Miksi puuvene vuotaa?

Vene vuotaa, jos siinä on reikä. Veneitä ei suunnitella eikä rakenneta reijällisiksi. Vene, jossa on reikä, on siis mennyt rikki.

Jos siis puuvene vuotaa, se on rikki.

Miksi puhutaan aina vain puuveneen vuotamisesta? Meneekö se helpommin rikki kuin muut veneet?

Kyllä, koska puuveneen rakenne on sellainen, että se rikkoo itse itsensä, jos sitä ei pintakäsitellä ja hoideta oikein.

Miten?

Puun teoreettiseksi turpoamispaineeksi on laskettu 1630 kp/cm2, käytännön mittauksissa on todettu paineita, jotka ovat noin puolet tästä, noin 800 kp/cm2. Paine syntyy, jos puu turpoaa tilassa, jossa se ei pääse laajenemaan.

Puu on elastinen materiaali. Voiman aiheuttama muodonmuutos palautuu, kun voima poistuu. Vähän kuten jousi tai kumi.

Mutta vain tiettyyn rajaan asti.

Pintapaine, joka aiheuttaa kuivaan puuhun palautumattoman muodonmuutoksen, on 10-100 kp/cm2 (puun kylkeen, ei päittäin). Tämä rikkovan paineen raja riippuu puulajista. Kuusella ja männyllä se on noin 30 kp/cm2. Ja tuoreella (siis märällä) puulla noin puolet näistä.

Puun kuitutasolla putkenpätkät joustavat ja palautuvat entiseen muotoonsa, johonkin rajaan asti. Paineen kasvaessa riittäväksi putkenpätkät menevät pysyvästi lyttyyn.

Puun kostuessa syntyvät turpoamispaine on paljon suurempi, kuin puun puristuskestävyys syiden poikkisuuntaan. Puu voi turvotessaan kehittää jopa 50 kertaisen voiman omaan kestokykyynsä verrattuna.

Tehdäänpä hieman "tiedettä", katsotaan mitä tämä tarkoittaa käytännössä.

	Vuolin lattialämmitetyssä kellarissa kuivatun mäntylaudan (lattialaudan pätkä) juuri vanhan rullalaakerin akselinreikään sopivaksi. Rullalaakeri saa toimia "tilana, jossa puu ei pääse laajenemaan". Rullalaakerin reijän halkaisija, ja siis laudan ulkoleveys, on 80 mm.
	Sitten vaan vesiämpäriin turpoamaan.
	Neljän vuorokauden turvotuksen jälkeen laudan pään leveys on noin 82 mm. Se on siis turvonnut noin 2.5 %. Nyt takaisin kellariin kuivumaan.
	Neljän vuorokauden kuivaamisen jälkeen lauta on väljä laakerin reijässä. Lauta on nyt laakerin kohdalta kapeampi, noin 78.5 mm, kuin ennen turvotusta. Lauta siis puristi itsensä kasaan, rikkoi itsensä. Puristuspykälä laudan laidoissa näkyy nuolien kohdalla.

Tässä pienessä kokeessa lauta kavensi itseään melkein saman mitan, jonka se olisi turvonnut, jos olisi päässyt turpoamaan.

Puuveneessä sama voi tapahtua aina, kun lauta turpoaa kahden muun laudan välissä. Pienellä alueella sama tapahtuu, kun lauta turpoaa kahden kaaressa kiinni olevan niitin välissä, koska kaari ei veny eikä turpoa pituussuunnassa. Ja vielä pienemmällä alueella jokaisen kiinnikkeen kannan alla.

Mitäs tuo sitten tarkoittaa käytännössä? Katsotaanpa:
Tein kolme "veneen kylkeä", pientä puuveneen rakennetta jäljittelevää testipalaa kolmella eri tekniikalla.

Jokaisessa testipalassa on kolme kokonaista ja yksi kapea lautakerta. Kaksi lautakertaa laitoin niinpäin, kuin kuvittelin olevan oikein, yhden "väärin päin".

	Kaikki testipalat tein samasta sisäkuivasta 18 x 145 mm kuusilaudasta. Jätin tämän pätkän irralliseksi veratailukappaleeksi. Siitä kun syyskuussa otin laudan sisään kuivumaan, lauta on Tapaninpäivään mennessä kutistunut noin 1.7 %. Miksi kuusilautaa? Miksi tuon mittaista? No kun sellaista sattui olemaan vajassa.
	Ensimmäinen testipala on tasasaumainen. Oikeanpuoleiset kaksi lautaa ovat sydänpuoli sisään päin. Ajattelin tämän olevan lähinnä oikein, koska laudat ovat kiinni pikemmin laidalta kuin keskeltä, ja näin laudat pääsevät kupertumaan vapaaseen suuntaan. Kaaret ovat 21 x 45 mm mäntyrimaa.
	Toinen testipala jäljittelee painetuille kaarille rakennettua limisaumavenettä. Jälleen oikeanpuoleiset kaksi lautaa ovat sydänpuoli sisäänpäin, jonka ajattelin olevan lähinnä oikein, koska nyt laudat pääsevät kupertumaan ulospäin. Kaaret ovat noin 20 x 20 mm tammirimaa. En ohentanut laudan reunoja yhtään enempää kuin oli tarpeen tiiviin kosketuksen aikaansaamiseksi. Tässähän ei nyt ollut tarkoitus hienostella.
	Vaikka pääsee se kolmas, vasemmanpuoleinenkin lauta kyllä kupertumaan aika vapaasti. Kaaren ja laudan välissä on tilaa.
	Kolmas testipala kuvaa veistokaarille rakennettua limisaumavenettä. Nyt laudat on kiinnitetty keskeltä kaareen, joten oikealta tuntuisi kiinnittää laudat sydänpuoli ulospäin. Oikeanpuoleiset kaksi lautaa on kiinnitetty näin. Kolmas, vasemmanpuoleinen, on puolestaan kiinnitetty "väärin", sydänpuoli sisäänpäin. Kaaret on vuoltu lattialaudan pätkistä.
	Laudat saivat olle sen muotoisia kuin sattuivat olemaan.
	Ja kaikki pyttyyn kylpemään. "Veneenpätkät" ovat täysin suojaamatonta puuta, joten ne tupoavat nopeasti maksimimittoihinsa. Tätä voisi kutsua nopeutetuksi turvotustestiksi.

Kahden päivän turvotuksen jälkeen vertailulauta on turvonnut 2.9 %. Muiden lautojen leveyden mittaaminen tarkasti ja vertailukelpoisesti olikin tässä vaiheessa lähinnä mahdotonta. Etenkin limilautarakenteissa luvut ovat lähinnä suuntaa antavia. Mutta yllättäviä!

	"Tasasaumaveneen" laudat ovat turvonneet, vasemmalta lukien, noin 3.1, 0.5 ja 1.6 %. Keskimmäinen, kahden muun laudan puristuksissa oleva, ei siis juuri lainkaan. Rullalaakerikokeen perusteella voi siis odottaa selviä rakoja lautojen välillä, kunhan laudat kuivuvat.
	"Limilautaveneiden" lautojen vertailukelpoinen mittaaminen tässä vaiheessa ei ole varmaa. Näyttäisi siltä, että painokaariversion laudat olisivat turvonneet noin 4.3, 3.0 ja 3.6 %.
	Ja vesistokaariversion noin 4.6, 2.9 ja 3.4 %. Missään kolmesta veneenpalasta lautojen asennolla ei näytä tässä vaiheessa olevan mitään merkitystä.

Limilautaveneenpalojen mittaustulokset ovat yllättäviä. Näiden palojen mittaus oli toki lähinnä sattumankauppaa, mutta on selvää, että laudat pääsivät turpoamaan leveyssuunnassa jossain määrin.

Limilautaveneen "joustavuudesta" puhutaan aina, mutta koskaan ei selvitetä, mikä paikka joustaa. Jossain on kyllä esitetty, että kaari joustaa, koska se on kaareva. Jos kaari kuitenkin joustaisi, vene menisi "rullalle" lautojen turvotessa ja kaaren taipuessa.

Miten niin vene menisi rullalle?

Otetaanpa esimerkki. Ajatellaanpa kaksi metriä leveää venettä. Yksinkertaistetaan vähän, ja ajatellaan, että sen poikkileikkaus on puoliympyrän muotoinen ja laudoituksen paksuus 20 mm. Ajatellaan veneen poikkileikkausta. Sekä lautakuori että kaari ovat puoliympyröitä. Koska veneen leveys on 2 m, on lautakuoripuoliympyrän säde 1000 mm. Ja koska lautakuoren paksuus on 20 mm, on kaaripuoliympyrän säde 980 mm. Vastaavasti lautakuoripuoliympyrän kehän pituus on (pii x 1000) mm ja kaaren pituus (pii x 980) mm. Ja koska sekä laudoitus että kaari olivat puoliympyröitä, on niiden kuvitteellinen keskuskulma 180 astetta.

Mitä tapahtuu, jos lautakuori turpoaa 1 %? Lautakuoren kehän pituus kasvaa mittaan (pii x 1010) mm. Mutta kaaren pituus on edelleen (pii x 980) mm, koska kaari ei turpoa pituussuuntaan. Jos laudat eivät pullahda irti kaarelta, lautakehä ja kaari muodostavat edelleen ympyrän kaaren, jossa lautakehän ja kaaren säteitten ero on 20 mm.

Mutta mitäs ne säteet ovat, ja mikä on turpoamisen jälkeinen keskuskulma? Lasketaan vähän geometriaa, ja selviää, että jos lautojen turpoaminen kompensoituu kaaren taipumisella, lautojen 1 % turpoaminen muuttaa säteen noin 650 mm:ksi. Siis 2 m leveä vene meni suppuun, ja siitä tuli 1.3 m leveä rulla. Laudoituksen ja kaaren keskuskulmaksi tulee tällä turpoamisella 280 astetta, siis vene ei ihan käpristy umpirullalle, muuta melkein.

Jos laudat turpoaisivat 2 %, vene menisi halkaisijaltaan noin 98 senttiselle rullalle. Keskuskulma olisi 370 astetta.

Mitään tämäntapaistakaan ei todellisuudessa tapahdu, siksi joustamisen on tapahduttava muuten, kuin kaarien taipumisena.

Ylläolevat "kuivana-märkänä"-kuvat näyttäisivät osoittavan, että limisaumaveneessä joustavat naulat tai niitit, joilla laudat on kiinnitetty kaariin. Ja osa joustosta tapahtuu laudassa, joka taipuu poikkileikkaukseltaan S-muotoon.

Kuvista voisi päätellä, että jokainen lauta on turvotessaan ottanut tukea oikeasta laidasta, niitin tyvestä, ja työntänyt vasemmalla laidallaan toisessa laidassaan olevan niitin yläpäätä vasemmalle. Kun kaikki niitit näin ovat taipuneet yläpäistään vasemmalle, ovat laudat vääntyneet S-poikkileikkaukselle.

Niittien vääntymiseen vaikutti tietysti se, että käytin karkeaa "työvenelimitystä" ja paksuja lautoja. Laudat ovat niitin kohdalta yhteensä paksut ja niitin vääntövarsi on pitkä. Tätä täytyy vielä tutkia lisää ohuemmalla laudalla ja ohennetuilla laudan reunoilla.

Kaikki kiinnikkeet ovat rusentaneet puuta selvästi.

Ja sitten vaihteeksi taas kuivumaan.

	Jotta mahdollinen "ylikuivuminen" jäisi pois laskuista, tarkistin tilanteen jo ennenkuin vertailulauta oli kutistunut entiselleen. Tässä vaiheessa vertalulaudassa on jäljellä turvotusta vielä 0.7 % kokeen aloittamisesta.
	Mutta tasasaumavene vuotaa jo kuin seula. Huomaa tulitikut lautojen välissä. "Rullalaakeri-ilmiö" iski pahan kerran tasasaumaveneeseen. Sama ilmiö iski myös lautojen kiinnikkeisiin. Laudat hölskyvät selvästi ruuveissaan, koska laudan turvotessa puu ruuvin kantojen alla rusentui kokoon. Voisi sanoa, että tasasaumavene meni pahasti rikki kertaturvotuksella.
	Limilautaveneistäkin tuli vuotavia, mutta ei yhtä pahasti kuin tasasaumasta. Kummassakin versiossa rakotulkki menee helposti laudan saumaan. Sauman rako on 0.3-0.6 mm, mittauspaikasta riippuen. Sauman rako johtuu puun rusentumisesta niittien kantojen alla turpoamisvaiheessa.
	Kummassakaan limilautaveneessä laudat eivät menneet halki, mutta laudan saumaniittien viereen muodostui muutaman sentin pituisia halkeaman alkuja.

Puuvene rikkoo siis itsensä, koska sen rakenteet ei anna puun turvota vapaasti.
Kun puu ei saa turvota vapaasti, se särkyy sisäisesti, puristuu peruuttamattomasti kasaan. Kun se jälleen kutistuu, se ei enään täytä alkuperäistä tilaansa. Ympärille jää rakoja.

Tai jos puun laidat eivät pääse liikkumaan kutistumisen suuntaan, syntyy johonkin keskelle halkeamia. Tätä ei testikappaleissa juuri tullut näkyviin, mutta oikeissa veneissä kylläkin. Tätäkin ilmiötä täytyy tutkia vielä lisää.

Tässä voidaankin samantien kumota se yleinen ajatus, että puuvene "KUIVUU rikki".
Kuivasta puusta tehty puuvene TURPOAA rikki, kuivuessa rikkoontuminen vain tulee näkyviin.

Nykyaikaisen puuveneen rakenne on siis puun luonteen vastainen, voisi jopa sanoa "väärä".

Puuveneen väärää rakennetta voidaan kompensoida pintakäsittelyllä ja oikealla hoidolla. Kummallakin tähdätään siihen, että puun kosteusvaihtelu, ja sitä kautta koon vaihtelu, jäisi mahdollisimman pieneksi.

Oikeaan hoitoon kuuluu, paitsi pintakäsittelyn pitäminen kunnossa, myös kastumis-kuivumis -syklin hallitseminen. Kastuminen tai kuivuminen ei saa ajautua yhteen suuntaan, ja sykin on oltava niin lyhyt, ettei liikaa muodonmuutosta ehdi tapahtua.

Käytännössä näyttää siltä, että Suomessa, jossa sykli on vuoden mittainen, sykli on juuri ja juuri hallittavissa. Mutta yhtään ei ole varaa lipsua.

Helpompaa on etelässä, missä meri ei jäädy. Veneet voivat olla vedessä aina, tai sykli on päivän mittainen (nousuvesi-laskuvesi).