书城教材教辅中小学生不可不知的科技发明
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第68章 战场上的怪物

1916年9月,在法国的松姆河地区,英法联军与德军发生了激烈的战斗。德军凭借着坚固的碉堡以及有利的地形,一次次打退了英法联军的猛烈进攻。

9月15日,天刚亮,战场就响起了阵阵枪声。不一会儿,从英法联军阵地上,忽然冒出了像铁盒子似的黑色“怪物”。在这些“怪物”的两边还射出炮弹。德军被这些“怪物”吓坏了,慌忙举枪向它射击。可是,令他们吃惊的是,子弹打上去后就落下来,“怪物”照样向阵地压来。就这样,英法联军仅用两个多小时,就突破了久攻不下的德军防线,占领了纵横500千米的德军阵地。

为这场战役立下汗马功劳的“怪物”就是坦克。这是坦克诞生后第一次公开亮相。参加这次战役的坦克有49辆,可因机械发生故障,到达战场的只剩下32辆。在这32辆中,也只有18辆真正参加了战斗。

虽然坦克的制造技术还很不完善,但人们已看到了坦克强大的战斗力。那么,坦克是怎么发明的呢?

第一次世界大战初期,由于对峙中的防御一方使用大量机枪,并筑有碉堡、挖了堑壕,因此,进攻的一方往往要遭受惨重的人员伤亡。军事界的有关专家都在考虑:能不能制造一种既能攻又能守,兼具“矛”和“盾”的特点的新式武器呢?

有一位将军向英国政府建议:可以用履带式拖拉机装上钢铁外衣,装备上机枪和炮,改装成战车。这样的战车既能进攻,又能防御。

英国国防委员、海军大臣丘吉尔得知后,说:“这主意不错,可以试试。”1915年2月,丘吉尔在他的海军部里秘密建立了“创制陆地巡洋舰委员会”,着手“陆地巡洋舰”的试制工作。

这些海军专家对水上船舰情有独钟。他们想:巡洋舰是很有威力的,应该把这种新式武器设计成巡洋舰一样。于是他们照看巡洋舰的样子,设计出了新式武器:全长30米,宽24米,高约12米,自身重量达1.2万吨;三个车轮的直径12米,钢甲厚度8厘米,装配400马力发动机两部,车内安装大炮两门,随带炮弹300发,枪机12挺,子弹60000发。

设计图完成后,送到海军制造局局长那儿,结果局长否定了这个方案。他解释说:“你们想想,四层楼高的巨大的体重,五条鲸鱼总重量的武器,怎么能适应陆地上作战呢?应该让它小一些,精巧些。”

于是,海军专家们又开始重新设计。经过专家们的努力,新的方案出来了。这个新的方案是将这陆地巡洋舰设计成像一个斜方形铁盒子。它长8.1米,宽4.2米,高3.2米,全身重量28吨,钢甲厚度5~10厘米,装配105马力发动机1部,内装两门海军火炮,4挺轻机枪。

林肯城一家机械制造厂接受了制造任务,他们按照图纸进行制造。1916年1月30日,第一辆实用的陆地巡洋舰问世了!

新式武器诞生了,总得有个正式的名字。该叫什么呢?说来有趣,为了给它起一个好听而又恰当的名字,英国海军界还发生了一场争议。

有人说:“我看还是沿用原来的名字,就叫陆地巡洋舰或者无限轨道机枪战斗车,这名字比较贴切地反映它的特征。”

有人说:“名字不应该暴露它的用途和特征,我看可以叫老母亲,因为它将是未来武器的老祖宗。”

有人说:“可以叫它皇家蜈蚣,这样既不暴露身份,又形象。”

大家你一言我一语地争论不休。

这时,主持这个课题的总工程师建议说:“我想了三个名字:储水池、储藏器、水箱(英语“tank”的意思),大家看看哪个好。”

“还是水箱好,它既不暴露用途和特征,又形象,还与我们海军有点联系。”大家一致同意了这个名字。

于是,这种新型武器投入第一次战斗,并获得巨大成功后,它就以“坦克”(“tank”的音译)闻名于世。

知识链接:电动机的演变

1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动机的人,据说是德国的雅可比。他于1834年前后成了一种简单的装置:在两个U型电磁铁中间,装一六臂轮,每臂带两根棒型磁铁。通电后,棒型磁铁与U形磁铁之间产生相互吸引和排斥作用,带动轮轴转动。后来,雅可比做了一具大型的装置,安在小艇上,用320个丹尼尔电池供电,1838年小艇在易北河上首次航行,时速只有2.2千米。与此同时,美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机,印刷过美国电学期刊《电磁和机械情报》。但这两种电动机都没有多大商业价值,用电池作电源,成本太大、不实用。

直到第一台实用直流发动机问世,电动机才得到广泛应用。1870年比利时工程师格拉姆发明了直流发电机,在设计上,直流发电机和电动机很相似。后来,格拉姆证明向直流发动机输入电流,其转子会像电动机一样旋转。于是,这种格拉姆型电动机大量制造出来,效率也不断提高。与此同时,德国的西门子公司制造出了更好的发电机,并着手研究由电动机驱动的车辆,于是西门子公司制成了世界电车。1879年,在柏林工业展览会上,西门子公司不冒烟的电车赢得观众的一片喝彩。西门子电机车当时只有3马力,后来美国发明大王爱迪生试验的电机车已达12~15马力。但当时的电动机全是直流电机,只限于驱动电车。

1888年,南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成,又称感应电动机,这种电动机结构简单,使用交流电,无须整流,无火花,因此被广泛应用于工业的家庭电器中,交流电动机通常用三相交流供电。

1902年,瑞典工程师丹尼尔森首先提出同步电动机构想。同步电动机工作原理同感应电动机一样,由定子产生旋转磁场,使转子绕组用直流供电,转速固定不变,不受负载影响。因此同步电动机特别适用于钟表、电唱机和磁带录音机。

直流电动机是直流激磁,工作特性因接其激磁绕组的接线方式不同而有区别。串激电动机起动转矩大,适用于牵引和起重,并激电动机转速随负载大小而变动较小,且可以调节,可用为定速或调速之用,复激电动机兼有以上两种激磁方式发动机的特性。

交流换向器电动机,即转子具有换向器的交流电动机。因它既可用于交流又可用于直流,故称做交直流两用电动机或通用电动机,多用于家用电器。