一、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(dòng)明輪,。17世紀(jì)以前,船舶推進(jìn)動(dòng)力方式已到了需徹底變革的時(shí)期,,當(dāng)時(shí)世界各大洋上繁忙的貿(mào)易往來需要解決船舶動(dòng)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(dòng)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(dòng)力的第三次革命,。船舶用蒸汽機(jī)作動(dòng)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。現(xiàn)代艦船的常用的動(dòng)力裝置是內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī) 二,、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(gè)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(dòng),旋轉(zhuǎn)的輪軸通過鏈條傳動(dòng)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(dòng),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(gè)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(shí)間,又造了一艘蒸汽機(jī)船,它的動(dòng)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),船仍停靠在維埃納河岸邊,。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(dòng)蒸汽閥,只要他一個(gè)人掌舵,就可將他們渡到對岸,代替兩排. 三,、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(shí)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(gè)成功地用蒸汽機(jī)來驅(qū)動(dòng)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(dòng)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。現(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(shí)造成真空,。活塞另一面的空氣壓力推動(dòng)活塞,。在礦井中聯(lián)結(jié)一根深入豎井的桿來驅(qū)動(dòng)一個(gè)泵,。蒸汽機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)通過這根桿傳到泵的活塞來將水抽到井外。 第一個(gè)巨大的改善是將氣缸與凝結(jié)缸通過一個(gè)閥門分開,。瓦特在伯明翰發(fā)明了這個(gè)改進(jìn),。這個(gè)改進(jìn)提高了蒸汽機(jī)的效率。下一個(gè)改進(jìn)是將閥門的操作自動(dòng)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(gè)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(shí),,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(gè)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(shí)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(dòng)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(shí),,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(shí),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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)在一條環(huán)形軌道上開動(dòng)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(shí)速達(dá)46公里/時(shí),,引起了各國的重視,,開創(chuàng)了鐵路時(shí)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?jiǎng)恿C(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(gè)領(lǐng)域中,,特別在軍艦上成了當(dāng)時(shí)唯一的原動(dòng)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(shí)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(dòng)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 四,、第一艘用蒸汽機(jī)為動(dòng)力的輪船是誰發(fā)明的,?克萊蒙特號輪船是世界上最早出現(xiàn)的蒸汽機(jī)輪船,是現(xiàn)代輪船的鼻祖,。船舶用上蒸汽機(jī),,出現(xiàn)蒸汽機(jī)輪船是船舶動(dòng)力發(fā)展史上革命性演變。 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,。 克萊蒙特號輪船船長45.72米,,寬9.14米,船上裝有蒸汽機(jī),。1807年,,“克萊蒙特”號在美國哈德遜河上試航,獲得成功,,它以每小時(shí)6.4公里速度,,航行91.4公里。從此,,美國哈德遜河上開辟定期航班,,標(biāo)志了蒸汽機(jī)輪船正式投入使用。 五,、蒸汽船歷史,?蒸汽船最早的歷史在18世紀(jì)。 蒸汽機(jī)船時(shí)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(dòng)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(dòng)力代替自然動(dòng)力而進(jìn)人蒸汽機(jī)船的機(jī)動(dòng)船時(shí)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(dòng)船舷的明輪,,僅作為輔助動(dòng)力,。 六、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(gè)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(shí)候活潑好動(dòng),。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(gè)巧妙辦法,在船后安上一個(gè)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(shí)他就顯示了一點(diǎn)創(chuàng)造性。他十分愛好繪畫,,22歲時(shí),,他又到了英國倫敦繼續(xù)深造。 他在英國留學(xué)時(shí),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(gè)工程師了,。 那時(shí)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(dòng)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(dòng)兩艘各載70噸貨物的木船,??墒悄钦羝麢C(jī)船在試航的時(shí)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(gè)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(dòng)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(shí),,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(shí),,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(gè)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(shí),30小時(shí)到達(dá),逆水航行時(shí),32小時(shí)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 七、第一艘蒸汽輪船是誰發(fā)明的,?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,。 1807年8月,,富爾頓設(shè)計(jì)的“克勒蒙”號輪船在紐約市的哈德遜河下水了。這條船長約45米,,寬9米多,,排水量100噸。該船的發(fā)動(dòng)機(jī)是英國伯明翰的布爾頓和瓦特制造的,。富爾頓為這條船的兩舷設(shè)計(jì)了兩個(gè)明輪,,蒸汽機(jī)帶動(dòng)明輪旋轉(zhuǎn),明輪上的葉片在水中劃動(dòng),,推動(dòng)著船只前進(jìn),。克勒蒙號的航速達(dá)每小時(shí)6公里,,比帆船快三分之一,。它曾往返于紐約和奧爾巴尼之間,作為哈德遜河上的定期班輪,。因?yàn)楦粻栴D造出這條船投入了使用,,所以,人們就把輪船發(fā)明者的桂冠,,戴到了富爾頓的頭上,。 八、輪船發(fā)展史四個(gè)階段,?1,、舟筏時(shí)代 人類以舟筏作為運(yùn)輸、狩獵和捕魚的工具,,至少起源于石器時(shí)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(shí)代的遺物,。說明舟筏的歷史,可以追溯到史前年代,。 2,、帆船時(shí)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(shí)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(duì)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(gè)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(shí)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(dòng)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(shí)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(yùn)輸船舶迅速發(fā)展,。 九、汽車運(yùn)輸船發(fā)展歷程,?舟筏時(shí)代→獨(dú)木舟→筏→木板船→槳,、篙和櫓→帆船時(shí)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(shí)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(shí)代 船舶大型化→船舶專業(yè)化→船舶高速化→船舶自動(dòng)化→船舶內(nèi)燃機(jī)化 人類使用船舶作為運(yùn)輸工具的歷史,,幾乎和人類文明史一樣悠久,。從遠(yuǎn)古的獨(dú)木舟發(fā)展到現(xiàn)代的運(yùn)輸船舶,大體經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)代:舟筏時(shí)代,、帆船時(shí)代,、蒸汽機(jī)船時(shí)代和柴油機(jī)船時(shí)代。 舟筏時(shí)代 人類以舟筏作為運(yùn)輸,、狩獵和捕魚的工具,,至少起源于石器時(shí)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(shí)代的遺物,。說明舟筏的歷史,,可以追溯到史前年代。 獨(dú)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(dú)木舟,,是最古老的水上運(yùn)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(dú)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(dú)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(shí)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(dú)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(gè)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(gè)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??死锾貚u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(shí)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(shí)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(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(shí)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(shí)海上運(yùn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jiān)固,,估計(jì)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(duì)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(shí)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(jiān)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(gè)方向的風(fēng)力。15世紀(jì)時(shí),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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)間橫渡大西洋,,在整個(gè)航程中只有60小時(shí)是使用蒸汽機(jī)推進(jìn),其余時(shí)間仍用風(fēng)力,。在早期,,蒸汽機(jī)安裝在甲板上,,驅(qū)動(dòng)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(gè)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(shí)的大型船大6倍。船內(nèi)部用縱橫艙壁分隔成22個(gè)艙室,。船上安裝兩臺蒸汽機(jī),一臺驅(qū)動(dòng)直徑56英尺的明輪,另一臺驅(qū)動(dòng)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(shí)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(gè)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)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(dòng)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?yàn)橹亓枯p,功率大,旋轉(zhuǎn)均勻和無往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)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(duì),。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(yùn)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(shí)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(gè)時(shí)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(shí)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(dòng)作用,,同時(shí)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(shí)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(yùn)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(duì)),。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(shí)運(yùn)輸?shù)男枰?,美國建造?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(yùn)輸船舶,。為了提高船舶運(yùn)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(dòng)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(duì)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(yùn)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(yùn),。在油船大型化的同時(shí),,也出現(xiàn)了裝運(yùn)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(dòng)力,,載重量不超過2萬噸,航速每小時(shí)15海里左右。中國設(shè)計(jì)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(yùn)輸多種貨物的能力,,近年制造出多用途船,除載運(yùn)普通件雜貨外,,還能載運(yùn)集裝箱,、重貨、冷藏貨和散貨等,。 水路集裝箱運(yùn)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(yùn)輸形式的重大變革,。這種運(yùn)輸形式在貨物包裝,、裝卸工藝、碼頭管理和水陸聯(lián)運(yùn)等方面都有所突破,。采用集裝箱運(yùn)輸,,可以大大縮短船舶停港時(shí)間,節(jié)約人力,保證貨運(yùn)質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)“門到門”運(yùn)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(yùn)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?、叉車載貨自駛上下的滾裝船(又稱開上開下船),;以駁船作為運(yùn)輸單元,不需要??看a頭進(jìn)行裝卸而能實(shí)現(xiàn)江海直達(dá)運(yùn)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(dòng)以至海洋天文教育等綜合性的服務(wù),。與此同時(shí),,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(yùn)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(shí)18海里,集裝箱船航速在每小時(shí)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(shí)33海里,。但從石油危機(jī)以來,,燃料費(fèi)在運(yùn)輸成本中的比重直線上升。迫使?fàn)I運(yùn)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(yùn)航線上,,并日益發(fā)展,。 船舶自動(dòng)化 60年代初期以來,各國航運(yùn)企業(yè)為了減少船員人數(shù),、改善船員勞動(dòng)條件和提高船舶營運(yùn)的經(jīng)濟(jì)效益,,逐步實(shí)現(xiàn)了輪機(jī)、導(dǎo)航和艤裝三個(gè)方面的自動(dòng)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(diǎn),。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(shí)止,,世界商船隊(duì)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(dòng)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(dòng)機(jī)的全部市場,。因此,第二次世界大戰(zhàn)后的運(yùn)輸船舶發(fā)展階段被稱為柴油機(jī)船時(shí)代,。
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