书城自然科学乘风御波:海上探险与航海佳话
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第5章 船的发展(2)

关于中国船舶设置水密隔舱的情况,很早就受到国外的赞赏。宋元时期航行在印度洋上的阿拉伯人,大多愿意搭乘中国的海船,就是因为中国海船下有水密隔舱,上有舒适的客房,风浪中航行平稳,既安全,又舒服。元朝时期的意大利旅行家马可·波罗在他的游记中对中国海船做了详细的描述。关于水密隔舱,他这样说:“比较大一些的船只有13个货舱,就是船里面的隔间,都是用硬木板装隔的,跟船壳紧密地钉在一起。如果船只发生意外,忽然触礁或者受到鲸鱼的撞击而产生漏洞……海水就从破洞流进船舱……船只一旦发现漏洞,立即把货物搬到别的舱里。由于这种舱隔绝得十分严密,所以一个舱进水,并不影响其他的船舱。等船只把损坏的地方修复以后,货物仍可搬回原处。”

钢铁蒸汽时代

1.动力革命——蒸汽机上船

在19世纪以前的几千年中,船舶的动力一直是由人力划桨和风帆来提供的。这两种动力有很大的局限性:一是动力小,船跑得不快,一般只有几节,最大也只有十三四节;二是靠人力划桨,不能持久;三是靠风帆作动力,受风向、风速甚至潮流的影响大,碰到无风天气,就只好停航了。长期以来人们都在不断地探索寻找新的动力。自从瓦特发明蒸汽机以后,给船舶的发展带来了千载难逢的机遇,成为船舶动力革命新的里程碑。

瓦特发明蒸汽机以后,很快在纺织业中得到了应用,随即很快推广到化学、采掘、冶金、机器制造等部门。

蒸汽机能不能用到船上作推进动力呢?这是人们梦寐以求的事。法、英、美、西班牙等许多国家中不少人都在探讨利用蒸汽机推进船舶的方案。但遗憾的是都未能达到实用阶段。1797年,美国工程师罗伯特·富尔顿(1765-1815)在巴黎,得到美国驻法国大使里文斯顿的帮助,于1803年在塞纳河造蒸汽机船,因船体结构的强度不够,难以承受机器的重量,还没进行试验就沉没了。罗伯特·富尔顿毫不灰心,第二年打捞出该船的主机,重造新船,船长20.12米,宽2.44米,试航成功,航速达4.5节。1806年,罗伯特·富尔顿与里文斯顿先后返美国,着手建造吨位大、蒸汽机功率也大的蒸汽机船。船长40.56米,宽5.46米,型深2.74米;蒸汽机为单缸,缸径610毫米,冲程1219毫米,14.7千瓦,燃料为煤或木材;明轮直径4.57米,划水叶板宽1.22米。该船是一艘内河客船,以里文斯顿的家乡“克莱蒙特”命名。因为该船的叶轮大部分都露出水面,故人们称它为“明轮”。1807年8月17日,“克莱蒙特”号在纽约市的哈德逊河上进行试航。船内炉火通红,蒸汽机隆隆轰鸣,高耸的烟囱浓烟滚滚,船旁两只大直径明轮飞快地转动。满载旅客的“克莱蒙特”号以5节的速度航行32小时,逆水航行240千米,试航获得了圆满成功。岸上的观众,掌声雷动,欣喜若狂,争相观看这一划时代的处女航。这一航程若用当时的单桅帆船行驶,则需要4昼夜。“克莱蒙特”号既是第一艘蒸汽机明轮船,同时也是第一艘近代蒸汽机客船。它的试航成功,显示了蒸汽机船的强大生命力,在船舶发展史上写下了光辉的篇章。

蒸汽机船问世以后,这一新生事物受到了各国的重视,争相试制。例如:1811年,贝尔建造了英国第一艘蒸汽机船“彗星”号。建成后在格拉斯哥和柯林斯堡间作客运班轮,它证明了蒸汽机明轮推进的可靠性是很高的,航速达6.5节;1815年,俄国建成了“伊丽莎维塔”号商船,干脆取消了风帆,只采用蒸汽机明轮推进。在这之后的几年中,美洲、欧洲的内河和沿海航线上,就有50多艘蒸汽机船投入营运,取得了可观的经济效益。

2.第一艘蒸汽舰

第一艘蒸汽舰也是罗伯特·富尔顿的杰作。富尔顿为了寻求打破1812年在同英国的战争中英国对纽约窒息性的封锁,他设计建造了“迪莫洛戈斯”号蒸汽舰,后来人们称做“富尔顿一世”号。该舰采用坚固的双壳船体结构,这使位于船中部的明轮推进器得到了很好的保护。它的船舷夹层最宽部分有1.52米,舰上装备有30门大炮,航速可达5.5节,排水量达2.475吨。不幸的是由于政府缺少资金,它的完工推迟到战争结束后。富尔顿死后的1815年春天,该舰建成并试航成功,但一直默默地停泊在布鲁克林海军造船厂内,直到1892年该舰爆炸烧毁。

美国是第一个使用蒸汽舰进行海战的国家。1823~1825年,商船队队长戴维·波特在同西印度海盗作战时,一艘作为货船的小型内河蒸汽船“海鸥”号当时被编入海军服现役,因而也就成为美国第一艘蒸汽舰。当时因无风,其他风帆战舰停止不动时,而“海鸥”号在蒸汽机推动下驶近海盗船并发射了第一炮。

在以后的20年里,英国和法国的海军也相继造了几艘蒸汽舰,这些明轮蒸汽舰在使用中人们发现,用它们作运输或牵引因无风而停止不动的帆船是有用的,但作为战舰参加海战,确实存在两个缺点。一是舰上的明轮体积大,大部分在水线以上,易受敌方炮火的攻击,同时也影响舰上火炮的布置;二是安装在水线以上的蒸汽机也易受到敌方炮火的攻击。以上缺点引起了舰长们和造船家的重视,都在积极探索解决的办法。

3.最早的铁壳船

18世纪以前,几乎所有的船舶都是用木材建造的。随着社会的发展,造船技术的提高,需要很多吨位大、航速快的船舶来满足交通运输日益增长的需要。但是木船限制了船舶向大型化、高速化方向发展。

自从英国进行产业革命以后,钢铁和蒸汽机大量应用到许多工业部门。人们自然会想到能否用铁和钢取代木材造船呢?有些受传统思想束缚的人提出了疑问,总认为铁比水的比重大得多,造出的铁船容易沉掉,但更多的人敢于去闯新路。

1787年,英国苏格兰造出了世界上第一艘铁制驳船“试验”号,船长21.05米,能装载很多货物,并安全地浮于水面,从而证明了铁能用来造船。1801年,一艘完全用金属造的船“克莱蒙”号下水。1818年,英国苏格兰人T.威尔逊建造了一艘铁壳帆船,并用于内河和沿海运煤。可是由木船发展到铁船,进展十分缓慢,主要原因还是旧思想根深蒂固,有些人总认为铁船容易沉掉。

然而事实教育了人们:1821年,船长为32.33米的铁壳船“艾伦·曼比”号安全地驶过了英吉利海峡,经受住了海上风浪的考验;1834年,有一艘名叫“加里文”号的蒸汽机铁壳船和几艘木制蒸汽机船一起航行,突然遇到大风暴。那几艘木船不是沉没,便是遭到严重损坏,只有“加里文”号铁壳船毫无损伤;1841年,英国建造的第一艘用于海上航行的铁壳蒸汽机客轮“大不列颠”号,安全地在大海中破浪前进。这以后,才逐渐打破了人们对铁壳船的疑虑,铁壳船才有了较大发展,在航运中得到广泛应用。1860年,铁壳船在世界造船总吨位中占38.5%;1865年占69.4%;1875年达到89.9%。实践证明,铁壳船的强度好,能经受住海上狂风巨浪的考验,而且造价低廉,载重量大,寿命长等。从此,铁壳船进入了黄金时代,铁成为主要的造船材料,从1850~1880年,铁逐渐取代了木材造船。1880年以后,由于炼钢业的大力发展,同时钢具有比铁的强度高、韧性好等多种优点,又逐渐取代了铁成为造船的主要材料,造出了强度更高、重量更轻的船体。

虽然人们在20世纪初就认识到用钢铁造船,焊接比铆接要好,但对焊接的质量总不尽放心,很长一段时间,还是用铆接建造钢铁船。直到1939~1945年的第二次世界大战期间,由于战争需要大量舰船,才开始广泛应用焊接来造船。

游弋大洋的巡洋舰

巡洋舰是一种速度快、续航力大、耐波性好、排水量和武器及防护仅次于战列舰的大型军舰。它在大国海军中是中坚力量,在中等国家海军中是主力,不论在和平时或战时都能担负多种任务。

巡洋舰用于掩护航空母舰编队和其他舰船编队;保卫己方或破坏敌方的海上交通线;攻击敌方舰艇、基地、港口和岸上目标;在登陆和抗登陆作战中进行火力支援;担负海上编队的指挥舰等。

现代巡洋舰按排水量的不同,分为轻型导弹巡洋舰和重型导弹巡洋舰;按动力装置类型分为常规动力巡洋舰和核动力巡洋舰。

现代巡洋舰的满载排水量3000~5000吨,最大航速30~35节,普遍装备有舰空导弹、舰舰导弹、反潜导弹和新型全自动中口径炮及多管小口径炮,配有反潜直升机、鱼雷以及电子对抗设备、舰艇指挥控制自动化系统。具有较强的区域防空、对海攻击和一定的反潜作战能力。常规动力巡洋舰有燃汽轮机和蒸汽轮机两种动力装置。核动力巡洋舰的续航力可达1.5万海里,机动性能大大提高。

在风帆战船时代,巡洋舰是指舰炮较少、通常不参加战列线战斗、而主要用于巡逻、护航的快速炮船。在蒸汽机船的初期,则指明轮巡航炮船。舰船采用螺旋桨推进后,至19世纪60年代才开始探索建造具有近代意义的巡洋舰。19世纪末期,巡洋舰主要有装甲巡洋舰和水平装甲巡洋舰。装甲巡洋舰亦称大型巡洋舰,排水量5000吨以上,虽然只有轻型的装甲防护,却有与小型战列舰(海防舰)相匹敌的炮火力量,主炮都是装在炮塔内,航速18~20节,比战列舰快2~3节。水平装甲巡洋舰也称小型巡洋舰,排水量2000~5000吨,起初是无防护的,到后来发展成有防护甲板的防护巡洋舰(水平装甲巡洋舰)。

20世纪初,由于建造无畏舰来代替装甲舰,同时建造无畏舰式战斗巡洋舰,从而使各国海军中的装甲巡洋舰丧失了战斗价值。蒸汽往复机的水平装甲巡洋舰也很快地陈旧了,因其速度仅略高于无畏舰,还没有战斗巡洋舰速度快。所以被装有蒸汽轮机、速度较快的巡洋舰取代了。但由于这种快速轻巡洋舰的数量不足,故速度较慢的各型蒸汽机往复机巡洋舰仍在使用。

20世纪50年代中、后期,随着各种舰载导弹、核动力、舰载直升机以及各种现代电子设备的出现,又推动了巡洋舰的发展。