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潜艇是怎样发展起来的?——潜艇探秘01

2016-06-15 张召忠 局座召忠

明初的万户是第一个想到利用火箭飞天的人,他把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在上面,双手举着2只大风筝,然后叫人点火发射。他在和天空短暂的亲密接触后献出了生命,但是他依然被称为“世界航天第一人”。一直到莱特兄弟发明了飞机,人们才实现了“上天”的愿望,不过在此之前,“下海”的愿望其实已经实现了,这就是接下来要讲述潜艇的出现和发展。



早期的潜艇


潜艇最初来源于一个很荒诞而无用的想法,有人想要建造出一种能够在水下航行的船,然后成功了,居然就是用这种简陋得惨不忍睹的方法成功了,至于这涉及的人是谁,下面会提到。接下来,“潜水器”的动力系统不断升级,其中,罗伯特·富尔顿把蒸汽机搬到了轮船和潜艇上(是的,就是他发明了汽船),随着潜艇自身的不断发展,它终于得到了应有的重视,并于17世纪初的时候,逐渐发挥了它在军事领域的天赋。

 

威廉.伯恩1578年构想的潜艇原理图


早期技术探索(1578-1898年)

最早提出潜艇设想的是英国科学家威廉.伯恩(1535-1582),他于1578年在一本叫做《发明》的书中提出要设计一艘能下潜到水下,并能在水下航行的船。40年后,荷兰发明家科尼利斯·德雷贝尔(1572-1633)就开始研究和试验能够在水下航行的船舶。最开始,他用木料做了一艘小船,外面蒙了一层涂了油的牛皮,船内装有羊皮囊,往羊皮囊中灌满水船就下沉;如果把囊中的水挤出去,船就浮出水面。这种能下潜的船需要用12个人划桨航行,这就是早期的潜艇雏形。



最早的潜艇,荷兰cornelis drebbel



荷兰发明家科尼利斯•德雷贝尔


1620-1624年,德雷贝尔在泰晤士河上对他发明的“潜艇”进行了多次试验,下潜深度达到20米,水下航行距离10公里,证实了他的“潜艇”具有下潜、上浮和水下航行的能力。后来潜艇的潜浮原理基本就是这个样子,皮囊进化成了水柜,下潜时向水柜中灌水,上浮时用高压气把水柜中的水吹除。


海龟号潜艇复制品


海龟号原理图


1775年美国独立战争爆发后,美国人布什内尔建造了一艘单人驾驶、螺旋桨为动力的木壳潜艇海龟号,这种船能在水下停留30分钟,潜深6米,3节航速。艇内通过手操压力水泵,排除舱内的水使潜艇上浮。

 

机器动力推进(1800-1897年)

世界上真正把机器动力用于潜艇并进行水下航行还是1880年以后的事。当时,英国人利用蒸汽锅炉燃烧后残存的蒸气可将潜艇驱动航行几海里。


罗伯特.富尔顿纪念邮票


第一个研究潜艇上用的蒸汽机推进装置的是美国人富尔顿(1765-1815年)。1794年他旅居英国,3年后移居法国,并开始研制新式潜艇,并于1800年制造了一艘鹦鹉螺号潜艇。该艇为铜壳铁架,水上航行时用折叠式桅杆和船帆,水下航行时靠螺旋桨推进,压载水柜可使潜艇下潜,水平舱能保持潜航深度,艇内空气可供4个人和2根蜡烛在水下呼吸和燃烧3个小时。鹦鹉螺号潜艇研制成功后,并没有得到法国政府的重视。富尔顿只好重返伦敦,继续试验他的鹦鹉螺号潜艇。保守的英国海军将领拒绝发展这种新型武器,富尔顿只好辗转回到老家美国。在那里,他研制成功采用蒸汽机推进、能装100人的沉默号大型潜艇。然而,这艘沉默号随着富尔顿的去世也永久地沉默于锚地,最后腐蚀而沉没。



罗伯特.富尔顿设计的鹦鹉螺号潜艇



罗伯特.富尔顿设计的鹦鹉螺号潜艇



1806年,罗伯特·富尔顿设计的带有螺旋桨的潜艇


1863年,法国建造了潜水员号潜艇,它以压缩空气瓶内的压缩空气推动活塞式发动机作为动力,这是世界上第一艘机械动力潜艇。该潜艇排水量420吨,长45米,宽3.7米,航速4节,航程9公里,下潜深度10米,艇员12人,装有一枚鱼雷。



法国潜水员号潜艇


1866年,英国人建造成功世界上第一艘电动机驱动的鹦鹉螺号潜艇,它采用由100节蓄电池为动力的2台50马力电动机驱动,水面航速6节,航程80海里。这种电动潜艇一直沿用到现在。


1881年,爱尔兰籍美国人(1841-1914)建造了一艘安装有一台15马力汽油内燃机的霍兰-II型潜艇,这是世界上第一艘内燃机动力潜艇。这种潜艇还装备了鱼雷,曾在哈德逊河上试航成功。



1878年约翰.霍兰设计的潜艇


霍兰潜艇内部结构图


1884年,俄国工程师发明了使用蓄电池驱动电动机的潜艇,艇上还装有潜望镜和空气再生系统。


现代常规动力潜艇在水面航行时使用内燃机、在水下航行时使用电动机,这种构想正是霍兰和维捷斯基等人的发明,这也为现代潜艇的诞生提供了动力装置方面的物质条件。



约翰.霍兰站立在潜艇指挥台围壳上


1881年瑞典人诺德费尔特与英国人加莱德设计建造-1号,艇长19.5米,排水量60吨,水面航速9节,1885年下水。它以蒸汽机为动力,当潜入水下时,锅炉熄火以剩余蒸汽作为动力。诺德费尔特-1号是当时比较大,也是比较成功的潜艇,该艇还装有鱼雷发射装置。

 

战斗潜艇成军(1897-1918年)

经过长达320年的潜艇技术探索和大量试验,潜艇技术基本成熟。1897年5月17日,美国建成第一艘战斗潜艇霍兰号。1898年,美国海军订购了6艘霍兰-III型潜艇,组建了世界上第一支潜艇部队。1900年10月12日,美国海军将其编入现役,序号SS-1型。霍兰号潜艇采用双推进系统,水面航行以汽油内燃机为动力,水下航行以蓄电池为动力,并改装过不同类型的推进器、升降舵和其它设备。艇首装有一个鱼雷发射管,备有3枚鱼雷,攻击力很强。装有两门炮,一门朝前,一门朝后。该艇机动灵活,操作方便,编有9名艇员。


1898年霍兰SS-1潜艇


1902年霍兰SS02潜艇


1903年霍兰SS-3潜艇


1897年,美国人莱克建成了第一艘双层壳体潜艇,在两层壳体间布置有可使潜艇下潜和上浮的水柜。到19世纪末期,关于潜艇的大部分技术难关基本都被攻破,法国和美国等相继研制成功战斗潜艇,并开始编入现役。20世纪初,潜艇已具有一定的作战能力,到第一次世界大战前,各主要海军国家共拥有260艘潜艇。这些潜艇大多采用柴油内燃机一电动机双推进系统、双层或部分双层壳体,航速和续航力有了明显提高。



日俄战争时期日本购买的霍兰I型潜艇


由于动力装置的发展和科学技术的进步,19世纪末期潜艇发展攻克了许多难关,有些技术一直沿用下来。1899年法国建造了世界上第一艘双壳体潜艇一角鲸号,水面航行采用蒸汽动力,水下航行采用电动力,水柜设于内外壳体之间,水下巡航力可达48小时。法国还于1905年建成世界上第一艘柴油动力潜艇白鹭号。除潜艇动力外,当时在潜艇的潜浮技术和武器配置方面也有长足进展。


到1914年第一次世界大战前,仅美国发明家约翰·霍兰设计和建造的潜艇就有40多艘,当时这些艇的水上排水量有300-400吨,水面航速14节,水下航速11节,装4个鱼雷发射管,潜深200米,配备28名艇员。

 

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