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第16章 人类交通中的奇妙东西(3)

就在同一个时期,英国有两个商人成立了一家公司发展韦特尔的引擎。1938年6月,韦特尔经过多次实验失败后,终于成功研制了运行良好的喷气引擎。英国空军总部得知后,立即给了他一份制造一种飞机用轻型引擎的合同。1940年7月,韦特尔成功研制了E28/39型喷气式战斗机。1941年5月15日进行首次试飞,飞行员爬进飞机的座航,几秒钟后,这架闪亮的小飞机腾空而起,尖锐的鸣叫声在云端回响,飞快地掠过一块块白云,试飞非常成功。

消息很快传到德国,希特勒终于改变了态度。1942年7月18日,德国研制的Me262型喷气式战斗机试飞成功,1943年,德国就大规模生产这种飞机了。

1945年3月18日,美国一批B-17和B-24型飞机,从容地飞临德国的心脏地区。由于过去的一年里在德国上空来去自如,没有碰到对手,这些飞行员毫无戒心。不料突然冒出30多架战斗机用难以置信的高速冲来,美国飞行员猝不及防。令人惊奇的是,这些飞机没有螺旋桨。这次遭遇战,美国有18架飞机被击落。他们所遇到的就是喷气式飞机。但是,德国采用Me262型喷气式战斗机参战时已经太晚了,法西斯德国已经濒临崩溃,欧洲战争不到两个月就结束了。

十三、潜水艇的发明

1775年,北美独立战争爆发。美国人民拿起武器,组成“大陆军”,在总司令华盛顿的指挥下,和英国殖民军展开了激烈的战斗,并在大陆上取得了决定性的胜利。

然而,不甘心失败的英军发挥战舰的威力,在大西洋沿岸的海面上不断炮击“大陆军”,造成严重伤亡。对此,美国“大陆军”无计可施,因为当时他们没有大船可以面对面与英军进行海战。

一个名叫达韦?布什内尔的美国士兵苦苦思索着对付英舰的办法。一天,他和几个人坐在岸边的礁石上,看见一群小鱼在水中自由地游动,突然,一条大鱼游了过来,要吃掉这些小鱼。这时,突然蹿起一团浪花,小鱼一下子不知潜到哪里去了,布什内尔由这偶然事件得到启发:能不能造-条可潜入水底的船,钻到英舰底下放水雷,把它炸沉呢?大家都觉得这是一个好主意,但是,船怎么能浮上沉下呢?

布什内尔冥思苦想,终于按照鱼上浮下沉靠体内“鳔”的原理,制成了第一艘最原始的潜水艇,当用手操纵水泵,往类似鱼鳔的水舱里灌水时船就下沉;当把空气压进水舱,排除水舱中的水时船就上浮。船的外面还装有两台手摇螺旋桨,可分别使船上下或水平运动。船的外形像两个合起来的乌龟,所以被叫做“海龟”。

一天傍晚,美国士兵便驾着“海龟”偷偷靠近一艘英国军舰,潜入水中。美国士兵想用钻杆在英舰底部钻个洞,再把水雷挂上去炸掉它,但英舰底部金属很厚,钻头钻不进去,只好返航。但“海龟”速度很慢,在黑夜又辨不清方向,直到天亮仍在海上游荡,英军发现了,立即追击过来。在这千钧一发之际,美国士兵急中生智,解下水雷,点燃引线,自己连忙驾着“海龟”潜入水下逃走了。不一会儿,水雷爆炸,英舰也吓得掉头逃跑了。

潜水艇在鱼的偶然启示下诞生,不过,到了19世纪末,各国才开始建造近代的潜水艇。例如美国于1898年建造的潜水艇,在水面时用内燃机驱动,在水下时用蓄电池供电的电动机驱动。20世纪初,潜水艇进入实用阶段。

1910年,德国制造了比较先进的U-9型潜艇,它使1914年9月北海战役中英国巡洋舰损失惨重。第一次世界大战后,各国基本上都仿制德国的潜艇。

为了克服潜艇需浮到水面充电的弱点,美国于1954年建造了“鹦鹉螺”号核动力潜艇。1955年5月,该艇从新伦敦-波多黎各-圣胡安之间潜水航行1602英里(约2569千米),只用了84小时,创造了潜航速度、续航时间和航程的历史最高记录。前苏联也于20世纪50年代后期研制出几种型号的核潜艇。1981年6月,美国最新一代的“俄亥俄”号三叉戟式核潜艇下水,成为世界上最大的核潜艇,长170米,排水量18750吨,可载24枚各有5个子弹头的潜地洲际弹道导弹,射程为9600千米。

核潜艇具有续航力高、航速快、火力强、可载机动核弹头、隐蔽攻击性好等优点,已成为各国竞相研制的重要战略核武器。

十四、气垫船的发明

1950年,科克雷尔在英国诺福克河口的造船厂任工程师,经常为怎样提高船的航行性能而苦思冥想。他发现有两大因素大大降低了船的性能。一个是船壳阻力,一个是波浪阻力。他想,如果船体和水面之间有一层薄的空气,船壳的摩擦就可以大大减小,这样可以节省动力能源,大大提高船速。但是,怎样才能解决这一难题呢?为此,他进行了许多次的空气动力学方面的实验。

他通过一次实验偶然发现了能解决这一难题的新方法。

一天,他用两个尺寸不同的铁筒朝厨房用的天平上鼓风,发现相同的风量通过两个不同大小的铁筒所产生的冲力不同。大口的铁筒吹在天平上的冲力小,小口的铁筒吹在天平上的冲力反而比大铁筒大两倍。他意识到可以参考这种以前不知道的现象制造一种新型的船。

1955年,他根据自己的新发现制造了一个气垫船模型,不仅在水上甚至可以在地毯上飞驰。但要使气垫船具有实用价值,还有不好逾越的资金和技术难题:使船体与水面避免硬接触,又要保持与水面的有效接触。所以,控制船底喷气装置成了这项发明的关键。

这项英国“气垫密封装置”专利当时无法实施,于是上了保密名单,一直无人知晓。后来,一个叫肖的文职官员很有远见,经过研究论证,由他签字拨款正式研制气垫船。

在1959年6月,为纪念1909年“布莱里奥”号曾经横渡英吉利海峡50周年,气垫船“SRN-1”号从反方向横渡英吉利海峡,引起举世瞩目,从此,气垫船研究制造走向世界。

科克雷尔的发明不仅产生了气垫飞船,还产生了一系列新型运输工具,如近海和岛屿之间快速摆渡和巡航用的摩托快艇;利用气垫船的原理研制出时速达几百千米的火车、悬浮式列车等。

十五、集装箱的发明

马尔科?麦克莱恩1913年生于北卡罗莱纳州迈克斯顿农村。1931年,他买了一辆卡车跑运输,一跑就是6年。1937年的一天,当他的车停在新泽西州霍博肯码头,心急火燎地等卸货装船时,偶然“急中生智”地想到,难道不能找到一个办法把拖车直接送上船,从而节约大量的时间和劳力吗?于是“集装箱”的念头在他头脑中诞生了。

在把“麦克莱恩卡车运输公司”发展为全国最大的运输车队的20年里,这个念头一直没有在他头脑中消失过。1955年,他收购了一家小石油运输公司,并着手对它的油轮进行改造,以便装载储运货物的大金属箱--集装箱。1956年4月26日,他的第一支集装箱船队--“理想X”号驶出了纽瓦克港,此地离他产生改革运输方式想法的霍博肯码头只有10公里。

然而,这一革新遭到保守的海运公司、火车运输公司和装卸工人的激烈反对。直到1966年,他派了一艘货船赴荷兰鹿特丹之后,集装箱运输才逐渐走向世界。

集装箱运输方式改变了世界贸易的面貌。由于把码头装卸的时间从几天甚至十几天压缩为几小时,并能装载数倍于原来的货物,它把从美国到欧洲运输等量货物的时间缩短了4周。

十六、发电机的发明

英国物理学家、化学家万克尔?法拉第(1791-1867)开创了电磁学研究的新时代,发明了世界上第一台发电机。

法拉第1791年出生在伦敦近郊一个小镇。他父亲是做铁活的手工匠,收入少,家中生活困难。法拉第读完小学后,为了减轻家中的经济负担,到伦敦一家经营书报的店里做学徒,装订书籍或做些勤杂。他勤劳好学,喜爱读书,一有空闲就捧着书本看。店里的书很多,他最爱看的是科学书籍。每天来店里购书买报的人很多,其中有位在皇家研究院工作的先生看到法拉第这么热爱科学,就主动送给他一张科学讲座的票。演讲人是英国皇家学会会员,研究院化学教授汉弗莱?戴维先生,他的通俗化学演讲,内容非常精彩新颖,深深地吸引了法拉第。他边听边记,听后,他难以控制住激动的心情,一心想着走进科学工作部门。他整理好记录下来的演讲稿,怀着炽热的心情给戴维教授写了封信,诚恳地请求教授帮助他,给他一个从事科学工作的机会。

1812年12月的一天,戴维教授收到了法拉第寄给他的一封信。信上字体工整秀丽,语言诚恳,进取心强,教授意识到法拉第是个好青年。

1813年,在戴维教授的推荐下,法拉第被录用为戴维实验室的助手,从此步入了科学工作的大门。在实验室里,他积极热情地工作,努力勤奋地学习。1821年4月的一天,英国化学家沃拉斯顿来到戴维实验室做一个实验。他认为在磁石的一端放一根导线,通电后,导线会自行旋转,但实验没有成功,沃拉斯顿的研究兴趣也随之消失了。法拉第在一旁观看了沃拉斯顿实验的全过程,他觉得有希望成功,这个实验是有科学根据的。于是,法拉第利用业余时间,坚持做沃拉斯顿的实验。

1821年9月的一天,法拉第在实验中意外地看到了通电的导线绕着磁石转动的现象,高兴得跳了起来。他突然产生一个大胆的设想:“既然通电的导线可以产生磁,那么磁铁就也可能产生电。”

于是,法拉第找到一块磁石棒和一些导线,开始了研究和实验。经过10年的埋头实验研究,虽然出现过无数次失败,但他并没有灰心,仍然坚信自己的设想一定能成功。

1831年10月17日,法拉第在一个纸筒外面绕上铜导线,导线的两端连接一块灵敏度较高、能够显示毫安的电流表,他将磁石棒插入线圈的一瞬间,电流表的指针突然摆动了一下,当他抽出磁石棒时,电流表的指针又摆动了一下。法拉第觉得奇怪,重复试了几次,结果都一样。他想,这一定是产生电了。他又试着将磁石棒插入线圈后不动,电流表指针也没有动。这是怎么回事?他又拿起磁石棒不停地往线圈里插入、抽出,而且动作越做越快。此刻电流表指针始终摆动在有电位置。法拉第明白了“只有让磁石棒在线圈内外不停地运动,线圈才会产生电”。其结论是:磁石棒和线圈之间必须有相对的运动,才能产生电。这就是电磁感应现象。

此后,法拉第根据电磁感应,设计和制造出世界上第一台感应发电机。1866年,德国发明家维尔纳?西门子进一步改进和完善了法拉第的发电机,研制出实用型发电机。

十七、汽化器的发明

美国一位工程师叫杜里埃,是内燃机专家。他经常接触内燃机,觉得当时的内燃机工作效率太低,因此,一直在探索着提高内燃机效率的路子。他经过许多次试验,反复分析研究,终于弄懂一点道理,如果能使汽油得到充分雾化,与空气均匀地混合,再经点燃,就会产生更大的工作压力,提高内燃机的工作效率。于是他经常琢磨着,怎样才能使汽油充分雾化,与空气均匀混合呢?他着了迷,废寝忘食,时刻留心寻找解决这一问题的途径。

1891年的一个假日,吃过早餐,杜里埃在屋内踱步、思索着,他的妻子整理完餐桌后,在梳洗打扮。这时,杜里埃看见妻子在镜前用一种新式的喷雾香水瓶在头上喷洒着香水。平时一件很平常的事情,却引起了杜里埃极大的兴趣,他受到很大的启发。他立刻把这种新型喷雾香水瓶与自己正在寻找的解决汽油雾化途径挂起钩来,向妻子要来喷雾香水瓶,边拆卸边细心研究。他模仿着喷雾香水瓶的工作原理绘出图纸,并制作了一个汽化器,利用空气的动力效应造成一定负压(真空度),从而使汽油得到充分雾化并与空气均匀混合,有效提高了汽油的燃烧率。困扰杜里埃工程师多年未能解决的技术难题,就这样轻而易举地解决了。

杜里埃发明的汽化器很快得到了推广,使内燃机用同样多的汽油增加了更大的动力,大大提高了内燃机的工作效率。