木质艇及其建造工艺

第二节　木质艇及其建造工艺

一、木材的应用

用木材制造小艇已经有几千年的历史。从独木舟到郑和下西洋的巨型帆船，无一不是用木材建造。二次世界大战期间，高速的鱼雷快艇还是全部用木材建造的。战后很长一段时期，木质艇体仍然占据主流地位，但建造技术有了巨大的进步，首先是木料经过了处理和烘干，并且采用如金属艇体那样的框架结构形式，外壳板采用薄板双层斜铺，中间填含亚麻子油的细布，既防水又耐冲击。图4-1为木质结构艇体构造示意图。

图4-1　木质结构艇体构造

1-龙骨垫木；2-肋骨框架；3-底肋板；4-舭部联结角铁；5-甲板横梁；6-舷顶方木；7-联结角铁；8-舷顶木牵板；9-双层甲板铺板，中间填有含亚麻子油的细布；10-横梁肘板；11-双层外壳铺板，中间填有含亚麻子油的细布；12-舷侧肋骨；13-舭肘板；14-舭方木；15-底纵桁；16-肘板；17-组合肋板；18-联结角铁

到了20世纪50年代末期，这种结构又被层压板胶合结构所取代。图4-2为一艘近年建造的木质游艇内部结构，所有的肋骨框架都是用层压板条胶合而成的。这种结构的强度比单层板材的强度高得多，容易成型，且消除了木材接头处结构效率低下和强度各向异性的缺陷，使得木质艇体的抗风浪能力大为提高。

图4-2　胶合木结构制作的游艇框架

建造艇体使用的木材不必如家具用材那么考究，松木就是一种很好的艇体用材，无论是红松还是白松，都曾经是木质高速艇的结构用材。

木船最大的魅力在于漂亮的外观和接近自然的亲和力。这些船看起来是那么的和谐、美丽、精炼、魅力四射。要不是木材资源日趋枯竭，难以为继，木质艇体定然会充斥市场。

木头具有很强的完美性、潜在的可雕塑性。因此，除了艇体以外，我们很难想象不用木头制造的家具是什么样子？天然木材具有优良的性能，尤其是中高档木材，花纹美丽自然，装饰效果显著，在家具与室内装饰用材中是其他材料无法取代的。木头适合用来制造游艇甲板、餐桌、床架和独木舟。从独桅小赛艇到豪华游艇，即便有金属和塑料制成的艇体，铺设木甲板（图4-3）以及用木材制造家具和装饰房舱不仅漂亮，而且充满与人的亲和力，依然是人们的首选。

图4-3　游艇上的木质甲板^［4］

木头还有吸引我们的地方——无论是船舱、甲板、还是控制航向的精美舵轮（图4-4）都是航海爱好者的钟爱。

图4-4　精美的木质舵轮仍然富有魅力^［4］

二、木材的品种及其使用范围

木材的品种很多，根据木材的特性合理地加以使用可以做到“物尽其用”。

（一）桑木（mulberry）

桑木（图4-5）的硬度大，在木质游艇上是很好的框架结构材和首尾柱材。它的枝条通过发挥它的自然形态用于结构的各个部分。

图4-5　桑木

（二）栎木（oak）

栎木又称橡木（图4-6），在游艇上用来做龙骨和框架。

图4-6　栎木

栎木主要产自欧洲及北美，目前大量产自俄罗斯及美国。栎木按产地不同，色彩和性能也有区别。产于美国的栎木，又可区分为红橡木和白橡木。

红橡木广泛分布于美国东部地区，木质坚硬沉重，机械加工性能良好，干燥缓慢；红橡木的颜色、纹理、特征及性质会随产地变化，纹理粗犷易加工，涂装效果较好。南方红橡比北方红橡生长迅速，且木质较硬和较重，通常按产区分南方、北方出售，南方材颜色偏红、有色差、适合做涂装颜色较深的产品；北方材颜色偏浅红、偏白、色泽均匀、适合做浅色产品，南北方价差大。

白橡木也广泛分布于美国东部地区，木质坚硬沉重，机械加工性能良好，干燥收缩率大；白橡木的颜色、纹理、特征及性质会随产地变化，南方白橡生长速度较快、木质较硬和较重、纹理粗犷易加工、涂装效果较好、在家具业有广泛应用。南方材色质较白，有色差；北方材颜色偏灰但颜色均匀，南北方价差不大。

（三）榆木（elm）

榆木（图4-7）适合用来做木质游艇主框架的各种部件，特别是横梁。

榆木，主产温带，落叶乔木，树高大，遍及我国北方各地，尤其是黄河流域，随处可见。榆木木性坚韧，纹理通达清晰，硬度与强度适中，一般透雕浮雕均能适应，刨面光滑，弦面花纹美丽，有“鸡翅木”的花纹，是制作家具、装修的主要用材。榆木经烘干、整形、雕磨髹漆、可制作精美的雕漆工艺品，在家具市场随处可见。

图4-7　榆木

（四）松木（pine）

我国有东北红松、白松等品种，非常适合做板材，是常见的木质快艇结构用材。但在家具中用得很少。

松木是一种针叶植物，它具有松香味、色淡黄、疖疤多、对大气温度反应快、容易胀大、极难自然风干等特性，故需经人工处理，如烘干、脱脂去除有机化合物，中和树性，使之不易变形。

木材纹理直，白色或黄色（图4-8），很耐久，含大量树脂，材质软或硬，白松木很软，而长叶松及相近的种类则很硬。

图4-8　松木

（五）红铁木（azobe）

非洲红铁木（图4-9）适合做游艇的龙骨。

常见的商品材主要有红铁木和剑叶红铁木。前者为大乔木，高可达40～50m，胸径约1.50m；后者为中乔木、高达12m。树干通直，不具板根。产于热带非洲西部潮湿地带。

图4-9　红铁木

木材系散孔材。心材、边材区分明显；心材红褐色至深褐色，导管中含有的白色沉淀物使木材呈现斑纹。边材呈浅粉红白色，厚5cm。生长轮不明显。管孔肉眼下可见，散生，数少，导管中常含有白色沉积物。木材有光泽，无特殊气味和滋味；纹理直或略斜，常交错；结构中至粗，均匀。

木材干缩大。全干干缩率：弦向为11.0%～11.5%；径向为7.8%～8.4%。尺寸稳定性中至差，干材胀缩率为0.69%。

木材甚重：气干密度1.04～1.09g/cm³；通常0.96～1.07g/cm³；强度高，顺纹抗压强度86～109MPa，抗弯强度207～230MPa，抗弯弹性模量13.2～17.4 GPa。握钉力良，为防止开裂，宜先钻孔。甚耐腐、抗白蚁和蠹虫危害，是西非著名的耐久性木材；心材防腐剂浸注极难。干燥宜慢，否则容易开裂。加工困难，主要因纹理斜或交错使锯刨刃口易钝。

红铁木很适宜制作承重及普通地板。也适宜用作海水中的桩柱、码头、防护及防波木、桥梁、船舶、甲板、车辆、家具、细木工及雕刻品等。

（六）桃花芯木（mahogany）

桃花芯木（图4-10）原产于南美，花纹极其好看，适合做纵桁、纵向扶强材和舷墙顶木。

图4-10　桃花芯木

西印度群岛桃花芯木（Swietenia mahagoni）产自古巴、巴哈马等加勒比海国家和美国佛罗里达州。

洪都拉斯桃花芯木（Swietenia macrophylla）产自洪都拉斯和秘鲁、巴西等中南美国家。

非洲桃花芯木（Swietenia Khaya）产自尼日利亚、黄金海岸等西非洲国家。

墨西哥桃花芯木（Swietenia humilis）产自墨西哥。

桃花芯木属楝科，常绿大乔木，树干挺拔，树高可达50m，羽状复叶，初春落叶后迅即萌换新叶，叶片翠绿昂然。树干为优良之家具用材。桃花心木是红色硬木，主要用于制造高档家具、乐器和游艇、高档汽车的装潢等。

（七）柚木（teak）

亚洲产的柚木（图4-11）适合做甲板。

图4-11　柚木

柚木俗称“油木”，它是一种含油量较高的木材，因为含油脂量丰富，防潮性佳，柚木是船只建造中的“万木之王”。既可以制造艇体，又适合制造家具。即便是在全玻璃纤维增强塑料艇上，柚木制的镶边、栏杆、梯子和台阶仍然占有十分重要的地位。

（八）绿柄桑木（又称：伊罗科木）（iroko）

绿柄桑木（图4-12）原产于非洲，适合做游艇甲板。

图4-12　绿柄桑木

大乔木，树干通常圆直，常高34m；胸径约2.70m。产于热带非洲潮湿地带。

木材系散孔材。心材、边材区分略明显；心材新切面黄色或黄褐色，经大气氧化很快转呈金黄褐、红褐或深褐色；边材黄白色，厚约5 cm。生长轮略明显或不明显。管孔肉眼下可见，散生，数少；导管中含有侵填体，有些含量丰富。木材有光泽；无特殊气味和滋味。纹理常斜至略交错；结构中至略粗，略均匀。有些可见伤害树木中大而硬的“石头”（碳酸钙）。

木材干缩小至中；全干干缩率：弦向为5.5%，径向为3.5%；气干干缩率：弦向为2.0%，径向为1.5%；尺寸稳定性良（胀缩率：弦向为1.0%，径向为0.5%）；或中（体积胀缩率为0.44%）。重量中；气干密度0.62～0.72g/cm³；强度中至高，耐磨；顺纹抗压强度34～57MPa，抗弯强度56～118MPa，抗弯弹性模量7.9～12.2GPa。握钉力良，为防止开裂，宜先钻孔。甚耐腐、略抗白蚁和海生钻木动物危害；心材防腐剂浸注困难。干燥宜慢，否则容易产生开裂和变形。加工较易，刨切不难，由于纹理交错；刨切角宜＜20°，以防木材表面撕裂；遇有硬似石头的碳酸钙会损伤工具刃口。砂光及弯曲性能良好；胶黏性亦良；用腻子或其他填充剂后，涂饰性良好。因材色不稳定，宜特别注意外部感观。

木材强度中至高、耐磨、耐久，被誉为柚木的代用材，很适宜制作船舶、室内外细木工制品及地板。也适宜用作高档家具、雕刻品；枕木、桩柱、桥梁、码头；门窗、楼梯踏板、屋架、搁栅、柱子；供漂染、酿造用大盆和木桶及装饰单板等。

（九）梣木（ash）

意大利梣木常用来做夹板、划船的桨、橹、游艇上的肋材、缆柱等。

梣木（图4-13）又称美国水曲柳、白腊木（white ash）。白蜡木的心材为咖啡色，边材部分为奶白色。此种木材重、强壮、硬、挺直、耐冲击性能好。

图4-13　梣木

一般，白腊木是用来作非撞击性工具的握把、艇体、棒球棍和其他一些运动器材的理想材料。在12%含水率下，木材密度约在690kg/m³。也适合用做装修面板、橱柜、家具、地板、木制品和木板箱。

三、木质游艇建造工艺

木质游艇的建造质量与能工巧匠是分不开的。其建造工序要经过选材、切割、干燥、构件成型、装配、涂装等一系列过程，大部分都是手工制作，图4-14是早期游艇建造的典型写照。

图4-14　早期游艇制作场景

“工欲善其事，必先利其器”，建造木质游艇的工具如图4-15所示。虽然其中的一些手工工具已被电动器械所取代，但无论是修理还是维护，备一套这样的纯手工操作工具依然可以随时解决许多问题。

图4-15　木工工具

意大利的Aprea mare船厂是一家拥有传统工艺的木质造船厂，它的历史可以追溯到遥远的1849年。虽然现在它已经有了先进的厂房和制造设备，但依然热衷于建造木质游艇。木质游艇的建造方法可以用图4-16来说明。先把肋骨框架按型线图的形状制作出来，然后用纵向牵条把肋骨框架连接起来，形成整体框架，外面再铺设外板。

由于胶粘技术的发展，木材与木材的连接，木材与金属或其他材料的连接已经很少采用钉子或螺栓，而是采用黏结剂（如环氧树脂）并用夹具固定，在常温下固化，制作的产品成型美观，表面光洁，坚固耐用。

图4-16　木质游艇建造示意图