18世纪蒸汽机发明后,许多人都试图将蒸汽机用于船上。1807年,美国人R.富尔顿首次在“克莱蒙特”号船上用蒸汽机驱动装在两舷的明轮,在哈德逊河上航行成功。从此机械力开始代替自然力,船舶的发展进入了新的阶段。
早期的蒸汽机船
19世纪上半叶是由帆船向蒸汽机船过渡的时期。早期的蒸汽机船装有全套帆具,蒸汽机只是作为辅助动力。1819年美国人M.罗杰斯建造的“萨凡纳”号蒸汽机帆船,用了27天时间横渡大西洋,在整个航程中只有60小时是使用蒸汽机推进,其余时间仍用风力。在早期,蒸汽机安装在甲板上,驱动装在两舷的巨大明轮。1839年,第一艘装有螺旋桨推进器的“阿基米德”号船建成,船长38米,主机功率80马力。早期蒸汽机是安装在木帆船上的。1850年以后,逐渐用铁作为造船材料。1880年以后,钢很快代替铁作为造船材料。1876年英国建造的新船只有8%用钢材建造,而到1890年,则只有8%是铁船了。
“大东方”号蒸汽机船
1854—1858年英国人I.K.布鲁内尔建造的“大东方”号铁船被认为是造船史上的奇迹。布鲁内尔第一个将关于梁的力学理论应用于造船,在船体建造上首创了纵骨架结构和格栅式双层底结构。双层底向两舷延伸直到载重水线以上,形成了双层船壳。甲板也用同样结构以增加船体强度。“大东方”号长207米(680英尺),排水量27000吨,比当时的大型船大6倍。船内部用纵横舱壁分隔成22个舱室。船上安装两台蒸汽机,一台驱动直径56英尺的明轮,另一台驱动直径24英尺的螺旋桨,蒸汽机总功率8300马力,最高航速每小时16海里。船上有6根桅,帆总面积8747平方米(85000平方英尺)。它能载客4000人,装货6000吨。直到半个世纪以后才出现比它更大的船。“大东方”号尽管经营失败,但在造船理论和技术方面,却为现代钢船开辟了道路。
蒸汽机船的完善
早期蒸汽机船驱动明轮用的蒸汽机是单缸摇臂式,汽压也很低。19世纪80年代出现了三涨式蒸汽机,气压提高到10.5千克力/平方厘米。此时明轮已为螺旋桨所代替,三涨式蒸汽机配合螺旋桨成为典型的动力装置。19世纪末,蒸汽机已发展到四涨式六汽缸,蒸汽压力提高到13.6千克力/平方厘米,功率达到1万马力。高压水管锅炉也逐渐取代了苏格兰式火管锅炉。20世纪初,货船一般是用三涨式蒸汽机作主机,功率约2000马力,航速约每小时10海里,载重量增大到6000吨。航行于大西洋上的大型远洋客船,以往复式蒸汽机为动力,单机功率达到2万马力。
蒸汽轮船是用蒸汽机作动力的机械推进船舶。它的出现使船舶动力发生了革命性变化,从而完成了船舶动力的革命。船舶的推动力从人力、自然力转变为机械力,船舶用蒸汽机提供的巨大动力,使人类有可能建造越来越大的船,运载更多的货物。但由于蒸汽机体积大、功率小、效率低,所以,蒸汽机轮船也逐步被淘汰。现代舰船的常用的动力装置是内燃机和汽轮机。