正文 第二章 乘風破浪的水上交通的發展(二)(3 / 3)

問題找到了,富爾敦一邊如饑似渴地學習高等數學、化學、物理等科學知識,一邊進行發明輪船的設計,前後費了9年時間,終於在1803年試製成功了一艘蒸汽推動輪船。不幸的是,這艘船還沒有試航,當夜就遭到暴風雨的襲擊,被摧毀了,沉入到塞納河底。

富爾敦毫不氣餒,1806年又組織起一批技術人員和工人,開始新的試驗。這次,他造出了一艘長45.7米,寬4.0米,吃水0.6米,船頭和船尾都成60度角,排水量約為100噸的新船,取名“克萊蒙特”號。

1807年8月9日,“克萊蒙特”號正式下水。船的前後各有一個客艙,蒸汽機安裝在船的中部,船體兩側是帶翼的明輪。蒸汽機啟動後,帶動明輪旋轉,推動船體向前。這就是機器船被稱為“輪船”的原因。

8月17日,世界上第一艘輪船“克萊蒙特”號在美國紐約哈得孫河上試航。富爾敦親自駕駛著輪船,緩緩地離開了碼頭,直向奧爾巴尼方向駛去。輪船走得又快又穩,240公裏航程隻用了32個小時就跑完了,比普通帆船要快得多了。富爾敦要製造機器船的夢想實現了。

以後,富爾敦對輪船又經過多次的改進和修整,使船速提高到每小時8公裏,1809年,富爾敦又建造了第二艘和第三艘輪船“海神之車”號和“典型”號,1810年辦起了輪船公司,輪船建造業從此便一天天地興盛起來。

富爾敦一生共建造了17艘輪船,對世界造船事業做出了巨大貢獻。

騰空高速船——氣墊船

早在100餘年前,人們就提出一種設想:在船底與水麵之間由一層高壓空氣生成一定厚度的氣墊,使船體全部或部分露出水麵,使船所受阻力大大減小,航速大大提高。但是,由於沒有完善的氣墊理論做指導,又值當時的工業水平尚不具備製造輕型、大功率發動機的條件,從而使這種設想無法實現。

20世紀50年代初,英國人考克雷爾等人首創了較完整的氣墊理論。該理論認為:如果利用升力風扇將壓縮空氣打入氣囊,並從船體周邊的射流噴口射出而形成氣墊,就可以將船全部“抬”出水麵。1956年,英國根據這一理論造出了試驗氣墊船,1958年又造成了第一艘有人駕駛的氣墊船“SRNI號”。這艘氣墊船長9.1米,船寬7.3米,總重3050千克,裝配有一台功率為320千瓦的航空用驅動風扇活塞式發動機。1959年7月,考克雷爾乘坐這艘氣墊船進行橫渡英吉利海峽的處女航獲得成功。1960年,英國人又對“SRNI號”氣墊船進行了改造,在它的底部周邊裝上了柔性圍裙,從而解決了氣墊船走向實用化的關鍵技術問題。由於采用了柔性圍裙,就像在剛性的輪子裝上輪胎一樣,增加了剛性的船體與地(或水)麵之間的距離,從而使氣墊船能夠在波浪上或在崎嶇不平的陸地上航行。同時,柔性圍裙的作用能使高壓空氣漏失量大為減少,可節省很多的飛升功率。

20世紀60年代以後,氣墊船迅速發展起來了。它既能在水麵上航行,還可以在急流險灘、草原、沙漠、沼澤地、淺水區或冰封的海麵上行走自如。在一定航速下,它可以飛越一定跨度的壕溝,跨過一定高度的垂直障礙,還能爬上一定角度的斜坡,跨越一定高度的陡坡。氣墊船的最大航速一般可達60~80節,有的可高達100節以上。此外,它不需要特殊的碼頭設備,停靠、啟動等都非常方便。

氣墊船自從被發明以來,便獲得了廣泛的應用。在民用運輸方麵,它可作為短途的客車、渡船、交通艇、救護船和供應船等;在軍事上可用作導彈快艇、登陸艇和反潛巡邏艇等。由於它的低磁性和有氣墊使它與水相隔開,使它可以安全地通過水雷封鎖區而免遭損壞,所以它也是有效而理想的反水雷艦艇。

英國是氣墊船的發祥地,英國政府十分重視這項新技術的發展,它已經成為英國造船業和國防工業中的一個重要組成部分。他們造的200噸的大型客車渡船SRN4,最高航速達70節,可載客254人和30輛小汽車,作為橫渡英吉利海峽的渡船已使用20多年。

我國自1965年製造了第一艘全浮式氣墊試驗船“711艇”以來,已先後研製了多種形式的氣墊船,並用於客運、交通、巡航和海上救護等。

理想之舟——超導電磁船

人類發現超導現象之後,很快就根據超導原理,利用超導體發明了磁懸浮列車。既然可以利用超導體把火車做成“飛車”,那麼能不能利用超導體將輪船做成“飛船”呢?美國、日本等不少國家的科學家開始這方麵的嚐試,並且經過艱辛的努力,發明了一種沒有螺旋槳、沒有舵的“超導電磁船”。

1985年6月,日本某企業成立了超導電磁船開發研究委員會,並開始了開發研究。1990年7月,日本的三菱重工神戶造船廠裏一艘長30米、寬10米、排水量185噸的船體建成了。1991年9月,人們又完成了兩組超導電磁推進裝置的安裝工作,這艘船被定名為“大和1號”。1992年6月16日,在神戶港附近海域,“大和1號”進行了直進、右轉、左轉等航行試驗,時速達到5.7海裏。這是造船技術上的一次革命,標誌著新一代的船舶將以全新的麵貌登上海洋運輸的舞台。

超導電磁船的原理是,利用超導體在超導狀態時電阻為零的特點,把超導材料製成線圈,通上強大的電流。因為不會發熱,所以不用擔心線圈會燒壞。這時,就會在海水中產生強大的磁場。同時,在海水中設置電極,利用海水中的導電特性,形成通電回路,使海水帶電。這樣,帶電的海水在強大的磁場的作用下,產生了使海水發生運動的電磁力,而船體就在反作用力的推動下向相反方向運動。由於超導電磁船是依靠電磁力的作用前進的,所以它不需要螺旋槳。

超導電磁船所獲得的推力與通過海水的電流大小、超導線圈產生的磁場強度成正比。因此,隻要控製進入超導線圈和電極的電流大小和方向,就可以控製船的速度和方向,並且可以做到瞬時啟動、瞬時改變方向、瞬時停止,其機動性其他船舶無法與它相比。

超導電磁船一發明出來,就顯示出了它強大的優越性,不僅速度快,不受氣候影響,推進效率高,控製性能好,而且噪聲小,結構簡單,易於維修。所以,它一問世,就被人們稱之為“理想之舟”。同時,這種超導電磁推動係統適用於各種用途的船舶,它可以做高速巡邏艦、貨輪、油輪、考察船、破冰船和水陸兩棲船的動力設備等。超導電磁船可以實現航道和港口的自動化導航。人們隻要在海底埋好導體,就可以像列車在鐵軌上運行一樣為這類船導航。

但是,由於超導體對低溫環境的要求非常苛刻,製冷用的液氮價格又相當昂貴,因此,超導電磁船的推廣遇到了比預想更為複雜的技術問題。然而,人們相信,隨著更為優良的超導材料的出現,這種“理想之舟”終究會變成“現實之舟”。有人估計,到2010~2020年,海麵上將出現航速達每小時185千米的商用化高速超導電磁巨輪。