Ⅰ 潜水艇是如何发明的
在海洋游弋的致命武器
——1955年潜水艇的成功试航1955年5月,鹦鹉螺号平稳地滑进海里,离开了康涅狄格州的新伦敦海岸。84小时后,它在波多黎各的圣胡安浮出水面,航程为2607千米。这标志着美国海军的鹦鹉螺号是世界上第一艘地道的潜水艇。它在水下就像在家里一样,能几个月无须浮出水面或靠岸补充燃料。
1957年,鹦鹉螺号首航北极。第二年,它由白令海峡到格陵兰,在北极冰帽下潜航了3200多千米。
1960年7月20日,美国的乔治·华盛顿号在潜水离开佛罗里达州的内维拉尔角的时候,发射了一枚北极星导弹。导弹飞行了1770千米,准确地击中了陆上的靶子。自那天起,人类毁灭性的力量被大大地延伸了。如今,潜水艇发射的导弹能到达地球上的任何地面目标。
潜水艇具有如今令人畏惧的力量,关键在于核动力。鹦鹉螺号以及比它更大更高效的海神级、三叉戟级潜水艇都有一个核反应堆,它使水加压过热,然后通过附属的管道系统变为蒸气,驱动汽轮机运转。在水下航行的10年中,鹦鹉螺号核潜艇的核反应堆仅消耗了大约5.4千克铀燃料。如果使用柴油机,那将需要3785万升柴油。
这些自给自足程度极高的核潜艇从海洋中获得生存所必需的两个要素是海水和氧气。艇上的发生器可从海水中源源不断地补充氧气,制造淡水。
尽管核潜艇的技术先进,但要使它发挥正常,就要使艇上的人身心保持健康。于是海军为艇员们提供了尽可能好的生活条件:空调、美食、淡水淋浴、自动洗衣机、电影、音响设备和阅览室。
核潜艇的控制中心是一个高度复杂的陀螺仪和计算机系统。它能在错综复杂的环境中只用半秒钟就测出自己的方位;为北极星导弹测定轨道,并进行发射;测定水下或水面的敌方船只,并发射水雷进行攻击。
如今,有30艘以上的海神级核潜艇在海洋中漫游,每艘能携带16枚导弹。比它更先进的三叉戟级核潜艇携带24枚导弹。这些导弹的总爆炸力超过第二次世界大战中同盟国和轴心国投下的全部炸弹的总和。
远程海神型弹道导弹能运载核弹头,飞行距离超过4600千米。三叉戟Ⅰ型导弹能击中7400千米外的目标。
核潜艇的家谱可以追溯到几百年以前。1620年,荷兰化学家科尼利厄斯·范德·雷贝尔用涂油的皮革蒙住木船,使其没入水中充当潜水工具。他坐在船里,用桨推动船前进。
第一艘投入战斗的——且不论它在多大程度上投入——潜水艇是在美国革命战争期间由戴维·布什内尔建造的。这是单人乘坐的名叫海龟的小艇。埃兹拉·李军士忙碌地用曲柄转动着螺旋桨,把海龟号驶到泊在纽约港的英国军舰下面,这位军士想在敌舰底部钻一个系炸弹的孔,但没有成功。海龟号和炸弹都浮出了水面。李军士逃走了,炸弹的爆炸没有造成任何伤亡。
1800年,罗伯特·富尔顿为拿破仑制造了一艘潜水艇,名字也叫鹦鹉螺号。拿破仑起初对此很感兴趣。后来,在试航期间,鹦鹉螺号攻击一艘英国船,想把它击沉,但没有成功。于是法国独裁者拿破仑对富尔顿的发明失去兴趣。
在国内战争时期,南部邦联的船舶工程师用铁锅炉造了一艘取名H·L·汉利的潜水艇。它的螺旋桨由曲轴带动,而曲轴由八个人转动。在实验中,汉利号沉没了3次,船上的人都淹死了。但在1864年2月17日,汉利号用水雷攻击泊在南卡罗来纳州查尔斯顿港外的联邦军舰豪萨托尼克号。军舰沉没了,而汉利号、这有史以来击沉敌舰的第一艘潜水艇也与对手同归于尽。
19世纪80年代和90年代初,欧洲的海军专家想用蒸气作为潜水艇的动力,然而他们为此设计的发动机无法在水下运转。使用蓄电池来驱动电动机的潜水艇运行良好,只是在海上无法给蓄电池充电,使得潜水艇的活动范围受到限制。
19世纪90年代,美国发明家约翰·普·霍兰和西蒙·莱克分别想出了同样的解决办法。他们的办法是这样的:把汽车用的汽油发动机装到潜水艇里,和蓄电池交替使用。当潜水艇浮出水面时,就以汽油发动机代替蓄电池,以可观的速度推动潜水艇前进,同时给蓄电池充电。1900年,美国海军买下了霍兰号潜水艇。而莱克设计的防御者号于1902年下水。他从俄国、澳大利亚和美国赢得了合同。
莱克最大的贡献是为潜水艇设计了由棱镜、透镜和镜子构成的潜望镜。在此之前,潜水艇要观察海面的动静就得把瞭望塔伸出水面,这就容易遭到敌人的攻击。
在第一次世界大战期间,德国海军在水面上不是英国舰队的对手,就用U型潜艇从水下重创英国商船。这个时候的潜水艇都使用柴油机,它比汽油机效率高,也不容易爆炸。
在第二次世界大战期间,德国和美国都使用潜水艇攻击对方。这时的潜水艇颇具威力,但仍有一个致命的弱点:它们只能浮出水面充电,这就容易被敌方巡逻轰炸机发现并击沉。
德国人试图用通气管(俗称“大鼻子”)来解决这个问题,使柴油机在水下也能工作。然而伸出水面的通气管会随着潜艇的移动在水面上划出一道痕迹,因而仍会被飞机发现,就是在夜间也会被雷达发现。
在美国的核潜艇问世之后,推进器、导航和隐蔽问题都迎刃而解。俄国也有能毁灭世界的核潜艇。
Ⅱ 潜水艇是根据什么动物发明的
潜水艇是根据鱼发明的。
首艘有文字记载的“可以潜水的船只”由荷兰裔英国人克尼专利厄斯·雅布斯纵·戴博尔建属成,主要即依据前者的设计,推进力由人力操作的橹产生。但有人认为那只是“缚在水面船只下方的一个铃铛状东西”,根本不能算潜艇。1620年至1624年,它有两种改良型在泰晤士河上进行实验。
潜艇或称潜水船、潜舰是能够在水下运行的舰艇。潜艇的种类繁多,形制各异,小到全自动或一两人操作、作业时间数小时的小型民用潜水探测器,大至可装载数百人、连续潜航3-6个月的俄罗斯台风级核潜艇。按体积可分为大型、中型或小型和水下自动机械装置等。
Ⅲ 潜水艇怎么发明的
18世纪70年代,美国人D.布什内尔建成1艘单人操纵的木壳艇“海龟”号,通过脚踏阀门向水舱注水,可使艇潜至水下6米,能在水下停留约30分钟。艇上装有两个手摇曲柄螺旋桨,使艇获得3节左右的速度和操纵艇的升降。艇内有手操压力水泵,排出水舱内的水,使艇上浮。艇外携一个能用定时引信引爆的炸药包,可在艇内操纵系放于敌舰底部。1776年9月,“海龟”号潜艇偷袭停泊在纽约港的英国军舰“鹰”号,虽未获成功,但开创了潜艇首次袭击军舰的尝试。
潜艇发展至此,一直是由人力推进的,因此限制了潜艇的发展。而此时,蒸汽机已经发明并被应用到了铁路运输和水面舰船上。蒸汽机在潜艇上的应用,推动了潜艇动力装置的发展,再加上潜艇设计者的不断努力,终于出现了以机械为动力的现代潜艇。
18世纪末到19世纪末是潜艇研制的重要时期。1801年,美国人R.富尔顿建造的“鹦鹉螺”号潜艇,艇体为铁架铜壳,艇长7米,携带两枚水雷,由4人操纵。水上采用折叠桅杆,以风帆为动力。水下采用手摇螺旋桨推进器推进。19世纪 60年代,美国南北战争中,南军建造的“亨利”号潜艇长约12米,呈雪茄形,用8人摇动螺旋桨前进,航速4节,使用水雷攻击敌方舰船。1864年2月17 日夜,“亨利”号用水雷炸沉北军战舰“豪萨托尼克”号,首创潜艇击沉军舰的战例。1880年9月,中国在天津建成第一艘潜艇,艇体形如橄榄,水下行驶,十分灵捷,可于水下暗送水雷,置于敌船之下。
Ⅳ 潜水艇是根据什么发明的
人们根据沉浮原理成功地制造了潜水艇,这种能在水下作战的舰艇在历次海战中都显示其战斗力,它能下潜离水面深达500米,具有良好的隐蔽性和续航力,能从水下袭击水面舰船和岸上目标,也能作侦察、布雷和运输等。
最初,人们也是将石头或铅块等重物装进潜艇,使潜艇下沉,卸掉石头或铅使潜艇重浮水面,这种潜艇当然不能下潜太深,而且费事,上浮后再要下潜,则又要从岸上取得石头。后来改进了,用浮箱充水取代石头,使潜艇下沉,要上浮时,用压缩空气通入浮箱排水,并可通过调节使艇身周围海水的比重相等就能保持潜艇在水中一定深度,不浮不沉,这种潜艇非但省事得多,而且可以控制潜水深度,自由沉浮。
现代又用核动力作为推进动力制成核潜艇,水中排水量达到万吨以上,水下续航力达20万海里,自持能力达2~3月。从原始的潜艇到现代的核潜艇都是以沉浮原理作为基础。然而,早在人类出现以前,许多水中动物已经具有很好的潜水本领,具有令人赞叹的浮箱系统结构。
潜艇或称潜水船、潜舰是能够在水下运行的舰艇。 潜艇的种类繁多,形制各异,小到全自动或一两人操作、作业时间数小时的小型民用潜水探测器,大至可装载数百人、连续潜航3-6个月的俄罗斯台风级核潜艇。按体积可分为大型(主要为军用)、中型或小型(袖珍潜艇、潜水器)和水下自动机械装置等。
大型潜艇多为圆柱形,船中部通常设立一个垂直结构(舰桥),早期称为"指挥塔",内有通讯、感应器、潜望镜和控制设备等。如今的深海潜艇或专业潜艇常已无此设计。
Ⅳ 潜水艇是什么时候发明的
传说意大利艺术大师兼发明家达·芬奇最早进行了关于潜艇的设计。最早见于文字记载的潜艇研究者是意大利人伦纳德,他于公元1500年提出了“水下航行船体结构”的理论。1578年,英国人威廉·伯恩出版了一本有关潜艇的著作--《发明》。
1620年,荷兰物理学家科尼利斯·德雷尔成功地制造出人类历史上第一艘潜水船,它是人类历史上第一艘能够潜入水下,并能在水下行进的“船”。它的船体象一个木柜,木质结构,外面覆盖着涂有油脂的牛皮,船内装有作为压载水舱使用的羊皮囊。这艘潜水船以多根木桨来驱动,可载12名船员,能够潜入水中3-5米。
德雷尔的潜水船被认为是潜艇的雏形,所以他被称为“潜艇之父”,此后百年间潜艇的发展进入了“慢车道”。直到1724年,俄国人叶菲姆·尼科诺夫制造出了又一艘潜水船,这艘船用橡木、松木板、皮革、粗麻布、树脂、铁条、铜皮等材料制成。此后,潜艇的发展又一次进入停滞期。
☆ 战争催生 新式武器的发展往往离不开战争,战争的迫切需要可以迅速催生出各种新型武器,潜艇也不例外。在1776年的美国独立战争中,潜艇第一次登上了战争舞台。
富有爱国热情的美国耶鲁大学毕业生戴维特·布什内尔在华盛顿将军的支持下,开始研究用潜水船打击英军的方法,潜艇发展史上著名的“海龟”艇就这样诞生了。
“海龟”艇外形酷似海龟,艇内空气可供驾驶员呼吸半小时;在艇的上部还装有2根通气管,上浮时打开,下潜时关闭,从而可以补充新鲜空气。为了控制潜艇的上浮和下沉,艇内设有压载水舱,用手泵控制水柜内的水。为应付紧急情况,艇内装有一块90千克重的铁块,危急时刻只要抛掉铁块,潜艇就可以迅速上浮。“海龟”艇的运动通过水平和垂直方向上的两个靠人力驱动的螺旋桨来控制,武器则是挂在艇体外面的一个重约68千克的炸药包,攻击时要将其挂在敌舰外壳上。就是以现在的眼光来看,这也是一艘设计得很完备的水下兵器。
遗憾的是,“海龟”艇的攻击没有获得成功。1776年9月7日,历史上第一次潜艇攻击开始了,这次攻击由上士埃兹拉·李来执行。他驾驶着“海龟”艇成功地潜到了英国战舰“鹰”号的尾部,接下去的工作就是用钻头在敌舰上穿孔以便固定炸药包。然而,他打钻的地方正好是一块金属板,半个小时之后他仍然没有钻透敌舰,只好上浮返回。
虽然“海龟”号没有取得战果,但它揭开了潜艇实战的序幕,从此人类的战场也从陆地、水面发展到了水下,“海龟”号也以其与现代潜艇相同的设计原理而赢得了世界上“第一艘军用潜艇”的美名,在世界潜艇发展史占据了一席之地。
☆ 再接再厉 18世纪末到19世纪初,潜艇进入了正常发展时期。其中,爱尔兰裔的美国人罗伯特·富尔顿为近代潜艇的发展做出了重要贡献。
1796年,富尔顿对“海龟”艇进行了改进。1801年5月,在法国皇帝拿破仑·波拿巴的支持下,富尔顿建造完成了命名为“鹦鹉螺”号的潜艇。“鹦鹉螺”号的外壳是铜的,框架是铁的,艇长6.89米,最大直径3米,形如雪茄,艇中央有指挥塔,水面用风帆推进,水下用人力螺旋桨推进,用压载水柜控制浮沉。为了解决水下呼吸问题,艇上带有压缩空气,可供4个人和2支蜡烛在水下使用3小时,能潜至水下8-9米处,它的武器是水雷,攻击方式与“海龟”号一模一样。
“鹦鹉螺”号在试验中取得了成功,但在实战中却没有效果,于是,法国海军部长赶走了富尔顿。一怒之下的富尔顿来到英国,在英国首相威廉·皮特的支持下继续进行试验。虽然“鹦鹉螺”号在表演中成功击沉了双桅战舰“多罗西”号,但在皮特死后,富尔顿的呕心之作又被保守的英国人拒绝了。
虽说“鹦鹉螺”号命运多舛,但它不失为潜艇发展史上的一件杰作。无论从艇体材料还是各种设备来说,它都已超过了“海龟”号,在很多方面已接近了现代潜艇。尤其是它首次在潜艇上使用了水平舵,能够操纵潜艇保持或改变在水中的深度,大大改善了潜艇的操纵性。
19世纪中叶,德国人威廉·鲍尔根据富尔顿的设计改进制成了“火焰“号潜艇,其动力装置与自行车很相似,是用脚踏轮来带动螺旋桨转动。在一次试验中,由于操纵装置失灵,“火焰”号一头扎向海底。鲍尔没有惊慌失措,他告诉同伴,在海水灌满舱室后,艇内的空气压力就会上升,等到与艇外海水压力相同时,我们再打开舱盖逃生。结果,鲍尔及其同伴安全地浮出了水面,开创了潜艇历史上艇员逃生并且获得成功的先例。
☆ 初露锋芒 1861年,美国南北战争爆发。为了打破北军对南军的封锁,亚拉巴马州的霍勒斯·亨莱于1963年和工程师麦克林、沃森一起研制出了“亨莱”号潜艇。
“亨莱”号由一台铁锅炉改装而成,长约18.29米,如同一支细长的雪茄。它的推进装置是一种象辘轳似的手摇曲柄,八名水手在一名指挥官的统一口令下同时摇动曲柄来推动潜艇,其速度可达每小时4海里。“亨莱”号装有压载物和压载水舱来控制潜艇的浮沉,艇内的空气可供艇员们短时间呼吸,要补充新鲜空气只有冒险上浮到水面上。“亨莱”号的武器为一枚鱼雷,用一根60.96米长的引线拖在艇体的后面。
由于“亨莱”号是用锅炉改装的,所以存在着长宽不相称的先天缺陷。首次试航和第二次试航,“亨莱”号都被波浪掀翻,艇员几乎全部罹难。第三次试航由亨莱本人亲自担任艇长,算是顺利完成了。但第四次试航时,厄运再次降临,包括亨莱在内的所有艇员全部遇难。在屡屡失败后,“亨莱”号做了一定的改进,并在艇首安装了一枚撑杆水雷,其后的几次试航都获得了成功。
1864年2月17日夜,“亨莱”号在灯光的指引下向北军轻巡洋舰“休斯敦”号驶去。9点左右,“亨莱”号到达了离“休斯敦”号仅10米的地方,指挥官狄克逊海军上尉下达了攻击命令。“亨莱”号上的撑杆水雷慢慢地伸了出去,在离“休斯敦”号弹药舱不远的地方轰然爆炸,随后便是接连不断的爆炸声。攻击成功了,“休斯敦”号被击沉,230人丧命,这是人类历史上潜艇第一次实战胜利。不幸的是,由于攻击距离太近,“亨莱”号被“休斯敦”号舷部大洞的水流紧紧吸住无法逃脱,因而成了后者的殉葬品,酿成了一出同归于尽的悲剧。
“亨莱”号潜艇的最大缺陷是纵向稳定性差,其后果是造成了致命的潜艇纵倾。当艇体在水下时,纵倾会突然改变深度,使潜艇超过下潜极限;当潜艇在水面时,纵倾又会使海水从潜艇上敞开的舱口和排水孔中突然灌进舱内。这也是那个时代潜艇存在的普遍难题,一直困扰早期潜艇的探索者们。
Ⅵ 潜水艇是怎样发明的
潜艇最早可追溯到15-16世纪的列昂纳多·达芬奇。据说他曾构思“可以水下航行的船”,但这种能力向来被视为“邪恶的”,所以他没有画出设计图。直至一战前夕,潜艇仍被当成“非绅士风度”的武器,其被俘艇员可能被以海盗论处。
1578年,英国数学家威廉·伯恩(William Bourne)著书《发明与设计》描述潜艇。1620年,首艘有文字纪载的“可以潜水的船只”(submerible vehicles)由荷兰裔英国人克尼利厄斯·雅布斯纵·戴博尔(Cornelius Jacobszoon Drebbel)建成,主要即依据前者的设计,推进力由人力操作的橹产生。但有人认为那只是“缚在水面船只下方的一个铃铛状东西”,根本不能算潜艇。1620年至1624年,它有两种改良型在泰晤士河上进行实验。
“可潜水船只”能够探索水下世界,但其军事价值很快就被发掘了。1648年,切斯特主教约翰·维尔金斯(John Wilkins)著书《数学魔法》(Mathematical Magic)指出潜艇在军事战略上的优势:
1 、私密性:前往世界任何海岸附近,并且不被发现或被制。
2 、安全性:海盗和劫匪无法抢劫水下船只;无常潮汐和强烈风雨无法影响海面下25-30英尺(5-6 paces);冰和霜冻也无法危及潜艇乘员,即便在南北极海域。
3 、有效抵抗敌人海军,破坏和击沉水面船只。
4 、支援被水环绕或接近水的地方,无声无息运送补给品。
5 、本身作为有益的水下试验场所。
史上第一艘用于军事的潜艇出现于美国独立战争。
Ⅶ 潜水艇是怎样发明的
潜水艇就是受到鱼的潜游启发而发明、研制出来的。1775年,北美独立战争爆发后,英专国殖民统治属者凭藉海上优势,纠集大批战舰,轮番轰击美国海陆军,使美军伤亡惨重。当时美军中有一个名叫达韦·布什内尔的将军,不堪英军的欺侮,决心反戈一击。他一直在苦思冥想:怎样才能炸沉敌舰呢?从空中,无法接近;从水上,无法隐蔽。一次,他走到海边的礁石上,突然看见一条大鱼悄悄潜游到小鱼的下方后,猛地朝上一跃,咬住了一条小鱼。他从这场“海战”中大受启发:能否造条像大鱼那样的船,潜在水中神不知鬼不觉地钻到英国战舰底下去放水雷,炸它个人飞舰沉呢?鱼在水中自由地上浮下沉是靠鳔,船是否也可以仿造一个“鳔”?从这个思路出发,布什内尔与军事专家们共同研制成功一艘可在水下潜行的机动船,船的底部做一个类似鱼鳔的水舱,水舱内有两个水泵,船在水面若要下沉时,就往船舱里灌水;船要上浮时,就把空气压进水舱,排出船里的水。仿照鱼的鳍,安装了两台螺旋桨,一台管进退,一台管升降。这艘机动船第一次出去就巧妙制服了英国战舰,炸得它人仰马翻。后经逐步改进,就成了现代的潜水艇。
Ⅷ 潜水艇是根据什么发明的
为了探索海洋中的奥秘,科学家一直在不断研究,希望设计制造出一种既能在专水中航行,又能潜属入深海的潜水工具。1680年,意大利发明家博列里通过对鱼类的观察,发现大多数鱼能依靠瞟的缩小或膨胀来调节身体的比重.从而在水中下沉或上浮。当鱼要浮起来时,它便放松肌肉,使瞟变大,瞟内充满了空气,鱼所受到的浮力就大,鱼也就能浮起来;如果收缩肌肉,瞟变小了,浮力减小,鱼就下沉;瞟内一定量的气体还能使鱼体比重与水环境的比重相等,这样鱼就会停留在原地,既不上升也不下降。根据鱼瞟的工作原理,博列里制造了一艘潜水艇。现代潜水艇的外壳与内壳之间有专门的水舱,称为压载水舱,这是潜水艇的沉浮装置。近年来,潜水艇发展很快,下潜深度大大增加,速度大大提高。
Ⅸ 潜水艇是怎么发明的
潜水艇就是受到鱼的潜游启发而发明、研制出来的。1775年,北美独立战争爆发内后,英国殖民统治容者凭藉海上优势,纠集大批战舰,轮番轰击美国海陆军,使美军伤亡惨重。当时美军中有一个名叫达韦·布什内尔的将军,不堪英军的欺侮,决心反戈一击。他一直在苦思冥想:怎样才能炸沉敌舰呢?从空中,无法接近;从水上,无法隐蔽。一次,他走到海边的礁石上,突然看见一条大鱼悄悄潜游到小鱼的下方后,猛地朝上一跃,咬住了一条小鱼。他从这场“海战”中大受启发:能否造条像大鱼那样的船,潜在水中神不知鬼不觉地钻到英国战舰底下去放水雷,炸它个人飞舰沉呢?鱼在水中自由地上浮下沉是靠鳔,船是否也可以仿造一个“鳔”?从这个思路出发,布什内尔与军事专家们共同研制成功一艘可在水下潜行的机动船,船的底部做一个类似鱼鳔的水舱,水舱内有两个水泵,船在水面若要下沉时,就往船舱里灌水;船要上浮时,就把空气压进水舱,排出船里的水。仿照鱼的鳍,安装了两台螺旋桨,一台管进退,一台管升降。这艘机动船第一次出去就巧妙制服了英国战舰,炸得它人仰马翻。后经逐步改进,就成了现代的潜水艇。
Ⅹ 潜水艇的发明原理是
阿基米德浮力定律。
阿基米德定律(Archimedes law)是物理学中力学的一条基本原理。浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力(“Any object placed in a fluid displacesits weight;an immersed object displaces its volume.”)。其公式可记为F浮=G排=ρ液·g·V排液。