1894年，世界上第一艘蒸汽輪機船下水，

然而，你可能不相信，“蒸汽時代”未終結

目前的航空母艦幾乎都使用蒸汽輪機

作者：劉植榮

英國攝影師阿爾弗雷德·約翰·韋斯特在1897年拍下了“特彼尼亞”號全速航行的照片。1894年8月2日下水的“特彼尼亞”號是世界上第一艘蒸汽輪機船，也是當時世界上航速最快的船，目前在英國紐卡斯爾發(fā)現(xiàn)博物館展出，而其蒸汽輪機在倫敦科學博物館展出。

蒸汽輪機是對蒸汽機的重大改進

　　法國發(fā)明家丹尼斯·帕潘早在1705年就發(fā)明了蒸汽機船，但由于當時的蒸汽機尚不成熟，蒸汽機船發(fā)展緩慢。

　　英國發(fā)明家詹姆斯·瓦特對前人發(fā)明的蒸汽機進行了改進，并在1776年量產了第一批工業(yè)蒸汽機，從此，人類社會進入“蒸汽時代”。

　　雖然蒸汽機作為第一次工業(yè)革命的引擎推動了人類文明的巨大進步，但蒸汽機靠活塞在氣缸里的往復運動提供動力，這會產生強烈的震動和很大的噪音，并且熱能轉化效率很低。于是，那些認識到蒸汽機不足的人，繼續(xù)探索如何改進蒸汽機。

　　1884年，英國工程師查爾斯·阿爾杰農·帕森斯發(fā)明了蒸汽輪機，并用蒸汽輪機耦合發(fā)電機發(fā)電，他同時也對用蒸汽輪機為船舶提供動力產生了興趣。

　　“蒸汽輪機”雖然只比“蒸汽機”多了個“輪”字，但這是“蒸汽時代”一次顛覆性的革命。蒸汽輪機主要包括鍋爐、汽輪機和冷凝器三個部分。燃料在鍋爐里燃燒，把水燒開變成水蒸氣，高溫、高壓水蒸汽通過管道進入汽輪機，推壓汽輪機里的轉子轉動，做功后的蒸汽回到冷凝器冷卻成水，再回到鍋爐被加熱進行下一個循環(huán)。

　　由于蒸汽輪機是轉子圍繞圓心軸高速平穩(wěn)運轉，它不像蒸汽機靠活塞在氣缸里的往復運動。因此，與蒸汽機相比，蒸汽輪機具有結構簡單、裝機空間緊湊、震動輕、噪音小、制造和維護成本低、熱能轉化效率高、壽命長等優(yōu)點，很快，它取代了船舶上的往復式蒸汽機。

“特彼尼亞”號是世界上第一艘蒸汽輪機船

　　1893年6月，帕森斯與5個合伙人在英國紐卡斯爾創(chuàng)建了“帕森斯蒸汽輪機船舶制造公司”（該公司后來被德國西門子公司兼并），很快造出世界上第一艘由蒸汽輪機驅動的快艇，并把它命名為“特彼尼亞”號。

　　“特彼尼亞”號長32米，寬2.7米，吃水0.91米，排水量44.5噸，共裝有3臺蒸汽輪機，每臺蒸汽渦輪機有3個傳動軸，每個傳動軸帶動3個螺旋槳，共有9個螺旋槳，總功率2100馬力。

　　由于蒸汽輪機結構緊湊，占用機房空間小，“特彼尼亞”號的船體看上去很輕盈，航速到達了每小時64公里，成為當時世界上跑得最快的船艇，而當時英國皇家海軍航速最快的艦艇是每小時50公里。

蒸汽輪機船很快取代了蒸汽機船

　　世界首艘蒸汽輪機船“特彼尼亞”號取得了成功，其蒸汽輪機也成為下一代蒸汽動力船舶的行業(yè)標準。

　　1897年6月26日，英國皇家海軍在斯比特黑德港舉行盛大閱兵式，“特彼尼亞”號擅自闖入排列整齊的艦隊中，皇家海軍的驅逐艦試圖攔截，但個頭太大，掉頭轉彎不靈活，航速也太慢，只好眼睜睜地看著這個“不速之客”飛馳而去。

　　皇家海軍把“特彼尼亞”號私闖艦隊的情況調查清楚后，便與帕森斯簽訂了一份合同，要求他為新建造的驅逐艦“蝰蛇”號和“眼鏡蛇”號提供蒸汽輪機，并約定，如果這兩艘軍艦裝上帕森斯蒸汽輪機后航速達不到每小時56公里，帕森斯須向皇家海軍支付10萬英鎊的罰款。這兩艘軍艦下水后，航速均達到了每小時68公里。

　　蒸汽輪機在軍艦上的成功，吸引了客輪制造商對蒸汽輪機的興趣。1901年5月16日，用蒸汽輪機驅動的“愛德華國王”號郵輪下水，載客1966人，航速為每小時38公里。1904年下水的萬噸郵輪“維多利亞”號及其姊妹船“弗吉尼亞”號也用蒸汽輪機驅動，前者載客1690人，航速為每小時36公里；后者載客1712人，航速為每小時39公里。

　　1906年2月10日，英國皇家海軍的“無畏”號戰(zhàn)列艦下水，這是世界上第一艘蒸汽輪機戰(zhàn)列艦，排水量為兩萬噸，航速為每小時39公里，是當時世界上航速最快的戰(zhàn)列艦，它被認為是現(xiàn)代戰(zhàn)列艦的先驅。

蒸汽輪機至今仍用在航母、潛艇等船只上

　　20世紀上半葉燃氣輪機被發(fā)明出來，一些船只的蒸汽輪機被燃氣輪機所替代，而一些小型船只則用內燃機做動力。英國在2002年、意大利在2006年、法國在2013年分別結束了水面軍艦的蒸汽輪機時代。

　　但是，鑒于蒸汽輪機的諸多優(yōu)點，蒸汽輪機船并未徹底退出歷史舞臺。目前，除了英國的“伊麗莎白女王”號航空母艦使用燃氣輪機外，幾乎所有航空母艦都使用蒸汽輪機。另外，潛水艇以及運輸液化天然氣的船舶一般也使用蒸汽輪機。

　　用蒸汽輪機做動力除上文所談及的優(yōu)點外，還有燃料廣泛優(yōu)點，只要是能燃燒的物質，都可以用作蒸汽輪機的燃料，但最常用的燃料還是煤炭和重油。

　　重油就是石油提煉汽油、柴油后的油渣，和建筑上用的瀝青很相似。重油價格便宜，熱值大，非常適合用于船用蒸汽輪機燃料。

　　另外，重油的閃點為180攝氏度至330攝氏度，而汽油的閃點為零下50攝氏度至零下20攝氏度?！伴W點”指的是物質與外界空氣形成混合氣后，遇到火焰發(fā)生閃火并立刻燃燒的最低溫度。重油閃點高，在運輸、儲存和使用中更安全。

世界上所有的核動力航空母艦都用蒸汽輪機驅動，核反應堆相當于鍋爐，把水加熱成水蒸氣，推壓蒸汽輪機轉子旋轉，再把機械能傳遞到螺旋槳上推動航母前進。

我們可以說，“蒸汽時代”并未終結，目前，在航海、發(fā)電等領域仍使用蒸汽輪機。

（本文發(fā)《羊城晚報》2020年10月29日A11版 署名：言章）