木制风帆战舰的挽歌
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1806年,富尔顿回到美国纽约后,仅一年时间便成功地建成了一艘长45米、宽9 米、排水量100 吨的“克莱蒙特城”号蒸汽轮船。这艘船后来被人们称为是世界上第一艘蒸汽轮船。
富尔顿蒸汽轮船的试航成功,震动了美国海军。为了加强美国的国防力量,富尔顿不顾身患重病,为美国海军设计了一艘快速军舰“德莫洛戈斯”号,这是世界上第一艘以蒸汽机为动力的军舰。该舰为富尔顿设计的明轮推进的蒸汽动力舰双船体,装有20门火炮和装甲。
然而机器动力的全面应用实际上是在螺旋桨广泛使用之后。
提起螺旋桨,人们都很熟悉。然而,你或许不会想到,西方人发明的螺旋桨与我们的祖先发明的橹还有一定的内在联系呢!
17世纪末叶,来华的法国传教土李明曾经指出:“他们像鱼雷摇尾前进那样,先向外推送长桨,然后再向他们所站
的方向拉回,根本不需要把长桨提升到水面上。这项工作在帆船里进行,连续左右横摇,使运动永不中断。而欧洲人把桨提出水面所花费的时间和劳力纯属浪费,毫无价值。”
英国海军首先对橹的作用给予关注,并且加以引用。1742年,英国海军在改造船舶的试验中,曾经在一只小帆船上安装了一组“中国式摇橹”。1790年的英国海事发明中,曾经绘有一个被称为“两翼航海器”或“振动器”的设计图案,跟中国的摇橹相似。还有人用蒸汽动力来推动这种装置,虽然没有成功,但却从中得到了启发。
科学家认为,螺旋桨的每一个叶片,等于是一枝橹,它把橹的来回不停的摇动,转变为连续不断的转动,并尽量使叶片固定在一个产生最大推力的位置上。一支螺旋桨有多个叶片,等于几枝橹结合为一体,比用人力摇橹更显示出它的优越性。
螺旋桨的设想最早是由瑞士科学家伯努利提出的。1752年的一天,伯努利在工间休息时,无意中看见木匠用螺丝钻木板,他马上联想到如能将螺丝钻木的原理用于船舶推进,那该多好。1826年,由捷克的约瑟夫·勃塞尔提出,瑞典工程师约·埃尔逊设计成功世界上最早的螺旋桨。
船用蒸汽机的出现和日渐显露其独特的性能后,澳大利亚人罗素于1835年根据这一设想建造了一艘有“尾巴”的小汽艇,但因机器故障而使试验失败。1836年,英国人史密斯把“长尾巴”似的螺杆装在“阿基米德”号船尾,在朴茨茅斯港开始了试航。正当它以每小时4 海里的速度行驶时,螺杆被水中障碍碰断了一节,然而奇迹却发生了,船不但继续航行,而且速度更快,每小时竟达13海里。
在螺旋桨船出现之后相当长的一段时间内,人们仍不相信小小的螺旋桨会比巨大的桨轮优越,蒸汽动力远洋船仍很少用螺旋桨推进,而是采用舷侧明轮打水推进。装在舷侧的明轮在风浪较平静时航行比较顺利,在风浪较大时,由于轮船的剧烈横摇,有时一侧的桨轮会脱离水面而无法打水,桨轮出现空转,这样,不仅浪费动力,使船速减慢,而且使船舶难以操纵。1844年,世界上第一艘正式使用螺旋桨的轮船‘大不列颠”号横渡大西洋成功,证明了螺旋桨推进的可靠性。1845年,英国海军部又在用螺旋桨推进的巡洋舰“响尾蛇”号和用明轮推进的汽船“爱里克托”号之间安排了一场有趣的比赛。动力相当的两艘船的船尾相互系牢,获得信号后就全速前进,“响尾蛇”号的螺旋桨飞快地转动,“爱里克托”号的明轮猛打着水。结果是前者获胜,后者被倒拖过来。
这场引起全世界造船界注目的水上“拔河”比赛以螺旋桨的胜利告终。但是,保守的英国海军部还是不肯在所有的军舰上装备螺旋桨。直到19世纪中叶,俄国的大炮在克里米亚海战中把英国军舰上的明轮推进器轻易地击毁后,才使英国海军清醒过来。从此,英国才将所有的军舰上的明轮推进器都改为螺旋桨。与此同时,其他各国海军也吸取了英国海军的教训,纷纷采用螺旋桨。之后,商船也逐步以螺旋桨代替明轮。