船舶革命

海上貿(mào)易給歐洲工業(yè)國帶來了巨大的利益，為了通商需要和爭奪海上霸權(quán)，西方各國競相建造船艦，努力發(fā)展航海技術(shù)。19世紀(jì)后，由于蒸汽機(jī)技術(shù)日臻完善和鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，開始了用蒸汽機(jī)做船舶動(dòng)力和用鋼鐵造船的新時(shí)代，從而開始了船舶革命。

1785年，約翰.菲奇(美國）首先在波托馬克河上試驗(yàn)蒸汽輪船，他發(fā)明了一種機(jī)械槳，由蒸汽機(jī)帶動(dòng)劃船。次年，英國人威廉賽明頓也建造了兩側(cè)有機(jī)械槳輪的蒸汽船。但他們的發(fā)明沒有引起重視。

蒸汽輪船在19世紀(jì)得到迅速發(fā)展。1803，歐洲游歷的羅伯特.富爾頓(1765-1815年，美國）見到蒸汽船舶的試驗(yàn)并對此產(chǎn)生了興趣。是年，他建造了一艘蒸汽船在塞納河試航，但沒有成功，他向拿破侖建議用蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)艦也未被采納。1807年，他回國建成一艘蒸汽船，蒸汽機(jī)功率為20馬力，帶動(dòng)兩側(cè)的輪槳。這艘輪船叫"克勒蒙特"號，全長45米，寬4米，裝有高大的煙囪，它的奇特的外形受到看熱鬧的人們的嘲笑，他們把它叫做"富爾頓傻瓜"號。但是在試航中，它沿哈德遜河逆流而上，32個(gè)小時(shí)內(nèi)航行了240公里。試航的成功徹底改變了公眾的輿論。從此，在內(nèi)河航行的輪船迅速地發(fā)展起來。同年，美國的約翰.史蒂文森建造了帶輪槳的海輪，首次完成了海上試航。1819年，美國的蒸汽輪船完成了橫渡大西洋的航行，但是這艘"薩凡納"號實(shí)質(zhì)上仍是一條機(jī)帆船。此后，輪船得到不斷改進(jìn)，到40年代，輪船功率已達(dá)到400-700馬力，橫渡大西洋已屢見不鮮了。

輪船兩側(cè)的輪槳(明輪）機(jī)構(gòu)在使用中很快就暴露了缺點(diǎn)，特別是在有風(fēng)浪的情況下，兩側(cè)輪槳?jiǎng)澦牧α砍３Ｊヒ恢滦裕灾麓缓茈y操縱。

到19世紀(jì)30年代，螺旋槳推進(jìn)器發(fā)明后，明輪便漸漸被淘汰了。

最早的螺旋槳推進(jìn)器試驗(yàn)始于18世紀(jì)末，最初的螺旋槳進(jìn)器很可能受到阿基米德螺旋汲水器的影響，都做成一根很長的螺旋形桿。1829年，澳大利亞的約瑟夫.萊塞爾等人就做過類似的工作。但他們都沒有獲得成功。

1837年，英國海軍部以2萬鎊獎(jiǎng)金懸賞替代明輪的推進(jìn)方案，結(jié)果有兩位發(fā)明家獲獎(jiǎng)。一位是瑞典發(fā)明家約翰.埃立克，他發(fā)明的螺旋槳推進(jìn)器是由二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的螺旋槳組成，結(jié)果證明這一推進(jìn)器可以使船快速行進(jìn)，但海軍部卻并不滿意。另一位發(fā)明家史密斯(1808-1874，英國）。史密斯最初的方案是用一根象巨型木螺釘似的錐形螺旋槳做推進(jìn)器，在倫敦附近的一條河上進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)的過程中，這個(gè)木制錐形螺旋槳因受力太大突然折斷，出人意料的是輪船反而因此走得更快了。史密斯由此悟出長螺旋槳并不適合做推進(jìn)器，他把方案改為帶有二個(gè)槳葉的螺旋槳，結(jié)果它的推進(jìn)性能優(yōu)良，試驗(yàn)船的平均時(shí)速達(dá)到15公里。這一方案得到英國海軍的認(rèn)可，并為當(dāng)時(shí)最大的蒸汽機(jī)船"大不列顛號"采用。

螺旋槳問世后，由于當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)轉(zhuǎn)速太低，不適合螺旋槳運(yùn)動(dòng)的要求，另外螺旋槳的防水密封軸承也不易解決。因此，對螺旋槳的使用存在著很大爭議，一些大型海船為了可靠，往往風(fēng)帆、明輪、、螺旋槳同時(shí)采用。1845年，英國海軍部舉行了一次別開生面的試驗(yàn)，他們讓兩艘噸位相同(800噸），蒸汽機(jī)功率(200馬力）相同的軍艦做拔河比賽，其中"阿萊克脫"號安裝明輪而"拉脫拉"號安裝螺旋槳。比賽開始，雙方開足馬力各向相反方向拉對方，結(jié)果，安裝螺旋槳的"拉脫拉"號牽著對手，以每小時(shí)5公里速度前進(jìn)。此后，明輪和螺旋槳還有過多次"交鋒"，人們終于確認(rèn)螺旋槳是一種更優(yōu)越的推進(jìn)器。

19世紀(jì)20年代，由于發(fā)明了可爆炸的炮彈，各國戰(zhàn)艦紛紛在船艦外層保裹上鐵甲，另一方面遠(yuǎn)洋輪船的噸位日漸龐大，木材很難滿足強(qiáng)度的要求，于是造船工程師開始探索使用金屬材料代替木材造船。

1818年，英國首先建成一艘鐵殼駁船，打消了人們擔(dān)心浮力不夠的疑慮。3年后，第一艘全部用鐵造的蒸汽船建成，并完成了橫渡英吉利海峽的航行。1843年，完全用鐵建造、安裝了螺旋槳的"大不列顛"號蒸汽船下水。

經(jīng)過長期考驗(yàn)，人們開始確信鐵船的優(yōu)越性。到60年代鐵船的成本與木船已相差無幾，但當(dāng)時(shí)鋼的冶煉技術(shù)尚不完善，鋼材不是太軟就是太脆，不宜用于造船。70年代后，由于平爐煉鋼法可以提供大量優(yōu)質(zhì)鋼材，從而使鋼材在造船中逐步取代鐵。1877年，鋼質(zhì)船殼的"愛麗絲"號下水，它標(biāo)志著鋼材造船的新紀(jì)元。鋼制船殼僅是鐵殼船厚度的4／5，用鋼造船不僅節(jié)省材料、減少了工時(shí)，還提高了船只的強(qiáng)度。

到1875年，蒸汽機(jī)由于應(yīng)用了多級膨脹技術(shù)，功率達(dá)到一萬馬力以上，每馬力耗煤量節(jié)省一半，19世紀(jì)末，由于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)開始在船舶上應(yīng)用，使船舶革命自此進(jìn)入了新階段。