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蒸汽機(jī)船19世紀(jì)(19世紀(jì)的蒸汽船)
來源:cdfbk.cn    時間:2023-03-13 04:09    點擊:435   編輯:admin

一、什么為主動力的鋼船時代,?

運輸船舶的發(fā)展大致經(jīng)歷了舟筏,、木帆船(見帆船)和蒸汽機(jī)船三個階段,現(xiàn)在處于以柴油機(jī)為基本動力的鋼船時代(見運輸船舶發(fā)展史),。早在史前時期,,人類已經(jīng)利用舟筏作為水路運輸工具。從古埃及時代到19世紀(jì)初葉的漫長歷史時期內(nèi),,木帆船一直是主要的水路運輸工具,。蒸汽機(jī)發(fā)明后,運輸船舶于19世紀(jì)初進(jìn)入以蒸汽機(jī)為動力的新時期,,造船材料也逐漸以鐵代木,。早期的蒸汽機(jī)船,是靠安裝在兩舷的巨大明輪推進(jìn)的,,因此機(jī)動船在中國通常稱為輪船,。19世紀(jì)中葉以后,螺旋槳逐漸代替了明輪,,造船材料也從用鐵發(fā)展到用鋼,,船舶的噸位不斷增大。19世紀(jì)末,,汽輪機(jī)和柴油機(jī)相繼問世,,又為船舶提供了新的動力。第二次世界大戰(zhàn)以后,,柴油機(jī)動力漸居主導(dǎo)地位?,F(xiàn)在,幾乎所有的運輸船舶都以柴油機(jī)為動力,。

19世紀(jì)70年代,,英國在大西洋上開辟專門從事客運的定期航線。在此以前,,運輸船舶是客貨混裝的,。從那以后,,航運發(fā)達(dá)國家競相建造設(shè)備齊全、豪華舒適的大型客船,。20世紀(jì)60年代起,,海上長途客船逐漸為遠(yuǎn)程噴氣客機(jī)取代,但噸位較小,、以旅游為目的的旅游船以及能同時載運私人汽車的汽車客船等則發(fā)展起來,。早期的蒸汽機(jī)貨船都是雜貨船。20世紀(jì)初開始出現(xiàn)油船,。40年代,,散貨船又從雜貨船中分離出來。油船和散貨船按噸位計算在世界商船隊中占有很大比重,;傳統(tǒng)的雜貨船在艘數(shù)上仍居首位,。從60年代起,運輸船舶進(jìn)一步專業(yè)化,,出現(xiàn)了一系列新的船種,,如集裝箱船、液化氣船,、滾裝船,、載駁船等。集裝箱船發(fā)展最為迅速,,發(fā)達(dá)國家的件雜貨運輸已基本上實現(xiàn)了集裝箱化,。

二、明輪船的歷史,?

明輪船是指在船的兩側(cè)按有輪子的一種船,,由于輪子的一部分露在水面上邊,,因此被稱為明輪船。一般有兩種推進(jìn)方式,,一種是原始的以人力踩踏木輪推進(jìn),一種是現(xiàn)代的以蒸汽機(jī)和螺旋槳推進(jìn),。

美國的克萊蒙特號明輪船是世界上最早出現(xiàn)的蒸汽機(jī)輪船,,它就是一艘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,,他在1802年春天,,在法國建造第一艘蒸汽機(jī)輪船,停泊在塞納河上,,一場風(fēng)暴就把它折斷,。富爾頓沒有因此止步,,他又重建了一艘蒸汽機(jī)輪船,命名為“克萊蒙特”號明輪船,。標(biāo)志了蒸汽機(jī)輪船正式投入使用,。19世紀(jì),西方國家廣泛使用蒸汽機(jī)推進(jìn)的明輪船,。

到了19世紀(jì)60年代,,明輪船被裝著螺旋槳的先進(jìn)蒸汽船淘汰。

三,、帆船的歷史,?

經(jīng)歷了四個時代:舟筏時代、帆船時代,、蒸汽機(jī)船時代和柴油機(jī)船時代,。

1、舟筏時代→獨木舟→筏→木板船→槳,、篙和櫓→帆船時代→地中海的古帆船→北歐和西歐帆船→飛剪式帆船→中國帆船→蒸汽機(jī)船時代→早期的蒸汽機(jī)船→“大東方”號蒸汽機(jī)船→蒸汽機(jī)船的完善→汽輪機(jī)船,、柴油機(jī)船的問世→油船和散貨船的出現(xiàn)→大型遠(yuǎn)洋客船的興起→柴油機(jī)船時代

2、船舶大型化→船舶專業(yè)化→船舶高速化→船舶自動化→船舶內(nèi)燃機(jī)化

部分船介紹:

1,、舟筏時代

人類以舟筏作為運輸,、狩獵和捕魚的工具,至少起源于石器時代,。中國1956年在浙江出土的古代木槳,,據(jù)鑒定是四千年前新石器時代的遺物。說明舟筏的歷史,可以追溯到史前年代,。

2,、帆船時代

據(jù)記載,遠(yuǎn)在公元前四千年,,古埃及就有了帆船,。中國使用帆船的歷史也可以追溯到公元以前。從15世紀(jì)到19世紀(jì)中葉,,是帆船發(fā)展的鼎盛時期,。15世紀(jì)初中國航海家鄭和遠(yuǎn)航東非,15世紀(jì)末C.哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸,,他們的船隊都是由帆船組成的,。

在帆船發(fā)展史中,地中海沿岸地區(qū),、北歐西歐地區(qū)和中國都曾作出重大貢獻(xiàn),。19世紀(jì)中葉美國的飛剪式快速帆船,則是帆船發(fā)展史上的最后一個高潮,。不同地區(qū)的帆船,,在結(jié)構(gòu)、形式和帆具等方面各有特色,。

3,、蒸汽機(jī)船時代

18世紀(jì)蒸汽機(jī)發(fā)明后,許多人都試圖將蒸汽機(jī)用于船上,。1807年,,美國人R.富爾頓首次在“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,。從此機(jī)械力開始代替自然力,,船舶的發(fā)展進(jìn)入新的階段。

4,、柴油機(jī)船時代

柴油機(jī)船問世后,,發(fā)展很快,逐漸取代了蒸汽機(jī)船,。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,,工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)的迅速恢復(fù)和發(fā)展,國際貿(mào)易的空前興旺,,中東等地石油的大量開發(fā),,促使運輸船舶迅速發(fā)展。

四,、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,、平行運動連桿機(jī)構(gòu),、離心式調(diào)速器、節(jié)氣閥,、壓力計等等,,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)場又有豐富而廉價的煤作為燃料。現(xiàn)實的需要促使許多人,,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,。

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,。活塞另一面的空氣壓力推動活塞,。在礦井中聯(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,,因為它們的壓力比較低,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、運行和維護(hù)的經(jīng)驗和安全規(guī)則,。

薩弗里制成的世界上第一臺實用的蒸汽提水機(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,,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商品,加速了資金的積累,,并對運輸業(yè)提出了迫切要求,。

在船舶上采用蒸汽機(jī)作為推進(jìn)動力的實驗始于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,,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),、運行可靠、制造和維修方便等優(yōu)點,,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

五,、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)

六、世界船舶技術(shù)發(fā)展的經(jīng)典歷史階段,?

1,、舟筏時代

人類以舟筏作為運輸、狩獵和捕魚的工具,,至少起源于石器時代,。中國1956年在浙江出土的古代木槳,據(jù)鑒定是四千年前新石器時代的遺物,。說明舟筏的歷史,,可以追溯到史前年代。 2,、帆船時代

據(jù)記載,,遠(yuǎn)在公元前四千年,古埃及就有了帆船,。中國使用帆船的歷史也可以追溯到公元以前,。從15世紀(jì)到19世紀(jì)中葉,是帆船發(fā)展的鼎盛時期,。 3,、蒸汽機(jī)船時代

18世紀(jì)蒸汽機(jī)發(fā)明后,許多人都試圖將蒸汽機(jī)用于船上,。 4,、汽輪機(jī)船、柴油機(jī)船的問世

1896年,,英國人C.帕森斯將他發(fā)明的反作用式汽輪機(jī)成功地應(yīng)用于船上,;同年,瑞典人C.迪拉瓦爾發(fā)明了沖擊式汽輪機(jī),。

七,、汽車運輸船發(fā)展歷程?

舟筏時代→獨木舟→筏→木板船→槳,、篙和櫓→帆船時代→地中海的古帆船→北歐和西歐帆船→飛剪式帆船→中國帆船→蒸汽機(jī)船時代→早期的蒸汽機(jī)船→“大東方”號蒸汽機(jī)船→蒸汽機(jī)船的完善→汽輪機(jī)船,、柴油機(jī)船的問世→油船和散貨船的出現(xiàn)→大型遠(yuǎn)洋客船的興起→柴油機(jī)船時代

  船舶大型化→船舶專業(yè)化→船舶高速化→船舶自動化→船舶內(nèi)燃機(jī)化

  人類使用船舶作為運輸工具的歷史,幾乎和人類文明史一樣悠久,。從遠(yuǎn)古的獨木舟發(fā)展到現(xiàn)代的運輸船舶,,大體經(jīng)歷了四個時代:舟筏時代、帆船時代,、蒸汽機(jī)船時代和柴油機(jī)船時代,。

  舟筏時代 

  人類以舟筏作為運輸、狩獵和捕魚的工具,至少起源于石器時代,。中國1956年在浙江出土的古代木槳,,據(jù)鑒定是四千年前新石器時代的遺物。說明舟筏的歷史,,可以追溯到史前年代,。

  獨木舟 

  原始人類將巨大樹干用火燒或用石斧加工成中空的獨木舟,是最古老的水上運輸工具,。它的蹤跡遍于全世界,,至今在南美洲和南太平洋群島的居民,仍使用獨木舟作為生產(chǎn)和交通工具,。

  筏 

  遠(yuǎn)古人類就知道將樹干,、竹竿、蘆葦?shù)壤υ煞?,或用獸皮做成皮筏,,在水上漂行。筏較獨木舟吃水淺,,航行平穩(wěn),,而且取材方便,制造簡易,。在中國東南山區(qū)溪流中,,使用竹筏作為交通工具迄今仍然相當(dāng)普遍。

  木板船 

  進(jìn)入青銅器時代以后,,人類對木材的加工能力提高了,,于是將原木加工成木板來造船。木板船可以造得比獨木舟大,,性能比筏好,。木板平接或搭接成為船殼,內(nèi)部用隔壁和肋骨以增加強(qiáng)度,,形成若干個艙室,。早期的木板船,板和板之間,、船板和框架構(gòu)件之間是用纖維繩或皮條綁縛起來的,,后來用銅釘或鐵釘連接。板和板之間則用麻布,、油灰捻縫,,使其水密。

  槳,、篙和櫓 

  舟筏時代的船舶靠人力來推進(jìn)和操縱,,所用的工具為槳、篙和櫓。槳不受水域深度和廣度的限制,,在地中海區(qū)域應(yīng)用極為廣泛,。古羅馬的劃槳船,用奴隸劃槳,,一船槳數(shù)多至數(shù)十根甚至百余根。篙可以直接觸及水底和河岸,,使用輕便,,主要用于淺水航道。櫓是比槳先進(jìn)的劃船工具,,效率高而不占水面,,兼具推進(jìn)和操縱航向的功能,在中國內(nèi)河木船上廣泛使用,。

  帆船時代 

  據(jù)記載,,遠(yuǎn)在公元前四千年,古埃及就有了帆船,。中國使用帆船的歷史也可以追溯到公元以前,。從15世紀(jì)到19世紀(jì)中葉,是帆船發(fā)展的鼎盛時期,。15世紀(jì)初中國航海家鄭和遠(yuǎn)航東非,,15世紀(jì)末C.哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸,他們的船隊都是由帆船組成的,。在帆船發(fā)展史中,,地中海沿岸地區(qū)、北歐西歐地區(qū)和中國都曾作出重大貢獻(xiàn),。19世紀(jì)中葉美國的飛剪式快速帆船,,則是帆船發(fā)展史上的最后一個高潮。不同地區(qū)的帆船,,在結(jié)構(gòu),、形式和帆具等方面各有特色。

  地中海的古帆船 

  埃及出土的一件公元前四千年的陶器上繪制有最古的帆船的圖象,。船的前端突出向上彎曲,,船的前部有一個小方帆,這種船只能順風(fēng)行駛,,無法利用旁風(fēng),。公元前2000~前1600年,腓尼基人,、克里特島人和希臘人都先后在地中海上行駛帆船,。克里特島人的帆船兩端翹起,單桅懸一方帆,,這種船型在地中海應(yīng)用了幾千年之久,。古希臘和古羅馬的帆船備有槳,只在進(jìn)出港口和調(diào)度時才使用,。古希臘帆船干舷高,,耐波性好,單桅上掛方帆,,船尾兩側(cè)有巨大的尾槳,,起舵的作用。船首伸出的桅桁上增一小帆便于操縱,。單桅橫桁上邊增設(shè)三角頂帆,。古羅馬的帆船又有改進(jìn),增設(shè)前后三角帆,,船的操縱性能得到改善,。

  北歐和西歐帆船 

  公元9~11世紀(jì)北歐的維京人,是當(dāng)時世界上優(yōu)秀的航海民族,航跡遠(yuǎn)達(dá)格陵蘭和北美,。他們用當(dāng)?shù)爻霎a(chǎn)的橡木造出了適航性能良好的帆船,。這種帆船長約30米,寬約6米,,首尾形狀接近對稱,有龍骨和首尾柱,。外殼板搭接并用鐵釘相連。船上樹單桅,,裝有支桅索,掛一面方帆,,能在橫風(fēng)下行駛。船形瘦削,耐波性優(yōu)于地中海帆船,。

  1492年,,C.哥倫布率領(lǐng)西班牙船隊到達(dá)西印度群島。他所乘坐的“圣瑪麗亞”號,,是一艘長28米,、排水量約200噸的三桅帆船。1497年,,V.da.伽馬率領(lǐng)葡萄牙船隊繞過好望角發(fā)現(xiàn)通往印度的航路,。1519~1522年,F(xiàn).麥哲倫率領(lǐng)的西班牙船隊完成了環(huán)球航行,。這一系列地理上的發(fā)現(xiàn),,大大刺激了歐洲航海和造船事業(yè)的發(fā)展。16世紀(jì)以后,歐洲帆船的排水量逐漸增大到500~600噸,帆具日益復(fù)雜,,三桅船漸趨普遍,,帆面不斷增大,。大桅上增裝了頂桅和頂帆,主帆下裝了底帆,,桅的支索上張了三角帆,船上整個空間都張滿了帆,航速得到提高,。1800年前后,英國繼葡萄牙,、西班牙之后成為最大的海上強(qiáng)國,。英國及其殖民地?fù)碛泻I戏_(dá)5000艘。

  飛剪式帆船 

  這是起源于美國的一種高速帆船,。前期的飛剪式帆船,,可以1833年建造的“安·瑪金”號為代表,排水量為493噸,。飛剪式帆船船型瘦長,前端尖銳突出,航速快而噸位不大。19世紀(jì)40年代,美國人用這種帆船到中國從事茶葉和鴉片貿(mào)易,。以后美國西部發(fā)現(xiàn)金礦而引起的淘金熱,,使飛剪式帆船獲得迅速發(fā)展。1853年建造的“大共和國”號,,長93米,,寬16.2米,深9.1米,排水量3400噸,,主桅高61米,全船帆面積3760平方米,航速每小時12~14海里,,橫越大西洋只需13天,標(biāo)志著帆船的發(fā)展達(dá)到頂峰,。19世紀(jì)70年代以后,,作為當(dāng)時海上運輸主要工具的帆船,被新興的蒸汽機(jī)船迅速取代,。

  中國帆船 

  中國帆船也有二千多年的歷史,。據(jù)《史記·秦始皇本紀(jì)》記載,秦王朝曾派徐福攜帶童男童女及工匠人等數(shù)千人,,乘船出海,。三國時代東吳太守萬震所著《南洲異物志》中,有關(guān)于訪問今日的柬埔寨,、越南等地所乘大船的記述,。唐代與日本文化交往頻繁。中國當(dāng)時的帆船已能駛側(cè)向逆風(fēng),,有較好的耐波性,。唐貞觀年間,從今溫州至日本,,僅需6天,;以后能以3天時間從中國鎮(zhèn)海駛抵日本,。宋代造船和航海事業(yè)均有顯著進(jìn)步。當(dāng)時所造海船能載500~600人,,并已使用指南針羅盤,,航程遠(yuǎn)及波斯灣和東非沿海地區(qū)。1974年在福建省泉州灣出土一艘宋代海船殘骸,,船體瘦削,,具有良好的速航性能和耐波性,船內(nèi)有12道水密隔壁,,船側(cè)外殼板由三層杉木板組成,,結(jié)構(gòu)堅固,估計船全長約35米,,載重量200噸以上,。明朝初年,鄭和曾率領(lǐng)龐大的船隊于公元1405~1433年間七次遠(yuǎn)航,遍歷東南亞,、印度洋各地,,遠(yuǎn)達(dá)非洲東海岸。據(jù)記載,鄭和所乘“寶船”長44丈,寬18丈,,有12帆,,是當(dāng)時世界上首屈一指的優(yōu)秀帆船。

  中國帆船的構(gòu)造和歐洲帆船不同,。歐洲帆船兩端尖而上翹,,中國帆船則兩端用木板橫向封閉而形成平底的長方形盒子。舵位于尾部中心線上,,尾部造成樓形高臺,,以防止上浪。船內(nèi)有多道水密隔壁,,結(jié)構(gòu)堅固,。中國帆船的帆是橫向用竹竿加強(qiáng)的“硬篷”。這種平衡縱帆,,操作靈便,能承受各個方向的風(fēng)力,。15世紀(jì)時,中國帆船無論在尺度和性能上都處于領(lǐng)先地位。16世紀(jì)以后,,歐洲帆船才逐漸超過中國帆船,。

  蒸汽機(jī)船時代 

  18世紀(jì)蒸汽機(jī)發(fā)明后,許多人都試圖將蒸汽機(jī)用于船上,。1807年,,美國人R.富爾頓首次在“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,。從此機(jī)械力開始代替自然力,,船舶的發(fā)展進(jìn)入新的階段,。

  早期的蒸汽機(jī)船 

  19世紀(jì)上半葉是由帆船向蒸汽機(jī)船過渡的時期。早期的蒸汽機(jī)船裝有全套帆具,,蒸汽機(jī)只是作為輔助動力,。1819年美國人M.羅杰斯建造的“薩凡納”號蒸汽機(jī)帆船,用了27天時間橫渡大西洋,,在整個航程中只有60小時是使用蒸汽機(jī)推進(jìn),,其余時間仍用風(fēng)力。在早期,,蒸汽機(jī)安裝在甲板上,,驅(qū)動裝在兩舷的巨大明輪。1839年,,第一艘裝有螺旋槳推進(jìn)器的“阿基米德”號船建成,,船長38米,主機(jī)功率80馬力,。早期蒸汽機(jī)是安裝在木帆船上的,。1850年以后,逐漸用鐵作為造船材料,。1880年以后,鋼很快代替鐵作為造船材料,。1876年英國建造的新船只有8%用鋼材建造,而到1890年,,則只有8%是鐵船了。

  “大東方”號蒸汽機(jī)船 

  1854~1858年英國人I.K.布魯內(nèi)爾建造的“大東方”號鐵船被認(rèn)為是造船史上的奇跡,。布魯內(nèi)爾第一個將關(guān)于梁的力學(xué)理論應(yīng)用于造船,,在船體建造上首創(chuàng)了縱骨架結(jié)構(gòu)和格柵式雙層底結(jié)構(gòu)。雙層底向兩舷延伸直到載重水線以上,,形成了雙層船殼,。上甲板也用同樣結(jié)構(gòu)以增加船體強(qiáng)度?!按髺|方”號長207米(680英尺),排水量27000噸,比當(dāng)時的大型船大6倍,。船內(nèi)部用縱橫艙壁分隔成22個艙室。船上安裝兩臺蒸汽機(jī),一臺驅(qū)動直徑56英尺的明輪,另一臺驅(qū)動直徑24英尺的螺旋槳,,蒸汽機(jī)總功率8300馬力,,最高航速每小時16海里。船上有6根桅,,帆總面積8747平方米(85000平方英尺),。它能載客4000人,裝貨6000噸,。直到半個世紀(jì)以后才出現(xiàn)比它更大的船,?!按髺|方”號盡管經(jīng)營失敗,但在造船理論和技術(shù)方面,,卻為現(xiàn)代鋼船開辟了道路,。

  蒸汽機(jī)船的完善 

  早期蒸汽機(jī)船驅(qū)動明輪用的蒸汽機(jī)是單缸搖臂式,汽壓也很低,。19世紀(jì)80年代出現(xiàn)了三漲式蒸汽機(jī),,汽壓提高到10.5千克力/厘米 。此時明輪已為螺旋槳所代替,,三漲式蒸汽機(jī)配合螺旋槳成為典型的動力裝置,。19世紀(jì)末,蒸汽機(jī)已發(fā)展到四漲式六汽缸,,蒸汽壓力提高到 13.6千克力/厘米,,功率達(dá)到1萬馬力。高壓水管鍋爐也逐漸取代了蘇格蘭式火管鍋爐,。20世紀(jì)初,,貨船一般是用三漲式蒸汽機(jī)作主機(jī),功率約2000馬力,,航速約每小時10海里,,載重量增大到6000噸。航行于大西洋上的大型遠(yuǎn)洋客船,以往復(fù)式蒸汽機(jī)為動力,單機(jī)功率達(dá)到2萬馬力,。

  汽輪機(jī)船,、柴油機(jī)船的問世 

  1896年,英國人C.帕森斯將他發(fā)明的反作用式汽輪機(jī)成功地應(yīng)用于船上,;同年,,瑞典人C.迪拉瓦爾發(fā)明了沖擊式汽輪機(jī)。進(jìn)入20世紀(jì)以后,船用汽輪機(jī)不斷改進(jìn),因為重量輕,功率大,旋轉(zhuǎn)均勻和無往復(fù)運動部件等,,普遍應(yīng)用于大型高速船,。至今,某些大功率船仍用汽輪機(jī)作為推進(jìn)動力。1892年,德國人R.狄塞爾發(fā)明壓燃式內(nèi)燃機(jī),,即柴油機(jī),,20世紀(jì)初開始應(yīng)用于船上。柴油機(jī)熱效率高,、油耗低,,因而得到廣泛應(yīng)用。40年代末,,柴油機(jī)船的噸位即已超過蒸汽機(jī)船,。

  油船和散貨船的出現(xiàn) 

  早期的雜貨船承攬一切貨種的運輸,包括散裝的煤炭,、谷物等和桶裝的油類,。1886年開始出現(xiàn)具有現(xiàn)代油船特征的船,,也就是將貨油直接裝在分隔的油密艙室內(nèi)并用泵和管系進(jìn)行裝卸。進(jìn)入20世紀(jì)后,,對石油的需求日增,,油船逐漸形成一支專用船隊。1944年最大的油船載重量為 23000噸,。散貨船略早于油船出現(xiàn),,但在20世紀(jì)上半葉由于港口裝卸效率不高,發(fā)展緩慢,最大的載重量只有1萬噸左右,。第二次世界大戰(zhàn)后,,各工業(yè)國經(jīng)濟(jì)恢復(fù),原料需求劇增,,油船和散貨船都向大型化發(fā)展,。

  大型遠(yuǎn)洋客船的興起 

  19世紀(jì)70年代以前,運輸船舶都是客貨混裝的,。1870年,,英國人S.丘納德和T.伊士梅創(chuàng)辦丘納德汽船公司和白星汽船公司,在英國和北美之間航線上開辟旅行條件舒適的客船航班,豪華客船“海洋”號航行成功,。此后各國相繼建造大型豪華客船,航行于大西洋航線和東方航線上,。80年代,已有載客千人以上,,載重萬噸以上,,航速每小時超過20海里的豪華客船。20世紀(jì)30年代,,大型遠(yuǎn)洋客船的建造達(dá)到高潮,,如著名的“瑪麗皇后”號,、“伊麗莎白皇后”號和“諾曼第”號都是在這個時期建造的,。它們的載重量都在8萬噸以上,主機(jī)為汽輪機(jī),,功率16萬馬力,,航速每小時超過30海里。第二次世界大戰(zhàn)以后,,這一勢頭又恢復(fù)了,,到60年代,因遠(yuǎn)程噴氣客機(jī)的興起才停止下來,。大型遠(yuǎn)洋客船的建造,,對造船科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起了重要的推動作用,同時也使某些保障航行安全的法規(guī)逐步建立和完善,。例如1912年“泰坦尼克”號海難事件導(dǎo)致了后來國際海上人命安全公約的簽訂,。

  柴油機(jī)船時代 

  柴油機(jī)船問世后,,發(fā)展很快,逐漸取代了蒸汽機(jī)船,。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后,,工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)的迅速恢復(fù)和發(fā)展,國際貿(mào)易的空前興旺,,中東等地石油的大量開發(fā),,促使運輸船舶迅速發(fā)展。1982年同1948年相比,,船舶艘數(shù)增長了1.6倍,,總噸位增長了4.3倍(見世界商船隊)。船舶普遍采用柴油機(jī)推進(jìn),。第二次世界大戰(zhàn)期間,,為了適應(yīng)戰(zhàn)時運輸?shù)男枰绹ㄔ斓?610艘自由輪(萬噸級使用燃油鍋爐和蒸汽機(jī)的雜貨船)是最后建造的一批往復(fù)式蒸汽機(jī)遠(yuǎn)洋運輸船舶,。為了提高船舶運輸?shù)慕?jīng)濟(jì)效益,,船舶出現(xiàn)了大型化、專業(yè)化,、高速化,、自動化和內(nèi)燃機(jī)化的多種趨勢。

  船舶大型化 

  首先是油船噸位的增長和油船的大型化,。1930年的世界商船隊中,,油船噸位只占總噸位1/10,1980年上升為1/2,。1983年初,各種油船的載重量達(dá)到3.3億噸,。油船噸位的劇增主要在于油船大型化。50年代,,3~4萬噸的油船已被認(rèn)為是 “超級油船”,。60年代中期,就出現(xiàn)了20萬噸以上的超大油船和30萬噸以上的特大油船,。70年代又出現(xiàn)了50萬噸以上的大油船,。石油危機(jī)發(fā)生和蘇伊士運河恢復(fù)通航后,這種趨勢已經(jīng)停止,許多大型油船正面臨拆毀的命運。在油船大型化的同時,,也出現(xiàn)了裝運煤炭,、礦砂、谷物等的干散貨船的大型化,。60年代末,,大型散貨船的載重量超過10萬噸,最大的已達(dá)17萬噸。從50年代后期起,,建造了能兼裝原油和干散貨的兼用船,,如油散船和油散礦船等。

  船舶專業(yè)化 

  第二次世界大戰(zhàn)以后,,各種專用船發(fā)展很快,。雜貨船用途廣泛,適應(yīng)性強(qiáng),在艘數(shù)上至今仍占首位。典型的雜貨船都以低速柴油機(jī)為動力,,載重量不超過2萬噸,航速每小時15海里左右,。中國設(shè)計的“風(fēng)”字號和“陽”字號貨船都是典型的雜貨船。為了提高雜貨船運輸多種貨物的能力,,近年制造出多用途船,,除載運普通件雜貨外,還能載運集裝箱,、重貨,、冷藏貨和散貨等。

  水路集裝箱運輸于50年代中期興起,,1957年出現(xiàn)第一艘集裝箱船,。這是件雜貨運輸形式的重大變革。這種運輸形式在貨物包裝,、裝卸工藝,、碼頭管理和水陸聯(lián)運等方面都有所突破。采用集裝箱運輸,,可以大大縮短船舶停港時間,節(jié)約人力,保證貨運質(zhì)量和實現(xiàn)“門到門”運輸,。20多年來集裝箱船發(fā)展很快。1982年全世界已有全集裝箱船718艘,1294萬總噸,,分別占世界商船總數(shù)的1%和總噸數(shù)的3%,。這種船船型瘦削,航速高,,貨艙內(nèi)有導(dǎo)軌,,甲板上有縛固設(shè)備,一般不設(shè)裝卸設(shè)備,,而是依靠港口專用設(shè)備進(jìn)行裝卸,。

  第二次世界大戰(zhàn)后得到發(fā)展的重要專用船還有:裝運液化天然氣和液化石油氣的液化氣船,;船上設(shè)有跳板,,能使?fàn)恳嚒⒉孳囕d貨自駛上下的滾裝船(又稱開上開下船),;以駁船作為運輸單元,,不需要停靠碼頭進(jìn)行裝卸而能實現(xiàn)江海直達(dá)運輸?shù)妮d駁船等。

  遠(yuǎn)洋客船自從被噴氣客機(jī)取代后,,客船的性質(zhì)已發(fā)生變化,。60年代以來,旅游事業(yè)興起,,出現(xiàn)了一批定期,、定航線,甚至環(huán)球航行的旅游船,為旅游者提供旅游、療養(yǎng),、文化娛樂,、社會活動以至海洋天文教育等綜合性的服務(wù)。與此同時,,在重要的短程航線上,,還出現(xiàn)了一種噸位較小、除載客外還能攜帶旅客自備汽車的汽車客船,。

  船舶高速化 

  自50年代起,,航運界為了加快船舶周轉(zhuǎn),一度掀起船舶高速化的熱潮,。普通雜貨船航速提高到每小時18海里,集裝箱船航速在每小時20海里以上,美國建造的“SL-7”型高速集裝箱船,以兩臺6萬馬力汽輪機(jī)為主機(jī),,最高航速達(dá)每小時33海里。但從石油危機(jī)以來,,燃料費在運輸成本中的比重直線上升,。迫使?fàn)I運中的高速船紛紛減速行駛,新造船舶的航速也出現(xiàn)下降趨勢,。但是非排水型的高速客船,,如水翼船和氣墊船已應(yīng)用于短途客運航線上,并日益發(fā)展,。

  船舶自動化 

  60年代初期以來,,各國航運企業(yè)為了減少船員人數(shù)、改善船員勞動條件和提高船舶營運的經(jīng)濟(jì)效益,,逐步實現(xiàn)了輪機(jī),、導(dǎo)航和艤裝三個方面的自動化。如60年代中期造出機(jī)艙定期無人值班的船舶,,已得到各國船級社的承認(rèn),。

  船舶內(nèi)燃機(jī)化 

  船舶內(nèi)燃機(jī)化是指船舶普遍采用柴油機(jī)為主機(jī)。柴油機(jī)同蒸汽機(jī)比較,,具有熱效率高,、油耗低、占地小等優(yōu)點,。自從1911年造出第一艘柴油機(jī)海船以來,,采用柴油機(jī)為主機(jī)的貨船和客船日益增多,。但到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時止,世界商船隊中蒸汽機(jī)船仍占多數(shù),。戰(zhàn)后,,低速大功率柴油機(jī)由于增壓技術(shù)的進(jìn)步,單機(jī)功率不斷提高,最大已達(dá)5萬馬力,。過去必須安裝汽輪機(jī)的大型高速船也能應(yīng)用柴油機(jī),。另一方面柴油機(jī)對燃用劣質(zhì)油的適應(yīng)性也不斷改善,這樣在經(jīng)濟(jì)上便具有優(yōu)越性,。對于機(jī)艙空間受限制的滾裝船,、集裝箱船、汽車渡船等,則可以選用體積小,、重量輕的中速柴油機(jī),通過減速箱來驅(qū)動螺旋槳,。油耗低、能燃用劣質(zhì)油的不同功率的柴油機(jī)現(xiàn)在幾乎占領(lǐng)了船用發(fā)動機(jī)的全部市場,。因此,,第二次世界大戰(zhàn)后的運輸船舶發(fā)展階段被稱為柴油機(jī)船時代。