新生產方法革新木船制造

有些發明和創新甚至會讓專家們疑惑,那些實際上顯而易見的事物,為何自己或他人之前沒有想到。例如,在船體設計中,這包括船身寬闊且船尾幾乎不收窄的設計,這種設計既更堅固又提供了更多空間。還有那種斜度很大的后撐臂的索具,使得后支索變得多余。還有那種自鎖式絞盤,操作起來更輕松。
這樣的例子不勝枚舉。如今這份名單又增添了一項造船創新。它不像許多重大發明(如蘋果電腦)那樣誕生于車庫,也不像傳奇的、定義了風格的X-79那樣誕生于牛棚,但位于施萊河邊一個簡陋、通風的養雞場無疑是一個值得一提的誕生地(上圖)。確切地說,位于Königstein 8a的造船廠更靠近阿爾尼斯(Arnis)而非卡佩爾恩 (Kappeln):不起眼的廠房、一個辦公室集裝箱以及一個視野開闊、能看到美麗河口的小型室外區域,共同構成了Jan Brügge造船有限公司,也就是Königstein造船廠。
這家公司加入了在上施萊地區以最高工藝水平運營的船廠行列,這些船廠使該地區成為德國造船業的黃金寶地。幾十年前,那里建造了基于Sparkman & Stephens設計或德國設計師Miglitsch、Böhling和Oehlmann設計的游艇。
除了Jan Brügge,在安格爾恩地區還有像Henningsen & Steckmest、Yacht- & Bootswerft Stapelfeldt船廠、Yachtbau Janssen & Renkhoff船廠以及曾經的Matthiessen & Paulsen船廠這樣歷史更悠久的老牌制造商。他們都專注于定制建造或小批量生產,而且偏愛大量使用木材。
該地區還有眾多服務公司,如發動機修理廠、船帆制造商或游艇設計師以及游艇經銷商,它們都隸屬于強大的施萊河游艇行業協會。該協會使得其所在的區域成為德國僅次于分布較為分散的康斯坦茨湖地區的最強造船核心區域。
木材真空灌注法


Jan Brügge的實驗
在德國南部和北部的船舶制造核心區域,木材一直是最重要的材料。甲板或整艘船都采用各種工藝建造,從傳統的建造方法到久經考驗的模壓膠合和各種形式的疊條建造工藝。
近年來,上述的Jan Brügge一直致力于最前沿的嘗試和突破。該船廠成立于2016年,當時他在附近的卡佩爾恩 師從Willy Stapelfeldt學藝。就在Jan Brügge獲得“大師工匠”稱號之后。該船廠由幾位年輕的造船工匠合并而成,他們希望共享專業知識以及機械設備和場地。除了擁有約20名員工的Jan Brugge造船有限公司外,還有另外三位造船工匠在船廠工作。

經過數次維修、改裝和翻新后,Königstein船廠在2022年推出了第一個重大項目:48英尺(約14.6米)的巡航賽船“Elida”號。該項目是國際合作的成果:設計由法國人托馬斯·蒂松 (Thomas Tison) 完成。

“Elida”號
船體在Jan Brugge船廠建造,由四層模壓云杉和一層薄薄的水平桃花心木層完成表面處理。據Brugge說,還添加了一層“碳纖維”作為增強加固層。根據這位造船師的說法,這并非必要,只是為了提高安全感。碳纖維夾層甲板在布列塔尼的Multiplast公司制造,該公司是為Imoca和Ultim級等頂級離岸賽船建造船體的頂級公司之一。
總體而言:這艘船堪稱德國北部最漂亮的帆船之一,甚至可以說是最漂亮的,如果你喜歡完美現代的造型和木質結構的話。

現代木制日間帆船:Woy 26
雄心勃勃的“Elida”號并非孤品。去年,又推出了Woy 26型號,這是一艘較小但同樣始終保持著獨立和現代的風格。Woy(意為木制帆船,wooden yachts),是一艘采用當地木材建造的現代日間帆船。其設計和建造材料展現了設計師Martin Menzner的另一面。
Menzner主要以設計鋁制探險游艇(如BM系列)或基爾新船廠 Pure Yachts 的甲板沙龍游艇而聞名,但同時也以打造美觀的木制帆船而著稱。例如 LA 28或來自Lake Constance的12米長定制帆船“Klippeneck”號。

“Klippeneck”號
帆船制造中可持續性與現代生產相結合
然而,如今在高性能龍骨帆船的建造中,木材已處于次要地位。盡管如此:法國的RM公司部分船體采用膠合板建造,迷你帆船和自建船(如 Globe 5.80)也使用這種材料,Marc Thiercelin計劃為下一屆旺代環球帆船賽推出一艘由木材、竹子和大麻纖維制成的Imoca級賽船。

“但是,”Jan Brügge說,“近年來木船建造方面幾乎沒有什么進展。因此,我一直在為這種傳統材料尋找一種現代的生產方法。”Brügge通過北德海事集群 (MCN)與埃伯斯瓦爾德可持續發展大學(HNE)取得了聯系。MCN是一個通常匯集商業航運業成員的網絡。他們啟動了一個名稱冗長的項目:“用生物基材料制造的船只:開發新的復合材料和生產技術以提高生物基船只建造的效率”。

MCN項目經理Sonja Endres博士表示:我們很高興能為這個項目提供支持,直至其順利推進。在造船過程中采用可持續材料和生產方法的想法,我們已經思考了很久。現在正是推出一款性能和駕船樂趣絲毫不遜于傳統船只的量產型可持續運動船的好時機。”此次合作的成果名為“木材真空灌注法”,已申請專利。

木材真空灌注法的首秀
當地日期。四月一個陽光明媚的星期三。施萊灣里已有幾艘帆船,油菜花開始綻放,奶牛在造船廠前的草地上悠閑地躺著,造船廠里一片繁忙。今天有一場重要的首秀,要給第一艘完整的船體進行灌注。Brügge、Königstein的造船工匠們以及他們來自埃伯斯瓦爾德的合作伙伴已經在測試件上反復練習過,不斷改進方法并以不同方式準備工件。
“我一直在尋找一種將傳統木船建造與現代技術相結合的方法。解決方案名為木材真空灌注法。”——Jan Brügge
40至50公斤樹脂
Jan Brügge解釋道:“我們在這里用一臺泵,在接近 1巴 (bar) 的真空下,將樹脂-固化劑混合物從紅色容器中抽出,穿過真空袋薄膜,流經木材。在此過程中木材被完全浸透。”船體的分層結構由四層本地落葉松木條組成,每層厚2.5毫米。這些木條以對角線方式鋪設,彼此錯開,并用臨時釘固定,這位雄心勃勃、看起來年輕的大師級造船師說道。

于是開工了。一位造船工人將為良好流動性而配制的生物基環氧樹脂成分混合在一起,然后將混合物倒入儲罐,從儲罐引出幾根軟管通向真空袋膜。啟動泵,建立真空,打開夾具和分流器,系統便緩慢而穩定地將樹脂固化劑混合物通過木層抽吸過去。關鍵在于木層底部的細槽。造船工匠們在薄木板上銑削出毫米級的槽溝,使混合物能夠通過這些槽溝和木條的邊緣流動,并從內到外浸透整個材料結構。
Woy 26的船體將容納約40至50公斤樹脂。整個過程在大約一個半小時內一次性完成。造船工匠們通過夾具控制著各種軟管中樹脂的均勻流動。高效且環保的帆船制造
這是一項巨大的努力,但非常值得。其成果是一個用環氧樹脂浸漬的木制船體,就像傳統的模具膠合船體一樣。然而,船廠可以節省中間步驟,不必單獨給每一層涂樹脂、定位并用真空處理。這節省了時間和材料。此外,樹脂的使用更可控,并且得益于幾乎完全封閉的系統,可以極大地減少排放。
木材真空灌注法的其他環保方面:與傳統的壓模膠合相比,一次性真空工藝產生的廢物更少。Woy產品既不使用柚木也不使用桃花心木,只用落葉松和銀冷杉。
“我們不必單獨處理每一層,船體在一個步驟中就完全浸透了。這節省了時間又節省了成本”——Jan Brügge
一旦木材完全浸透并固化,薄膜被移除,船體在55攝氏度的帳篷中進行固化。然后造船工匠們對船體進行填充和打磨。船體用肋骨加固,并與甲板結合。船體可以覆層或覆蓋一層更薄的木材,然后上漆,但Brügge說這不適合Woy。形狀更復雜、曲率更緊的復雜部件——甲板,也將使用新工藝制造。
這種專利申請中的方法類似于玻璃鋼 (GRP) 造船中的船體真空灌注法,后者也用于大規模生產。然而,由于材料特性,在玻璃鋼中更容易將樹脂混合物均勻地吸入層壓結構,因為纖維織物和纖維布提供更多空隙,從而為流動提供了天然路徑。
在這兩種情況下,船廠通過灌注法實現了相同的目標:他們生產出結構均勻、潔凈、樹脂含量可控且無氣泡的部件。船體堅固、耐用、輕便且易于維護。因此,木制和復合材料游艇比以往任何時候都更加相似。










































