书城童书青少年应该知道的轮船和军舰
10585400000003

第3章 轮船的发展史

轮船发展至今,可以说,它已变得非常的豪华先进和强大。那么,轮船又经历了哪些发展过程呢?

人类最早使用的水上航行工具是水筏,人类主要用它来捕鱼和航行。很早的时候,美洲的印第安人与北美的爱斯基摩人就知道,挖空木头可以增加水的浮力,因此他们发明了十分精良的独木舟作为水上的运输工具。在中国的周朝或更早的时候,就已出现了独木舟,据说,春秋时期的吴国就能建造出能乘载92人的中型木船。到了汉武帝时期,还建造了能乘载千余人的大木船。而后,人类又发现,在舟筏上迎风鼓起动物的皮毛可以加速舟筏的航行速度,这便是帆船的前身。

人类进入文明时期以后,帆船首先得到了改良。船帆是用编织物做成的,而且,船身下面还有了骨架的结构作为支撑,这可能是后来船只建造中龙骨的雏形。同时,船具的装置方法也得到了改进。到了希腊罗马时代,帆船在性能与尺寸方面都有了进一步的发展。罗马的运货船甚至可以装载400吨以上的货物,并且可以从埃及的尼罗河谷远航至罗马,这种发展状况一直维持到19世纪,直到后来才有所突破。

詹姆士·瓦特发明的蒸汽机,于19世纪初被应用于水路运输,这也标志着海上运输机械化时代的开始。1807年,富尔顿将他发明的汽船“克莱蒙托”号展示于哈德逊河上,证明了使用蒸汽机的汽船可以在海上及河上航行。到1833年,一艘名叫“皇家威廉”号的加拿大汽船首次横渡了大西洋。其后的50年内,汽船的发展一日千里。船身由木制变成铁造,然后又发展为钢制。早期的明轮推进器,于19世纪中叶被螺旋桨推进器所取代,1854年、1897年这两年里,第一个复合往复式蒸汽机及蒸汽涡轮先后由英国人首次成功应用于轮船上。进入20世纪后,蒸汽涡轮取代了蒸汽机,由客轮开始,然后用于货轮。

18世纪,欧洲出现了蒸汽船。到19世纪初,欧洲又出现了铁船。到了19世纪中叶,船开始向大型化、现代化发展。

我国幅员辽阔,江河交错,海岸线漫长。自古以来,我国航海事业及造船工业就很发达,是造船最早、最好的国家之一。

“轮船”一词始于我国唐朝。唐朝的李皋发明了“桨轮船”(车轮船),它的两舷装着会转动的桨轮。桨轮外周装上叶片,下半部分浸入水中,上半部分露出水面。这种桨轮船,由人力踩动车轮,叶片拨水,从而推动船只前进。因为它的桨轮在水面就可以被人看到,所以被称为“明轮船”或“轮船”,以便和人工划桨的木船、风力推动的帆船相区别。

到了宋代,船上普遍使用了罗盘针(指南针),并有了避免触礁沉没的隔水舱,同时,还出现了十桅十帆的大型船只。15世纪,中国的帆船已成为世界上最大、最牢固、适航性最优越的船只。在古代,中国航海造船的技术,在国际上处于领先地位。

蒸汽机出现以后,1690年法国的德尼·巴班提出用蒸汽机作动力推动船只的想法,并且进行了具体的设计。但因为当时还无法提供实用的蒸汽机,因此无法实现。1769年,法国发明家乔弗莱把蒸汽机装上了船。但所装的蒸汽机既简单又笨重,而且带动的是一组普通木桨,航速很慢,不能显示出机动船的优越性。1783年,乔弗莱又建成了世界上最早的蒸汽轮船“波罗斯卡菲”号,但是在航行30分钟后,船上蒸汽锅炉便发生了爆炸。1786年,美国的约翰·菲奇将一台瓦特蒸汽机装在船上,用来转动舵,而不再作为动力,船只的动力靠12支桨划水。因此,从真正意义上讲,这并不能算是蒸汽机轮船。1790年,菲奇用蒸汽机带动桨划水,因其效率极低,他的发明并没有受到人们的重视。1802年,英国人威廉·西明顿利用瓦特改进的蒸汽机,制造成世界上第一艘蒸汽动力明轮船“夏洛蒂·邓达斯”号,在苏格兰的福斯·克莱德运河下水,试航成功。这是一艘30英尺(1英尺=30.48厘米)长的木壳船,船中央装有西明顿设计的蒸汽机,推动一个尾部明轮。轮船的出现对拖船业主们是一个打击,他们以汽轮船产生较大的波浪为由,拼命反对,就这样,第一艘汽轮船被扼杀在摇篮里。美国的约翰·史蒂芬森于1840年建成具有四叶螺旋桨的“利特尔·朱莉安娜号”轮船,这是世界上最早有螺旋桨的轮船。由于推动螺旋桨的蒸汽机转速太低,所以他当时认为推进器还是轮桨较好。到1870年,他又建造了带轮桨的“菲尼克斯号”轮船。“菲尼克斯号”从纽约沿海岸驶向费城进行试航,虽然途中遇到风暴,但经过13天的航行,最后还是平安地到达费城,这也是世界上轮船首次在海上航行。史蒂芬森父子对轮船的发展作出了很大贡献。

被人们称为“轮船之父”的罗伯特·富尔顿是美国机械工程师、画家。他在英国学习绘画期间,就对河中试航的“夏洛蒂·邓达斯”汽轮产生了浓厚的兴趣。他对船只结构和工作原理进行了研究,并且考察了英国内河航运状况,发现汽轮船具有广阔的前景,且已具备了制造的条件。1803年,他在法国设计并制造了汽轮船,制成后在塞纳河上试航成功,但速度很慢,逆水航行时只相当于人在地面上步行的速度。尽管如此,富尔顿并没有灰心,他回到祖国后又继续研究,终于在1807年7月设计出了排水量为100吨、长45.72米、宽9.14米的汽轮船“克莱蒙特”号。该船的动力由72马力的瓦特蒸汽机来带动车轮拨水。8月17日,载有40名乘客的“克莱蒙特号”从纽约出发,沿着哈德逊河逆流而上,31小时后,驶进240千米以外的奥尔巴尼港,平均时速7.74千米,由此拉开了轮船时代的帷幕。此后,“克莱蒙特号”在哈德逊河上定期航行,成为世界上第一艘蒸汽轮船。在接下来不到5年的时间,欧洲与美国就出现了50艘蒸汽轮船在定期航线上航行。1829年,奥地利人约瑟夫·莱塞尔发明了可使用于船只技术的螺旋桨,并由瑞士工程师翰·埃里克森等人进行改进,制成了没有“轮”的轮船,克服了明轮推进效率低、易受风浪损坏的缺点。

在螺旋桨推进器诞生初期,许多人还担心螺旋桨的推进效率能否胜过明轮。1845年4月,英国建造的以蒸汽为动力、螺旋桨推进的“响尾蛇”号战舰与另一艘吨位和尺寸相同、动力不同的战舰同时开动,经过多次复赛,螺旋桨推进的船只取得了无可争议的胜利。从此,螺旋桨推进器便逐渐取代了明轮。

船用发动机和推进器的进步,不但解决了船只技术的动力问题,建造船只的材料也由木材向钢铁转变。早期的轮船以蒸汽机为动力,由于煤炭在锅炉里喷着火,烟囱冒着浓浓的黑烟,因此曾被称为“火轮”。1884年,英国发明家查理斯·帕森斯设计出汽轮机。汽轮机以燃油为燃料,不但提高了发动机的效率,而且减少了燃料的消耗,缩小了动力装置占用的空间。从此,汽轮机成为轮船采用的主要动力装置,并具备了现代轮船的基本形态。进入20世纪后,又出现了船用柴油机,进一步推动着轮船向现代化迈进,并出现了油轮、集装箱船等专用轮船。