潜艇是怎么发明的？
16世纪，真正的潜艇出现了。1578年，英国数学家威廉·伯恩写了《发明与设计》一书来描述潜艇。1620年，荷兰出生的英国人科尼利厄斯·贾布斯·戴波尔制造了第一辆有文字记录的“亚机动车辆”。主要根据以前的设计，推进力由手动操作的桨产生。但也有人认为它只是“绑在水面舰艇下的一个钟形的东西”，根本不是潜艇。从1620到1624，它有两个改进的模型在泰晤士河上进行实验。2002年，BBC电视节目《建造不可能的事》播出[3]，凯尔的马克·爱德华兹(Mark Edwards)根据当年的设计图纸，与两人一起建造了一艘德博尔潜艇，并在伊顿的多尼湖成功浮潜。
“潜水船”可以探索海底世界，但它们的军事价值很快被发现。1648年，切斯特主教约翰·威尔金斯写了《数学魔法》一书，书中指出了潜艇在军事战略上的优势:
1.隐私:去世界上任何一个海岸附近而不被发现或压制。
2.安全:海盗和强盗无法抢劫水下船只；不稳定的潮汐和强烈的风雨不能影响海面以下25-30英尺(5-6步)；冰和霜不能危及潜艇艇员，即使是在北极和南极海域。
3.有效抵抗敌方海军，摧毁并击沉水面舰艇。
4.支援被水包围或靠近水的地方，默默运送物资。
5、本身作为一个有用的水下试验场。
第一艘用于军事目的的潜艇出现在美国独立战争中。美国耶鲁大学的大卫·布什内尔建造了这只海龟。通过踏板阀向水箱注水，该船可以潜入水下6米，并在水下停留约30分钟。该艇配备有两个手摇螺旋桨，这使得该艇能够获得大约3节的速度，并控制该艇的升降。船里有一个手动压力泵，可以把水箱里的水排出去，让船浮起来。艇外携带可由定时引信引爆的炸药包，可放置在艇内敌舰底部。只有一个人可以操作里面的舵和螺旋桨。1776年，海龟试图攻击HMS鹰号，没有成功，但这是潜艇攻击军舰的第一次尝试。
历史上第一艘成功击沉敌舰的潜艇是在美国内战时期。霍勒斯·劳森·亨里建造了潜水艇“汉利号”，有八名船员，由曲柄驱动。炸药从它的前端延伸出来，碰到敌舰就爆炸。1864 2月17日晚9时，成功击沉北方联邦号(USS Housatonic)护卫舰，但也因爆炸产生的漩涡而沉没。
到目前为止，潜艇都是靠人力推进，这就限制了潜艇的发展。这时蒸汽机已经被发明出来，并应用于铁路运输和水面舰船。蒸汽机在潜艇上的应用促进了潜艇动力装置的发展，在潜艇设计者的不断努力下，终于出现了一种以机械为动力的现代化潜艇。
65438+80年代，潜艇日益进步，各国逐渐意识到其重要性。美国、英国、法国、瑞典、意大利、德国和俄罗斯都热衷于研发。1878年，英裔美国人约翰·菲利普·霍兰致力于这项工作。1900年4月，美国政府购买了其潜艇荷兰9号，将其编入美国海军。从此，潜艇正式成为海军舰艇。1898年，法国人马克西姆·劳博夫(Maxim Laubov)首先建造了双船体结构的“独角鲸”，在两个船体之间储存压舱水，优点是大大增加浮力。这后来成为一种苏联潜艇。
18年底到19年底是潜艇发展的重要时期。1801年，潜艇鹦鹉螺号由美国人r·富尔顿建造，铁架铜壳，长7米，携带两枚水雷，4人操作。折叠式桅杆用在水上，由帆提供动力。水下是靠手推螺旋桨推进的。65438+20世纪60年代，美国内战期间，邦联军队建造的潜艇亨利号长约12米，呈雪茄形。它由8个人以4节的速度摇动螺旋桨推进，并用水雷攻击敌舰。1864年2月17日夜，“亨利”号用水雷击沉了北军军舰“豪萨·托尼克”号，这是潜艇击沉军舰的首例。1880年9月，中国在天津建造了第一艘潜艇。船呈橄榄形，在水下行驶时非常灵活。它可以秘密地把水雷送到水下，并把它们放在敌舰下面。
早期的潜艇都是靠人力推进，速度很慢。1863年，法国建造了“潜水员”号潜艇，由功率为58.8千瓦(80马力)的压缩空气发动机驱动，航速2.4节。可在水下潜水3小时，潜水深度12米。1886年，英国建造了潜艇鹦鹉螺号(Nautilus)，以电池动力推进，航速6节，续航力约80海里。1897年，美国建造了“荷兰”ⅵ型潜艇，在水面使用33千瓦(45马力)汽油发动机动力装置，航速7节，续航力1000海里。以水下电机为动力，航速5节，续航力50海里，是潜艇双推进系统的开端。
早期潜艇使用的武器主要是挂在艇体上的定时引爆炸药或水雷。1866年，英国人r·怀特海制造了第一枚鱼雷。1881年，t .诺德费尔德和g .加勒特建造的潜艇诺德费尔德首次装备鱼雷发射管；同年，美国建造的“荷兰二号”潜艇装备了能在水下发射鱼雷的鱼雷发射管，这是潜艇发展史上的重要发展。
早在65438+50年代，法国海军的一位工程师就提出了改装机械动力潜艇的建议，也有很多人在这方面进行了尝试。
1863年，法国建造了一艘名为“潜水员”的潜艇。船体模仿海豚的外形设计，长42.67米，排水量420吨。以59千瓦(80马力)的蒸汽机为动力，航速2.4节，可在水下下潜3小时，下潜深度12米。由于“潜水员”号由蒸汽机提供动力，其尺寸超过了当时所有的潜艇，成为20世纪前最大的潜艇。“潜水员”潜艇的动力装置虽然有了质的飞跃，但受限于当时的设计水平。当通过加压载使浮力等于零时，潜艇失控，水下航行稳定性差。另外，潜艇在水下航行需要大量的空气，这在当时几乎是一个无法解决的问题。结果，“潜水员”最终以失败告终。
蒸汽机作为潜艇的动力失效后，潜艇设计者不得不另辟蹊径，为潜艇寻找更好的动力装置。1886年，英国建造了一艘以电池为动力的潜艇(又名“鹦鹉螺号”)，并成功在水下航行，航速6节，续航力约80海里。自此，电力推进装置为潜艇的水下航行展现了广阔的前景。
但是美国潜艇设计师约翰·霍兰为现代潜艇的发展做出了最大的贡献。
约翰·霍兰德1841年出生于爱尔兰利斯克纳，父亲是英国海岸警卫队的雇员。父亲的职业生涯让霍兰德从小就对海洋和战舰充满好奇。中学毕业前，父亲不幸去世，年幼的霍兰德被迫完成学业，在一所学校当科学老师，挑起家庭生活的重担。在此期间，霍兰德一边工作，一边设计潜艇。1873年，荷兰辞掉老师，带着自己的潜艇设计图去了美国。在美国，当他在一所天主教学校教书时，他完善了他的潜艇设计。
1875年，荷兰将建造新潜艇的计划送交美国海军部。然而，美国海军仍然记得支付了5万美元的一艘名为“智慧之鲸”的小型手动潜艇的沉没，因此断然拒绝了荷兰的计划。被拒的荷兰并没有因此而却步。他很快得到了由一些流亡美国的爱尔兰革命者组成的“费尼亚协会”的大力支持。在“芬尼亚学会”的支持下，经过三年的努力，荷兰终于在1878下水了他的第一艘潜艇。
这艘名为“荷兰-I”的潜艇是一艘单人潜艇。该艇长5米，装有1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一直没有解决，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，但荷兰在其中积累了经验，为下一步建造新潜艇奠定了基础。
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这时，“费尼亚学会”对荷兰的潜艇发展提出了要求:建造的潜艇大到足以有效作战，小到可以塞进专门的商船船舱。这艘商船被要求伪装成民船穿越大西洋。遇到敌舰时，特种商船放出潜艇攻击敌人。根据这一特殊要求，1881年，霍兰德成功建造了自己的第二艘潜艇，并将其命名为“霍兰德-II”(又名“费尼亚拉姆”)。该艇长约10米，排水量19吨。配备11 kW内燃机。为了解决纵向稳定性问题，荷兰为潜艇安装了升降舵。同时，他还在艇上安装了一门火炮，使潜艇“费尼亚·拉姆”号能够在水下发射鱼雷，在水面上进行炮战。“芬尼亚拉姆”号的建成极大地鼓舞了公众，也被认为是潜艇发展史上的一个重要里程碑。
65438+80年代后期，潜艇的发展引起了更多国家的兴趣。1893年，潜艇古斯塔夫·齐德号在法国下水，长约45.7米，排水量266吨。它由电机驱动的螺旋桨驱动。它是当时世界上最先进的潜艇。
古斯塔夫·齐德号潜艇的成功促使荷兰更加努力。然而，就在荷兰全力以赴制造自己的第三艘潜艇时，“芬尼亚学会”的一些成员对荷兰无休止的实验失去了信心，在一天晚上秘密运送了“芬尼亚拉姆”号和正在建造的第三艘潜艇。从此，荷兰与“芬尼亚社”分道扬镳。
没有了“芬尼亚学会”的支持，荷兰不得不暂时停止对潜艇的研究，在一家气枪公司当绘图员。但是不屈不挠的科学家永远不会被困难吓倒。在朋友们的大力支持下，他创办了“肛鱼潜艇公司”。此时，他与炮兵舰长扎林斯基合作，建造了自己的第四艘潜艇“扎林斯基”号。1886年“扎林斯基”号下水时，由于船台坍塌，全船被毁。“扎林斯基”号的失败给了荷兰一个暂时的喘息机会。
几乎在荷兰失败的同时，一位名叫艾萨克·伯尔的西班牙海军上校在1889年设计了一艘由机遇号推进的潜艇。不幸的是，因为艾萨克·伯尔与他的老板不和，他的老板不顾国家利益拒绝了他的计划。
美国政府得知这一消息后，为了赢得与西班牙的竞争，海军部在1893举行了潜艇设计大赛。荷兰在这次比赛中获得了冠军。随着竞赛的胜利，荷兰在1895年获得了制造潜艇的订单，并从美国海军部获得了15000美元的资金。于是霍兰德开始设计他的第五艘潜艇。
为了建造一艘像样的潜艇，荷兰从一开始就注意解决阻碍潜艇发展的问题。为此，他反复研究，简化方案，终于建成了自己的第五艘潜艇——“潜水员”。该艇长26米，有用于水面航行的推进装置——蒸汽机动力装置和用于水下航行的推进装置——电动机。“潜水员”由此成为潜艇双推进系统的鼻祖。但由于战争的需要，在“潜水员”的建造过程中，美国海军部要求荷兰将“潜水员”用于水面作战。但霍兰德认为，不会按照这个要求制造出令人满意的潜艇。于是霍兰德放弃了“潜水员”号的建造，归还了海军部的资金，开始用自己的钱设计建造新潜艇。
1897年5月17日，56岁的荷兰终于成功制造出潜艇“荷兰-ⅵ”。该艇长15m，配备33.1 kW (45马力)汽油发动机和电池供电电机。它是最新的双推进潜艇。在水上航行时，以汽油机为动力，时速可达7海里，续航力1000海里。水下潜水时以电机为动力，速度可达每小时5海里，续航能力50海里。艇* * *有5名艇员，武器是舰首的一个鱼雷发射管(装3枚鱼雷)和2门火炮(分别为1前进和1后退)。火炮通过操纵潜艇船体瞄准目标。该艇可在水下发射鱼雷，水上航行平衡，下潜迅速，机动灵活。这是霍兰德一生中设计建造的最后一艘潜艇。为了纪念这位伟大的先驱，人们把它叫做“荷兰”。双推进系统在该潜艇上的应用，使该潜艇在潜艇发展史上获得了前所未有的成功，从而奠定了荷兰“现代潜艇之父”的地位。
但是霍兰德的成就并没有给他带来任何好处。由于美国海军部一些官员的偏见和挑剔，这艘潜艇没有被海军部采用，但这位伟大的发明家却遭到了恶毒的嘲讽。无情的打击使得当时63岁的霍兰德愤怒地辞职。从此，一代潜艇大师被迫停止了他们热爱的事业，最终因肺炎去世，享年73岁。
虽然“荷兰”号潜艇取得了辉煌的成就，但在19年底和20世纪初，法国在潜艇领域也处于领先地位。1899年，法国科学家劳贝夫设计的潜艇“纳维尔”号在法国下水。
“纳维尔”号与其他潜艇的不同之处在于，它的内壳外面覆盖着一层外壳。这使得“纳维尔”号不仅拥有类似鱼雷艇的外壳，还拥有根据潜艇要求设计的内壳。船员和所有设备都装在耐压的内壳里。内壳和外壳之间的空间被用作压载舱，以控制潜艇下潜和漂浮。当压载舱的水被排除后，该艇可以像鱼雷艇一样适航，使其水面航行速度达到每小时11海里，续航力500海里。当压载舱装满水后，纳维尔号将和以前的潜艇一样，其水下短距离速度可以达到每小时8海里，即使在水下航行几个小时，其水下速度也可以达到每小时5海里。
不过，也有观点认为，双壳结构并非源于“纳维尔”号潜艇，而是由美国青年西蒙·莱克首创。19上世纪90年代，受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，西蒙·莱克投身于潜艇的研究。
莱克向亲戚借了一笔钱，通过努力，于1893年建造了自己的第一艘潜艇——小亚古尔爸爸号。“小亚古尔爸爸”号也许是自“海龟”艇以来潜艇史上最不体面的潜艇。它看起来像一个特大号的木制橱柜，长4.2米，高1.5米。船体由松木制成，内衬帆布垫。船体上方有一个小舱口盖，船体底部有三个木轮(一个在前，两个在后)。车轮然后由手摇曲柄驱动，“小亚古尔爸爸”艇与其他潜艇相比是独一无二的。它没有羊皮口袋，水泵，水箱等。用于注水和排水。而是装上足够沉入海底的压舱物，然后在海底用轮子滚动推进。如果它想升到海面，只要扔掉压舱物，它就能浮起来。
然而，莱克最初建造潜艇并不是为了军事目的，而是完全被迷人的水下生物所吸引。从“小亚古尔爸爸”建造之初，他就以为自己可以走出潜艇，以便收集水下生物。于是他在潜艇里安装了空气压缩设备，设置了气闸舱。莱克使压缩空气设备产生的气压等于船外的海水压力，这样当气闸舱的门打开时，人们可以在潜水中走出船外，但海水不会涌入气闸舱。人们把这种防止海水涌入船内，人们可以从船的舱口自由进出的闸门称为阀门或水门。在阀门的帮助下，莱克和他的伙伴在迷人的纽约湾海底收集了许多海洋生物，玩得很开心。
英国“不懈”号潜艇
之后莱克开始对“小亚古尔爸爸”进行持续修改，完成于1897。改装后的潜艇被命名为“亚古尔”号。无论是在水上还是水下航行，该船都由22千瓦(30马力)的汽油发动机驱动。因为汽油机工作时需要空气，所以Lake配备了可以伸出水面的吸气管和排烟管。同时取消固体压载，用压载水舱驱动潜艇升降。为了提高潜艇的适航性，莱克还在进气管和排烟管上包裹了一层外壳，使亚古尔号的外观类似于现代潜艇上层建筑的第二船体(即潜艇的指挥台)。经过改装，潜艇“亚古尔”号在漂浮和潜水时都比较稳定，可以将内燃机在水下工作时使用的通气管延长到适当的深度，从而延长潜艇的水下滞留时间。
1898年，潜艇“亚古尔”号靠自身动力从诺福克驶往纽约，成为第一艘在公海航行的潜艇。莱克的第二艘潜艇“保护者”号也于1901下水。他很想把潜艇献给祖国，用来对敌作战。湖潜最大的特点是艇员可以在水下自由出入潜艇，所以可以派人进行水下作业、扫雷、布雷。但是美国海军部拒绝了莱克的提议。莱克不得不出国寻求自己的位置，从而埋没了一代海底发明家的才华。
在19世纪的最后10年，潜艇至少成为了具有潜在威慑力的武器。但当时英美等海军强国对潜艇仍持怀疑态度，一直认为潜艇只是弱国用来偷袭的武器，阻碍了潜艇的发展。然而，当1898年法国潜艇古斯塔夫·齐德号用鱼雷击沉英国战列舰马钦塔号时，英国人终于醒悟过来，强烈要求英国政府迅速采取行动，反击法国人正在以惊人的速度建造潜艇的新的海上威胁。同样，德国和俄罗斯也在不经意间意识到潜艇可能成为实用武器，投身到潜艇建造的热浪中。在第一次世界大战前的几年里，潜艇终于变得更大更好，并以前所未有的速度增加。但由于此时潜艇的发展，它的速度仍然不快，距离也不远，鱼雷也很少，而且由于不能长时间在水下潜水，只能承担保护自己海岸和基地附近巡逻的任务。
20世纪初，潜艇装备逐渐完善，性能逐渐提高，出现了具有一定实战能力的潜艇。这些潜艇具有良好的适航性，排水量达数百吨。采用柴电双推进系统，水面航速约10 ~ 15节，水下航速6 ~ 8节，续航能力明显提高。主要武器是火炮、水雷和鱼雷。第一次世界大战前，主要海军国家拥有260多艘潜艇，成为重要的海军作战力量之一。
第一次世界大战初期，潜艇被用于战斗。1965438+2004年9月22日，德国U-9潜艇在一个多小时内接连击沉3艘英国巡洋舰，充分展示了潜艇的战力。战争期间，各国潜艇击沉192艘作战舰艇。利用潜艇攻击海上交通线的商船，取得了更加显著的效果。各国潜艇击沉商船约5000艘，达到14万吨。其中，约13万吨商船被德国潜艇击沉。与此同时，反潜战开始受到重视。战争期间，265艘潜艇被击沉，其中德国损失超过200艘。
一战后，主要海军国家更加重视潜艇的建造和发展。潜艇的数量和种类正在增加。到二战前夕，* * *的潜艇已经超过600艘。在第二次世界大战期间，潜艇的战术和技术性能有了很大的提高。排水量增加到2000多吨，下潜深度100 ~ 200m，水下最大航速7 ~ 10节，水面航速16 ~ 20节，续航力10000海里以上，自航动力1 ~ 2月，配备6 ~ 65438节。战争后期，潜艇装备了雷达、雷达侦察兵和自导鱼雷，德国潜艇还装备了供柴油机在水下工作的通气管。潜艇作战活动几乎遍布大洋，担负攻击运输船、水面作战舰艇、侦察、运输、反潜、布雷、运送侦察爆破人员登陆等任务。* * *击沉5000多艘运输船(2000多万吨)，300多艘大中型水面舰艇。反潜力量和武器也在战争中得到极大的加强和发展，击沉潜艇1100余艘。
二战后，世界各国海军都非常重视新型潜艇的发展。核动力和战略导弹的应用使潜艇的发展进入了一个新阶段。1955年，美国建造的世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号正式服役，水下航速提高了1倍以上，能够长时间在水下航行。1958年，首次成功穿越冰下北极。1959左右，苏联建造了一艘核动力潜艇。1960年，美国建造了北极星战略导弹潜艇乔治·华盛顿号，并成功在水下发射了北极星弹道导弹，射程超过2000公里。弹道导弹核潜艇的出现从根本上改变了潜艇的功能，成为活跃在水下的战略核打击力量。此后，英国、法国和中国也相继建造了核动力战略导弹潜艇和核动力攻击潜艇。20世纪80年代，核动力潜艇的排水量已经增加到26000多吨，装备有弹道导弹、巡航导弹、鱼雷等武器。水下速度20-42节，下潜深度300-900米。续航能力、隐蔽性、机动性、突击力都有了很大的提高。1982年，英国与阿根廷在马尔维纳斯群岛(福克兰群岛)海战中，英国海军攻击潜艇“征服者”号，并于5月2日用鱼雷击沉阿根廷海军巡洋舰“贝格拉诺将军”号，这是首起核动力潜艇击沉作战舰艇水面的战例。到20世纪80年代末，世界上近40个国家和地区拥有各种型号的潜艇900多艘。