陆地漫游：轮船时期的航海科技飞跃

轮船时期

船舶的飞跃发展

学过物理的人都知道，水的比重为1，比重比水大的物质将沉入水中。钢铁的比重为7．8，所以，拿一块钢铁掷入水中，它很快就会沉入水底。可是，大家又会发现这样一个现象，现代船舶大多是由钢铁制造的，它们不仅自身浮在水上，而且还能装载很多东西。这又是为什么呢？

了解浮力的朋友会很快告诉我们，钢铁船舶之所以能浮在水上，是由于受到浮力作用。

浮力是古希腊物理学家阿基米德在2000年前发现的，而且，阿基米德根据自身的反复实践得出了这样一条规律：物体在水中所受的浮力的大小和物体本身所排开的水的重量相等。如果物体所受的浮力大于自身重量的话，物体就会浮在水面。相反，如果物体所受的浮力小于自身重量，物体将会沉入水中。

铁块沉入水中是因为铁块本身所受的浮力小于铁块本身的重量，而一旦我们将铁块稍加改变，情况将又会有所变化。比如，把铁块压成铁板，然后加工成一只空心的盒子。当铁盒子放入水中时，盒子本身所受的浮力与盒子排开的水的重量相同，浮力作用于盒子的底部，支撑着盒子，使它不会沉没。要是盒子重量增加，盒子就会下沉，那么，盒子排开的水就会增加，也就是说，盒子本身所受的浮力就会增加。一旦盒子本身的重量比盒子本身排开的水的重量轻时，盒子就不会下沉。

钢铁轮船与铁盒子在水上漂浮的道理一样。轮船所以不会沉入水中而在水中漂浮，是由于轮船浸在水中的体积比用来做成船壳的钢铁本身的体积大得多。

大家知道，船舶浮在水上所排开的水的重量叫排水量，它与船体在水中所受到的浮力大小相等。船体浸在水中的深度称为吃水，由于船体建造前后左右不均，故船体各部分吃水并不相同，一般测量船体艏部的艏吃水和船体艉部的艉吃水。船体和水面的交线称为吃水线，也叫水线。船体浸在水中所受的浮力大小随着载物的多少而变化，货装多了，船体浸在水中的深度增加了，船在水中所受的浮力也增加了。

不过，钢铁成为造船材料是经过了一番激烈斗争而得以实现的。钢铁最初是与其他金属（比如铜）一起走上船舶的。当时，钢铁等金属用来包裹木船船舷，防止木船被撞坏。后来，战船出现了，人们又在船首和船尾包裹厚厚的钢铁，用以撞击敌船。

经过长时间的实践，有人萌生了这样一个想法：如果将木船外表全部用钢铁包裹，那么用作战船将更加牢固。于是，铁壳木质船出现了。

铁壳木质船的长期使用使人们发现了这样一些现象，一个船只的木质全部腐烂之后，其铁壳仍能浮在水面上。于是，又一种设想萌生了：用钢铁做成钢铁船。

用钢铁做成钢铁船的设想一出现，一些意想不到的阻拦纷纷出现了：有人说：铁船易生锈，难保养。后来，人们发明了防锈漆，初步解决了铁船生锈的问题。

又有人说：铁船重，跑不快。可事实说明，由于钢铁坚固，船壳可以做薄些，所以，钢铁船体比装载同样吨位货物的木船还要轻。而且，钢铁船体比木质船体外壳所受的阻力小，所以，钢铁船舶比同样吨位的木船跑得更快。

还有人说：钢铁船如若中了炮弹，铁壳破裂会炸伤人。后来的事实说明，炮弹击中铁船不会燃烧，铁壳破裂后也不乱飞，而且，如果在船体的重要部分装上厚厚的钢铁壳，大炮甚至炸不开它。

至于什么“铁壳惹鬼”、“铁壳不吉利”、“铁壳影响海龙王巡视”之类的迷信说法，更是不值一驳。

不过，钢铁船舶的建造就有个外壳连接的问题。最初，人们是用螺钉、铆钉连接的。由于这种方法笨重、劳动量大、质量差，影响了钢铁船舶的发展。后来，焊接工艺出现了，于是，用焊条来使构件熔化而连接在一起的新型钢铁船舶出现了。

现在，大多数船舶是用焊接工艺连接而成的钢铁船舶。

早期船舶的推进工具是篙、桨、橹、帆。那么，现代船舶是用什么来推进的呢？

也许有人会说，现代船舶还有用篙、桨、橹、帆来推进的。是的。但是，现代船舶中用篙、桨、橹、帆来推进的，是一些非常次要的小船，与原始船舶一样，它们被人们称为“慢牛”，而现代的船舶主要是用机器带动推进器运转来推进船舶航行的。用机器来推进的船舶被人们称为“机动船”或“轮船”，更有人形象地称它为“水上快马”。

最早应用在船舶上的机器是蒸汽机，它出现于19世纪初。蒸汽机由汽缸、活塞、气阀、曲轴、连杆等组成，当用煤或其他燃料将锅炉中的水烧成蒸汽，蒸汽又通过气阀进入气缸，借助蒸汽的推力，推动活塞做往复运动，由连杆带动曲轴做往复运动，曲轴带动桨轮运转，从而推动船舶前进。

由于蒸汽机结构简单、方便，因此而风靡一时，我国也于1865年建成了第一艘蒸汽轮船，该船每小时可航行25公里。

不过，蒸汽机体积大、重量大，但发出的马力却非常小，蒸汽机带动小船航行速度尚可，一旦带动吨位较大的船，速度就显得降低了，甚至比不上一些航速较快的帆船！

后来，科学家们又在蒸汽机的基础上发明了蒸汽轮机。蒸汽轮机是让锅炉中烧出来的蒸汽通过喷嘴冲到装有叶片的轮上，使叶片转动，进而带动推进器推动船舶。与蒸汽机相比，蒸汽轮机效率高、马力大、振动小，重量、体积也小。

不过，蒸汽轮机也有难以克服的缺点：构造复杂，制造困难，造价高，不能开倒车。于是，人们又开始了更新型机器的研制工作。

1897年，德国人基塞尔发明了一种可使用较重、较低廉燃料油的内燃机。内燃机由气缸、活塞、连杆、曲轴构成，利用燃油在气缸内直接燃烧，燃烧后气体膨胀，推动活塞运动，再通过连杆，使曲轴转动，带动推进器。与蒸汽机相比，内燃机具有体积小、效率高、功率大等一系列无可比拟的优点，因而很快就被用做船舶的动力。内燃机的燃料有柴油、汽油、煤油、煤气、天然气等，依据所使用燃料的不同，分别称为柴油机、汽油机、煤油机、煤气机、天然气机等。船用内燃机主要是柴油机。目前，内燃机已广泛应用于各种类型的船舶上，成为当前最主要的船舶动力。

随着海洋运输和海上军事竞争的日益加剧，船越造越大，速度要求也越来越高，内燃机就显得力不从心了，而且为适应大功率的要求，内燃机的体积也过于庞大，一艘万吨级船舶所用的柴油机竟有三层楼高！最近40年时间内，人们又发明了新型的旋转式发动机——燃气轮机。它具有马力大、启动迅速、噪音低、维护管理容易、换装主机时间短的优点，是船舶动力的又一革新。

在燃气轮机中，空气先经过压缩机压缩，提高温度，通入燃烧室，燃油在燃烧室中燃烧后，产生高温燃气，再通过喷嘴冲动装有叶片的转子，或者直接通过叶片而喷出，使转子高速转动。

在发展内燃机、燃气轮机的同时，人们还发明了核动力和超导推进动力。核动力即原子能动力，通过原子能反应堆产生出原子能，进而带动推进器运转。超导动力即利用超导原理制成的超导电机推进船舶前进。

在发展机器动力的同时，船舶推进器也得到了发展。最初，船舶推进器采用的是酷似我国古代车船上轮子一样的桨轮，后来，人们发现了早在15世纪的螺旋桨构思很有新意，并在1802年由美国新泽西州人约翰·史蒂文斯造成了第一艘螺旋桨船。尽管这条螺旋桨船和富尔顿之后设计的螺旋桨船均建成，但是，人们却不能相信小小的螺旋桨会比巨大的桨轮优越，所以，在螺旋桨出现之后很长的一段时间内，蒸汽动力远洋船仍很少用螺旋桨推进，而是采用舷侧明轮打水推进。装在舷侧的明轮在风浪较平静时航行比较顺利，在风浪较大时，由于轮船的剧烈横摇，往往一侧的桨轮脱离水面无法打水，使桨轮空转，不仅浪费动力使船速减慢，而且使船舶难以操纵。1844年，“大不列颠”号用蒸汽机带动螺旋桨推动轮船横渡大西洋成功，证明了螺旋桨推进的可靠性。1845年，英国海军部又在用螺旋桨推进的巡洋舰“响尾蛇”号和用明轮推进的汽船“爱里克托”号之间安排了一场有趣的比赛。动力相当的两艘船的船尾相互系牢，获得信号后就全速开航。“响尾蛇”号的螺旋桨飞快地转动，“爱里克托”号的明轮猛打着水。结果是前者获胜，后来被倒拖过来，船尾向前以2．5节的速度被拖着跑。

这一场震惊造船界的水上“拔河”比赛以螺旋桨的胜利告终。但是，保守的英国海军部还是不肯在所有的军舰上装备螺旋桨。直到19世纪中叶，俄国的大炮在克里米亚海战中把英国军舰上的明轮推进器轻易地击毁后，才使英国海军清醒。从此，英国才将所有的军舰上的推进器都改为螺旋桨。与此同时，其他各国海军也吸取了英国海军的教训，纷纷采用螺旋桨。之后，商船也逐步以螺旋桨代替明轮。

天文导航和指南针导航这两种方法使人们摆脱了海岸，但在雾天、阴天和复杂的海区就可能出现误差而酿成悲剧。后来无线电导航和雷达导航以及卫星导航诞生后，人类才真正地做到了“海阔凭船行”，才真正地获得了海上航行的自由。航海学家们把其称为“并不轰动但极有力量的航海革命”。

无线电导航就是接收沿岸设置的导航台中较近的两个导航台同时发来的无线电信号，根据这两个导航台发出信号到达舰船的时间差计算出这两个导航台与船只之间的距离差。比如距离差为零，那么，船只只能在两个导航台连线的垂直线上的任何一点。比如距离差为100，那就可能在图上划出的曲线上得到一个距离差曲线，当然无法测出舰位，但既然测一个时差可得一个距离差曲线，那么连续测两个时差，或者两部仪器同时测一个时差，两条距离差曲线的交点就是舰位了。以上介绍的就是无线电导航最基本的原理。后来人们又变测时差为测信号电磁波的相位差，从而提高了导航精确度和导航距离。

雷达导航是依靠雷达荧光屏上目标显示的变化情况而引导航行的。大家都知道，雷达是由天线、发射机、接收机、显示器、电源组成的，而雷达也是利用无线电来测定目标方位、距离的。当雷达的发射机发射出的电波遇到障碍后，就被反射回来，被接收机接收到，便在显示器的荧光屏上显示出来。根据回波的方向便可测定目标的方位，根据发射电波到回收电波的时间，可计算出被测定目标的距离。船舶在海上航行时，打开雷达，周围二三十海里的目标都显示在荧光屏上。只要选择近而显影清楚的小岛、海角等目标，测定三个目标的距离，以目标为圆心，距离为半径，用圆规画出三个圆弧，圆弧的交点就是舰位了。知道了舰位，也就知道了船舶应该航行的方向。在雾、雨、雪等不易看清前方的情况下，整个航行途中均启动雷达，还可防止与其他船舶相撞。这与前面测知舰位的方法相反，即时刻观察本船前方有无“目标”，如有，则在荧光屏的亮点上用色笔点描出点“1”，过1～2分钟，亮点移动，得出点“2”，再过1～2分钟，亮点再移动，得出点“3”。把1、2、3三点连成一线，如果连线指向荧光屏中心或接近中心，也就是指向本船的话，表明跟来船有碰撞危险，应采取避让措施。假如1、2、3点连线是1、2’、3’三点，即连线指离荧光屏中心（即船位），就不存在碰撞危险，不必避让。

卫星导航是借助卫星引导船舶航行的方法。研究和应用卫星进行导航时间很短，至今才有40多年的历史。1957年，美国霍普金斯大学应用物理实验室的研究人员在跟踪前苏联发射的世界上第一颗人造地球卫星的时候，忽生奇想：既然我们站在地球上能够测出卫星的位置，那么，人们运用卫星也一定能够测出地球上一些设施的位置。这一设想萌生后不久，人类就进入了用人造卫星进行导航的新时代。

导航卫星直径只有50厘米，尽管它的个头不大，但它小小的身躯中却装满了多种多样的现代化仪器，有无线电接收机、信息编译器和存储器，这些仪器能接收地面送来的信息，进行编译工作，然后将信息存起来。另外，卫星上还装有无线电发射机，不断地按规定的程序向地球播发信息。在卫星体外的下面装有一副天线，既能收信息，又能发信息。卫星体外的上面伸出一根很长的杆，杆顶有一重物，在卫星绕地球飞行时，由于离心力的作用，重物总是保持在外边，结果，使卫星下面的天线始终向着地球，保证了无线电联络不间断。

导航卫星上的电子仪器是需要电的，那么卫星上的电源是哪里来的，也许有人会猜想在上面建个小发电站，也有人猜想是用发射卫星前带去的蓄电池，其实都不是。卫星上的电源是受到太阳光照射时就产生电能的太阳能电池。当然，卫星还带有蓄电池。当太阳光照到卫星时，太阳能电池一边给各个仪器供电，同时还给蓄电池充电，当卫星飞到地球的背阴部分时，太阳光照不到卫星，太阳能电池不发电，蓄电池就成为电子仪器的电源了。

卫星导航实际上也是一个为船舶定船位的问题，它和前述的天文导航中测星星定船位有很多共同之处，都只要知道在不同时间星星或卫星和地球上船舶位置的具体关系，通过计算或作图把船舶的位置确定下来。不过，这一切均已被科学家们完成了，根据这一原理设置的卫星导航仪就装在现代船舶上，每当测量时，导航仪内的电子计算机便能够根据电子仪器自动测量的数据自动计算出舰船的位置，并在荧光显示器上显示出来。

发明轮船

自从有了船，大大方便了人们的水上运输。但是，这些船都是靠风力和人力行驶的。船能不能摆脱对风力、人力的依赖，而能自己行驶呢？于是，轮船的发明就在这美好的愿望下开始了。

1769年，英国人瓦特在前人的基础上制造出了比较完善的蒸汽机，给当时的工业生产带来了福音，也给古老的船只注入了新鲜血液。人们开始想着把蒸汽机装上船，来推动船只航行，使船儿再也不需依靠风力和人力来行驶。美国发明家菲奇最先取得了成果。1787年，他建成了世界上第一艘蒸汽独木舟。独木舟的两侧各安上3支一组的长桨，蒸汽机装在船上来带动这些长桨交替划动，从而驱使船儿向前行驶。

菲奇在一条小河中试航，他坐在船上开启蒸汽机，小船真的动了起来，渐渐地由慢到快向前划行，6支长桨在两边交替划动。

“菲奇，让我们也到船上来玩玩。”岸上有人大声喊。

“不行呀，这船太小。”菲奇看看自己的发明，船真的太小了，坐不下两个人。

“那就造得大一点嘛！”岸上的人对菲奇倒是信心十足。

是呵，造个大一点的蒸汽船！这次小小的蒸汽“独木舟”试航给了菲奇很多启发，也使他发现了很多还需要改进的地方。

这以后，菲奇对他的蒸汽船反复改进，又建造出了一艘新型的大蒸汽船。建造这艘船花掉了他多年的积蓄，怎么办呢？菲奇想：如果用这艘船来载客或者运货，不也可以挣点钱吗？于是，他到处征集投资者，为他的大汽船募钱。终于，1790年的夏天，在特拉华河上开辟了从费城到巴林顿之间的定期航线，大汽船就在这条航线上来回运行。但不幸的是，由于旅客和货物来源不太多，再加上大汽船上的蒸汽机常常会出点故障，这条航线钱没赚到，反而亏了本。很多投资者绝望了，他们撤回了投资，大蒸汽船也被迫停航。

人们再也看不到菲奇的身影了。无力改变境况的菲奇，在无可奈何伤心绝望中吞下了大量安眠药，自杀了。

继菲奇之后，英国发明家薛明敦于1802年制成了“邓达斯”号蒸汽船，他计划把它用于拖带运河里的船只。在当时，船只都是由马拉的，而且还形成了一个强大的马拉业主组织，所以，薛明敦想用蒸汽船拖船的消息一传出，立刻像炸了马蜂窝。马拉业主们眼看他们的利益将受到威胁，立即组织起来，反对薛明敦，硬说机动船形成的波浪会损坏堤岸，以这种荒唐的理由作借口，阻挠了薛明敦这项计划的实施。

就这样，菲奇和薛明敦虽然都造出了世界上最早的蒸汽机船，都付出了很大的代价，菲奇还为此送了命，但他们都没能赢得轮船发明者的荣誉。这顶桂冠最终戴在了富尔顿的头上。

富尔顿，1765年出生于美国宾夕法尼亚州兰开斯特城的一个贫苦农民家里。他很小的时候，父亲就去世了。因为家里穷，他9岁才上学，只读了几年书，就到珠宝商店当学徒去了。14岁时，他又在一位制枪匠那里学习汽枪制造技术。

虽然生活很艰苦，但富尔顿活泼好动的天性依然如故。他常划着小船到河中玩耍。咦，船怎么游动起到了！没有划桨，风平浪静的，船怎么会动呢？富尔顿看到自己的双脚在水中动，他明白了：原来是自己的双脚起了长桨的作用，推动了船儿游动。爱动脑筋的富尔顿想：用双脚总不方便，如果用手来摇动一个在水中转的轮子，不也可以前进吗？还可以不划桨，能省多少力气呀！富尔顿真的动手干起来，他在船尾部装了一个可以转动的轮子，用手摇动，船就向前滑行了。富尔顿可高兴啦！不过，他还不满足，他想要是用工厂里面那种蒸汽机来带动桨轮，不就更好了吗？

富尔顿从小还十分喜爱绘画，17岁时曾专门到费城学画，并在一家机器厂做机械制图工作。22岁时，他又到英国伦敦继续深造学画，但他对轮船的兴趣始终不减。除了学画，他把主要精力都用于钻研科学技术。他发明了大理石锯割机、纺麻机、麻绳搓编机等新式机械，并有机会仔细观察研究了薛明敦那被马业主们搁置起来的“邓达斯”蒸汽轮船，看到了许多书本上看不到的东西。更为幸运的是，他还结识了发明蒸汽机的瓦特，两人甚至成了朋友。瓦特常给他讲自己是怎样改进蒸汽机的，富尔顿听得津津有味，很受启发。他把全部精力都投入轮船的发明中去，投入到从小就萌发的那个梦一般的理想的实现中去。

1799年拿破仑在法国上台前后，法国和英国一直处于对立状态。1805年4月，英国又鼓动俄国、奥地利等国重新参加反法战争。为此，拿破仑积极准备渡海进攻英国。富尔顿听到这个消息，赶紧来到巴黎求见拿破仑。他把画的蒸汽轮船图纸和模型呈给拿破仑看，希望拿破仑能按他的设计图纸制造蒸汽船，以便能快速渡过英吉利海峡。富尔顿这样做，是希望得到拿破仑经济上的支持。但拿破仑根本不相信这种设计，他甚至把富尔顿看成一个招摇撞骗的人，大声嚷嚷着把富尔顿赶出了办公室。拿破仑对在场的人解释发火的原因时说：“他要使我相信，能够用开水推动船。哼！”看来拿破仑对蒸汽机真是一无所知。

富尔顿碰了壁，但不幸中却有大幸，他的设计引起了当时在场的美国驻法国公使利文斯顿的注意，原来他也是个轮船发明迷。

利文斯顿赶忙跑出去，拉住气呼呼往回走着的富尔顿，笑着说：“别生气，来，咱们找个地方聊聊”。不由分说，利文斯顿拉着富尔顿找到一家优雅的咖啡馆，两人坐下，边喝边聊。

从利文斯顿口中，富尔顿知道他是美国驻法公使，也喜欢造轮船。于是，富尔顿一扫刚才的郁闷，他滔滔不绝地对利文斯顿谈他的想法，他的设计。利文斯顿也非常高兴，说：“好，从现在开始，咱们一起干，我给你撑腰。”富尔顿紧紧握住了利文斯顿的手。

利文斯顿还常邀请富尔顿去他的寓所吃饭、交谈，并使富尔顿在轮船制造上获得了可靠的经济后盾。(www.xing528.com)

1803年，富尔顿在塞纳河上建成了一艘长70英尺、宽8英尺的大轮船。试航的日子定在8月10日。他和妻子、利文斯顿，还有许多支持他的朋友，以及一起造船的工人都兴奋而焦急地等待着试航这一天的到来；并且仔仔细细地对船的各个角落都进行了检查，生怕试航时发生意外情况。但是，意外的发生却不是在试航中，而是在试航前。8月9日晚上，一阵狂风恶浪突然袭来，把轮船拦腰截成两段，眨眼间船便沉入河底。沉船的另一原因是当时的蒸汽机太重。

多年的心血毁于一旦，怎么不叫人心痛！风平浪息了，富尔顿站在河岸上望着滔滔河水，他哭了，多年来的努力，多年来遭受的辛苦一齐涌上心头。

几度春秋，几度风雨，富尔顿仍然情系轮船。他擦干泪水，决心继续努力。

1807年，富尔顿举家离开欧洲，回到了祖国。他面对挫折，没有灰心丧气，而是重新振作精神，又筹措资金、人员，重新设计造船。不久，在美国纽约的哈得逊河上，他造起了一艘名为“克莱蒙特”号的轮船。

这艘船很大，长达40米，它没有人们习惯看到的橹，在船体两侧各有一个大水车式的轮子；它也没有令人熟悉的帆和桅杆，只是矗立着一个冒黑烟和火星的大烟囱……这可成了纽约街头巷尾的特大新闻，人们谁也没见过这样的怪船，它像一个庞然大物停泊在哈得逊河上。

试航的日子终于来到了，富尔顿在对“克莱蒙特”号作了全面细致的检查后，决定于8月17日在哈得逊河上试航。为了宣传轮船的威力，他邀请了各界人士前来观赏，许多人也正想亲眼看到这怪船到底会发生什么怪事，所以也都不请自来。正是夏季，天气炎热，火辣辣的太阳当头照，但是人们仍然撑着遮阳伞，摇着扇子，来到被太阳烤得热烘烘的河岸，等着看新鲜事。轮船还未试航，岸边已是人声鼎沸，热闹非凡。

试航时间快到了，嘀嗒，嘀嗒，开船！富尔顿一声令下，船体缓缓离开船座向河中滑去。“轰轰轰”，由富尔顿设计、瓦特亲手制造的发动机响起来了，两侧的水轮拍打着河水，“克莱蒙特”号航行开始了。岸上的人们顿时看得惊呆了，他们欢呼起来，纷纷和船上载的客人招呼。船上的人们，随着船的航行，一路浏览了两岸柔和美丽的风光；而岸上的人呢，则发狂一样地紧跟着行驶着的轮船奔跑、追赶，别有一番情景。

32个小时过去了，“克莱蒙特”号胜利到达了预期目的地，从纽约抵达相距240千米的哈得逊河上游小城阿尔巴尼。而以前的人力风力船航行这段路程，即使赶上顺风的好天气，也要行驶48个小时。“克莱蒙特”号理所当然地赢得了它应有的位置，它再也不是怪船了，而成了哈得逊河上的定期班轮，来往于纽约与阿巴尼城之间。

富尔顿真的成功了，从小的梦幻终于成为现实，还有什么比这更令人高兴的呢？

富尔顿的成功，也使人们深深认识到了轮船的威力，它正式揭开了航运史上轮船时代的序幕。因此，尽管在富尔顿之前造轮船的人，有菲奇、薛明敦等不下10人，但世界公认的轮船发明人是富尔顿。

发明电动船

自从发现了电，发明了蓄电池以后，人们始终在设法扩大它的用途。将电用于日常生活、工业生产，当然也忘不了交通工具，电动船的发明便是其中一例。

卡尔·福里森是德国西门子公司的总工程师。19世纪80年代初期开始，他就十分注意有关电、蓄电池的信息，因为他有一个愿望，“发明一种用电来驱动的船只！”以往发明的船都是用蒸汽机、汽轮机作为动力的，能不能改用蓄电池呢？”

带着这个问题，福里森走访了许多造船厂，所有的回答都使他感到不满意。最后，他来到了汉堡的一家蒸汽船制造厂。

福里森向厂长先生请求说：“我们为了试验一下蓄电池的应用领域，需要一条小型的螺旋桨船，贵厂不知能否为我们特制一条？”

厂长先生考虑了一下说，“这种船，我们以前虽然没有造过，不过，福里森先生，我们还是很有兴趣和您合作的。这样吧，您先说一下你们这条船有什么具体要求，我们再一起讨论一下，好不好？”

于是，福里森一五一十地将他的设想和要求告诉了厂长，最后，船厂以3250马克的价格达成了制造这条特殊船只的合同，并答应于1886年9月交货。

到了交货的时间，福里森又一次来到这家船厂，呈现在他眼前的是一条长11．5米、宽2米、吃水深80厘米的船只。他将这艘船命名为“埃雷拉”，福里森在这条船上装上了80个蓄电池，但到哪里去试航呢？按规定，试航必须得到警察局的批准，于是他向皇家警察局提出申请，要求允许他的电动螺旋桨船能在上下施普雷河及所连接的湖泊和运河中航行，警察局很快批准了福里森的要求。福里森立即把“埃雷拉”运到了波内斯霍夫的西门子公司，因为这80个蓄电池要在那里充电，它是西门子公司建立的一家蓄电池工厂。

试航那天，下施普雷河两岸人头济济，微风吹拂下的河水，泛起层层波光。这艘电动船在河中显得格外娇小，虽说它也可载客30人。

“起航！”随着一声响亮的声音，“埃雷拉”缓缓地开出了码头，经过1个半小时的时间，它运行了14千米的距离。福里森的梦想成真了！1886年10月8日的《南德意志日报》作了详尽的报道：“在柏林，几乎每天都可以看到一条以电力驱动的船航行在下施普雷河上，它是西门子公司的产品，由蓄电池作为船的动力，蓄电池工作时间为3小时，充电时间为6～8小时，这80个蓄电池装在船中央甲板下……”

一时间，人们争相前往观看这世界上第一艘用电驱动的“怪船”。1891年，在法兰克福国际电子博览会上，“埃雷拉”电动船大出风头，被放在其他展品旁一同展出。但这以后，人们便逐渐地忘记了它，它只是作为电动船的开路先锋被永远载入了史册。

利用海浪动力

18世纪中叶，有一艘英国捕鲸船在北冰洋发现一头漂浮在海面上的死鲸，捕鲸人员划着小艇赶上去，企图把鲸叉住，然后拖回母船加工利用。可是，他们拼命划桨，却始终追不上随浪漂流的死鲸。

这件事吸引了许多科学家的注意，他们经过研究终于弄清了真相。原来，漂在海面的虽是一条死鲸，但它的鳍却起着一种“动力机”的作用，它把海浪摇动的能变为推动其前进之力。因而死鲸也能随波逐流，竟使小艇望鲸莫及。

海浪具有很大的能量，巨大的海浪曾经把一块13吨重的岩石抛到20米高处；强烈的波涛，曾围打过35米高的灯塔，并把它摧毁；苏格兰附近的巨浪，威力达到每平方米29吨，曾把2600吨重的防波堤卷入海中。这么大的能量能用于航行吗？

有人曾作过计算，一艘巨轮在海上航行，如果遇到7．5万马力的海浪，海浪的一部分能量散失，一部分被反射变为较小的海浪，还有一部分不小的能量，使巨轮产生摇摆，估计这部分能量约有1．1万马力，如果能把它变为船只航行的动力，那就是一举两得，既能得到船只前进的动力，又可减轻船只的摇摆。

1980年夏，挪威的特隆赫姆船模试验所，成功地进行了用波能推动船舶的试验。这项新的试验是电力工程师埃纳·亚科布森在奥斯陆海湾完成的。波能船有一个特殊装置，该装置是在船体下安装一根轴，轴上有10个金属活动片，类似鱼鳍。金属片在波浪的推动下，上下运动，驱动船舶前进。试验结果表明，摇动幅度达31度时，船在发动机停机的情况下，能获得每小时11海里的航速。波能船在迎浪前进时比顺波而下时的速度更快，因为迎浪前进时，浪涛对金属片的冲击力量更大一些。亚科布森设计的波能船长达50米。

目前不少国家已成功地试制了海浪动力潜艇。实验表明，一艘装有总翼面191．5平方米，长达100米的潜艇，在两米长的海浪冲击下，可以达到常规潜艇的水面巡航速度。

波能船以海浪作动力，前景非常广阔。

装上“翅膀”的快艇

滑行艇在水面航行时，艇底还有相当大的部分表面浸在水中，它影响航速的进一步提高。有人为此提出给快艇装上“翅膀”，让它能“飞”起来的设想。经过多次研究试验，便产生了水翼艇。

水翼艇的艇底形状和冲翼艇相近，不同的只是在艇底装了一副或二副水翼。水翼的形状类似飞机的机翼，其横断面通常采用圆背形或弓形，其作用原理与飞机机翼的作用原理相近。当装有水翼的艇体高速航行时，水流由水翼剖面前端流至后端时，由于水翼与水流之间有一个冲角，水流被水翼面压在下面，从而对翼面产生向上的压力。另一方面，水流经过水翼上面时，水流走的路程较远，流速较快，压力因而降低，这样，水翼就产生向上的升力。当升力超过艇重时，就将艇体抬出了水面（或部分抬出水面），从而大大减小了水的阻力，提高了船体的航行速度。

水翼艇的分类方法很多，按水翼数目的多少可分为单水翼和双水翼；按水翼与水平面的相对位置可分为割划式、全浸式和浅浸式三种；按控制方式可分为自控和非自控；按载荷分配不同可分为鸡式和鸭式；按翼面水流产生空泡的程度可分为亚空泡和超空泡；按能否收放分为固定与收缩或转折等几种。而大多数人是以割划式、全浸式、浅浸式进行分类的。

割划式水翼具有自稳性，即在风和浪等外力干扰下产生横倾或纵倾时，能自动调节左右舷的升力或整个水翼升力，使艇体恢复平稳。但是，风浪大时，耐波性较差。一般用于内河、湖泊和沿海航行的水翼船舶上。

全浸式水翼较为先进，受波浪的干扰影响小，能将艇体的航速提高到60节左右。不过，当其浸深超过舷长时没有自稳性，必须有一套自动控制系统来保持其飞高和纵向、横向稳定性；又因吃水深且水翼伸出舷外较多而影响排水航行和靠离码头，为此需增设一套水翼上翻机构，因此结构复杂而造价高。一般用于适航性要求高的海洋水翼艇上。

浅浸式水翼介于全浸式与割划式之间，其性能、用途也介于其间。水翼艇的艇体大多采用铝合金制造，部分采用高强度钢制造，而水翼则采用不锈钢或钛合金制造。其动力装置一般采用轻型高速柴油机或燃气轮机，大多以水螺旋桨推进，只有全浸式自控双水翼艇采用喷水推进器推进。水翼艇具有良好的快速性。在静水中，与同吨位的排水型艇、滑行艇相比，航速最高。全浸式自控双水翼艇还具有优越的适航性，能比同吨位的其他艇型提高两级海情左右。此外，水翼艇航行时形成的尾浪和航迹较小，传入水下的噪音也较小，对附近其他船舶的影响较小。

尽管如此，水翼艇也存在一些缺点。如向大型化方向发展较困难；因受水翼空泡的限制，航速超过70节以后，再提高航速困难较大；结构复杂、吃水深、宽度大的水翼艇较难操纵。

水翼艇的应用与滑行艇相近，在民用方面，可用作轻型、高速、短途用的客船、客货船、渡船、游艇、体育赛艇、消防艇，在军用方面，可用作导弹艇、鱼雷艇、猎潜艇、巡逻艇等。

20世纪80年代以后，水翼艇正在朝大型化、高速化、水翼自动控制化、燃气轮机化、喷水推进化等方向发展。据介绍，美国正在大刀阔斧地对传统水翼装置进行改进，企图能研制出航速超过80节、1000吨级的远洋水翼船。

形似飞机的冲翼艇

冲翼艇是气垫船的一种。它是一种外型像飞机，艇体两侧有大型机翼，艇尾有大面积的空气方向舵和水平舵，靠空气螺旋桨或喷气发动机推进的船只。它利用安装在船体上的机翼贴近水面或地面飞行时所产生的表面效应升力形成气垫而支持艇重，能在水面航行或腾空低飞，又称飞翼艇。

尽管冲翼艇属于气垫船的一种，但其研制工作却比气垫船早得多，早在20世纪30年代就已经开始了，不过，就是到今天，冲翼艇仍处于试验阶段而未进入实用。

与其他船舶相比，冲翼艇有如下几个特点：（1）具有很高的航速。由于冲翼艇的艇体完全脱离水面，故其所受的阻力小，航速高，可达100～300节；（2）具有优越的适航性。冲翼艇一般离水面几米高飞行，故不受波浪或很少受波浪的影响；（3）具有良好的两栖性。能在水面、地面、雪面、沙漠、沼泽地、草原等飞行，并能飞越一定高度的障碍，比气垫船的两栖性还要好；（4）具有独特的超低空飞行性能，能在30米以内高度上飞行，比飞机的隐蔽性高得多；（5）具有较好的经济性，冲翼艇比同样重量和航速的气垫船和水翼艇所花费的主机功率小；（6）航行中的稳定性、操纵性、可靠性还不高，航程也较短。

冲翼艇的结构为飞机式，艇上的仪器大多数也来自飞机，其外壳一般为铝质。可用作导弹艇、登陆艇、护卫艇等高速攻击艇和客艇、游艇、交通艇等民用船只。

海上连理枝

所谓双体船，就是有两个并列的船体，上部由构架或连续甲板连接的船只，或者是两舷各有一至两个平衡浮筒的单体船。

显而易见，双体船比单体船的稳性好，甲板面积大，用构架连接起来的双体船，两个船体之间便于安装起重装置，这对海上救生及进行其他海上作业是极为重要的。前苏联曾成功地使用过专门打捞失事潜艇用的“公社”号双体客船。20世纪70年代，前苏联造船专家建造了“实验”号双体渔船和“休养”号江河双体游艇，设计并开始成批生产大型海上双体船和货船。美国海军也建有两艘用于深水救生工作的双体船。

以上所讲的是传统的双体船，在20世纪60年代，一种新型的名叫半潜双体船（又称小水线面双体船）的船型受到了重视。半潜双体船是一种介于潜艇和水面船之间的特殊船型，这种船由下体、水上船体（即上体）、支柱（或称支架）三个主要部分组成。下体是两个全潜于水下、彼此平行且相对称、形状与潜艇或鱼雷相似的浮体，是半潜双体船产生浮力的主要部分。上体是一个完全高出于水面以上，形状大致像一只长方形的箱体，内部是舱室，上面是宽敞的甲板。支柱是穿透水面将上体、下体连成一体的垂直翼状体，它的内部容积可作为上下体之间的通道。每个下体可以由一个或两个，甚至多个支柱与上体相连。支柱的水线面很细瘦，但由于各支柱的水线面分散在左右前后，间隔较大，因此对于船的中线面和船长中点具有足够的面积矩，也就能够充分保证船的纵向和横向的静稳性。支柱的水下体积还提供了小部分浮力。

与其他船舶相比，小水线面双体船有如下几个特点：（1）低的兴波阻力。双体船的湿表面积约为等排水量单体船的二倍多，所以小水线面双体船的摩擦阻力比常规单体船大一倍以上。形状阻力在较宽的速度范围内几乎保持不变，即使船型局部稍加变化也没有明显的反应。而兴波阻力则无论在船的速度和形状改变时都会非常敏感地引起变化。小水线面双体船的主要排水体积——下体完全潜于水下，支柱露出水面上的水线面积又很小，这样就有效地减少了兴波阻力。特别是高速时，它的优越性更加显露，总阻力显著低于常规的单体船。在30～50节，其阻力优于已有的水面舰船，包括水翼艇和气垫船。（2）良好的耐波性。小水线面双体船完全潜于水中的下体和它的小的水线面使海浪对它扰动力较之常规的单体船大为降低，在波浪中的运动幅度大大地小于常规的单体船，且在风浪中失速小，能保持较高的航速性能。（3）宽敞的甲板面积。随着科学技术和武器的日益发展，水面舰艇特别是巡洋舰、驱逐舰、护卫舰这一类多用途的战斗舰艇，它的有限的甲板面积和舱室容积已经不能满足容纳多种武器和日益复杂的自动控制设备的要求，相比之下，小水线面双体船则具有从首到尾利用率很高的箱形水上船体和宽敞的甲板面积，为设置多种武器和停放直升飞机提供了极为有利的条件。（4）声纳探测效果好。常规水面舰艇的舰体声纳在高速航行或在波涛汹涌的海洋中航行时，本舰的噪声对声纳接收器的干扰很大。在速度超过25节或在舰艇上颠下簸的大浪中，声纳实际上是不起作用的。小水线面双体船由于具备航行稳定、下体全潜于水中、螺旋桨噪音低，外界对声纳干扰小等优异条件，可以更好地搜索、捕获、分辨和跟踪目标，提高了声纳的探测效果，增大了它的使用适应性。另外，小水线面双体船的双体并列形式还便于声纳装置的布置。（5）与常规单体船相比，小水线面双体船由于其船体形状几乎全是平面与圆柱体，从而还具有施工工艺简单、生产成本低、建造周期短等优点。（6）小水线面双体船也存在一些缺点，如结构自重较大，湿表面积过大，低速时总阻力较单体船为高；吃水深，不适宜狭窄和浅水航道航行。

长着“大鼻子”的船

大家都知道，船在水中航行会产生波浪，而波浪又增加了船舶航行的阻力，降低船速，引起船体摇摆，冲击堤岸，影响船舶安全航行，因此，减少和消除波浪的影响是船舶发展中的一件极其重要的事情。

球鼻首船就是为了减少兴波阻力而出现的新船型。乍一看，这种船舶，从外形到内部构造与一般船只没有什么不同，只是在船首装了个埋在水线下的“大鼻子”。

船首的“大鼻子”设计得当，可以使船体与球鼻分别形成的波浪的波峰与波谷相遇而相互抵消，同时，还由于它首部线型改善，水线部分船体曲度缓和，对减少涡流阻力、提高船舶推进效率很有用。

球鼻首船的球鼻形状多种多样：有从前面看上去像一滴水的水滴型球鼻；有在船的前端伸出一个长长的尖角的撞角型球鼻；有像圆筒，圆筒体顶端是一个半球或椭圆球的圆筒形球鼻；还有从侧面看上去是“S”形、正面看上去是“V”形的S—V型球鼻，以及柱形、菱形、鱼雷形等各种形状的球鼻。一般说来，不同形状的球鼻适合不同种类的船舶，例如，水滴型球鼻比较适用于航速较高的客货船，撞角型球鼻适用于丰满的油船、矿石船和散装货船。球鼻首船适宜于海上航行，可用做客船、货船、油船。目前，国产新型万吨轮，大多采用的是球鼻首船。

当然，球鼻首船也有不少缺点，例如，离靠码头和起抛锚时容易把球鼻碰坏；风浪大时，球鼻的效果也不太理想；球鼻本身易受损坏。