2017-12-01
1842 
保存在朴茨茅斯历史船坞里的胜利号原船，尾舵生了绿锈的就是片片铜皮。
高仿模型上特异做出铜锈的船体包铜
17世纪西班牙战舰的“创作”模型，也包上了铜皮。
直到今天，远洋船只要想发挥出航速的优势，定期进入干船坞保养船底都是唯一的解决办法。一艘长期在海上流浪的海船，用不了很长的时间，船底就会附着满各种海洋生物，以附生的海草和藤壶等腕足动物为主。
一艘小船底的“海底花园”
这些东西的存在极大增加了船底的粗糙度，自然拖慢了航速、浪费了燃料，特别对于各种航速并不高的商船货船，要保存经济速度下的航程、航速优势，就不得不拿出一些成本，消耗在定期船底维护上。当然这是在现代。商船都有固定的船期。在大航海时代，任何船都靠帆，全凭盛行风和洋流来远航，本来没什么船期。这时候当时一艘普通的小商船，拉货一百吨到两百吨，十几个人组成的船员阵容，不紧不慢在海上随着盛行风行动，这种情况下船底干净不干净也没什么大不了的，老天爷的脸色不好，延误了船期远比船底粗糙拖慢航速要来的凶残得多，为了等顺风一等几个月也很常见。那为什么当时战舰还需要包裹铜皮，来对付这些讨厌的附着生物呢？
因为战舰进入战斗后，航速是决定结果的重要因素。
风帆时代古风盎然的双舰决斗，此时机动性是最重要的因素，可以挫败敌人扫射、跳帮等毁灭性的突击战术。
舰队决战时指挥官战术企图的达成也完全看机动能力能否跟上。机动性=执行力。
那些海洋生物首先可以让木头船底变得更加粗糙
藤壶，腕足类甲壳动物，外壳像个火山状，内部是一个虫体大头朝下倒插在里面，伸出很多腕足，花枝招展在水中过滤显微浮游动植物等作为食物。
除了类似藤壶这种能大大增加表面毛刺的，对于木质船底，还有更加恐怖的生物、——船蛆
船蛆，双壳类的软体动物，但完全看不出像个蛤蜊，因为它的两片壳已经特化成图上那样顶在头顶的一对头盔，整个身躯就像一条蚯蚓。船蛆分泌消化酶降解木质素后通过蠕动而顶着那顶头盔不停掘进，在热带水域比如加勒比海，只需要几个月就能把木船底弄成蜂窝状，威胁航行安全。
为了应对这些可怕的海洋动植物，人们没少花功夫，在18世纪末以前，主流的做法是用热的沥青等混合着马鬃、硫磺、动物脂肪、石灰、纸头等等一起趁热涂抹到船底，形成光滑的表面。因为颜色极其不好，所以在当时的绘画作品中很少表现，但根据当时港口记录的情况，确实是采用了这套配方。
然而这个办法的保护也完全是暂时的，去加勒比海执行任务的西欧战舰常常不足三个月船底就需要紧急维护了。看来这些物质都不能有效驱赶和杀伤那些海洋动物。
在18世纪中期，英国在一些美洲沿岸执行任务的巡航舰上尝试了采用铜皮包裹，取得了可惜的成效，发现一切海洋动物都不敢靠近，而且铜皮后面的木头船壳仍然完整。只是铜的价格和当时人们心理价位相比相当昂贵，把船底整个包裹铜皮，本来在海军管理者眼中，就是一项维护用的开销，可以这项耗费却堪比为战舰采购武器。如果战舰建造花费了10，那么武备花费个2、3也就很多了，现在铜皮的价格要花费到1，简直超出尝试范围。于是当时一位项目负责人专门找船厂的高级木工打造了一艘战列舰模型，并给它包上预想中的铜皮，拉到威廉三世国王面前造势。可能国王被这金闪闪所折服吧，政治上整套项目似乎走得流畅了些，最后整个英国舰队都不惜重金，在18世纪末完全包裹上了铜皮。
船底包铜的女战神贝罗纳号模型
包了铜皮之后发现铜皮阻挡海洋生物附着，能带来战略战术多个层次的优势。
战术上增加了航速，能够比船底长满海草的敌军战船快1节，对于经常航速只有2~5节的风帆战舰，代表着10%到30%的速度优势，非常可观。
战略上大大减轻了船厂设施的维护压力，加速了战时维护的周转速度，也让战舰能够更长时间在远离船厂设施的地方执行任务。
铜皮何以能够加快航速？
首先铜皮形成的表面本来就比木料表面要光滑得多，对于那个时代的风帆船，船体短肥，船尾突然收细，这些都造成航速缓慢，这时拖慢航速的主要阻力是船底和水体的摩擦，也就是船底越光滑，这摩擦便越小。
其次只有铜皮才能把意欲附着上来的海洋生物杀死在襁褓中。
铜催化的Fenton反应可以产生超氧化物等活性氧化物质，像八四消毒水一样无情地在藤壶、船蛆幼虫稚嫩的表皮开孔，让它们在体液四处泄露的痛苦中死去。
但是铜皮也有致命问题，18世纪末当时的人并不明白其中道理，也险些造成灾难。当时固定各种材料主要使用铁钉，自然用铁定固定铜片。但是两者都泡在海水电解质里，就构成铜皮-铁锈的原电池，这种电化学反应很快就同时将铜皮和铁钉一起腐蚀了，产生的碎屑沿着钉子孔渗入橡木的船底板里，橡木的显微结构受到破坏，释放出的鞣酸又进一步加速了铁钉的腐蚀，结果铜皮挺了没有半年，也全都脱落了，而且船壳板也松动了。虽然当时对于这种电化学反应原理还不甚清楚，但显然根据腐蚀状态，可以推测出来这是铜铁两种材质相互接触引发的。怎么办？当时全舰队包铜的最大总承包商是苏格兰一家企业，他们开始不停地试验铜合金钉的各种配方，因为单纯铜制成的钉子机械强度太差，顶上去很容易随着船底木料的错动而逐渐松动，最后找到了一种合适的配方，做出了具有理想机械强度的铜-锌合金钉。
这套办法一直延伸到19世纪80年代的铁甲舰时代。
海运圈聚焦专栏作者：核动力爱胖达（新浪微博名）
