蒸汽機改變了世界，為什麼最初對戰列艦沒有什麼影響？

文｜歐陽欣

1927 年5 月，美國海軍水手在戰列艦主炮上跨坐時留影。

戰列艦自誕生之日起，就成為列強海軍中堅，同時也成為列強海軍實力和國力的象徵，各海軍強國對於戰列艦的建造以及技術的研發更是不遺餘力，尤其是在工業革命之後，隨著工業技術發展一日千里，作為當時集高精尖技術大成者的戰列艦，其發展更是令人眼花繚亂，目不暇接。今天，國曆君先給大家講一講戰列艦動力的發展。

蒸汽機在艦船上的運用，最初並沒有對戰列艦這類遠洋戰艦帶來什麼變化，早期的蒸汽船在舯部水線以上安裝著巨大的明輪，遮擋了本用於列炮的舷側空間，而且暴露的明輪在戰鬥中還是個巨大的靶子，在遠洋的狂風巨浪里也非常容易損壞。1836年，英國工程師弗朗西斯·佩提特·史密斯發明了實用螺旋槳，1845年，皇家海軍對蒸汽螺旋槳炮艦「響尾蛇」號進行了一系列測試，其中最吸引眼球的是「響尾蛇」號與噸位馬力相當的蒸汽明輪炮艦「阿勒克圖」號的拔河比賽，比賽結果是「響尾蛇」號以2.5節航速拖走了「阿勒克圖」號，對「響尾蛇」號的測試打消了對螺旋槳推進的諸如效率如何，主軸開孔在水線以下會不會漏水之類的顧慮（有趣的是，皇家海軍最新的航空母艦「伊麗莎白女王」號在交付之後主軸漏水了），皇家海軍隨後在幾艘風帆戰列艦上加裝了蒸汽機和螺旋槳，並且在之後的鐵甲艦上也都採用了往複式蒸汽機為動力。

1894年英國工程師帕森斯建造了以蒸汽輪機為動力的快艇「透平尼亞」號，在解決了一系列問題之後，「透平尼亞」號在1897年維多利亞女王登基60周年閱艦式上跑出了驚人的34節航速，「透平尼亞」號的表演標誌著艦船動力汽輪機化的開始。在魚雷艇驅逐艦和輕巡洋艦成功應用汽輪機動力之後，皇家海軍在以首艘全裝重型火炮（All Big Gun）而名垂青史的戰列艦「無畏」號上採用了蒸汽輪機作為動力，這也是蒸汽輪機第一次安裝在戰列艦上。

英國戰列艦上的司爐人員正在向鍋爐中添煤

與往複式蒸汽機相比，汽輪機功重比高，而且與往複式蒸汽機中蒸汽推動活塞在汽缸內往複運動不同，汽輪機的運轉是蒸汽推動轉子連續轉動，所以摩擦部件少，各部件工況更穩定，磨損消耗低，運行振動小，維護和操作更簡單，幾乎是天生的戰艦動力。

然而，早期的汽輪機是渦輪組直接通過主軸驅動螺旋槳連接即所謂直結式傳動，由於汽輪機最優轉速區間遠高於螺旋槳的最優轉速區間，直結式傳動的結構會導致汽輪機和螺旋配合槳效率惡化；同時，無論是往複蒸汽機還是汽輪機，都會設置從高壓到低壓的多個汽缸以提高蒸汽能量的利用率，對於多級膨脹往複式蒸汽機來說，可以通過活塞運動控制蒸汽閥門開合來實現多級汽缸聯動，但是對於持續轉動的汽輪機來說，轉速不同的高低壓渦輪組如何高效聯合是直結式傳動解決不了的問題，共軸串聯方式只會惡化效率，同一台汽輪機的高低壓渦輪組通過不同主軸各自驅動一個螺旋槳的方式雖然可以勉強湊合，但是比起多級膨脹往複機來說不但低效，而且對於提高主機功率非常不利，並且只適用於類似「無畏」號戰列艦這樣四軸四槳的巨艦。效率問題尤其是巡航速度下效率過低問題，導致早期的汽輪機戰列艦續航力相當不妙，當然，這個問題對於加煤站遍天下的英國皇家海軍和「北海鴨」德國海軍來說並不是什麼大問題，但是對於需要跨洋航行卻又缺乏海外殖民地支持的美國海軍就是一件非常令人撓頭的事情，這個問題甚至導致美國海軍戰列艦動力設計中往複式蒸汽機一度回潮。解決汽輪機直結傳動的戰列艦續航力低下的手段，最初是採用增加一套小型的巡航渦輪組的方式，但是這個方式屬於治標不治本，並不能從根本上解決汽輪機推進效率低下的問題。

1910年，帕森斯成功研製了汽輪機齒輪減速傳動機構，終於從根本上解決了直結式傳動效率過低的問題，同時也解決了汽輪機高中低壓渦輪組機械並聯輸出的問題，不但一舉解決了過去艦船汽輪機效率低下的問題，同時也為進一步提高戰列艦主機總功率和真正的高速戰列艦的誕生鋪平了道路。

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