Two 16th century ships

271 Pages·2011·37.77 MB·English

Two 16th century ships: Their hull form and performance

A Thesis
By
Konstantinos Alexiou

Maritime Archaeology Programme
University of Southern Denmark

MASTER OF ARTS
June 2011
"Excellence" is not a gift, but a skill that takes practice.
We do not act "rightly" because we are "excellent",
in fact we achieve "excellence" by acting "rightly"."
— Plato
Acknowledgments
I am thankful to my supervisor, Thijs Maarleveld, whose direction, help, and guidance
enabled me to develop a deep understanding of the subject.
I want to express my sincere appreciation to the teaching staff of the Maritime
Archaeology Programme at the University of Southern Denmark who built an exemplary
programme and were always available and willing to help throughout my studies, and
for the opportunities they offered me.
I would like to thank Bruce Hays for donating a licence of Orca 3D for this project and
his persistent assistance in technical matters, and Frederik Hyttel for answering my
several technical questions during the project.
CChaoptner 1t ents
Introduction 1
...................................................................................................................................................................
Chapter 2
Basic Ship Theory………………………………………………………………………………………………………….7
Introduction………………………………………………………………………………………………………………………..7
Basic naval architecture……………………………………………………………………………………………………….7
The geometry of the ship……………………………………………………………………………………………….7
Ship dimensions……………………………………………………………………………………………………………9
Representing the hull form………………………………………………………………………………………….10
Coefficients of form…………………………………………………………………………………………………….11
Basic mechanics………………………………………………………………………………………………………………..15
Hull design……………………………………………………………………………………………………………………......18
Chapter 3
The Evolution of the Hull Design of the European Sailing Vessel up to the 17th century….20
Introduction…………………………………………………………………………………………………………………………...20
The roots of the sailing ship…………………………………………………………………………………………………….21
Evaluating the type- and evolution-concepts in maritime archaeology……………………………………..22
Ancient ships, around 3000 BC – 1000 BC………………………………………………………………………………..25
The Aegean craft……………………………………………………………………………………………………………….27
The Cretan vessels…………………………………………………………………………………………………………….28
The Levant vessels…………………………………………………………………………………………………………....29
Eastern Mediterranean, 1000 – 500 BC……………………………………………………………………………………30
Homeric seafaring…………………………………………………………………………………………………………….32
Ancient Merchantmen……………………………………………………………………………………………………….32
Merchant galleys……………………………………………………………………………………………………………….33
Sailing ships………………………………………………………………………………………………………………………34
Hulls on the seafloor, evidence of technical details……………………………………………………………..35
In the North……………………………………………………………………………………………………………………………36
Ship Evolution, around 1000 – 1650 AD…………………………………………………………………………………..37
Viking boats by 1000 AD…………………………………………………………………………………………………...37
The Cog, a cargo sailship……………………………………………………………………………………………………40
The ships from Mediterranean…………………………………………………………………………………………..42
Carracks, caravels, galleons……………………………………………………………………………………………….44
A specialist cargo vessel, the fluit………………………………………………………………………………………46
Chapter 4
The Two Ships……………………………………………………………………………………………………………….50
Introduction……………………………………………………………………………………………………………………………….50
Merchantman Scheurrak SO1………………………………………………………………………………………………………51
i
The wreck……………………………………………………………………………………………………………………………..51
Construction of the Scheurrak SO1……………………………………………………………………………………………….53
Description of hull remains…………………………………………………………………………………………………….53
Interpretation of construction………………………………………………………………………………………………..56
Cargo and other artefacts……………………………………………………………………………………………………………..58
Gresham ship (Princess Channel wreck)……………………………………………………………………………………….59
The wreck……………………………………………………………………………………………………………………………...59
Construction of Gresham ship……………………………………………………………………………………………………….62
Description of hull remains……………………………………………………………………………………………………..62
Interpretation of construction…………………………………………………………………………………………………63
Cargo and other artefacts………………………………………………………………………………………………………………67

Chapter 5
Methodology I………………………………………………………………………………………………………………………..68
Introduction………………………………………………………………………………………………………………………………...68
Modelling in Maritime Archaeology....................................................................................................................................68
DELFTship.......................................................................................................................................................................................70
Rhinoceros.......................................................................................................................................................................................70
Modelling the Scheurrak SO1 in DELFTship....................................................................................................................71
MMoedtheolldinogl othgey GIIr…es…h…am… …sh…ip… i…n …DE…L…F…Ts…h…ip…...…....…....…....…...…....…....…....…....…...…....…....…....…...…....…....…....…...…....…....…....…....…...…....…....…....…...…....…....…....…........9889

Introduction....................................................................................................................................................................................98
Modelling the Scheurrak SO1 in Rhinoceros.....................................................................................................................98
Hydrostatic analysis – Modeling in Orca 3D…………………………………………………………………………………..171
Modelling the Gresham ship in Rhinoceros.....................................................................................................................174
Hydrostatic analysis – Modeling in Orca 3D…………………………………………………………………………………..204

Chapter 6
Discussion…………………………………………………………………………………………………………………………….206

Introduction………………………………………………………………………………………………………………………………..206
Comparison of the ships
Scheurrak SO1 – Resulting model attitude and hydrostatic properties.....................................................208
Gresham ship – Resulting model attitude and hydrostatic properties........................................................208
Interpretation of the hydrostatic analysis........................................................................................................................209
Comparison of the two softwares........................................................................................................................................215

Chapter 7
Conclusion...............................................................................................................................................................224

ii
Chapter 8
Summary................................................................................................................................................................227
References.............................................................................................................................................................230
Appendix................................................................................................................................................................235

iii
Introduction 

Netherlands and England have been competing maritime powers. From the 14th century, 
Amsterdam  flourished  largely  because  of  the  developed  trade  network  within  the 
Hanseatic League. The geography of the Netherlands has been the means to its fortune 
as the country is located where important river channels of western Europe meet the 
sea. This caused an increase in trading activities that grew from local to international 
level (State 2008, xxiii). From the 16th century European vessels started sailing to Asian 
markets and after 1595 the Dutch became a significant trading power in Asia.  Especially 
in the 17th century, Amsterdam was the wealthiest city in the world and this era is the 
so‐called Golden Age of the Netherlands. It was then, when ships started sailing from the 
Netherlands to the Baltic countries, North‐America and Africa, as well as, India, Sri 
Lanka and Brazil, forming the basis of a worldwide network. Companies like the Dutch 
East India Company and the Dutch West India Company prove the solid establishment of 
the Netherlands as the main worldwide power. The fifty percent of the European vessels 
that passed the Cape of Good Hope belonged to the Dutch merchant fleet (Parthesious 
2010, p.11). 
England is in a favourable geographical location too; an island with a long coast line, 
numerous harbours and river bodies. These factors placed England amongst the most 
important shipping communities of that era (Kirkaldy 1970, pp.4‐27). In the beginning 
of the 16th century ship expeditions were carried out to China to look for trade routes 
(Parthesious  2010,  p.11).  One  century  later  the  development  of  English  shipping 
developed and on the 31 December 1600 the East India Company is being formed to 
pursue trade with the East Indies; by 1614 the East India Company owns twenty‐four 
ships. The company concentrates its interest in India due to the competition with the 
Dutch. In the 16th and 17th centuries England makes efforts to establish secure footholds, 
colonies and trade network, along the coast of America (British shipping: its history, 
organization and importance (Kirkaldy 1970, pp.4‐27). 
The most important and efficient tool used by the Netherlands and England for the 
growing economic trade and colonization was the ocean‐going vessel. Social changes in 
both the countries and specifically the process of continuous improvement and the 
desire of power beyond the ocean caused a technological development regarding the 

1
shipbuilding activities. Different ship building traditions, both in ship size and type 
occurred, and the author of the thesis will try to locate these differences. For this 
purpose, two case studies, one Dutch ship, ‘Scheurrak SO1’, and an English ship from 
Thames estuary, the ‘Gresham ship’, both from the 16th century, will be analyzed. 
Dutch and English shipping, 1400­1700 
In the 15th and 16th centuries the southern Netherlands were an important trading 
centre  with  the  coastal  provinces  of  Zealand,  Holland  and  Friesland  not  having 
developed a significant trading network yet. The trade growth of the Golden century, 
17th century, was already laid down around 1500. Shipping was the fundamental factor 
on which the Netherlands economy blossomed. The shipbuilding industry was one of 
the cornerstones of the economic affluence, combined with the profitable geographical 
location of the Netherlands. Both inland with the large number of rivers, lakes, or 
waterways,  as  well  as  offshore,  the  Netherlands  found  itself  well  placed  in  the 
international supply market (Unger 1997, VIII pp.1) . 
Dutch shipbuilders adopted a specialized way of ship construction. In the 15th century 
Dutch shipbuilding was not that developed, but by 1600 they were the dominant force in 
the European market, selling their products and promoting their building techniques 
from the Baltic to Adriatic Sea. By the end of the 16th century they realized that the 
specialized ship design makes a vessel more efficient, durable and profitable. The most 
characteristic division is the one between a carrier and a warship (Unger 1994, p.123). 
Towards the middle of the 15th century north European shipbuilders started to abandon 
the clinker way of shipbuilding, where the planks overlap each other along their edges. 
The new method to be introduced is the carvel method according to which the planks 
are put against each other edge to edge. The first vessel was built in this manner in 
Holland or Zeeland in 1459. The new type of laying the planks was imported from the 
Mediterranean via Portugal, Bordeaux, and Brittany. The Dutch shipwrights developed a 
unique form of constructing carvel built hulls. This is referred to in recent archaeological 
literature as “Dutch flush” shipbuilding tradition (Hocker & Ward 2004, p.82). Important 
shipwrights, like Nicholaas Witsen (1671) and Cornelius van IJk (1697) are essential 
sources for the study of the 17th century shipbuilding. In the 17th century, shipbuilding 
becomes more scientific, although, it does not become a basic requirement for the boat 
builders to hold mathematical and geometrical skills.  

2
England’s trading network between the 13th and 16th centuries was very effective and 
wide, even though the country was not as wealthy and densely inhabited as some of its 
European neighbours. England had established a trading system with Scandinavian and 
Mediterranean countries (Friel 1995, p.131). When Elizabeth came to the throne the 
royal fleet was already effective and operational. The “merchant” ships of that era had a 
diverse role, as they could serve both for trading and naval warfare purposes. In the 15th 
century much of England’s foreign trade was carried out with the assistance of foreign 
merchant fleets, as those from Flanders and Holland, but in the later Middle Ages this 
situation  changed  with  England  taking  over  a  larger  share  of  the  English  trading 
activities (Bolton 1988, pp.274‐275, 287‐389). The major hull change in the ship design 
in English dockyards occurred in 1509 when Henry VIII introduced carvel edge‐to‐edge 
planking into ships (Marsden 1996, p.31). The English ships in the 16th century were 
mostly carvel built. Around that time the technical sources become quite numerous, 
before that there are several accounts and inventories, which provide proof about 
technical terminology and dating of features, but not enough technical design material 
(Barker 1991, p.62). Around the 1570s the Elizabethan royal master shipwright Mathew 
Baker composed a technical manuscript on aspects of ship design. This manuscript was 
christened Fragments of ancient English shipwrightry and it is one of the most important 
technical  texts  on  shipbuilding  that  point  out  the  importance  of  mathematics  and 
geometry in shipbuilding (Barker 1991, p. 61) 

Scheurrak SO1 wreck 

Amsterdam was a significant market for all kinds of goods within Europe, however, the 
shallow waters in this area made it impossible for large ocean‐going vessels to enter its 
harbour safely. A solution was to load and unload the ships on the Texel Roads, in the 
Wadden Sea, north of Holland. It was usually sheltered on the Texel Roads, but not 
always safe for the anchored ships. There was a famous storm on the Texel Roads on the 
24th of December 1593, during which 150 ships were waiting to set sail. Some ships lost 
their anchorage and rammed into other ships. Forty four merchant ships were lost and 
over 1,000 of crew members drowned. Perhaps one of these ships was the Scheurrak 
SO1‐wreck (Manders 2002). The Scheurrak SOl shipwreck was discovered in 1984 in 
the  Wadden  Sea  and  was  excavated  by  the  Netherlands  Institute  for  Ship  and 
Underwater Archaeology (ROB/ NISA) between 1989 and 1997. The wreck turned out 
to be a merchant vessel for the Baltic trade. Several artefacts found on the ship date it to 
the early 1590s, e.g., a trumpet engraved with "Lissandro Milanese Fecit Genoa 1589", 

3
and a linstock engraved with a poem signed by a gunner named Comelis Claeszoon from 
Westblokker in the year 1590 (Manders 2003, p.324). Most of the lower starboard hull 
up to the turn of the bilge is well‐preserved, as well the bottom planking and parts of the 
bow and stern. Part of the hull's starboard side, although separated from the lower hull, 
is preserved up to the bulwarks. The total length of the vessel is more than 30 m (105 
Amsterdam feet), which indicates the remains of a large merchantman. The hull of the 
Scheurrak SOl ship consists of a double layer of oak planking. In the vessel were also 
found several types of weaponry, including four iron cannons and five small carriages 
(Manders 2001). The specific ship presents an indisputable archaeological and historical 
significance; the Scheurrak SO1 provides important information about the Dutch flush 
shipbuilding  tradition  and  specifically  the  Double  Dutch  flush­planking  solution  of 
shipbuilding.  There  was  a  lack  of  archaeological  and  historical  information  about 
shipbuilding methods in the Netherlands during the end of the 16th century prior to its 
excavation (Maarleveld 1994, p.154). 

Princes Channel wreck (Gresham Ship) 

In 2003, the Port of London Authority uncovered part of a ship while clearing the 
Princes Channel, in the River Thames. Working with the PLA, maritime archaeologists 
from Wessex Archaeology recorded substantial sections of the vessel, and recovered a 
number of artefacts associated with it. In April 2003 the wreck was identified by the 
Port of London Authority after a magnetometer survey that was undertaken in the area 
of Princes Channel c. 17km from Whitstable. Reconnaissance dives showed that on the 
sea floor there was laying a wreck of a wooden ship. Two months later the first finds 
were recovered and with the assistance of a grab barge, several timbers, iron bars, an 
anchor and cannon (gun) were brought to the surface. The attempts of monitoring the 
wreck didn’t stop until an inspection dive by a PLA diver, established the existence of 
some wooden wreckage. A coherent piece of hull structure was located on the sea 
bottom and then recovered, as it was believed to be a hazard for navigation. The lifting 
operations took place in November 2003. During that phase the structure came apart 
and two structural elements remained on the sea bed. An excavation had to be carried 
out for the recovery of the two remaining structural elements (August‐October 2004). 
Diving tasks prior to the main excavation consisted of the tagging of all timbers and the 
preparation of a pre‐disturbance plan. All the recovered pieces were recorded with the 
assistance of a total station and the data was entered and processed in CAD software 

4