejszych obliczeń (w gruncie rzeczy – z czego chyba nie zdawali sobie sprawy – nawiązujące do skrajnie uproszczonego całkowania numerycznego) zaczęły wchodzić w zaawansowanym XIX w. (1835), by na dobre zagościć w pełnej, matematycznej postaci także na jednostkach cywilnych w 1855. Jeszcze sporo „odcinków” dzieli nas od tej daty.
Pozdrawiam, Krzysztof Gerlach
Awatar użytkownika
Grzechu
Posty: 1655
Rejestracja: 2004-06-29, 16:05
Lokalizacja: Kwidzyn (Powiśle)

Post autor: Grzechu »

Dziękuję za odpowiedź i czekam w takim razie cierpliwie na ciąg dalszy.
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

XVI-wieczna „Stara Reguła Bakera” nie mogła się ostać w Anglii zbyt długo w oryginalnej postaci, ponieważ zmieniały się sposoby konstruowania okrętów (proporcje, kształty) oraz poglądy na to, co właściwie tonaż konstrukcyjny ma odzwierciedlać. Chociaż jeszcze na początku XVII w. najpopularniejszy był właśnie taki wzór tonażowy, to zarazem pojawiły się wymiary i obliczenia wg wielu innych metod, w tym mierzenie szerokości z poszyciem, a głębokości jako zanurzenia albo jako wymiaru ładowni pod pokładnikami.
Dość zabawnym szczegółem jest sposób zapisywania tonażu w dokumentach. Można by sądzić, że szkutnicy w XVI wieku byli niezwykle „akuratni”, skoro budowane przez nich żaglowce miały niemal zawsze wielokrotność 100 ton (połowa tej wartości pojawia się bardzo rzadko), czyli np. równiutko 300, 400, 600 albo 1000 ton, zaś późniejsi stali się niechlujni, gdyż konstruowali okręty o tonażu 691 czy 1006 ton itd., lecz wynika to oczywiście tylko ze zwyczaju stosowania wcześniej zaokrągleń, których potem (powszechnie po 1633) zaniechano. Dlatego współcześni autorzy rekonstruujący historyczny żaglowiec dajmy na to oficjalnie 200-tonowy, obliczający jego wymiary główne (na podstawie owego tonażu) z dokładnością do 1 cala, dostarczają mi nieustannej rozrywki.
W praktyce, nawet kiedy przedstawiano już dokładny wynik ze wzoru, odmienność metod zdejmowania wymiarów i różnorodność stosowanych jednostek pomiarowych powodowała, że rozbieżności tonażowe (dla tego samego okrętu) rzędu około 20 procent uchodziły za absolutnie normalne.
Około 1646 r. pojawiła się nowa reguła, w której do obliczenia tonażu brano szerokość z poszyciem, GŁĘBOKOŚĆ JAKO POŁOWĘ SZEROKOŚCI, a dzielnikiem była liczba 94. [Dzielnik 94 szkutnicy znad Tamizy, głównego w Anglii ośrodka budowy okrętów, stosowali zresztą – niekonsekwentnie i nie zawsze – co najmniej od 1626] Na dodatek wiele wskazuje na to, że nieco inaczej obliczano tonaż jednostek budowanych wprost dla marynarki wojennej, a inaczej tylko przez nią wynajmowanych, lecz nie udało mi się znaleźć szczegółów. W każdym razie najważniejszą i mającą bardzo dalekosiężne skutki zmianą była rezygnacja z wstawiania prawdziwej głębokości na rzecz symbolizującej ją połowy szerokości. Oczywiście chodziło o znaczne uproszczenie mierzenia – wszystkie wymiary można było teraz określać na zewnątrz żaglowca, nie wchodząc do ładowni i nie tykając ładunku. W połowie XVII wieku każdy normalny statek angielski był tak skonstruowany, że głębokość ładowni rzeczywiście równała się (w przybliżeniu) połowie szerokości maksymalnej. Ówczesnym szkutnikom wydawało się, iż taki stan będzie trwał wiecznie, ale srodze się pomylili (już w 1711 daleko odbiegało to od prawdy). Regulacja okazała się znacznie trwalsza niż normy budownictwa okrętowego, wywołała potem nadużycia, skargi i masę polemik, ale o tym później.
Regułę z c.1646 powtórzono w 1665, rozkazując zmierzyć w ten sposób tonaż żaglowców kupieckich wynajmowanych przez Koronę angielską w czasie drugiej wojny holenderskiej (polecenie Tajnej Rady Królewskiej z 2 stycznia 1665).
W drugiej połowie XVII w. problemem (z punktu widzenia wzoru na tonaż) stała się stopniowa, ale silna redukcja pochylenia dziobnicy. Zwiększało to efektywną długość stępki, co fałszowało wyniki. Zmieniono więc sposób pomiaru długości kilu, który stał się teraz wymiarem „tonażowym”, a nie – jak dotąd – rzeczywistym. Nie zdejmowano go już od rowka (na poszycie) w tylnicy do punktu, w którym dziobnica zaczynała się podnosić. Obecnie mierzono długość stępki od tyłu tylnicy do pionu spuszczonego przy przedniej stronie dziobnicy na wysokości wzmocnionego pasa poszycia dziobowego (harpin), a od zmierzonej wartości odejmowano jeszcze pewien ułamek (ZAZWYCZAJ trzy piąte, ale czasem np. jedną drugą) maksymalnej szerokości z poszyciem. Dopiero wynik tego odejmowania dawał „długość stępki do [pomiaru] tonażu”, wstawianą do wzoru na tonaż. Wzmianka o tej tzw. REGULE HARPIN po raz pierwszy pojawia się w dokumentach około 1677, nie oznacza to jednak daty oficjalnego przyjęcia metody przez marynarkę wojenną. Admiralicja wtedy ciągle za oficjalną długość kilu uznawała rzeczywisty rozmiar jego płaskiej części i wstawiała to do wzoru wg reguły z 1646. Natomiast „harpin rule”, wprowadzająca sztuczną długość stępki do tonażu, została definitywnie zaakceptowana przez Royal Navy w 1693 r. Na początku wieku XVIII była to już w Anglii powszechnie znana metoda, stosowana także przez większość szkutników cywilnych. Podstawowa różnica polegała na tym, że na kupieckich statkach dwupokładowych, na których także przestrzeń międzypokładowa była zajmowana przez ładunek, nakazywano liczyć głębokość kadłuba od dolnej strony górnego pokładu.
Zmieniło się także pojmowanie znaczenia tonażu konstrukcyjnego. Dawniej chciano, by bezpośredni wynik obliczeń odzwierciedlał jak najściślej POJEMNOŚĆ, a zamieniano go na nośność (oczywiście teoretyczną) przez arbitralne dodawanie jednej trzeciej czy jednej czwartej wyliczonej wartości. W 1694 parlament angielski zażądał, by liczba wychodząca ze wzoru tonażowego (ze zmienionym sposobem liczenia czynników i nowym podzielnikiem) oznaczała raczej NOŚNOŚĆ ŁADUNKOWĄ statku.
Ostateczny wzór – czyli sztuczna długość „stępki do tonażu” x szerokość z poszyciem x połowa szerokości – miał dzielnik 94, bez względu na to, czy kadłub był pełny czy ostry, bez rozróżnienia statków handlowych od okrętów wojennych. Chociaż od końca XVII w. uważano, że wylicza się wg tej reguły nośność, to prawie zawsze gubiono pierwszy człon starodawnego wyrażenia „tons and tonnage”, zostawiając samo „tonnage”, które wcześniej symbolizowało pojemność.

Doszliśmy tym samym do bardzo ważnego momentu, od którego tonaż okrętu był wprawdzie nadal liczony metodą mierzenia objętości, jak POJEMNOŚĆ, ale przy tak dobranych czynnikach, by wynik liczbowy odpowiadał NOŚNOŚCI. Mam nadzieję, że to definitywnie wyjaśnia, dlaczego TONAŻ KONSTRUKCYJNY nie był naprawdę ani pojemnością (nie zgadzała się wartość), ani nośnością (wynikającą z cech konstrukcyjnych, a nie umownych przeliczeń objętościowych). W miarę rozwoju budownictwa okrętowego rozbieżność liczbowa między tym trzema miarami wzrastała dramatycznie!
Oczywiście nie wspominam tu o wyporności, którą tylko zupełna ignorancja w omawianej problematyce pozwala utożsamiać z tonażem konstrukcyjnym. Szkutnicy angielscy z końca XVII w. próbowali czasem wyliczać wyporność na drodze szacunkowo-doświadczalnej. Keltridge twierdził w 1684, że na przeciętnym żaglowcu ciężar kadłuba i masztów wynosił wtedy około 0,52 całkowitej wyporności. Oznacza to, że np. dla statku o nośności 700 ton, wyporność całkowita powinna była sięgać około 1460 ton.

Ustawa parlamentu angielskiego z 1694 r. miała jeszcze jedną ważną cechę. Została uchwalona nie po to, by na stałe ujednolicić metodę pomiaru tonażu statków, lecz by ustalić wysokość bardzo uciążliwych podatków nałożonych na żeglugę w celu zebrania pieniędzy potrzebnych na wojnę z Francją. Ponieważ tak wysokie opłaty okazały się zabójcze dla handlu, Akt został w swojej części finansowej odwołany już w 1696 r. Wydaje się, że równocześnie przestała istnieć państwowa kontrola pomiaru tonażu. Wiadomo np., że w niektórych miejscach używano we wzorze tonażowym dzielnika 97, że szkutnicy z północno-zachodniej Anglii, izolowanej od innych ośrodków, stosowali dzielnik 95 jeszcze w 1800 r., że rozmaici autorzy – Bushnell, Hardingham, Sutherland i inni – proponowali własne metody, w których dzielnikiem była alternatywnie liczba 94 lub 100, aby zróżnicować tonaż, odpowiednio, statków handlowych i okrętów wojennych, albo by pozwolić na odrębne traktowanie jednostek o pełnych i o ostrych kadłubach. Jedynie w OFICJALNYCH wyliczeniach angielskiej marynarki wojennej dzielnik 100 nie pojawia się już nigdy po 1693 r.

Krzysztof Gerlach
Krzysztof Gerlach
Posty: 4475
Rejestracja: 2006-05-30, 08:52
Lokalizacja: Gdańsk

Post autor: Krzysztof Gerlach »

Na przełomie XVII i XVIII wieku coraz więcej dobrych inżynierów okrętowych zaczęło sobie uświadamiać, jak ważną wielkością przy projektowaniu okrętu jest wyporność. Jej znajomość pozwalała na określenie wszystkich ciężarów w taki sposób, aby przy konkretnym stanie wyposażenia, uzbrojenia, załadowania, żaglowiec zanurzał się w optymalnym – w stosunku do kształtu kadłuba i wysokości wolnej burty – zakresie. Umożliwiało to następnie obliczenia stateczności, momentów sił działających na kadłub i żagle – słowem, racjonalny proces projektowy, nie oparty już tylko na doświadczeniu i „nosie”. Np. dla liniowca założona długość pokładu determinowała wprawdzie liczbę dział w jednej baterii (niezbędna przestrzeń do obsługi każdej armaty), lecz przy pomyłce w szacowaniu wyporności mogło się okazać, że są one za ciężkie dla danego okrętu i muszą być zastąpione to samą ilością dział lżejszych, co rujnowało planowane możliwości bojowe. Jeśli projektant wyostrzył dziób lub/i rufę w nadziei zwiększenia prędkości, partie te traciły dotychczasową pływalność, co – przy dokonywaniu tego „na czuja” – zmuszało czasem do przesuwania lub usuwania części artylerii i wyposażenia. Skierowanie w górę denników, dla zmniejszenia oporu czołowego, mogło się zakończyć wzrostem zanurzenia i unicestwieniem spodziewanego zysku, na dodatek przy niższym położeniu baterii głównej nad wodą. Tymczasem umiejętność liczenia wyporności pozwalała w takim przypadku na lekką korektę kształtu górnej partii, albo wystarczający wzrost szerokości itd. itp.
Procedura obliczania wyporności była jednak niedoskonała i bardzo żmudna, więc kupcy, właściciele statków, urzędnicy celni, portowi i inni pozostawiali ją projektantom, sami szukając rozwiązania swoich problemów tylko w dalszych poprawkach do tradycyjnych wzorów tonażowych i odrzucając pomysły zbyt „awangardowe”. Bushnell już w 1678 r. sugerował mierzenie pojemności zawartej między wodnicą ładunkową i bezładunkową, co przy dokładnym wykonaniu (oraz pomnożeniu przez ciężar właściwy wody) mogło znakomicie przybliżyć prawdziwą nośność. W tym celu podzielił długość na kilka odcinków i obliczał objętość każdej partii między dwiema wodnicami mnożąc długość danej części przez szerokość na wodnicy ładunkowej w tym miejscu, a potem przez pionową odległość między wodnicami, dodatkowo odejmując część wyniku dla uwzględnienia zaokrąglania się statku. Jednak inni znaleźli tę metodę zbyt trudną do stosowania w praktyce.

Pozostańmy zatem na razie przy typowych metodach liczenia tonażu – to i tak bardzo obszerne zagadnienie.
Zacznę od tonażu jednostek angielskich w latach 1719-1773, bowiem twierdzenie Gletego, jakoby „reguły zdejmowania wymiarów i wyliczania tonażu utrzymały się dla brytyjskich okrętów z niewielkimi tylko zmianami od 1677 do 1873 r.” jest nieściśle datowane i merytorycznie niesłuszne.
Chaos panujący w miernictwie tonażowym w Anglii po odwołaniu ustawy z 1694 próbowali opanować Lordowie Komisarze Admiralicji w roku 1719. Określili wówczas następujące zasady:
a) Wymiar [sztuczny] „długości stępki do tonażu” należy określać przez wzniesienie od linii prostej biegnącej wzdłuż dolnej krawędzi rowka (na poszycie) w kilu, prostej do niej prostopadłej, prowadzącej do górnej krawędzi głównej poprzecznej belki rufowej, z tyłu deski poszycia; a potem wzniesienie drugiej prostej prostopadłej do rowka w kilu, tym razem przy dziobnicy, „od przodu deski poszycia na 5/6 wysokości głównej poprzecznej belki rufowej”. Do długości między tymi pionami nakazywano dodać jedną dwudziestą czwartą maksymalnej szerokości okrętu (co miało uwzględniać wystawanie dziobnicy i tylnicy poza rowki na poszycie), a od sumy odjąć sześć dwudziestych piątych wysokości, na której znajdowała się główna poprzeczna belka rufowa (co miało odnosić się do wystawania tylnicy poza kil) oraz trzy dwudzieste piąte głównej szerokości (dla uwzględnienia wystawanie dziobnicy poza kil).
b) Wyliczenie tonażu powinno polegać na mnożeniu tej „długości stępki do tonażu” przez szerokość maksymalną żaglowca (tzn. z poszyciem, ale bez wzmocnionych, pogrubionych pasów poszycia) i przez połowę szerokości, po czym dzieleniu wyniku przez 94.
Oprócz niemiłej zawiłości w sformułowaniach, cechą reguły z 1719 r. było uwzględnienie (po raz pierwszy) także pochylenia tylnicy, co obrazowało ówczesne zmiany w konstrukcji okrętów.
Obliczany tym wzorem tonaż konstrukcyjny znany był jako „Builders’ Measurement Tonnage” (z czasem, teoretycznie od 1836, zmieniło się to w Builder’s Old Measurement Tonnage, kiedy istniały już nowsze metody), a jego wartości opisywano skrótem „bm”.

Dla brytyjskich statków handlowych ten sam wzór zatwierdziła Ustawa Parlamentu z 1720 r. Nie miała ona jednak bardziej ogólnego, przymusowego obiegu niż reguła z 1694 r., a może nawet mniejszy. Naprawdę weszła bowiem w użycie tylko jako środek do przeciwdziałania szmuglowi alkoholu – zabraniała przewożenia tegoż na statkach mniejszych niż 30-tonowe, a wzór służył do sprawdzania legalności badanych jednostek.
Tym niemniej formuła się rozpowszechniła i w głównych zarysach pozostała standardowym sposobem mierzenia statków cywilnych do 1773 r., a okrętów wojennych oficjalnie do 1781 r. Starano się tylko nieco uprościć zawiłą procedurą wyznaczania owej „długości stępki do tonażu”. Już przed 1766 spuszczano tylny pion (prostopadle do kilu) od tyłu tylnicy na wysokości głównej poprzecznej belki rufowej, a przedni pion od przodu dziobnicy przy bukszprycie. Następnie odejmowano pochylenie tylnicy w postaci 2,5 cala na każdą stopę wysokości tylnego pionu nad stępką, a pochylenie dziobnicy w postaci trzech piątych szerokości z poszyciem.
Potem, między rokiem 1773 a początkiem XIX w., czyli w okresie obejmującym najbardziej mnie interesujące wojny napoleońskie, w brytyjskim budownictwie okrętowym wprowadzono do wzorów tonażowych tak wiele drobnych, ale zawiłych, trudnych do prześledzenia pod względem chronologicznym i często niekonsekwentnie stosowanych zmian, że wymagają osobnego postu.

Aby jednak za bardzo nie gubić równoległego śledzenia rozwoju ustawodawstwa tonażowego w Europie, wrócę teraz do jednostek francuskich.
Krzysztof Gerlach
ODPOWIEDZ