世界上最早的水雷，第一枚自行魚雷和第一艘可實際使用的潛艇

水雷，最早由中國發明，嘉靖年間在抗倭中就應用了錨雷，用大木箱裝炸藥，油灰粘縫，內宿火，以鐵錨墜之；1590年又發明了漂雷，以燃香為定時引信；1599年又發明了碰線水底雷，後經改進研製出觸線漂雷。到了清朝道光年間，大清製造水雷時竟高價聘請美國軍官擔任技術顧問。

1861-1865的美國南北戰爭中，南方海軍力量薄弱，於是把注意力放在革新上，其中最成功的一項就是水雷，一種簡易的放在水中的固定爆炸物，由觸發引信或岸上電脈衝起爆，他們把水雷部署在重要港口和港灣入口，戰爭期間共摧毀北方聯邦海軍31艘艦船，顯示出強大威力。

為發揮水雷威力，這時期美國的南方人還設計了「潛艇」。其中一種是小型混合攻擊船，由蒸汽機推進，艦艏有一根長桿，上面固定了一顆觸發水雷，該船可浸沒在水中航行，他們計劃在夜間實施偷襲，利用水雷炸毀艦船。1863年，這種「潛艇」成功攻擊了一艘戰艦，但只造成了損傷並未擊沉，但後續曾擊沉北部聯邦小型螺旋槳護衛艦。

另一種潛水船，更像現代潛艇，它外形是個鐵筒子，可搭載9人，由人力驅動，但並不順利，下潛試驗中接連淹死兩人。不過在後續戰鬥中，這種潛水船利用水雷，也擊沉過北部聯邦的小型螺旋槳護衛艦。

而水雷和潛水船首次參戰，卻遠早於美國南北戰爭，早在1776年美國人就曾用潛水船攜帶水雷襲擊過英國戰艦。當時獨立宣言剛簽訂不久，美英關係非常緊張，美國人布希內爾設計了一艘外形像烏龜的潛水船，其本意是利用裝滿炸藥的火藥桶（被認為是西方最早的水雷）去炸毀停放在港內的英軍戰船，為了能隱蔽接近敵艦，他才設計了這種能潛水的船，準備在夜間發起偷襲。

這種船能攜帶150磅（68千克）炸藥桶，當時該船在埃茲拉·李的駕駛下，趁著夜間成功潛入紐約港，並來到一艘英軍戰艦正下方，烏龜船利用頭部攜帶的鑽頭開始鑽孔，鑽頭下面系了一根繩，上面綁著火藥桶。原計劃是鑽到一定深度，鑽頭牢牢釘住後，就斷開鑽頭，並釋放火藥桶，火藥桶漂起來之後，正好緊挨著戰船龍骨。

本來設想的很好，但倒霉的是在李搖鑽過程中，正好鑽在一塊加固金屬片上，本來有時間挪一個地方，但潮流的衝擊使烏龜船無法停穩，最終只能放棄。在他駕船向岸邊靠近時，不巧正好被一艘英軍巡邏艇發現，於是李急中生智，立即釋放出火藥桶，並啟動爆炸裝置，一聲巨響，嚇壞了英國人，雖然沒有傷到英艦，但他們也不敢追了，就這樣烏龜船有驚無險的到了岸邊。

此後，在美國和歐洲，私人設計和製造潛艇的行為，一直在繼續著，如傳奇人物美國人羅伯特·富爾頓，德國人威廉·鮑爾等等，都曾搞出過潛艇，但最終都以失敗告終。第一艘真正可實際應用的潛艇是1864年法國製造的，但潛艇真正能用於作戰還有一大堆問題需要解決。1866年，英國人羅伯特·懷特黑德發明了第一枚自行魚雷，它利用一個空氣壓縮發動機來推動一個螺旋槳為前進，是第一個成功的有動力魚雷。

19世紀80年代，以蓄電池為能源的電動機開始成為潛艇潛航時的動力，而水平舵的發明則給潛艇提供了穩定性，它們大大促進了潛艇的發展。19世紀90年代，類似魚雷上使用的陀螺儀，成功應用於潛艇，這解決了潛艇方向舵問題。在19世紀最後十年，潛艇才終於發展為具有潛在威懾力的軍事裝備，此時美國與法國在潛艇發展上處於領先地位。

1897年美國人萊克建造了第一艘雙層殼體潛艇；1899年法國建造了一艘雙殼體潛艇，水上用蒸汽動力，水下用電動機，水櫃位於內外殼之間，可潛航48小時；1905年法國建成了世界上第一艘柴油動力潛艇；一戰之前各國擁有的潛艇總數260多艘（自產或購買），其中美國人霍蘭設計和建造的潛艇就多達40多艘。一戰時潛艇大量參戰，戰爭極大推動了潛艇的發展。

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