一、我國第一艘蒸汽機(jī)輪船?黃鵠號,。 1868年1月中國第一艘以蒸汽為動力的蒸汽輪船是黃鵠號,。黃鵠號是中國人自主研制的第一艘蒸汽輪船,1861年曾國藩建成安慶軍械所,,決定“師夷長技以制夷”,制造西式武器艦船。1868年中國第一艘蒸汽輪船黃鵠號建成,,自此之后,中國近代船舶工業(yè)開始發(fā)展,,雖然發(fā)展速度較為緩慢,,但是船舶制造業(yè)為中國近代化做出的貢獻(xiàn)不可忽略。 二,、蒸汽船歷史,?蒸汽船最早的歷史在18世紀(jì)。 蒸汽機(jī)船時代是指18世紀(jì)發(fā)明蒸汽機(jī)后,,1807年美國羅伯特·富爾敦(RoberrFulton)工程師首次在“克萊蒙脫”號船上,,用蒸汽機(jī)驅(qū)動裝在兩舷的明輪,,在哈德遜河上航行成功,從此船舶用機(jī)械動力代替自然動力而進(jìn)人蒸汽機(jī)船的機(jī)動船時代,。早期的蒸汽機(jī)船仍裝有全套帆具,,蒸汽機(jī)裝在甲板上驅(qū)動船舷的明輪,僅作為輔助動力,。 三,、蒸汽輪船發(fā)展史?蒸汽輪船 在探索船舶推進(jìn)方法中,,除了槳,、櫓、 帆這些工具外,,在埃及,、羅馬和我國古代都曾發(fā)明過用明輪的方式推進(jìn)船舶。羅馬人還使用奴隸和畜力帶動明輪,。17世紀(jì)以前,,船舶推進(jìn)動力方式已到了需徹底變革的時期,當(dāng)時世界各大洋上繁忙的貿(mào)易往來需要解決船舶動力問題,。 真正解決船用蒸汽機(jī)的是詹姆斯·瓦特,。他在1765年發(fā)明了雙缸蒸汽機(jī)。1768年他與英國伯明翰輪機(jī)廠的老板馬修·博爾頓合作,,專門研制了一臺用于船舶推進(jìn)的特殊用途的蒸汽機(jī),,這就是世界上早期蒸汽機(jī)船上普遍使用的博爾頓--瓦特發(fā)動機(jī),船舶用上了蒸汽機(jī),,出現(xiàn)了蒸汽機(jī)輪船,,從而完成了船舶動力的第三次革命。船舶用蒸汽機(jī)作動力,,使人類有可能建造越來越大的船,,運(yùn)載更多的貨物。 由于蒸汽機(jī)體積大,、功率小,、效率低,所以,,蒸汽機(jī)輪船也逐步被淘汰?,F(xiàn)代艦船的常用的動力裝置是內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī) 四、英國船用蒸汽輪機(jī)發(fā)展史,?蒸汽輪船是用蒸汽機(jī)作動力的機(jī)械推進(jìn)船舶。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)使船舶動力發(fā)生了革命性變化,,從而完成了船舶動力的革命,。船舶的推動力從人力,、自然力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械力,船舶用蒸汽機(jī)提供的巨大動力,,使人類有可能建造越來越大的船,,運(yùn)載更多的貨物。 真正解決船用蒸汽機(jī)的是詹姆斯·瓦特,。他在1765年發(fā)明了雙缸蒸汽機(jī),。1768年他與英國伯明翰輪機(jī)廠的老板馬修·博爾頓合作,專門研制了一臺用于船舶推進(jìn)的特殊用途的蒸汽機(jī),,這就是世界上早期蒸汽機(jī)船上普遍使用的博爾頓--瓦特發(fā)動機(jī),,船舶用上了蒸汽機(jī),出現(xiàn)了蒸汽機(jī)輪船,,從而完成了船舶動力的第三次革命,。 世界上第一艘蒸汽機(jī)輪船是由美國發(fā)明家富爾頓制造的。"皮羅斯卡皮"號是第一艘完全使用蒸汽動力推進(jìn)的輪船,,它是法國人馬奎斯建造的,。“黃鵠”號是中國第一艘蒸汽機(jī)輪船,,它于1865年由徐壽設(shè)計(jì),、安慶制造局建造。 1938年4月4日,,英國的“西留斯”號蒸汽船從英國的昆市鎮(zhèn)出發(fā),,以每小時17千米 的速度,歷時442個小時到達(dá)了美國新澤西州 的山迪岬,,實(shí)現(xiàn)了以蒸汽機(jī)提供的不間斷動 力橫渡大西洋的航行,。 五、蒸汽機(jī)船的發(fā)展歷程教案,?最原始的蒸汽機(jī)船,,根據(jù)歷史記載,十八世紀(jì)著名的法國物理學(xué)家和發(fā)明家杰尼·巴貝恩第一個設(shè)計(jì)、制造了蒸汽機(jī)船,并在維埃納河進(jìn)行試航,。巴貝恩的蒸汽機(jī)船結(jié)構(gòu)十分簡單:一只爐灶,、上面架一只大鍋爐,沸騰的水放出蒸汽,經(jīng)管道集流后沖向小磨盤形輪子的葉片,輪子轉(zhuǎn)動,旋轉(zhuǎn)的輪軸通過鏈條傳動槳輪,排流行船。 巴貝恩設(shè)想利用蒸汽機(jī)于水上運(yùn)輸,但根本不能實(shí)現(xiàn),因?yàn)樗恼羝麢C(jī)船在維埃納河中剛開始晃動,一群船夫趕來了,他們視嘶啞作響的蒸汽機(jī)是魔鬼,吵嚷著,最后,一個無賴帶頭跳上船,舉火把,把船燒掉了,。 巴貝恩不屈不撓,花了一年多時間,又造了一艘蒸汽機(jī)船,它的動力裝置結(jié)構(gòu)與前一艘大致相同,只不過將槳輪從船體中部兩側(cè)移到后部兩側(cè),船仍??吭诰S埃納河岸邊。巴貝恩為防止船夫再次搗亂,他請船夫們上船,看看摸摸,使他們得知并非魔鬼,然后請他們喝紅葡萄酒,吃糖果點(diǎn)心,又給他們講了,生火后啟動蒸汽閥,只要他一個人掌舵,就可將他們渡到對岸,代替兩排. 六,、蒸汽機(jī)的發(fā)展歷程,?世界上第一臺蒸汽機(jī)是由古希臘數(shù)學(xué)家亞歷山大港的希羅(Hero of Alexandria)于1世紀(jì)發(fā)明的汽轉(zhuǎn)球(Aeolipile),這是蒸汽機(jī)的雛形,。 詹姆斯·瓦特(James Watt). 約1679年法國物理學(xué)家丹尼斯·巴本在觀察蒸汽逃離他的高壓鍋后制造了第一臺蒸汽機(jī)的工作模型,。同時代的薩繆爾·莫蘭也提出了蒸汽機(jī)的主意,。 1698年托馬斯·塞維利和1712年托馬斯·紐科門制造了早期的工業(yè)蒸汽機(jī),他們對蒸汽機(jī)的發(fā)展都做出了自己的貢獻(xiàn),。1807年羅伯特·富爾頓第一個成功地用蒸汽機(jī)來驅(qū)動輪船,。瓦特運(yùn)用科學(xué)理論,逐漸發(fā)現(xiàn)了這種蒸汽機(jī)的毛病所在,。從1765年到1790年,,他進(jìn)行了一系列發(fā)明,比如分離式冷凝器,、汽缸外設(shè)置絕熱層,、用油潤滑活塞、行星式齒輪,、平行運(yùn)動連桿機(jī)構(gòu),、離心式調(diào)速器、節(jié)氣閥,、壓力計(jì)等等,,使蒸汽機(jī)的效率提高到原來紐科門機(jī)的3倍多,最終發(fā)明出工業(yè)用蒸汽機(jī),。 16世紀(jì)末到17世紀(jì)后期,,英國的采礦業(yè),特別是煤礦,,已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模,,單靠人力、畜力已難以滿足排除礦井地下水的要求,,而現(xiàn)場又有豐富而廉價(jià)的煤作為燃料?,F(xiàn)實(shí)的需要促使許多人,如英國的帕潘,、薩弗里,、紐科門等就致力于“以火力提水”的探索和試驗(yàn)。 最初的真空蒸汽機(jī)被用來將礦井里的水抽出來,。紐科門的蒸汽機(jī)將蒸汽引入氣缸后閥門被關(guān)閉,,然后冷水被撒入汽缸,蒸汽凝結(jié)時造成真空,?;钊硪幻娴目諝鈮毫ν苿踊钊T诘V井中聯(lián)結(jié)一根深入豎井的桿來驅(qū)動一個泵,。蒸汽機(jī)活塞的運(yùn)動通過這根桿傳到泵的活塞來將水抽到井外,。 第一個巨大的改善是將氣缸與凝結(jié)缸通過一個閥門分開。瓦特在伯明翰發(fā)明了這個改進(jìn)。這個改進(jìn)提高了蒸汽機(jī)的效率,。下一個改進(jìn)是將閥門的操作自動化,。 這些早期的真空蒸汽機(jī)的效率有限,,但它們比較安全,,因?yàn)樗鼈兊膲毫Ρ容^低,在物質(zhì)發(fā)生損壞的情況下機(jī)器向內(nèi)收縮,,而不是向外爆炸,。它們的效率受外部氣壓、氣缸變形,、燃燒和沸騰的效率和凝結(jié)能力的限制,。理論最高效率受水在普通大氣壓下比較低的沸騰溫度限制。使用高溫高壓的蒸汽為蒸汽機(jī)的效率帶來了巨大的提高,。但這種蒸汽機(jī)比真空蒸汽機(jī)危險(xiǎn)得多,。鍋爐和機(jī)器的爆炸造成了許多大事故。安全閥在這里帶來了很大的改進(jìn),,在壓力過高的情況下安全閥放氣減壓,。但真正保證安全只有依靠建造、運(yùn)行和維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和安全規(guī)則,。 薩弗里制成的世界上第一臺實(shí)用的蒸汽提水機(jī),,在1698年取得標(biāo)名為“礦工之友”的英國專利。他將一個蛋形容器先充滿蒸汽,,然后關(guān)閉進(jìn)汽閥,,在容器外噴淋冷水使容器內(nèi)蒸汽冷凝而形成真空。打開進(jìn)水閥,,礦井底的水受大氣壓力作用經(jīng)進(jìn)水管吸入容器中,;關(guān)閉進(jìn)水閥,重開進(jìn)汽閥,,靠蒸汽壓力將容器中的水經(jīng)排水閥壓出,。待容器中的水被排空而充滿蒸汽時,關(guān)閉進(jìn)汽閥和排水閥,,重新噴水使蒸汽冷凝,。如此反復(fù)循環(huán),用兩個蛋形容器交替工作,,可連續(xù)排水,。 薩弗里的提水機(jī)依靠真空的吸力汲水,汲水深度不能超過六米,。為了從幾十米深的礦井汲水,,須將提水機(jī)裝在礦井深處,用較高的蒸汽壓力才能將水壓到地面上,,這在當(dāng)時無疑是困難而又危險(xiǎn)的,。 紐科門及其助手卡利在1705年發(fā)明了大氣式蒸汽機(jī),,用以驅(qū)動獨(dú)立的提水泵,被稱為紐科門大氣式蒸汽機(jī),。這種蒸汽機(jī)先在英國,,后來在歐洲大陸得到迅速推廣,它的改型產(chǎn)品直到19世紀(jì)初還在制造,。紐科門大氣式蒸汽機(jī)的熱效率很低,,這主要是由于蒸汽進(jìn)入汽缸時,在剛被水冷卻過的汽缸壁上冷凝而損失掉大量熱量,,只在煤價(jià)低廉的產(chǎn)煤區(qū)才得到推廣,。 蒸汽機(jī)火車頭 1764年,英國的儀器修理工詹姆斯·瓦特為格拉斯哥大學(xué)修理紐可門蒸汽機(jī)模型時,,注意到了這一缺點(diǎn),,并于1765年發(fā)明了設(shè)有與汽缸壁分開的凝汽器的蒸汽機(jī),并于1769年取得了英國的專利,。初期的瓦特蒸汽機(jī)仍用平衡杠桿和拉桿機(jī)構(gòu)來驅(qū)動提水泵,,為了從凝汽器中抽除凝結(jié)水和空氣,瓦特裝設(shè)了抽氣泵,。他還在汽缸外壁加裝夾層,,用蒸汽加熱汽缸壁,以減少冷凝損失,。 瓦特的創(chuàng)造性工作使蒸汽機(jī)迅速地發(fā)展,,他使原來只能提水的機(jī)械,成為了可以普遍應(yīng)用的蒸汽機(jī),,并使蒸汽機(jī)的熱效率成倍提高,,煤耗大大下降。因此瓦特是蒸汽機(jī)的改良者,。 自18世紀(jì)晚期起,,蒸汽機(jī)不僅在采礦業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,在冶煉,、紡織,、機(jī)器制造等行業(yè)中也都獲得迅速推廣。它使英國的紡織品產(chǎn)量在20多年內(nèi)(從1766年到1789年)增長了5倍,,為市場提供了大量消費(fèi)商品,,加速了資金的積累,并對運(yùn)輸業(yè)提出了迫切要求,。 在船舶上采用蒸汽機(jī)作為推進(jìn)動力的實(shí)驗(yàn)始于1776年,,經(jīng)過不斷改進(jìn),至1807年,美國的富爾頓制成了第一艘實(shí)用的明輪推進(jìn)的蒸汽機(jī)船“克萊蒙”號,。此后,,蒸汽機(jī)在船舶上作為推進(jìn)動力歷百余年之久。 1800年,,英國的特里維西克設(shè)計(jì)了可安裝在較大車體上的高壓蒸汽機(jī),。1803年,他把它用來推動在一條環(huán)形軌道上開動的機(jī)車,,找來喜歡新奇玩意兒的人乘坐,,向他們收費(fèi),這就是機(jī)車的雛型,。英國的史蒂芬孫將機(jī)車不斷改進(jìn),于1829年創(chuàng)造了“火箭”號蒸汽機(jī)車,,該機(jī)車拖帶一節(jié)載有30位乘客的車廂,,時速達(dá)46公里/時,引起了各國的重視,,開創(chuàng)了鐵路時代,。 19世紀(jì)末,隨著電力應(yīng)用的興起,,蒸汽機(jī)曾一度作為電站中的主要動力機(jī)械,。1900年,美國紐約曾有單機(jī)功率達(dá)五兆瓦的蒸汽機(jī)電站,。 蒸汽機(jī)的發(fā)展在20世紀(jì)初達(dá)到了頂峰,。它具有恒扭矩、可變速,、可逆轉(zhuǎn),、運(yùn)行可靠、制造和維修方便等優(yōu)點(diǎn),,因此曾被廣泛用于電站,、工廠、機(jī)車和船舶等各個領(lǐng)域中,,特別在軍艦上成了當(dāng)時唯一的原動機(jī),。 需要特別注意的是,許多教科書上(歷史書,、物理書)說瓦特是蒸汽機(jī)的發(fā)明者,。這是誤傳。蒸汽機(jī)是英國人薩維利(Savery)于1698年,、紐可門(Newcomen)于1705年各自獨(dú)立發(fā)明的,,用于礦井抽水。當(dāng)時效率很低。 1765年,,瓦特在修理紐可門機(jī)的基礎(chǔ)上,,對蒸汽機(jī)做了重大改進(jìn),使冷凝器與汽缸分離,,發(fā)明曲軸和齒輪傳動以及離心調(diào)速器等,,使蒸汽機(jī)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化,大大提高了蒸汽機(jī)的效率,。瓦特的這些發(fā)明,,仍使用在現(xiàn)代蒸汽機(jī)中,為紀(jì)念瓦特的貢獻(xiàn),,功率的單位名稱以其姓氏命名 七,、蒸汽船是如何誕生的?自從瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)以后,,有多少人想造一艘蒸汽輪船,,可是失敗了,只有富爾頓從失敗的泥坑中躍上了成功的道路,。 富爾頓是美國人,,出生在一個貧苦的農(nóng)民家里。因?yàn)榧揖池毢?,只上了幾年學(xué)就到珠寶商店當(dāng)學(xué)徒去了,。他小時候活潑好動。他常坐小船到河中去釣魚,,他用竹竿撐船感到很費(fèi)勁,,后為他想了個巧妙辦法,在船后安上一個可以旋轉(zhuǎn)的輪子,這樣用手搖著,,船就可向前很快滑行了,,這時他就顯示了一點(diǎn)創(chuàng)造性。他十分愛好繪畫,,22歲時,,他又到了英國倫敦繼續(xù)深造。 他在英國留學(xué)時,正趕上瓦特的50壽辰,。瓦特請他去畫了一張肖像,這樣他倆就認(rèn)識了,。瓦特常給他講自己是怎樣改進(jìn)蒸汽機(jī)的,這對富爾頓很有啟發(fā),。后來他就改變主意,,不當(dāng)畫家,而決心當(dāng)一個工程師了,。 那時英國伯明翰城正開始修筑運(yùn)河,。他為了工程技術(shù)能得到提高,,就到運(yùn)河研究“河道”問題,在實(shí)踐活動中,,大大發(fā)揮了他的聰明和才智,。他發(fā)明了供升降運(yùn)河船只的復(fù)斜板,還發(fā)明了卷繞纜繩的工具,。 過去,,富爾頓曾經(jīng)看到過西敏頓所制造的勇洛脫。敦達(dá)斯號輪船,,是世界上最初應(yīng)用蒸汽的船,這輪船能拖動兩艘各載70噸貨物的木船,。可是那蒸汽機(jī)船在試航的時候,,把河水沖上了堤岸,,那些運(yùn)河的經(jīng)營者們以為是怪物來了,怕破壞了堤岸,,就堅(jiān)決禁止通行,,于是把“怪物”拖上了岸邊,給了它一個風(fēng)吹日曬的下場,偉大的發(fā)明從此就被扼殺了,。 然而,富爾頓決心復(fù)活燃?xì)獯?。從那年起,,著手研究如何將蒸汽機(jī)靠船作為動力。后米他到了巴黎,,曾得到拿破侖的支持,,之后他創(chuàng)進(jìn)了一條新的蒸汽船,但在法國賽納河試航時,,不幸失敗了,。 后來年富爾頓回到紐約,帶著自己設(shè)計(jì)的圖紙,,招收了一些工人,,在東河附近開始了造船事業(yè)。在建造過程中,,多少人嘲笑他,,說他的船也要遭到被拖上岸的命運(yùn),那些駕駛帆船的人,,紛紛起來反對他,,甚至在夜里偷偷去拆毀他的船只,當(dāng)時,,造船的經(jīng)費(fèi)是不夠的,,克服的辦法是要求朋友們捐獻(xiàn),,有的人認(rèn)為這是投資兒戲未免愚蠢,所以就是有幾個愿意拿錢的,,因?yàn)榕聞e人嘲笑,,也要求他不要公開,但這一切的挫折和困難,,富爾頓都以堅(jiān)強(qiáng)的毅力克服了,。 不久,富爾頓的新的蒸汽船在十分艱難的條件下誕生了,命名為“克萊蒙”號,。船的全長150尺,,寬13尺,吃水量20尺,。決定試航在紐約的哈得遜河上,,起點(diǎn)和終點(diǎn)是從紐約到阿爾巴尼城,全程150里,。這次試航一舉成功,順?biāo)叫袝r,30小時到達(dá),,逆水航行時,32小時到達(dá)。這次試航的成功,,表示了富爾頓在科學(xué)技術(shù)發(fā)明上的勝利,,說明了盡管科學(xué)的道路崎嶇不平,但只要鼓足勇氣,,再接再厲就定能登上險(xiǎn)峰
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