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海战“大鲨鱼”成长记(上)

2014-04-19徐忠友

科学24小时 2014年4期
关键词:海战潜水艇海龟

徐忠友

品·文苑

海战“大鲨鱼”成长记(上)

徐忠友

从笨拙的“小木桶”到名扬天下的海战“大鲨鱼”,看我如何72变!

翻开世界兵器发明史,我们发现,潜水艇是一种科技含量很高且行踪非常诡秘的奇特武器。它通常都躲藏在大洋的深处或在深海中航行,除了借用高性能反潜机外,一般很难被人发现。一旦接到作战的命令,它可以在水下悄悄地找到或接近敌方目标,然后准确发射鱼雷、导弹等武器,将毫无觉察的敌舰等目标迅速击毁,然后神不知鬼不觉地撤离战场。因此,它也被称为海战中十分凶残的“大鲨鱼”。

人类早期对潜水器的理论探索

鸟在天上飞,鱼在水中游。人类的许多科学发明,其灵感最初都源于自然界,潜艇的发明也是如此。“为什么鱼儿能在水上游?还能潜到水下?”这些诸如此类的现象是人们在最初思考和分析的对象,到后来演变成人们效仿的对象,也就变成了发明创造。

说到潜水艇的发明,据传早在古希腊时期,伟大的哲学家、科学家和教育家亚里士多德有一天走到海边,看到有几位潜水者使用从水面上输入空气的一种潜水辅助装置,人不仅能像鱼儿一样在水中游来游去,并能潜入水下抓鱼。他对这种民间的发明感到非常惊奇,回家后就将这一新现象记录下来,并详细描述了这种潜水辅助装置的功能、式样和使用方法等。

到了欧洲文艺复兴时期,曾创作名画《蒙娜丽莎》的著名画家达·芬奇有一段时间突发奇想地绘制了一组“水下战舰”的图纸。据传,那战舰的样子有点像船,甲板上画有4根炮筒子,可以前后左右向四面开炮,但他担心如果人们获得有关这类战舰的知识,战争将会变得更加可怕,故没将设计图向外公开。

1500年,意大利科学家伦纳德便研究出“水下航行船体结构”的理论,为后人发明潜水艇起到了极大的启发作用。这也是人类发明史上对潜艇进行研究的最早文字。紧接着到了1578年,英国科学家威廉·伯恩又出版了一本关于潜艇理论的著作——《发明》,他在书中特别指出,可建造一艘能够潜入水中并能随意浮出水面的潜水艇,这也是人类从理论上首次表明了潜水艇的发展方向。

世界第一艘潜水艇的成功发明

如果说前面几位大师级人物只是对潜水和潜水器进行了文字、图像方面的表述和理论的探索,那么在1620年,荷兰物理学家科尼利斯·德雷布尔则成功地发明制造出了世界上第一艘潜水艇。德雷布尔当时居住在英国,当他看到了威廉·伯恩所写的潜艇理论著作——《发明》一书后,心情非常激动,身为物理学家的他便产生了把威廉·伯恩的理论变成现实的想法。在英王詹姆士一世的支持下,经过多年的努力,德雷布尔如愿研制出了能在水中任意沉浮并能划行的最原始的潜水艇。

这种简陋的潜水艇的外形像一个大皮囊,艇体是一个木头架子,在架子外蒙上了一层涂油的牛皮,艇内可以容纳多名划手和乘客。为了解决艇的下潜和上浮问题,德雷布尔便在艇上放置了许多羊皮囊,艇要下潜时,将水装入羊皮囊内;艇要上浮时,再将囊内的水挤出,让空气补充进去就行了。当然,艇的上方还装有多根代吸气和排气的管道。这艘潜水艇还装有从船内伸出的多根木浆,船内人员只要划动木浆,便会在水下运动。该艇最深能够潜至水中3~5米。

1620年,德雷布尔在英国伦敦举办了一次展览,首次向人们展示了他的潜水艇新发明。同时在1620-1624年期间,德雷布尔还在泰晤士河上对他发明的潜水艇进行了多次航行试验,证实了水下航行的可能性。当然,当时这种航行只是一种“水下旅游”,并没有考虑到它的实战运用。德雷布尔的潜水艇被很多人称之为潜水船,但他的发明依然被后人公认为潜水艇的雏形,因此他被人们称为“原始潜水艇之父”。

在随后的百年间,潜水艇的发展进入了“慢车道”。直到1724年,俄国人叶菲姆·尼科诺夫又制造出了一艘潜水艇,这艘潜水艇用橡木和松木板、皮革、粗麻布、树脂、铁条和铜皮等材料制成。尽管样式和材料与德雷布尔的潜水艇相较有许多新的改进,但它同样属于比较原始的潜水艇。

首艘用于海战的潜水艇是只“小木桶”

潜水艇既然拥有良好的隐蔽性,人们就想将其独特的作用充分发挥出来,海上战场自然就是潜水艇出击的一个最好的地方。

潜水艇首次登上战争舞台,是在1776年的美国独立战争。当时的英国殖民统治者凭借海上优势,纠集大批战舰,轮番轰击美国海陆军,致使美军伤亡惨重。处在这一生死攸关的关键时刻,美军将领心里都非常焦急。当时美军中有一个名叫戴维特·布什内尔的将军,是美国耶鲁大学毕业的高材生,懂得一些舰船设计方面的科学知识。有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,咬住了那条小鱼。他从这场“海战”中获得灵感:“我能否造条像大鱼那样的机动船,潜在水中神不知鬼不觉地绕到英国战舰底下去放火药包,把它炸个人飞舰沉呢?”他的这个想法得到了华盛顿将军的赞同。

在华盛顿将军的鼓励和支持下,他便开始研制打击英军的潜艇了。他发现鱼在水中自由地上浮下沉是靠鳔,机动船是否也可以仿造一个“鳔”?他便在机动船的底部设计了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。由于艇内空气仅够驾驶员呼吸半小时,为延长下潜时间,他又在艇的上部装备了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。为应付紧急情况,艇内还装有一块90千克重的铁块,紧急时刻只要抛掉铁块,减重的潜艇就可以迅速上浮。他还仿照鱼鳍的作用,安装了两台螺旋桨,靠人力驱动这两个螺旋桨来控制潜艇的运动,一台负责进退,另一台控制升降。武器则是挂在艇体外面的一个重约68千克的火药包,并被系在一个钻头上。当潜艇潜至敌舰艇下面时,驾驶员就将钻头钻入敌舰体内,炸药包便被置于敌舰下。当潜艇远离敌舰后,炸药包在定时机构的控制下将自行爆炸。经过他和相关专家一年多的刻苦钻研,终于设计制造出一个外壳用坚硬的木头制成的“木桶”潜艇。因艇的形状有点像海龟,故他将其取名为“海龟号”。

1776年9月7日,世界战争史上第一次由潜艇参战的海战拉开了序幕!“海龟号”由熟悉驾驶技术的美军上士埃兹拉·李操纵,他驾驶着“海龟号”悄悄地潜到了英军战舰“鹰号”的尾部,然后用钻头在敌舰上钻孔以便固定火药包。不巧的是他打钻的地方正好是一块金属板,钻了半个小时之后仍然没有钻透敌舰。这时由于艇内氧气不足,英军也有小艇在周围巡弋,为了不被敌人逮住,埃兹拉·李只好匆匆返回美军营地。

虽然“海龟号”潜艇的处女秀没有取得任何战果,但它拉开了潜艇用于实战的序幕,从此人类的战场也由陆地、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,并在世界兵器发明史上谱写了新的篇章。

(未完待续)

>>“海龟号”结构图

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