蒸汽機船時(shí)代
18世紀蒸汽機發(fā)明后,許多人都試圖將蒸汽機用于船上。1807年,美國人R.富爾頓首次在“克萊蒙脫”號船上用蒸汽機驅動(dòng)裝在兩舷的明輪,在哈德遜河上航行成功。從此機械力開(kāi)始代替自然力,船舶的發(fā)展進(jìn)入新的階段。
早期的蒸汽機船
19世紀上半葉是由帆船向蒸汽機船過(guò)渡的時(shí)期。早期的蒸汽機船裝有全套帆具,蒸汽機只是作為輔助動(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)是使用蒸汽機推進(jìn),其余時(shí)間仍用風(fēng)力。在早期,蒸汽機安裝在甲板上,驅動(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(cháng)38米,主機功率80馬力。早期蒸汽機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。
蒸汽機船
“大東方”號蒸汽機船
1854~1858年英國人I.K.布魯內爾建造的“大東方”號鐵船被認為是造船史上的奇跡。布魯內爾第一個(gè)將關(guān)于梁的力學(xué)理論應用于造船,在船體建造上首創(chuàng )了縱骨架結構和格柵式雙層底結構。雙層底向兩舷延伸直到載重水線(xiàn)以上,形成了雙層船殼。上甲板也用同樣結構以增加船體強度。“大東方”號長(cháng)207米(680英尺),排水量27000噸,比當時(shí)的大型船大6倍。船內部用縱橫艙壁分隔成22個(gè)艙室。船上安裝兩臺蒸汽機,一臺驅動(dòng)直徑56英尺的明輪,另一臺驅動(dòng)直徑24英尺的螺旋槳,蒸汽機總功率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)世紀以后才出現比它更大的船。“大東方”號盡管經(jīng)營(yíng)失敗,但在造船理論和技術(shù)方面,卻為現代鋼船開(kāi)辟了道路。
蒸汽機船的完善
早期蒸汽機船驅動(dòng)明輪用的蒸汽機是單缸搖臂式,汽壓也很低。19世紀80年代出現了三漲式蒸汽機,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,三漲式蒸汽機配合螺旋槳成為典型的動(dòng)力裝置。19世紀末,蒸汽機已發(fā)展到四漲式六汽缸,蒸汽壓力提高到 13.6千克力/厘米,功率達到1萬(wàn)馬力。高壓水管鍋爐也逐漸取代了蘇格蘭式火管鍋爐。20世紀初,貨船一般是用三漲式蒸汽機作主機,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洋客船,以往復式蒸汽機為動(dòng)力,單機功率達到2萬(wàn)馬力。
汽輪機船、柴油機船的問(wèn)世
1896年,英國人C.帕森斯將他發(fā)明的反作用式汽輪機成功地應用于船上;同年,瑞典人C.迪拉瓦爾發(fā)明了沖擊式汽輪機。進(jìn)入20世紀以后,船用汽輪機不斷改進(jìn),因為重量輕,功率大,旋轉均勻和無(wú)往復運動(dòng)部件等,普遍應用于大型高速船。至今,某些大功率船仍用汽輪機作為推進(jìn)動(dòng)力。1892年,德國人R.狄塞爾發(fā)明壓燃式內燃機,即柴油機,20世紀初開(kāi)始應用于船上。柴油機熱效率高、油耗低,因而得到廣泛應用。40年代末,柴油機船的噸位即已超過(guò)蒸汽機船。
汽輪機、柴油機
油船和散貨船的出現
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(lèi)。1886年開(kāi)始出現具有現代油船特征的船,也就是將貨油直接裝在分隔的油密艙室內并用泵和管系進(jìn)行裝卸。進(jìn)入20世紀后,對石油的需求日增,油船逐漸形成一支專(zhuān)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,但在20世紀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(wàn)噸左右。第二次世界大戰后,各工業(yè)國經(jīng)濟恢復,原料需求劇增,油船和散貨船都向大型化發(fā)展。
油船、散雜船
大型遠洋客船的興起
19世紀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(xiàn)上開(kāi)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(xiàn)和東方航線(xiàn)上。80年代,已有載客千人以上,載重萬(wàn)噸以上,航速每小時(shí)超過(guò)20海里的豪華客船。20世紀30年代,大型遠洋客船的建造達到高潮,如著(zhù)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(wàn)噸以上,主機為汽輪機,功率16萬(wàn)馬力,航速每小時(shí)超過(guò)30海里。第二次世界大戰以后,這一勢頭又恢復了,到60年代,因遠程噴氣客機的興起才停止下來(lái)。大型遠洋客船的建造,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逐步建立和完善。例如1912年“泰坦尼克”號海難事件導致了后來(lái)國際海上人命安全公約的簽訂。
遠洋客船