潜水艇的研制

人类建造潜水艇的尝试可追溯到约1620年，荷兰人科尼利斯·德雷贝尔（1572～1633年）将划艇覆以涂满油脂的皮革，有一个供船桨伸出的覆盖着革质薄膜的防水孔，在伦敦泰晤士河水下，他向其资助人英国国王詹姆士一世展示了该潜水艇。

继德雷贝尔之后，有较为详细记载的制造潜水艇的尝试发生在北美。1776年，还是学生的大卫·布什内尔（约1742～1824年）建造了桶形单人潜水艇“海龟号”。该潜水艇具有一个方向舵、两个手动操纵推进器，其中一个用于控制上下运动，另一个则用于控制向前运动。另外还包括一个手动排水泵，用于将水舱内的水排出，以浮出水面。同时，“海龟号”外侧则安了一个装满火药的容器，能够连到敌舰船体上。同时“海龟号”还设计了数个钓钩，用绳索连接到潜水艇内部，用作钩锁其他舰船等。布什内尔的潜水艇在美国独立战争时期下水测试，并准备攻击纽约港的英国军舰，不过还是以失败告终。

1801年，美国工程师罗伯特·富尔顿（1765～1815年）在法国建造的“鹦鹉螺号”是一艘更为成功的潜水艇，它是铁质框架、外覆铜板的慢速手动曲柄潜水艇，长达6.4米，能携带4人在水下停留约3个小时，直到氧气耗尽。在一次演示中，该潜水艇成功炸沉一艘假想的敌舰。

大事记

1620年 试验性木制潜水艇问世

1776年 布什内尔的“海龟号”问世

1801年 富尔顿式潜水艇问世

1863年 汉利式潜水艇问世

1897年 远洋潜水艇问世

1898年 霍兰潜水艇问世

大卫·布什内尔的“海龟号”属于原始潜水艇，潜水艇内必须灌入足够的空气以供潜水员在水下停留约30分钟。

1863年美国内战期间，工程师贺瑞斯·汉利（1823～1863年）依照富尔顿的设计为南部联盟建造了一艘潜水艇，该潜水艇配备了炸药，需要8个人驱动一根长曲柄杆转动推进器。不幸的是，在第二次试验中，潜水艇沉入海底，汉利与艇上人员一起命丧大海。不过他所设计的潜水艇却于1864年在查尔斯顿港浮出水面并成功袭击北方邦联军舰“霍萨托尼克号”，随后因为撞锤卡在敌舰的船体上而一起沉入海底。

罗伯特·富尔顿的“鹦鹉螺号”潜水艇能够浮在水面上加速前进，如图中上半部分所示。位于水下时，则完全依靠4位船员转动轴承驱动推进器前行。

1851年，德国士兵威廉·鲍尔（1822～1875年）建造了“火潜者号”，该潜水艇能携带3人，由其中2名成员踩动踏车驱动潜水艇前进，但是这一设计并不成功。1855年，他又设计建造了更大的“海恶魔号”，长达16米，能搭载16人，“海恶魔号”较为成功，沉没前共完成过130多次潜水。1863年，法国工程师西蒙·布尔茹瓦设计建造了试验性潜水艇“潜水员号”，采用了能排出压缩空气的引擎。1888年，法国迎来了潜水艇建造史上真正意义上的成功，工程师古斯塔夫·泽德（1825～1891年）为法国海军建造了“吉姆诺特号”，该潜水艇长17米，由功率达51马力的电动马达驱动1.5米的推进器，其在海面速度达11千米/小时，而水下速度也达到约8千米/小时。

知识链接

潜水艇如何工作？

潜水艇具有双层船体，船体间的间隙用于灌入水，作为水舱，使得艇体保持在水下。当潜水艇浮在水面上时，水舱是空的。如果想其下沉，则打开下部阀门使海水进入水舱，同时上部阀门开启，将水舱内的空气排出，因此，潜水艇比其排开的水重，就会下沉。要使潜水艇上升，则需要关闭上部阀门，压缩的空气迫使水通过下部阀门排出水。当水舱内的海水达到特定的量时，潜水艇就能悬浮在水中，并保持刚好在海平面以下。

另一些发明家试验使用蒸汽作为推进力建造潜水艇。由英国牧师乔治·加勒特（1852～1902年）设计建造的“我将再起号”采用木质结构，不过它每次潜入水下之前都不得不熄灭锅炉火，利用储存的热蒸汽作为动力在水下前进。1882年，瑞典军械商仿照加勒特的设计，建造了“诺登福特1号”，重达60吨，并携带鱼雷发射筒。

“荷兰号”是史上第一艘实用型潜水艇，具有双重推进装置，当漂浮在水面上时，采用汽油内燃机驱动推进器前行，而处于水下后则使用电动马达驱动另一个推进器推动船体前进。

美籍爱尔兰裔教师约翰·霍兰（1840～1914年）提供了潜艇推进力问题的解决方案。由纽约芬尼亚协会（该组织由一群革命者组成，目标在于谋求爱尔兰从大不列颠王国独立）出资，霍兰建造了一系列采用混合推进器的潜水艇。该类潜艇在水面航行时，采用汽油机驱动推进，而水下行进时，则使用电动马达推进器。1883年建造的“荷兰Ⅰ号”为单人潜艇，长达4米；1878年建造的“芬尼亚撞击号”能搭乘3人，重19吨。1898年，经过一系列改进之后，“荷兰6号”潜水艇下水首航，该潜水艇长16米，能够以每小时11千米的速度在水下前进。同时潜水艇上还携带由英国工程师罗伯特·怀特黑德（1823～1905年）于1866年发明的自推进式鱼雷，以及甲板机关枪等。1900年，美国海军购买了这艘潜艇，后改名为“USS荷兰号”。不久，该潜艇又配备了美国工程师西蒙·莱克（1866～1845年）于1902年发明的潜望镜。后者曾于1897年建造远洋潜水艇“亚尔古号”。霍兰前后卖给美国海军6艘潜艇，并收到不少英国、日本、俄罗斯等国海军的订单。

1908年，装备柴油机引擎的潜水艇在英国下水试航，完成了潜水艇的最终演化。随后柴油机成为潜水艇的标准动力装置。1955年，美国海军订购的“鹦鹉螺号”潜艇首次采用核动力装置，成为世界上首艘核动力潜艇。