Ⅰ 水动力学的发展简史
人类早期由于治理洪水和开凿运河,总结了水的流动规律。例如墨翟(约公元前478~前392)及其弟子所作的《墨经》中就有这方面的论述。古希腊的阿基米德关于浮力的计算是力学的重要成就。15~17世纪,达·芬奇、伽利略、E.托里拆利、B.帕斯卡、I.牛顿等用实验方法研究了水的静压力、大气压力、水的剪应力和孔口出流等问题。18世纪后,液体动力学得到较快的发展。在L.欧拉导出水体运动方程后,对水流运动规律的研究可大致分为两类。一类是用数学方法进行比较严格的推导,获得一些对实际问题有指导意义的结果;另一类是对简化后的一维方程进行数学分析或对实地观测和实验结果进行总结和分析,其结果可直接用来解决工程技术问题。从事前一类研究作出贡献的主要有:C.-L.-M.-H.纳维、A.J.C.B.de圣维南、G.G.斯托克斯、O.雷诺对运动方程的研究;J.-L.拉格朗日建立速度势和流函数并和A.-L.柯西、F.J.von格斯特纳、 G.R.艾里对波浪理论的研究;H.von亥姆霍兹对涡旋运动的研究; 亥姆霍兹和G.R.基尔霍夫对自由流线运动的研究;L.K.开尔文和瑞利关于波浪和流体运动稳定性的研究;Н.Е.儒科夫斯基关于翼型的举力和水击分析的研究等。H.兰姆的《水动力学》(Hydrodynamics)一书总结了这些成果。从事后一类研究作出贡献的主要有:H.皮托和G.B.文丘里分别设计出测量流速和流量的皮托管和文丘里管;J.斯米顿进行水车和风车试验;C.波絮埃和J.le R.达朗伯建立拖曳水池进行潜水物体的阻力实验;F.雷什通过观测波浪运动和船模试验,提出重力作用下的相似准则,W.弗劳德给出计算船舶摩擦阻力的方法;J.-L.-M.泊肃叶论述了血液的流动并给出毛细管对流动的阻力和流速分布规律的计算公式;H.-P.-G.达西进行渗流实验并得出液体通过多孔介质的运动规律;A.de谢才等人研究河道和管道的阻力,根据边界的粗糙度确定一个系数,再由系数和经验公式求出流速和流量;J.马索提出用特征线图解法求解不定常渠道水流的双曲型方程组。上述结果常被编入“水力学”(hydraulics)方面的书中。L.普朗特把上面两类研究方法结合起来,于1904年提出边界层理论,这一理论已为数学分析和实验结果所证实。因此,不考虑粘性作用的数学分析结果可适用于边界层以外,这对解决实际问题起着重要作用。随着电子技术和计算技术的发展,如今已能用现场观测、模型实验、理论分析和数值计算四类方法相辅相成地解决具有复杂形状边界的流动问题。用这些方法所得的研究成果常被编入“流体力学” (fluid mechanics)方面的书中。在发展过程中,与本学科有关的名称有水力学、水动力学、流体力学等。因著者不同,同一名称的著作,其内容重点也不尽相同。
Ⅱ 飞艇有哪些发展历史
发展历史
在1783年发明了气球之后,人们马上就想方设法推进和驾驶气球。
1784年,法国罗伯特兄弟制造了一艘人力飞艇,长15.6米,最大直径9.6米,充氢气后可产生1000多公斤的升力。罗伯特兄弟认为,飞艇在空中飞行和鱼在水中游动差不多,因此,把它制成鱼形,艇上装上了桨,这桨是用绸子绷在直径2米的框子上制成的。
7月6日进行试飞,当气囊充满氢气后,飞艇冉冉上升,随着高度的增加,大气压逐渐降低,囊内氢气膨胀,气囊越胀越大,眼看就要胀破,这可把罗伯特兄弟吓坏了,他们赶紧用小刀把气囊刺了一个小孔,才使飞艇安全降到了地面。
这次试验启示人们,应当在气囊上留一个放气阀门。2个月后,兄弟俩又对飞艇进行了改装,做了第二次飞行。这次飞行由7个人划桨作动力,飞行了7个小时,但只飞了几公里。虽然飞行速度很慢,但它毕竟是人类第一艘有动力的飞艇。
1872年,法国人特·罗姆制成了一艘用螺旋桨代替划桨的人力飞艇。飞艇长36米,最大直径15米。加上吊舱,高达29米,可载8人。螺旋桨直径9米,几个人轮流转动螺旋桨,使其产生拉力,牵引飞艇前进,速度达每小时10公里,比划桨的飞艇好多了。
不久之后,另一个法国人卡奴·米亚从自行车受到启发,设计了一种脚踏式螺旋桨飞艇。这种单人飞艇在无风时可以短时间飞行,速度可达每小时16公里,比起手转螺旋桨飞艇又快了许多。
但这时飞艇飞行中有一个难题还没解决,就是飞艇一升高,就要通过阀门放气,以防止气囊膨胀爆裂。但气放掉之后,就再也无法升高了。
为解决这一问题,法国的查理教授和罗伯特兄弟于1874年制成了一种装有空气房的气球。它的形状像纺锤,与现代飞艇很相似。这种气球,外面是一个大的丝质胶囊,里面有一个小气囊,小气囊上面有一个气体阀门。外囊充氢气,使气球产生浮力升到空中,内囊用来充空气。这个小气囊就叫“空气房”。
气球在升空之前,先将“空气房”充进空气。当气球升到一定高度后,就将“空气房”打开,放出一部分空气。这样,外囊膨胀后,“空气房”就因受挤压而缩小,使外囊膨胀的压力有所减小,以保证气囊不致胀破。这一发明,解决了气球升空的一大难题,是飞艇发展史上的又一重大突破。此后,“空气房”很快便在所有飞艇上使用了,并一直使用至今。
18世纪60年代,蒸汽机、内燃机、电动机相继发明,为飞艇动力的改进创造了条件。1851年,一台重160公斤,功率为2.2千瓦的蒸汽机制造成功,并很快被应用于飞艇上。1852年,法国的齐菲尔德创造了一艘椭圆形的飞艇,长44米,最大直径13米,总升力2吨多。飞艇上安装了螺旋桨,并用这台蒸汽机作动力。
9月24日,这艘以蒸汽机作动力的飞艇在巴黎郊区试飞。那天,天气晴朗,风和日丽。飞艇升空后,蒸汽机以每分钟110转的速度,带动直径3米多的三叶螺旋桨放置前进速度达到每小时9.4公里。但由于没有考虑操纵问题。因此飞艇起飞后不能返回起飞地点着陆。
1884年,法国的军官路纳德和克里布又制造了一艘“法兰西”号飞艇,长51米,前部最大直径8.4米,用蓄电池供电的电动机作动力。
8月9日凌晨4点,在法国科学院观察员的陪同下解缆试航。飞艇先向南飞行,然后向凡尔赛宫飞去在离开出发点4公里处返航。在高度300米处打开放气阀门排氢降落,在降落中多次前后转动,以对准着陆点。
飞艇到达80米高度时,丢下缆绳由地面拉降固定。试飞历时25分钟,飞行速度最高达每小时24公里。这是人类第一艘能操纵的飞艇。
驾驶气球
Ⅲ 空艇的历史发展
在生产生产上明了气球之后,人们马上就想方设法推进和驾驶气球。 1784年,法国罗伯特兄弟制造了一艘人力飞艇,长15.6米,最大直径9. 6米,充氢气后可产生1000多公斤的升力。罗伯特兄弟认为,飞艇在空中飞行和鱼在水中游动差不多,因此,把它制成鱼形,艇上装上了桨,这桨是用绸子绷在直径2米的框子上制成的。 7月6日进行试飞,当气囊充满氢气后,飞艇冉冉上升,随着高度的增加,大气压逐渐降低,囊内氢气膨胀,气囊越胀越大,眼看就要胀破,这可把罗伯特兄弟吓坏了,他们赶紧用小刀把气囊刺了一个小孔,才使飞艇安全降到了地面。 这次试验启示人们,应当在气囊上留一个放气阀门。2个月后,兄弟俩又对飞艇进行了改装,做了第二次飞行。这次飞行由7个人划桨作动力,飞行了7个小时,但只飞了几公里。虽然飞行速度很慢,但它毕竟是人类第一艘有动力的飞艇。 1872年,法国人特·罗姆制成了一艘用螺旋桨代替划桨的人力飞艇。飞艇长36米,最大直径15米。加上吊舱,高达29米,可载8人。螺旋桨直径9米,几个人轮流转动螺旋桨,使其产生拉力,牵引飞艇前进,速度达每小时10公里,比划桨的飞艇好多了。 不久之后,另一个法国人卡奴·米亚从自行车受到启发,设计了一种脚踏式螺旋桨飞艇。这种单人飞艇在无风时可以短时间飞行,速度可达每小时16公里,比起手转螺旋桨飞艇又快了许多。 但这时飞艇飞行中有一个难题还没解决,就是飞艇一升高,就要通过阀门放气,以防止气囊膨胀爆裂。但气放掉之后,就再也无法升高了。 为解决这一问题,法国的查理教授和罗伯特兄弟于1874年制成了一种装有空气房的气球。它的形状像纺锤,与现代飞艇很相似。这种气球,外面是一个大的丝质胶囊,里面有一个小气囊,小气囊上面有一个气体阀门。外囊充氢气,使气球产生浮力升到空中,内囊用来充空气。这个小气囊就叫“空气房” 美国hha高空飞艇
。 气球在升空之前,先将“空气房”充进空气。当气球升到一定高度后,就将“空气房”打开,放出一部分空气。这样,外囊膨胀后,“空气房”就因受挤压而缩小,使外囊膨胀的压力有所减小,以保证气囊不致胀破。这一发明,解决了气球升空的一大难题,是飞艇发展史上的又一重大突破。此后,“空气房”很快便在所有飞艇上使用了,并一直使用至今。 18世纪60年代,蒸汽机、内燃机、电动机相继发明,为飞艇动力的改进创造了条件。1851年,一台重160公斤,功率为2.2千瓦的蒸汽机制造成功,并很快被应用于飞艇上。1852年,法国的齐菲尔德创造了一艘椭圆形的飞艇,长44米,最大直径13米,总升力2吨多。飞艇上安装了螺旋桨,并用这台蒸汽机作动力。 9月24日,这艘以蒸汽机作动力的飞艇在巴黎郊区试飞。那天,天气晴朗,风和日丽。飞艇升空后,蒸汽机以每分钟110转的速度,带动直径3米多的三叶螺旋桨放置前进速度达到每小时9.4公里。但由于没有考虑操纵问题。因此飞艇起飞后不能返回起飞地点着陆。 1884年,法国的军官路纳德和克里布又制造了一艘“法兰西”号飞艇,长51米,前部最大直径8.4米,用蓄电池供电的电动机作动力。8月9日凌晨4点,在法国科学院观察员的陪同下解缆试航。飞艇先向南飞行,然后向凡尔赛宫飞去在离开出发点4公里处返航。在高度300米处打开放气阀门排氢降落,在降落中多次前后转动,以对准着陆点。飞艇到达80米高度时,丢下缆绳由地面拉降固定。试飞历时25分钟,飞行速度最高达每小时24公里。这是人类第一艘能操纵的飞艇。 在飞艇发展史上,德国的退役将军菲迪南德·格拉夫·齐柏林是一个重要人物,他是硬式飞艇的发明者,被后人称为“飞艇之父”。 1900年,齐柏林制造了第一架硬式飞艇。它的最大特点是有一个硬的骨架,骨架是由一根腹部纵向大梁和24根长杵及16个框架构成,并使用了大量纵向和横向拉线,以增强结构强度。艇体构架外面蒙上防水布制成的蒙皮。艇体内有17个气囊,总容积达到1.2万立方米,总浮力达13吨。比当时软式飞艇大5至6倍。由于多气囊还能起到类似船上隔水舱的作用,所以大大提高了飞行的安全度。 1908年,齐柏林又用自己的全部财产设计制造了当时世界上最大的一艘飞艇——“Lz-4”号。齐柏林对这艘飞艇的性能非常满意,他曾亲自驾驶这艘飞艇作了一次远航试验。飞艇从德国起飞,飞过阿尔卑斯山,到达瑞士后返航。这一成就引起了德国政府的重视,他们宣布,如果飞艇续航时间能超过24小时,政府就购买它,并愿意支付发展硬式飞艇所用的全部研制费用。 这年8月4日,是“Lz-4”号飞艇正式接受检验的日子。政府官员和许多观众都来到了现场。齐柏林亲自驾驶飞艇升空。开始一切都很顺利,可是几小时后,发动机就出了毛病,飞艇只好迫降地面,进行维修,准备再次升空。谁知祸不单行,偏偏在这个时候又起了一阵狂风,将飞艇的锚绳吹断。飞艇朝一片树丛撞击,当场毁坏了。 正当齐柏林走投无路时,一位法兰克福时代报的记者富果·艾肯纳博士帮助了他,艾肯纳将飞艇的现场客观地作了报导,又把齐柏林为发展飞艇而奋斗的事迹作了一番宣扬。全德国的报纸都转载了艾肯纳的文章。齐柏林的事迹深深打动了人们的心,德国人民发动了一场捐款活动,在很短时间内就筹集了600万马克,足够齐柏林再造一艘新飞艇。 齐柏林总结了过去失败的教训,重新设计制造了“Lz--5”号、“Lz--6”号飞艇,经过试飞都获得了成功,在空中停留的时间都超过了24小时。后来他又制造了三架飞艇,性能都不错,完全可以进行运输。这样,齐柏林与艾肯纳决定成立航空公司,起名叫德拉格公司。这是世界上第一家航空公司。 1910年6月22日,第一艘飞艇正式从德国法兰克福飞往杜赛尔,建立了第一条定期空中航线,担任首航运输任务的就是“Lz--7”号飞艇,它一次可载24名旅客,有12名乘务员,飞行速度为每小时69--77公里。 齐柏林逝世后,他的继承人艾肯纳博士提出了一个大胆的计划:建造一艘环球飞艇,开辟洲际长途客运。艾肯纳设计的环球飞艇确实很大,这艘飞艇和茂密237米,最大直径30.5米,可充10.47万立方米的氢气,本身重量为118吨,载重53吨,用5台柴油发动机作动力,最大速度每小时193公里,于1927年7月建成。为纪念齐柏林,特地将这艘飞艇命名为“格拉夫·齐柏林”号,由他的女儿主持了建成典礼。 1929年8月8日,“格拉夫·齐柏林”号飞艇开始了一次伟大的环球飞行,从美国的新泽西州出发,经过德国、苏联、中国、日本,于8月26日回到洛杉矶市。整个航程历时21天7小时34分。 齐柏林号飞艇环球飞行的成功大大促进了飞艇的发展。据统计,在20世纪20至30年代,美国建造了86艘,英国建造了72艘,德国建造了188艘,法国建造了100艘,意大利建造了38艘,苏联建造了24艘,日本也建造了12艘。这是飞艇的鼎盛时期,所以人们把这期间称作飞艇的“黄金时代”。 第一次世界大战前后是飞艇发展较快的时期,英国和法国使用小型软式飞艇执行反潜巡逻任务。德国则建立了齐析林飞艇队,用于海上巡逻、远程轰炸和空运等军事活动。飞艇体积大、速度低、不灵活、易受攻击,同时由于飞机性能的不断提高,因而军用飞艇逐渐被飞机所取代。但飞艇的商业飞行仍有发展。1929年德国制成的大型飞艇 兴登堡号,长245米,直径超过41米,总重206吨,曾10次往返飞行于美国和德国之间,运送旅客1000多人。英国和法国也先后参照齐伯林式飞艇制造了本国的大型飞艇R─100号和阿克隆号。这时的飞艇大都使用氢气作为浮升气体,易燃易爆,很不安全。1937年, “兴登堡”号在着陆时因静电火花引起氢气爆炸,35人遇难。英、美也有多艘大型飞艇大都相继失事,此后飞艇的发展陷于停滞状态。 70年代以来,由于科学技术的进步,飞艇改用安全的氦气,其发展又呈活跃。采用多种新技术的新型飞艇被 用于空中摄影摄像、巡逻等方面,洛杉矶、汉城和巴塞罗那奥运会和北京亚运会都可在会场上空看见它的身影。 在战争时期,作为新技术之一的飞艇不可避免地被应用于军事用途,它主要用于军事侦察,炮火定位,海岸巡视等方面,发挥了重要的作用。战后,相对于飞机性能的飞速发展,飞艇却进步不大,缺点也越来越突出,逐渐被挤出了空中舞台。 然而近些年,随着航空技术的进步,飞艇又开始得到人们的重视。尽管同飞机相比,飞艇显得大而笨,操纵不便,速度也较慢,易受风力影响;但飞艇也有其突出的优点,如垂直起降,留空时间长,可长时间悬停或缓慢行进,且不因此消耗燃料,噪音小,污染小,经济性好,而且随着飞艇广泛使用了氦气填充,安全性也大大改善。根据计算,用飞艇运送一吨货物的费用,要比飞机少68%,比直升机少94%,比火车少一半。因此,世界各国纷纷又重新开始研制飞艇,集中了90年代先进技术的现代飞艇新型号不断涌现,如英国的“哨兵”系列,德国的LZ-07,俄罗斯的“科学静力”系列以及中国的“中华号”,“上海达天CA-80型系列软式载人飞艇”等等。现代飞艇在现代空中勘测、摄影、广告、救生以及航空运动中得到了广泛的应用。
Ⅳ 船舶的发展历史
船舶从史前刳木为舟起,经历了独木舟和木板船时代,1879年世界上第一艘钢船问世后,又开始了以钢船为主的时代。船舶的推进也由19世纪的依靠人力、畜力和风力(即撑篙、划桨、摇橹、拉纤和风帆)发展到使用机器驱动。
1807年,美国的富尔顿建成第一艘采用明轮推进的蒸汽机船“克莱蒙脱”号,时速约为 8公里/小时;1839年,第一艘装有螺旋桨推进器的蒸汽机船“阿基米德”号问世,主机功率为58.8千瓦。这种推进器充分显示出它的优越性,因而被迅速推广。
1868年,中国第一艘载重600吨、功率为288千瓦的蒸汽机兵船“惠吉”号建造成功。1894年,英国的帕森斯用他发明的反动式汽轮机作为主机,安装在快艇“透平尼亚”号上,在泰晤士河上试航成功,航速超过了60公里。
早期汽轮机船的汽轮机与螺旋桨是同转速的。后约在1910年,出现了齿轮减速、电力传动减速和液力传动减速装置。在这以后,船舶汽轮机都开始采用了减速传动方式。
1902~1903年在法国建造了一艘柴油机海峡小船;1903年,俄国建造的柴油机船“万达尔”号下水。20世纪中叶,柴油机动力装置遂成为运输船舶的主要动力装置。
英国在1947年,首先将航空用的燃气轮机改型,然后安装在海岸快艇“加特利克”号上,以代替原来的汽油机,其主机功率为1837千瓦,转速为3600转/分,经齿轮减速箱和轴系驱动螺旋桨。这种装置的单位重量仅为2.08千克/千瓦,远比其他装置轻巧。60年代先后,又出现了用燃气轮机和蒸汽轮机联合动力装置的大、中型水面军舰。
当代海军力量较强的国家,在大、中型船舰中,除功率很大的采用汽轮机动力装置外,几乎都采用燃气轮机动力装置。在民用船舶中,燃气轮机因效率比柴油机低,用得很少。
原子能的发现和利用又为船舶动力开辟了一个新的途径。1954年,美国建造的核潜艇“鹦鹉螺”号下水,功率为11025千瓦,航速33公里;1959年,前苏联建成了核动力破冰船“列宁”号,功率为32340千瓦;同年,美国核动力商船“萨瓦纳”号下水,功率为14700千瓦。
现有的核动力装置都是采用压水型核反应堆汽轮机,主要用在潜艇和航空母舰上,而在民用船舶中,由于经济上的原因没有得到发展。70~80年代,为了节约能源,有些国家吸收机帆船的优点,研制一种以机为主、以帆助航的船舶。用电子计算机进行联合控制,日本建造的“新爱德丸”号便是这种节能船的代表。
古代中国是当时造船和航海的先驱。春秋战国时期就有了造船工场,能够制造战船;汉代已能制造带舵的楼船;唐、宋时期,河船和海船都有突出的发展,发明了水密隔壁;明朝的郑和七次下西洋的宝船,在尺度、性能和远航范围方面,都居世界领先地位。
近代中国造船业发展迟缓。1865~1866年,清政府相继创办江南制造总局和福州船政局,建造了“保民”“建威”“平海”等军舰和“江新”“江华”等长江客货船。
新中国成立后,船舶工业有了很大发展,50年代建成一批沿海客货船、货船和油船。60年代以后,中国的造船能力提高得很快,陆续建成多型海洋运输船舶、长江运输船舶、海洋石油开发船舶、海洋调查船舶和军用舰艇,大型海洋船舶的吨位已达30万以上载重吨。除少数特殊船舶外,中国已能设计制造各种军用舰艇和民用船舶。
Ⅳ 古人是怎样利用浮力的中国劳动人民利用浮力方面有什么辉煌历史近代人类在这方面达到什么水平
古代
1.用来测金属是否纯(从阿基米德的故事可知)
2测比较重的东西(从曹冲称内象故事可知)
中国劳动人民用容浮力拉深水里的东西。
漂浮于流体表面或浸没于流体之中的物体,受到各方向流体静压力的向上合力。其大小等于被物体排开流体的重力。例如石块的重力大于其同体积水的重量,则下沉到水底。浮木或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重,所以浮于水面。气球的重量比它同体积空气的重力小,即浮力大于重力,所以会上升。这种浸在水中或空气中,受到水或空气将物体向上托的力叫“浮力”。例如,从井里提一桶水,在未离开水面之前比离开水面之后要轻些,这是因为桶受到水的浮力。不仅是水,例如酒精、煤油或水银等所有的液体,对浸在它里面的物体都有浮力。轮船、潜水艇、气球和飞艇运动也需浮力。
总之,利用原理就行。
Ⅵ 潜水艇的发展历史
潜艇是一种能潜入水下活动和作战的舰艇,也称潜水艇,是海军的主要舰种之一.
潜艇发展历史
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。
早期的潜艇都是使用人力推进的,航速很慢。1863年,法国建造了“潜水员”号潜艇,使用功率58.8千瓦(80马力)的压缩空气发动机作动力,速度为2.4节,能在水下潜航3小时,下潜深度为12米。1886年,英国建造了“鹦鹉螺”号潜艇,使用蓄电池动力推进,航速6节,续航力约80海里。1897年,美国建造了“霍兰”Ⅵ号潜艇,水面使用33千瓦(45马力)的汽油机动力装置,航速7节,续航力达到1000海里;水下使用电动机为动力,航速5节,续航力50海里,这是潜艇双推进系统的开端。
早期潜艇使用的武器,主要是艇体上挂带的定时引爆炸药包或水雷。1866年,英国人R.怀特黑德制成第一枚鱼雷。1881年,T.诺德费尔特和G.加里特建造的“诺德费尔特” 号潜艇,首次装备鱼雷发射管;同年,美国建造的“霍兰”Ⅱ号潜艇安装有能在水下发射鱼雷的鱼雷发射管,这是潜艇发展史上的一项重要发展。
早在19世纪50年代,法国海军的一名工程师就提出了改装机械动力潜艇的建议,许多人也进行了这方面的尝试。
1863年,法国建成了一艘“潜水员”号潜艇。艇体模仿海豚的外形设计,长42.67米,排水量420吨。使用一部功率为59千瓦(80马力)的蒸汽机作动力,速度为2.4节,能在水下潜航3小时,下潜深度为12米。由于“潜水员”号采用了蒸汽机作动力,尺寸超过了当时所有的潜艇,成为了20世纪之前最大的一艘潜艇。虽然“潜水员”号潜艇的动力装置有了质的飞跃,但它却受当时设计水平的限制,当增加压载使其浮力等于零时,潜艇下潜就失去了控制,水下航行的稳定性很差。另外,潜艇在水下航行时需要大量的空气,而这在当时几乎是无法解决的问题。于是,“潜水员”号最终以失败而告终。
蒸汽机作为潜艇的动力失败后,潜艇设计师们不得不另辟蹊径,为潜艇寻找更好的动力装置。1886年,英国建造了一艘使用蓄电池动力推进的潜艇(也被命名为“鹦鹉螺”号)成功地进行了水下航行,航速为6节,续航力约80海里。从此,电动推进装置为潜艇的水下航行展现了广阔前景。
但对现代潜艇的发展作出过最大贡献的,当属美国潜艇设计师――约翰·霍兰。
约翰·霍兰1841年出生在爱尔兰利斯凯纳镇,父亲是英国海岸警卫队的一名雇员。父亲的职业使霍兰从小就对海洋及战舰充满了好奇。中学尚未毕业时,父亲不幸病故,年轻的霍兰被迫结束学业,到一所学校担任理科教员,以挑起家庭生活的重担。在此期间,霍兰一边工作,一边设计潜艇。1873年,霍兰辞去了教师工作,带着他的潜艇设计图纸到了美国。在美国,他一边在一个都教会学校教书,一边完善着他的潜艇设计图。
1875年,霍兰将建造新型潜艇的计划送交美国海军部。但是,美国海军对3年前支付5万美金建造的一艘名为“智慧之鲸”的小型手操潜艇的沉没仍然记忆犹新,因此断然拒绝霍兰的计划。遭到拒绝的霍兰却没有因此而却步,他很快就得到了流亡美国的由爱尔兰一些革命者组成的“芬尼亚社”的大力资助。在“芬尼亚社”的支持下,经过3年时间的努力,霍兰终于在1878年将自己的第一艘潜艇送下了水。
该潜艇被命名为“霍兰-Ⅰ”号,是一艘单人驾驶潜艇。艇长5米,装有1台汽油内燃机,能以每小时3.5海里的速度航行。但由于潜艇水下航行时内燃机所需空气的问题没有解决,故潜艇一潜入水下发动机就停止了工作。虽然这是一艘不成功的潜艇,但霍兰却在它的身上积累了经验,为下一步建造新的潜艇打下了基础。
这时,“芬尼亚社”对霍兰的潜艇研制提出了要求:所建造的潜艇,大到足以能有效地进行作战,小到使其能够塞进特制的商船船舱。这种商船要求可以装成民船的模样横渡大西洋。当遇到敌舰后,特殊商船将潜艇放出以攻击敌人。按照这一特殊要求,1881年,霍兰建造成功他的第二艘潜艇,命名为“霍兰-Ⅱ”号(也称“芬尼亚公羊”号)。该艇长约10米,排水量19吨,装有一台11千瓦的内燃机。为解决纵向稳定性问题,霍兰为潜艇安装了升降舵。同时,他还在艇上安装了一门加农炮,使得“芬尼亚公羊”号潜艇既能在水下发射鱼雷,又能在水面进行炮战。“芬尼亚公羊”号的建成给公众以极大的鼓舞,在潜艇发展史上也被认为是一个重要的里程碑。
19世纪80年代末期,潜艇的发展引起了更多国家的兴趣。1893年,长约45.7米、排水量为266吨的“古斯塔夫·齐德”号潜艇在法国下水了。它以电动机带动螺旋桨推动。在当时各国所出现的潜艇中,它是最先进的一艘。
“古斯塔夫·齐德”号潜艇的成功促使霍兰更加努力了。但就在霍兰全力以赴投入他的第三艘潜艇制造之中时,“芬尼亚社”的一些成员对霍兰无终止的试验丧失信心,并在一天黑夜将“芬尼亚公羊”号以及建造中的第三艘潜艇偷偷地运走了。从此,霍兰与“芬尼亚社”分道扬镳。
失去了“芬尼亚社”的资助,霍兰只得暂时停下潜艇的研究而到一家汽枪公司担任了描图员的工作。但是不屈的科学家永远不会为困难所吓倒。在朋友们的大力支持下,他兴办了“肛鱼潜艇公司”。这时他与炮兵上尉扎林斯基合作,又建造了他的第四艘潜艇“扎林斯基”号。1886年,当“扎林斯基”号建成下水时,因滑道倒塌而全艇被毁。“扎林斯基”的失败,反而使霍兰有了暂时的喘息余地。
几乎就在霍兰失败的同时,西班牙却有一个名叫艾萨克伯尔的海军上尉于1889年设计了一艘由时机推进的潜艇。不幸的是,因为艾萨克伯尔与上司不和,其上司竟然不顾国家利益而否定了他的计划。
美国政府得知这一消息后,为了在与西班牙的竞争中取胜,由海军部于1893年举办了一次潜艇设计大赛。霍兰大这次大赛中技压群芳,荣登榜首。大赛的胜利使霍兰于1895年接到了制造一艘潜艇的定货单,并从美国海军部得到了15万美元的经费。于是霍兰又开始了他的第五艘潜艇的设计。
为了建造一艘像样的潜艇,霍兰从一开始就注意解决那些潜艇史上阻碍潜艇发展的问题。为此,他反复研究并数易方案,终于建成了他的第五艘潜艇――“潜水者”号。该艇长26米,拥有水面航行的推进装置——蒸汽机动力装置和水下潜航的推进装置——电动机。 “潜水者”号由此成为了潜艇双推进系统的鼻祖。但是,美国海军部出于战争的需要,在“潜水者”号建造期间,就要求霍兰能够使“潜水者”号用于水面作战。但霍兰却认为,按照这种要求是不会制造出满意的潜艇的。于是,霍兰放弃了“潜水者”号的建造工作,归还了海军部的经费,开始用自己的钱来设计建造一艘新潜艇。
1897年5月17日,时年56岁的霍兰终于成功地制造出了“霍兰-Ⅵ”号潜艇。该艇长15米,装有33.1千瓦(45马力)汽油发动机和以蓄电池为能源的电动机,是一艘采用双推进的最新潜艇。在水面航行时,以汽油发动机为动力,航速可达每小时7海里,续航力为1000海里。在水下潜航时,则以电动机为动力,航速可达每小时5海里,续航力50海里。该艇共有5名艇员,武器为一具艇首鱼雷发射管(有3枚鱼雷)和2门火炮(向前、向后各1门),火炮瞄准靠操纵潜艇艇体对准目标。该艇能在水下发射鱼雷,水上航行平衡,下潜迅速,机动灵活。这是霍兰一生中设计和建造出的最后一艘潜艇。为了纪念这位伟大的先驱者,人们将其称为“霍兰”号。双推进系统在该艇上的运用,使这艘潜艇取得了潜艇发展史上前所未有的成功,从而奠定了霍兰作为“现代潜艇之父”的地位。
但是霍兰的成就并没有给他本人带来任何好处。由于美国海军部一些官员的偏见和挑剔,这艘潜艇不仅未被海军部采用,反而使这位大发明家受到了恶毒的嘲讽。无情的打击使时年63岁的霍兰愤然辞职。从此,一代潜艇巨匠被迫停止了其心爱的事业,并最终因肺炎病逝,终年73岁。
尽管“霍兰”号潜艇取得了辉煌的成就,但在19世纪末20世纪初,法国在潜艇这一领域也同处领先地位。1899年,由法国科学家劳贝夫于设计的“纳维尔”号潜艇在法国下水。
“纳维尔”号与其他潜艇不同处在于,该艇在其内壳之外又包上了一层外壳。这使得“纳维尔”号既有一个酷似鱼雷艇似的外壳,又有一个按照潜艇要求设计的内壳,艇员及所有装备都装在耐压的内壳之中。内外壳之间的空间被充作压载水柜,并以此控制潜艇下潜和上浮。当该艇排除压载水柜中的水之后,即可像鱼雷艇一样具有良好的适航性,使得其水面航行的速度达每小时11海里,续航力为500海里;当压载水柜中注满水之后,“纳维尔”又将与早先潜艇一样,它的水下短距离航速可达每小时8海里,即使在水下航行数小时,其水下航速也可达每小时5海里。
不过,也有一种意见认为,双层壳体结构并非起源于“纳维尔”潜艇,而是由美国青年西蒙·莱克首创。19世纪90年代,西蒙·莱克由于受了法国著名科普作家儒勒·凡尔纳的科幻小说《海底两万里》的影响,单枪匹马地投入到潜艇的研究之中。
莱克从亲戚那里借来一笔钱,经过努力,于1893年建成了他的第一艘潜艇——“小亚古尔爸爸”号。“小亚古尔爸爸”号也许是潜艇史上自“海龟”艇以来最不像样的潜艇。它看上去像一个特大的木柜子,长4.2米,高1.5米。艇体以松木板内衬帆布垫建造而成。艇体上方有个小舱盖,艇底安有三个木头轮子(前面一个,后面两个)。轮于是由手摇曲柄带动行走的,“小亚古尔爸爸”艇与其他潜艇相比独具匠心。它没有用于注排水的羊皮口袋或水泵、水箱等,而是采用装载足够重的压载物使之沉到海底,接着在海底用轮子滚动推进,如果要上升到海面,只要把压载物抛掉,艇体即可上浮。
不过,莱克最初建造潜艇并非为了军事目的,而完全是被迷人的海底生物所吸引。他从建造“小亚古尔爸爸”一开始,就想到能从潜艇中走出来,以便采集海底生物。所以他在潜艇中安装了空气压缩设备,并设置了一个空气闸舱。莱克使压缩空气设备所产生的空气压力与艇外海水压力相等,这样打开空气闸舱的舱门,人们便可以穿着潜水服从艇中走出来,而海水却不会涌进闸舱。人们将这种使海水不能涌进艇内而人能从艇的舱口自由进出的闸舱门叫做气门或水门。在气门的帮助下,莱克和他的伙伴,在迷人的纽约湾海底,采集了大量的海洋生物,度过了许多愉快的时光。
之后,莱克开始对“小亚古尔爸爸”号不断地进行改装,并于1897年完工。改装后的潜艇命名为“亚古尔”号。该艇无论在水上或水下航行,都由一台22千瓦(30马力)的汽油发动机来推动前进。由于汽油发动机工作时需要空气,所以莱克在艇上装有可伸出水面的吸气管和排烟管,同时取消了固体压载物,而用压载水箱来带动潜艇的沉浮。为了改善潜艇的适航性,莱克又在吸气管和排烟管外包上一层外壳,使“亚古尔”号外形类似于现代潜艇上层建筑(即潜艇的指挥台)的第二层艇壳。经过改装后的“亚古尔”号潜艇的上浮与下潜都是较为稳定的,并能在一个适当的深度上将内燃机水下工作时所用的通气管伸出水面,从而延长了潜艇水下滞留时间。
1898年,“亚古尔”号潜艇仅靠自身的动力,从诺福克航行到了纽约,成了第一艘在公海远航的潜艇。莱克的第二艘潜艇“保护者”号也于1901年下水。他很想将潜艇奉献给自己祖国,用于对敌作战。莱克潜艇的最大特点就是艇员可以在水下自由出入潜艇,因此完全可派人进行水下作战、扫雷和布雷。但美国海军部却拒绝了莱克的好意。莱克只好到国外去寻求他自己的位置,从而埋没了一代潜艇发明家的才华。
19世纪的最后10年中,潜艇已成为至少是具有潜在威慑力量的武器了。但是由于当时的英国、美国等海军大国对潜艇仍持怀疑态度,总认为潜艇只不过是弱小国家用于偷袭的武器,为此阻碍了潜艇的发展。但是,当1898年法国的“古斯塔夫·齐德”号潜艇用鱼雷击沉了英国战列舰“马琴他”之后,英国人终于醒悟了,强烈要求英国政府赶快行动,以抗衡法国人正以惊人速度建造潜艇的海上新威胁。同样德国和俄国也在无意之中领悟到潜艇可能将成为一种实用性武器而投入到建造潜艇的热浪中。在第一次世界大战前几年的时间里,潜艇终于愈造愈大,愈造愈好,并且以前所未有的速度增加着。但是由于潜艇发展到此时,仍然开不快、行不远,鱼雷带得又很少,更因为不能在水下长期潜航,所以,它所担负的只能是保护本国海岸、在基地附近的巡逻的任务。
20世纪初,潜艇装备逐步完善,性能逐渐提高,出现具备一定实战能力的潜艇。这些潜艇采用双层壳体,具有良好的适航性,排水量为数百吨,使用柴油机-电动机双推进系统,水面航速约10~15节,水下航速6~8节,续航力有明显提高;武器主要有火炮、水雷和鱼雷。第一次世界大战前,各主要海军国家共拥有潜艇260余艘,成为海军重要作战兵力之一。
第一次世界大战一开始,潜艇就被用于战斗。1914年9月22日,德国U-9号潜艇在一个多小时内,接连击沉3艘英国巡洋舰,充分显示了潜艇的作战威力。在战争期间,各国潜艇共击沉192艘战斗舰艇。使用潜艇攻击海洋交通线上的运输商船,取得了更为显著的战果,各国潜艇共击沉商船约5000余艘,达1400万吨。其中被德国潜艇击沉的商船约1300余万吨。同时,反潜战开始受到重视,战争期间潜艇被击沉265艘,其中德国就损失200余艘。
第一次世界大战后,各主要海军国家更加重视建造和发展潜艇。潜艇的数量不断增加,种类增多,到第二次世界大战前夕,共有潜艇600余艘。第二次世界大战期间,潜艇战术技术性能有很大改进。排水量增加到2000余吨,下潜深度100~200米,水下最大航速7~10 节,水面航速16~20节,续航力达1万余海里,自给力1~2个月,装有6~10个鱼雷发射管,可携带20余枚鱼雷,并安装1~2门火炮。战争后期,潜艇装备雷达、雷达侦察仪和自导鱼雷,德国潜艇还安装用于柴油机水下工作的通气管。潜艇战斗活动几乎遍及各大洋,担负攻击运输舰船、水面战斗舰艇和侦察、运输、反潜 、布雷和运送侦察、爆破人员登陆等任务。共击沉运输船5000多艘(2000多万吨),大、中型水面舰艇300余艘。战争中反潜兵力和兵器也得到很大加强和发展,被击沉的潜艇达到1100多艘。
第二次世界大战后,世界各国海军十分重视新型潜艇的研制。核动力和战略导弹的运用,使潜艇发展进入一个新阶段。1955年,美国建成的世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺” 号正式服役,水下航速增大1倍多,而且能长时间在水下航行,1958年,首次成功地在冰层下穿越北极。1959年前后,苏联建成核动力潜艇。1960年,美国又建成了“北极星”战略导弹潜艇“乔治·华盛顿” 号,并在水下成功地发射 “北极星”弹道导弹,射程达2000余千米。弹道导弹核潜艇的出现,使潜艇的作用发生了根本性变化,它已成为活动于水下的战略核打击力量。此后,英国、法国和中国也相继建成核动力战略导弹潜艇和核动力攻击潜艇。20世纪80年代,核动力潜艇排水量已增大到2.6万余吨,装备有弹道导弹、巡航导弹、鱼雷等武器,水下航速20~42节,下潜深度300~900米,续航力、隐蔽性、机动性和突击威力大为提高。1982年,英国和阿根廷在马尔维纳斯(福克兰)群岛海战中,英国海军核动力攻击潜艇“征服者”号,于5月2日用鱼雷击沉阿根廷海军巡洋舰“贝尔格拉诺将军”号,是核动力潜艇击沉水面战斗舰艇的首次战例。至 80年代末,世界上近40个国家和地区,共拥有各种类型潜艇900余艘。
优缺点:
潜艇之所以能够发展到今天,是因为它具有以下特点:能利用水层掩护进行隐蔽活动和对敌方实施突然袭击;有较大的自给力、续航力和作战半径,可远离基地,在较长时间和较大海洋区域以至深入敌方海区独立作战,有较强的突击威力;能在水下发射导弹、鱼雷和布设水雷,攻击海上和陆上目标。
但其自卫能力差,缺少有效的对空防御武器;水下通信联络较困难,不易实现双向、及时、远距离的通信;探测设备作用距离较近,观察范围受限,掌握敌方情况比较困难;常规动力潜艇水下航速较低,充电时须处于通气管航行状态,易于暴露。
Ⅶ 飞艇的历史
在生产发明了气球之后,人们马上就想方设法推进和驾驶气球。
1784年,法国罗伯特兄弟制造了一艘人力飞艇,长15.6米,最大直径9. 6米,充氢气后可产生1000多公斤的升力。罗伯特兄弟认为,飞艇在空中飞行和鱼在水中游动差不多,因此,把它制成鱼形,艇上装上了桨,这桨是用绸子绷在直径2米的框子上制成的。
1784年7月6日进行试飞,当气囊充满氢气后,飞艇冉冉上升,随着高度的增加,大气压逐渐降低,囊内氢气膨胀,气囊越胀越大,眼看就要胀破,这可把罗伯特兄弟吓坏了,他们赶紧用小刀把气囊刺了一个小孔,才使飞艇安全降到了地面。
这次试验启示人们,应当在气囊上留一个放气阀门。2个月后,兄弟俩又对飞艇进行了改装,做了第二次飞行。这次飞行由7个人划桨作动力,飞行了7个小时,但只飞了几公里。虽然飞行速度很慢,但它毕竟是人类第一艘有动力的飞艇。
1872年,法国人特·罗姆制成了一艘用螺旋桨代替划桨的人力飞艇。飞艇长36米,最大直径15米。加上吊舱,高达29米,可载8人。螺旋桨直径9米,几个人轮流转动螺旋桨,使其产生拉力,牵引飞艇前进,速度达每小时10公里,比划桨的飞艇好多了。
不久之后,另一个法国人卡奴·米亚从自行车受到启发,设计了一种脚踏式螺旋桨飞艇。这种单人飞艇在无风时可以短时间飞行,速度可达每小时16公里,比起手转螺旋桨飞艇又快了许多。
但这时飞艇飞行中有一个难题还没解决,就是飞艇一升高,就要通过阀门放气,以防止气囊膨胀爆裂。但气放掉之后,就再也无法升高了。
为解决这一问题,法国的查理教授和罗伯特兄弟于1874年制成了一种装有空气房的气球。它的形状像纺锤,与现代飞艇很相似。这种气球,外面是一个大的丝质胶囊,里面有一个小气囊,小气囊上面有一个气体阀门。外囊充氢气,使气球产生浮力升到空中,内囊用来充空气。这个小气囊就叫“空气房”。
气球在升空之前,先将“空气房”充进空气。当气球升到一定高度后,就将“空气房”打开,放出一部分空气。这样,外囊膨胀后,“空气房”就因受挤压而缩小,使外囊膨胀的压力有所减小,以保证气囊不致胀破。这一发明,解决了气球升空的一大难题,是飞艇发展史上的又一重大突破。此后,“空气房”很快便在所有飞艇上使用了,并一直使用至今。
19世纪60年代,蒸汽机、内燃机、电动机相继发明,为飞艇动力的改进创造了条件。1851年,一台重160公斤,功率为2.2千瓦的蒸汽机制造成功,并很快被应用于飞艇上。1852年,法国的齐菲尔德创造了一艘椭圆形的飞艇,长44米,最大直径13米,总升力2吨多。飞艇上安装了螺旋桨,并用这台蒸汽机作动力。
9月24日,这艘以蒸汽机作动力的飞艇在巴黎郊区试飞。那天,天气晴朗,风和日丽。飞艇升空后,蒸汽机以每分钟110转的速度,带动直径3米多的三叶螺旋桨放置前进速度达到每小时9.4公里。但由于没有考虑操纵问题。因此飞艇起飞后不能返回起飞地点着陆。
1884年,法国的军官路纳德和克里布又制造了一艘“法兰西”号飞艇,长51米,前部最大直径8.4米,用蓄电池供电的电动机作动力。8月9日凌晨4点,在法国科学院观察员的陪同下解缆试航。飞艇先向南飞行,然后向凡尔赛宫飞去在离开出发点4公里处返航。在高度300米处打开放气阀门排氢降落,在降落中多次前后转动,以对准着陆点。飞艇到达80米高度时,丢下缆绳由地面拉降固定。试飞历时25分钟,飞行速度最高达每小时24公里。这是人类第一艘能操纵的飞艇。
在飞艇发展史上,德国的退役将军菲迪南德·格拉夫·齐柏林是一个重要人物,他是硬式飞艇的发明者,被后人称为“飞艇之父”。
1900年,齐柏林制造了第一架硬式飞艇。它的最大特点是有一个硬的骨架,骨架是由一根腹部纵向大梁和24根长杵及16个框架构成,并使用了大量纵向和横向拉线,以增强结构强度。艇体构架外面蒙上防水布制成的蒙皮。艇体内有17个气囊,总容积达到1.2万立方米,总浮力达13吨。比当时软式飞艇大5至6倍。由于多气囊还能起到类似船上隔水舱的作用,所以大大提高了飞行的安全度。
1908年,齐柏林又用自己的全部财产设计制造了当时世界上最大的一艘飞艇——“Lz-4”号。齐柏林对这艘飞艇的性能非常满意,他曾亲自驾驶这艘飞艇作了一次远航试验。飞艇从德国起飞,飞过阿尔卑斯山,到达瑞士后返航。这一成就引起了德国政府的重视,他们宣布,如果飞艇续航时间能超过24小时,政府就购买它,并愿意支付发展硬式飞艇所用的全部研制费用。
这年8月4日,是“Lz-4”号飞艇正式接受检验的日子。政府官员和许多观众都来到了现场。齐柏林亲自驾驶飞艇升空。开始一切都很顺利,可是几小时后,发动机就出了毛病,飞艇只好迫降地面,进行维修,准备再次升空。谁知祸不单行,偏偏在这个时候又起了一阵狂风,将飞艇的锚绳吹断。飞艇朝一片树丛撞击,当场毁坏了。
正当齐柏林走投无路时,一位法兰克福时代报的记者富果·艾肯纳博士帮助了他,艾肯纳将飞艇的现场客观地作了报导,又把齐柏林为发展飞艇而奋斗的事迹作了一番宣扬。全德国的报纸都转载了艾肯纳的文章。齐柏林的事迹深深打动了人们的心,德国人民发动了一场捐款活动,在很短时间内就筹集了600万马克,足够齐柏林再造一艘新飞艇。
齐柏林总结了过去失败的教训,重新设计制造了“Lz--5”号、“Lz--6”号飞艇,经过试飞都获得了成功,在空中停留的时间都超过了24小时。后来他又制造了三架飞艇,性能都不错,完全可以进行运输。这样,齐柏林与艾肯纳决定成立航空公司,起名叫德拉格公司。这是世界上第一家航空公司。
1910年6月22日,第一艘飞艇正式从德国法兰克福飞往杜赛尔多夫,建立了第一条定期空中航线,担任首航运输任务的就是“Lz--7”号飞艇,它一次可载24名旅客,有12名乘务员,飞行速度为每小时69--77公里。
齐柏林逝世后,他的继承人艾肯纳博士提出了一个大胆的计划:建造一艘环球飞艇,开辟洲际长途客运。艾肯纳设计的环球飞艇确实很大,这艘飞艇和茂密237米,最大直径30.5米,可充10.47万立方米的氢气,本身重量为118吨,载重53吨,用5台柴油发动机作动力,最大速度每小时193公里,于1927年7月建成。为纪念齐柏林,特地将这艘飞艇命名为“格拉夫·齐柏林”号,由他的女儿主持了建成典礼。
1929年8月8日,“格拉夫·齐柏林”号飞艇开始了一次伟大的环球飞行,从美国的新泽西州出发,经过德国、苏联、中国、日本,于8月26日回到洛杉矶市。整个航程历时21天7小时34分。
齐柏林号飞艇环球飞行的成功大大促进了飞艇的发展。据统计,在20世纪20至30年代,美国建造了86艘,英国建造了72艘,德国建造了188艘,法国建造了100艘,意大利建造了38艘,苏联建造了24艘,日本也建造了12艘。这是飞艇的鼎盛时期,所以人们把这期间称作飞艇的“黄金时代”。
第一次世界大战前后是飞艇发展较快的时期,英国和法国使用小型软式飞艇执行反潜巡逻任务。德国则建立了齐析林飞艇队,用于海上巡逻、远程轰炸和空运等军事活动。飞艇体积大、速度低、不灵活、易受攻击,同时由于飞机性能的不断提高,因而军用飞艇逐渐被飞机所取代。但飞艇的商业飞行仍有发展。1929年德国制成的大型飞艇兴登堡号,长245米,直径超过41米,总重206吨,曾10次往返飞行于美国和德国之间,运送旅客1000多人。英国和法国也先后参照齐伯林式飞艇制造了本国的大型飞艇R─100号和阿克隆号。这时的飞艇大都使用氢气作为浮升气体,易燃易爆,很不安全。1937年, “兴登堡”号在着陆时因静电火花引起氢气爆炸,35人遇难。英、美也有多艘大型飞艇大都相继失事,此后飞艇的发展陷于停滞状态。
70年代以来,由于科学技术的进步,飞艇改用安全的氦气,其发展又呈活跃。采用多种新技术的新型飞艇被 用于空中摄影摄像、巡逻等方面,洛杉矶、汉城和巴塞罗那奥运会和北京亚运会都可在会场上空看见它的身影。
在战争时期,作为新技术之一的飞艇不可避免地被应用于军事用途,它主要用于军事侦察,炮火定位,海岸巡视等方面,发挥了重要的作用。战后,相对于飞机性能的飞速发展,飞艇却进步不大,缺点也越来越突出,逐渐被挤出了空中舞台。
然而近些年,随着航空技术的进步,飞艇又开始得到人们的重视。尽管同飞机相比,飞艇显得大而笨,操纵不便,速度也较慢,易受风力影响;但飞艇也有其突出的优点,如垂直起降,留空时间长,可长时间悬停或缓慢行进,且不因此消耗燃料,噪音小,污染小,经济性好,而且随着飞艇广泛使用了氦气填充,安全性也大大改善。根据计算,用飞艇运送一吨货物的费用,要比飞机少68%,比直升机少94%,比火车少一半。因此,世界各国纷纷又重新开始研制飞艇,集中了90年代先进技术的现代飞艇新型号不断涌现,如英国的“哨兵”系列,德国的LZ-07,俄罗斯的“科学静力”系列以及中国的“中华号”,“上海达天CA-80型系列软式载人飞艇”等等。现代飞艇在现代空中勘测、摄影、广告、救生以及航空运动中得到了广泛的应用。
2012年8月8日星期二,美国陆军新一代长航时多情报载具(LEMV)成功完成 了首飞,美国陆军空间与导弹防御司令部/陆军战略司令部在阿拉巴马州亨茨维尔的红石兵工厂表示,有一个足球场大的飞艇在新泽西州进行的首次飞行测试中实现 了所有预定目标,本次飞行时间超过一个半小时。
Ⅷ 自由潜水的发展历史
自由潜水的最早起源,还要追述到古代,人们为了生存,憋气下潜到海中摸螺,抓螃蟹,用自制鱼叉插鱼,古代时期由于没有供氧设备的支持,技术落后,特别是常年居住在岛上的渔民为了生计,憋气下海捕捞食物为最早,后被一些热爱这项运动的人们慢慢系统化专业化,创造自由潜水这项极限运动,现在很多国家至今还保留着古老的憋气下潜捕捞海鲜的传统风俗,比如日本,韩国(海女),还有很多很小的热带岛国。
无限制潜水纪录的记载最早始于1919年,当时雷蒙德·布切尔创造了下潜30米的世界纪录。
1953年,意大利人阿尔贝托·诺维利和恩尼奥·法尔科创造了43米的世界纪录。
1965年,恩佐·马奥卡于创下54米的世界纪录。
1970年,马犹创下76米的纪录,并于1976年达到人类无限制潜水深度越过100米的惊人成就。
1983年,当马犹以56岁的高龄创下105米的第十个世界纪录后,宣布从潜水比赛中退役。
2002年10月,有着“潜水皇后”之称的奥德丽·米斯特里在多米尼加海域进行非恒重潜水的破纪录尝试时,因为浮力袋没有彻底膨胀,减缓了上浮速度,奥德丽在130米深处开始昏厥,最终导致死亡。
2009年4月3日,英国伦敦,英国女潜水员萨拉-坎贝尔刷新了自由潜水的一项世界纪录,她屏住呼吸长达三分三十六秒,一口气潜到大西洋海面以下96米处,比任何一位女性参赛者潜入的都要深,并且独自返回水面,没有依靠安全气袋的帮助。
2014年7月18日,英国38岁女潜水员科尔斯日前在曼彻斯特一个泳池闭气足足两分半钟,游完587英尺(约179米),打破英国自由潜水纪录。
Ⅸ 跪求。。。力的发展史。。。
力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验。人们在建筑、灌溉等劳动中使用杠杆、斜面、汲水等器具,逐渐积累起对平衡物体受力情况的认识。古希腊的阿基米德对杠杆平衡、物体重心位置、物体在水中受到的浮力等作了系统研究,确定它们的基本规律,初步奠定了静力学即平衡理论的基础。
古代人还从对日、月运行的观察和弓箭、车轮等的使用中,了解一些简单的运动规律,如匀速的移动和转动。但是对力和运动之间的关系,只是在欧洲文艺复兴时期以后才逐渐有了正确的认识。
伽利略在实验研究和理论分析的基础上,最早阐明自由落体运动的规律,提出加速度的概念。牛顿继承和发展前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律),提出物体运动三定律。伽利略、牛顿奠定了动力学的基础。牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一门科学。
此后,力学的研究对象由单个的自由质点,转向受约束的质点和受约束的质点系。这方面的标志是达朗贝尔提出的达朗贝尔原理,和拉格朗日建立的分析力学。其后,欧拉又进一步把牛顿运动定律用于刚体和理想流体的运动方程,这看作是连续介质力学的开端。
运动定律和物性定律这两者的结合,促使弹性固体力学基本理论和粘性流体力学基本理论孪生于世,在这方面作出贡献的是纳维、柯西、泊松、斯托克斯等人。弹性力学和流体力学基本方程的建立,使得力学逐渐脱离物理学而成为独立学科。力学
从牛顿到汉密尔顿的理论体系组成了物理学中的经典力学。在弹性和流体基本方程建立后,所给出的方程一时难于求解,工程技术中许多应用力学问题还须依靠经验或半经验的方法解决。这使得19世纪后半叶,在材料力学、结构力学同弹性力学之间,水力学和水动力学之间一直存在着风格上的显著差别。
20世纪初,随着新的数学理论和方法的出现,力学研究又蓬勃发展起来,创立了许多新的理论,同时也解决了工程技术中大量的关键性问题,如航空工程中的声障问题和航天工程中的热障问题等。
这时的先导者是普朗特和卡门,他们在力学研究工作中善于从复杂的现象中洞察事物本质,又能寻找合适的解决问题的数学途径,逐渐形成一套特有的方法。从20世纪60年代起,计算机的应用日益广泛,力学无论在应用上或理论上都有了新的进展。
力学在中国的发展经历了一个特殊的过程。与古希腊几乎同时,中国古代对平衡和简单的运动形式就已具备相当水平的力学知识,所不同的是未建立起像阿基米德那样的理论系统。到明末清初,中国科学技术已显著落后于欧洲。
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Ⅹ 飞艇的发展历史
在生产生产上明了气球之后,人们马上就想方设法推进和驾驶气球。
1784年,法国罗伯特兄弟制造了一艘人力飞艇,长15.6米,最大直径9. 6米,充氢气后可产生1000多公斤的升力。罗伯特兄弟认为,飞艇在空中飞行和鱼在水中游动差不多,因此,把它制成鱼形,艇上装上了桨,这桨是用绸子绷在直径2米的框子上制成的。
7月6日进行试飞,当气囊充满氢气后,飞艇冉冉上升,随着高度的增加,大气压逐渐降低,囊内氢气膨胀,气囊越胀越大,眼看就要胀破,这可把罗伯特兄弟吓坏了,他们赶紧用小刀把气囊刺了一个小孔,才使飞艇安全降到了地面。
这次试验启示人们,应当在气囊上留一个放气阀门。2个月后,兄弟俩又对飞艇进行了改装,做了第二次飞行。这次飞行由7个人划桨作动力,飞行了7个小时,但只飞了几公里。虽然飞行速度很慢,但它毕竟是人类第一艘有动力的飞艇。
1872年,法国人特·罗姆制成了一艘用螺旋桨代替划桨的人力飞艇。飞艇长36米,最大直径15米。加上吊舱,高达29米,可载8人。螺旋桨直径9米,几个人轮流转动螺旋桨,使其产生拉力,牵引飞艇前进,速度达每小时10公里,比划桨的飞艇好多了。
不久之后,另一个法国人卡奴·米亚从自行车受到启发,设计了一种脚踏式螺旋桨飞艇。这种单人飞艇在无风时可以短时间飞行,速度可达每小时16公里,比起手转螺旋桨飞艇又快了许多。
但这时飞艇飞行中有一个难题还没解决,就是飞艇一升高,就要通过阀门放气,以防止气囊膨胀爆裂。但气放掉之后,就再也无法升高了。
为解决这一问题,法国的查理教授和罗伯特兄弟于1874年制成了一种装有空气房的气球。它的形状像纺锤,与现代飞艇很相似。这种气球,外面是一个大的丝质胶囊,里面有一个小气囊,小气囊上面有一个气体阀门。外囊充氢气,使气球产生浮力升到空中,内囊用来充空气。这个小气囊就叫“空气房” 美国hha高空飞艇。
气球在升空之前,先将“空气房”充进空气。当气球升到一定高度后,就将“空气房”打开,放出一部分空气。这样,外囊膨胀后,“空气房”就因受挤压而缩小,使外囊膨胀的压力有所减小,以保证气囊不致胀破。这一发明,解决了气球升空的一大难题,是飞艇发展史上的又一重大突破。此后,“空气房”很快便在所有飞艇上使用了,并一直使用至今。
18世纪60年代,蒸汽机、内燃机、电动机相继发明,为飞艇动力的改进创造了条件。1851年,一台重160公斤,功率为2.2千瓦的蒸汽机制造成功,并很快被应用于飞艇上。1852年,法国的齐菲尔德创造了一艘椭圆形的飞艇,长44米,最大直径13米,总升力2吨多。飞艇上安装了螺旋桨,并用这台蒸汽机作动力。
9月24日,这艘以蒸汽机作动力的飞艇在巴黎郊区试飞。那天,天气晴朗,风和日丽。飞艇升空后,蒸汽机以每分钟110转的速度,带动直径3米多的三叶螺旋桨放置前进速度达到每小时9.4公里。但由于没有考虑操纵问题。因此飞艇起飞后不能返回起飞地点着陆。
1884年,法国的军官路纳德和克里布又制造了一艘“法兰西”号飞艇,长51米,前部最大直径8.4米,用蓄电池供电的电动机作动力。8月9日凌晨4点,在法国科学院观察员的陪同下解缆试航。飞艇先向南飞行,然后向凡尔赛宫飞去在离开出发点4公里处返航。在高度300米处打开放气阀门排氢降落,在降落中多次前后转动,以对准着陆点。飞艇到达80米高度时,丢下缆绳由地面拉降固定。试飞历时25分钟,飞行速度最高达每小时24公里。这是人类第一艘能操纵的飞艇。
在飞艇发展史上,德国的退役将军菲迪南德·格拉夫·齐柏林是一个重要人物,他是硬式飞艇的发明者,被后人称为“飞艇之父”。
1900年,齐柏林制造了第一架硬式飞艇。它的最大特点是有一个硬的骨架,骨架是由一根腹部纵向大梁和24根长杵及16个框架构成,并使用了大量纵向和横向拉线,以增强结构强度。艇体构架外面蒙上防水布制成的蒙皮。艇体内有17个气囊,总容积达到1.2万立方米,总浮力达13吨。比当时软式飞艇大5至6倍。由于多气囊还能起到类似船上隔水舱的作用,所以大大提高了飞行的安全度。
1908年,齐柏林又用自己的全部财产设计制造了当时世界上最大的一艘飞艇——“Lz-4”号。齐柏林对这艘飞艇的性能非常满意,他曾亲自驾驶这艘飞艇作了一次远航试验。飞艇从德国起飞,飞过阿尔卑斯山,到达瑞士后返航。这一成就引起了德国政府的重视,他们宣布,如果飞艇续航时间能超过24小时,政府就购买它,并愿意支付发展硬式飞艇所用的全部研制费用。
这年8月4日,是“Lz-4”号飞艇正式接受检验的日子。政府官员和许多观众都来到了现场。齐柏林亲自驾驶飞艇升空。开始一切都很顺利,可是几小时后,发动机就出了毛病,飞艇只好迫降地面,进行维修,准备再次升空。谁知祸不单行,偏偏在这个时候又起了一阵狂风,将飞艇的锚绳吹断。飞艇朝一片树丛撞击,当场毁坏了。
正当齐柏林走投无路时,一位法兰克福时代报的记者富果·艾肯纳博士帮助了他,艾肯纳将飞艇的现场客观地作了报导,又把齐柏林为发展飞艇而奋斗的事迹作了一番宣扬。全德国的报纸都转载了艾肯纳的文章。齐柏林的事迹深深打动了人们的心,德国人民发动了一场捐款活动,在很短时间内就筹集了600万马克,足够齐柏林再造一艘新飞艇。
齐柏林总结了过去失败的教训,重新设计制造了“Lz--5”号、“Lz--6”号飞艇,经过试飞都获得了成功,在空中停留的时间都超过了24小时。后来他又制造了三架飞艇,性能都不错,完全可以进行运输。这样,齐柏林与艾肯纳决定成立航空公司,起名叫德拉格公司。这是世界上第一家航空公司。
1910年6月22日,第一艘飞艇正式从德国法兰克福飞往杜赛尔多夫,建立了第一条定期空中航线,担任首航运输任务的就是“Lz--7”号飞艇,它一次可载24名旅客,有12名乘务员,飞行速度为每小时69--77公里。
齐柏林逝世后,他的继承人艾肯纳博士提出了一个大胆的计划:建造一艘环球飞艇,开辟洲际长途客运。艾肯纳设计的环球飞艇确实很大,这艘飞艇和茂密237米,最大直径30.5米,可充10.47万立方米的氢气,本身重量为118吨,载重53吨,用5台柴油发动机作动力,最大速度每小时193公里,于1927年7月建成。为纪念齐柏林,特地将这艘飞艇命名为“格拉夫·齐柏林”号,由他的女儿主持了建成典礼。
1929年8月8日,“格拉夫·齐柏林”号飞艇开始了一次伟大的环球飞行,从美国的新泽西州出发,经过德国、苏联、中国、日本,于8月26日回到洛杉矶市。整个航程历时21天7小时34分。
齐柏林号飞艇环球飞行的成功大大促进了飞艇的发展。据统计,在20世纪20至30年代,美国建造了86艘,英国建造了72艘,德国建造了188艘,法国建造了100艘,意大利建造了38艘,苏联建造了24艘,日本也建造了12艘。这是飞艇的鼎盛时期,所以人们把这期间称作飞艇的“黄金时代”。
第一次世界大战前后是飞艇发展较快的时期,英国和法国使用小型软式飞艇执行反潜巡逻任务。德国则建立了齐析林飞艇队,用于海上巡逻、远程轰炸和空运等军事活动。飞艇体积大、速度低、不灵活、易受攻击,同时由于飞机性能的不断提高,因而军用飞艇逐渐被飞机所取代。但飞艇的商业飞行仍有发展。1929年德国制成的大型飞艇 兴登堡号,长245米,直径超过41米,总重206吨,曾10次往返飞行于美国和德国之间,运送旅客1000多人。英国和法国也先后参照齐伯林式飞艇制造了本国的大型飞艇R─100号和阿克隆号。这时的飞艇大都使用氢气作为浮升气体,易燃易爆,很不安全。1937年, “兴登堡”号在着陆时因静电火花引起氢气爆炸,35人遇难。英、美也有多艘大型飞艇大都相继失事,此后飞艇的发展陷于停滞状态。
70年代以来,由于科学技术的进步,飞艇改用安全的氦气,其发展又呈活跃。采用多种新技术的新型飞艇被 用于空中摄影摄像、巡逻等方面,洛杉矶、汉城和巴塞罗那奥运会和北京亚运会都可在会场上空看见它的身影。
在战争时期,作为新技术之一的飞艇不可避免地被应用于军事用途,它主要用于军事侦察,炮火定位,海岸巡视等方面,发挥了重要的作用。战后,相对于飞机性能的飞速发展,飞艇却进步不大,缺点也越来越突出,逐渐被挤出了空中舞台。
然而近些年,随着航空技术的进步,飞艇又开始得到人们的重视。尽管同飞机相比,飞艇显得大而笨,操纵不便,速度也较慢,易受风力影响;但飞艇也有其突出的优点,如垂直起降,留空时间长,可长时间悬停或缓慢行进,且不因此消耗燃料,噪音小,污染小,经济性好,而且随着飞艇广泛使用了氦气填充,安全性也大大改善。根据计算,用飞艇运送一吨货物的费用,要比飞机少68%,比直升机少94%,比火车少一半。因此,世界各国纷纷又重新开始研制飞艇,集中了90年代先进技术的现代飞艇新型号不断涌现,如英国的“哨兵”系列,德国的LZ-07,俄罗斯的“科学静力”系列以及中国的“中华号”,“上海达天CA-80型系列软式载人飞艇”等等。现代飞艇在现代空中勘测、摄影、广告、救生以及航空运动中得到了广泛的应用。
2012年8月8日星期二,美国陆军新一代长航时多情报载具(LEMV)成功完成 了首飞,美国陆军空间与导弹防御司令部/陆军战略司令部在阿拉巴马州亨茨维尔的红石兵工厂表示,有一个足球场大的飞艇在新泽西州进行的首次飞行测试中实现 了所有预定目标,本次飞行时间超过一个半小时。