老軍艦學之一: 動力

蒸汽機與巨砲、鐵甲是十九世紀海軍技術革命的代表,是高科技與國家力量的象徵,中國恭逢其盛,曾參與「船堅砲利」的競爭,但以失敗告終。 一百多年後的今天,先進技術已成了歷史文物,為保存文化財, 我們建立「老軍艦學」的研究課題,並以「動力」為第一期的主題,未來還將陸續推出「船體」、「兵器」、「航海」等主題。

十八世紀英國人瓦特發明蒸汽機後,十九世紀初美國人富爾敦將蒸汽機裝在船上從而產生了「輪船」這一名詞。輪船對海軍戰術應用的意義是重大的,因為 從此艦艇有了自己完全可以掌握的動力而不必依賴不甚可靠的風力,而且隨著科技的進步,速度更快、航程更遠的船用機械動力系統被陸續開發出來。不過 機械動力亦帶來對燃料的依賴,並且加重了維修的負荷,後勤補給較諸帆船時代更形重要。

本期各篇要目為:「帆裝」、「主機」、「鍋爐」、「煙囪」、「推進系統」及「組織與操作」。



中國軍艦博物館 出版
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帆裝
在蒸汽機時代來臨前軍艦都是靠風力推進的,這個時代存在了好幾千年,人類對於風帆的操縱技術也發展到極致, 並且依靠風力發現了美洲新大陸與做環球航行,所以風帆可以說是艦船歷史上極為重要的動力系統。在蒸汽機剛被 裝上軍艦時由於尚不很成熟,所有船艦幾乎都保留全套的帆裝。當時軍艦在表示技術諸元時,帆的總面積數與 主機的馬力匹數是並列的。.....


主機
船艦依靠機械動力航行自蒸汽機開始,它的發展應用是漸近的,最先是做為風帆的輔助動力, 隨著蒸汽機的效率提高,逐漸取代風帆,到後來帆裝完全從艦上撤除。船艦機械動力化對海軍 發展是非常重要的,因為它是艦船自身可掌握的動力源,因此無論追擊、撤退、搶佔有利位置 的機動性與準確率都比風帆時代依賴不可靠的風力來的高。.....


鍋爐
不管是往復式蒸汽機或是渦輪機都要用到鍋爐,因為它們的動力來源都是蒸汽壓力。鍋爐最早是燃煤的,後來改燃重油,甚至使用核能,原理都差不多, 就是在鍋爐外產生熱源,讓鍋爐內的水煮沸產生蒸汽壓力,去推動活塞在汽缸內往復運動,或是吹動渦輪扇葉高速旋轉。由於熱源是在外部, 所以又稱做「外燃機」。 ....


煙囪
一艘軍艦通常不只一座鍋爐,往往達好幾座甚至十幾座之多,每個鍋爐都必須有煙囪排煙,所以從外觀研究煙囪數量往往可以判斷該艦有幾座鍋爐。不過 軍艦設計者會把煙囪做集合處理,也就是將多座鍋爐的煙道拉到一根煙囪裡排煙,外觀因此受到影響。.....


推進系統
蒸汽機應用在船舶上最早是「明輪」的型態,也就是在船尾或船的兩側有巨大的水車輪撥水前進。明輪看似是合理的推進方式但 使用不久就發現問題,由於巨大的水車輪佔據了船上的關鍵位置,使得船艙設計無法達到最佳化效益。 尤其要做為軍艦使用時,明輪不但目標龐大容易遭受敵火摧毀,更影響艦上火砲的佈局。.....


組織與操作
當船艦剛開始裝上蒸汽機時,由於傳統的海軍官員都是風帆時代背景出身,完全不懂得動力機械技術,因此必須依賴工程師上艦來幫忙,從此在艦上形成兩套人馬即 「艙面」與「艙底」。艙面是原來艦上的官員水手負責航海與作戰,艙底是原來艦上所沒有的工程師(中國翻譯成「輪機」或「管輪」)與技工,負責主副機及艦上所有機器設備。 早年工程師地位幾乎與艦長相同,依照英國皇家海軍傳統,這兩套人馬是永不交流的。.....