轮船，火车，轿车，地铁的发明人

【专家解说】：">　　轮船：

　　在现代交通工具中，轮船的出现要早于汽车和飞机。轮船是水上运输最重要也是惟一的交通工具。它的发明者罗伯特·富尔顿，因为对人类社会生活巨大的贡献，被人们誉为“轮船之父”。
　　罗伯特·富尔顿出生在美国宾夕法尼亚州小不列颠县的一个农场里。为了纪念这位伟大的、不屈不挠的发明家，小不列颠县已改名为富尔顿县。
　　富尔顿从小就有两大爱好，一是绘画，二是发明创造。1786年，他21岁时留学英国。青年时期，他曾是颇有名气的画家，在费城为富兰克林画过坐像。而制造出不用人力和风力也能在水上行驶的船，这个儿时就有的奇妙设想从来也没离开过他。
　　他曾想帮助拿破仑摧毁英国强大的海军。在初期潜艇实验失败后，他被拿破仑斥责并赶走。然后在他终于掌握了制造轮船的关键，欲帮助拿破仑建立不借助风力而靠蒸汽机带动航行的新式舰船时，又受到了拿破仑的辱骂。然而，富尔顿并没有因此而动摇造船的决心。
　　经过无数次实验，他详细记录了各种技术数据，制成表格进行比较，从中掌握了船的吨位与动力大小的比例、船身的长度与宽度的比例以及桨轮的大小等问题，设计出实用的蒸汽轮船的图纸。但这还停留在图纸和模型上，要真正造一艘船需要更艰苦的探索，当然也需要财力。富尔顿自筹资金，并借来一个八马力的蒸汽机。终于，造出了一艘长70英尺，宽8英尺、吃水3英尺的大船。船的两侧各有一只大桨轮。
　　蒸汽机的活塞在动，桨轮在转，轮船在水中行走了。尽管速度很慢，几乎与人步行的速度相同，但这毕竟是富尔顿亲手制造出的世界上第一艘蒸汽轮船。面对欢呼的人们，富尔顿竞激动得说不出一句话。然而，就在这天晚上，一场特大暴风雨袭来。狂风呼啸着直扑塞纳河，巨浪把他的船拦腰折断。转眼间，轮船沉入河底。富尔顿多年来的血汗和屈辱换来的成果，被残酷地毁于一旦，连借来的蒸汽机也沉入水里。富尔顿欲器无泪，又带工人们下水打捞蒸汽机。他伤心地把手伸向打捞起的蒸汽机，一头栽倒在地上。
　　惨痛的失败，沉重的打击，使富尔顿大病了好几个星期。可他矢志不渝，还要造船！造船的经费如何解决呢？
　　正在富尔顿一筹莫展的时候，利文斯顿的出现使他绝处逢生。利文斯顿是美国出色的外交家和国务活动家，同时又是一位富有的农场主。美国政府对水上运输的重视和对发明蒸汽轮船者的优厚奖励政策，使他也关注起造船之事。
　　1803年，利文斯顿波派往法国，担任驻法公使，他携全家来到了巴黎。他听说一个美国人在巴黎造潜艇和蒸汽轮船，就立即派人请来了富尔顿。两个人由相互试探，到相互欣赏，相互信任。利文斯顿坚信：富尔顿一定能造出蒸汽轮船，他就是美国政府呼唤已久的造船人。利文斯顿喜出望外。他关心起富尔顿的各方面生活，不仅资助他继续研制蒸汽轮船，而且还将自己的女儿嫁给了他。
　　富尔顿有了坚强的经济后盾，又有了温暖的家庭。他大刀阔斧地行动起来，一头扎进了研制工作中。富尔顿向好朋友“蒸汽机大王”瓦特求援，要求提供蒸汽机零件：24马力的汽缸、活塞和活塞杆、阀门、空气卿筒和凝结器。经过一年多的苦心研究，他用瓦特提供的零件和自己亲手加工制造的其他零件，终于制造出适合轮船使用的蒸汽机。
　　富尔顿又带上他的蒸汽机，回到美国纽约，继续他的研究。
　　1807年，一艘长150英尺，宽13英尺，吃水2英尺的轮船造出来了。船体两侧各装着一个大桨轮，船中央装着他自己研究出来的、专门用于轮船的蒸汽机。船头和船尾，都成60度角。富尔顿给它命名为“克莱蒙特号”。
　　面对这样一个没有帆、没有橹的船，人们议论纷纷，没有人相信它会在水中行走而不沉没。富尔顿胸有成竹，决定8月17日在哈得逊河上公开试船。他广贴布告，欢迎大家前来观看，又遍请各界名流前来观赏。他选定在纽约下水，终点是阿尔巴尼城。
　　上午10时，富尔顿邀请40位绅士、教授、学者、妇女、儿童等贵宾，登上了“克莱蒙特号”的特设船舱。在领着大伙参观了轮船的各个部位，讲解了轮船的性能和特点之后，富尔顿下令：“开船！”顿时，蒸汽机吼叫起来。浓浓的黑烟有力地跳向空中，奖轮迅速转动着，激起雪堆似的浪花。“克莱蒙特号”轮船缓缓启动了。
　　离开码头后，轮船以每小时4英里的速度在哈得逊河上行驶，快于任何帆船。人群欢腾了，年轻人奔跑在沙岸上，兴奋地追赶着“克莱蒙特号”。
　　第二天傍晚，“克莱蒙特号”轮船顺利抵达阿尔巴尼城。行船32小时，运行150英里。比以往最快的顺风顺水的帆船少用了三分之一的时间。
　　试航成功让富尔顿倍受鼓舞。后来，富尔顿又对“克莱蒙特号”加以改进。他调换了阀门，改造了锅炉，以克服漏气现象。他还用板遮住锅炉，仔细堵塞船缝，并增设卧铺。经过他的多方改造和检修，“克莱蒙特号”轮船的速度提高到每小时6至8英里。
　　从此，“克莱蒙特号”担负起从纽约到阿尔巴尼城定期航班的运载任务。1808年，富尔顿又造了两艘轮船——“海神之车号”和“典型号”。逆水逆风之下，时速达到每小时6英里，各项性能也更加完善。1809年，富尔顿组建轮船公司，广泛吸纳资金，建造各种蒸汽轮船。
　　富尔顿的造船技术被应用于美国海军。他设计、制造新式的战舰和快速汽艇，大大加强了美国海军的实力。1815年2月24日富尔顿去世，他的“克莱蒙特号”轮船的试航成功，意味着人类迎来水上航行的机械化时代。

　　火车：
　　16世纪下半叶，在英国和德国的矿山和采石场铺有用木材做成的路轨。在轨道上行走的车是靠人力或畜力推动的。1767年，英国的金属大跌价，有家铁工厂的老板看到堆积如山的生铁，既卖不出去赚不了钱，又占用了很多地方，就令人浇铸成长长的铁条，铺在工厂的道路上，准备在铁价上涨的时候再卖出去。可是，人们发现车辆走在铺着铁条的路上，既省力，又平稳。这样，铁轨先于火车诞生了。

　　铁条上行车毕竟不是很方便的，于是，铁条得到了改进，做成凹槽形的铁轨。这种轨道可以防止车轮滑出，但容易在凹槽中积上石子、煤屑，铁轨很容易损坏。于是，人们把铁轨做成了上下一样宽，中间略窄的形状，这样垃圾不易积起，铁轨也不容易损坏。可是这种轨道不是很稳的，铁轨受到冲击容易翻倒而导致车辆出轨翻车。人们又把铁轨的下面加宽，造成像汉字的“工”字形，这种形状的轨道既稳定又可靠，一直沿用到今天。

　　那个时代铁路已诞生，可是行走在铁路上的车大部分是用马拉的。1783年，瓦特的学生默多克造出了1台用蒸汽机作动力的车子，但效果不好，没人用。1807年，英国人特里维希克和维维安制造成功用蒸汽机推动的车子，可是这车子太笨重了，难以在普通的道路上行走，而他们也没想到把这辆车放到铁轨上去，所以不久也就弃之不用了。直到1814年，放牛娃出身的英国工程师斯蒂芬森造出了在铁轨上行走的蒸汽机车，正式发明了火车。

　　斯蒂芬森出生于1781年，父亲是煤矿上的蒸汽机司炉工。母亲没有工作。一家8口全靠父亲的工资收入生活，日子过得很艰难。14岁那年，斯蒂芬森也来到煤矿，当上了一名见习司炉工。他很喜欢这个工作，别人下班了，他却认真地擦洗机器，清洁零部件。多次的拆拆装装，使他掌握了机器的结构。他渴望掌握更多的知识，辛勤工作一天后，就去夜校上课。他从没上过学，开始学习时困难重重，他聪明好学，勤奋钻研，很快掌握了机械、制图等方面的知识。一次，他用书本上学到的知识，结合工作的实际，设计了一台机器。煤矿上的总工程师看到他设计的机器草图，大加赞赏，这给了斯蒂芬森很大的鼓励。他学习工作更加努力。勤奋了，不久便成了名熟练的机械修理工。

　　1907年，特里维希克和维维安造出了在普通道路上行走的蒸汽机车，但由于车子过于笨重，在普通道路上难以行驶，他们放弃了这个发明。斯蒂芬森总结他们失败的教训，开始研制蒸汽机车，他改进了产生蒸汽的锅炉，把立式锅炉改成卧式锅炉；并作出了一个极有远见的重大决断，决定把蒸汽机车放在轨道上行驶；在车轮的边上加了轮缘，以防止火车出轨；又在承重的两条路轨间加装了一条有齿的轨道。因为当时考虑蒸汽机车在轨道上行驶，虽可避免在一般道路上因自身太重而难以行走的缺点，可在轨道上也会产生车轮打滑的问题，所以，在机车上装上棘轮，让它在有齿的第三轨上滚动而带动机车向前行驶。

　　1814年，斯蒂芬森的蒸汽机车火车头问世了。他发明的这个铁家伙有5吨重，车头上有一个巨大的飞轮。这个飞轮可以利用惯性帮助机车运动，斯蒂芬森为他的发明取了个名字叫“布鲁克”。这个布鲁克可以带动总重约30吨的8个车厢。在以后的10年中，他又造了11个与布鲁克相似的火车头。

　　斯蒂芬森的新发明也有很多缺点，首先是震动太大。有一次，甚至震翻了车；其次是速度不快。因此，斯蒂芬森经过改进，重新设计了一辆火车。在设计制造火车的同时，他说服了皮斯先生。当时，1821年，皮斯先生正在筹划铺设从斯托克顿到达灵顿供马拉车用的铁轨，皮斯听了斯蒂芬森的建议，就委托他制造一台火车头。斯蒂芬森受委托后，加紧了工作的步骤。终于造出了一辆新的更先进的蒸汽机车，他将它命名为“旅行号”。

　　1825年9月27日，在英国的斯托克顿附近挤满了4万余名观众，铜管乐队也整齐地站在铁轨边，人们翘首以待，望着那卧榻碗蜒而去的铁路。铁路两旁也拥挤着前来观看的人群。忽然人们听到一声激昂的汽笛声，一台机车喷云吐雾地疾驶而来。机车后面拖着12节煤车，另外还有20节车厢，车厢里还乘着约450名旅客。斯蒂芬森亲自驾驶世界上第一列火车。火车驶近了，大地在微微颤动。观众惊呆了，简直不相信自己的眼睛，不相信眼前的这铁家伙竟有这么大的力气。火车缓缓地停稳，人群中爆发出一阵雷鸣般的欢呼声。铜管乐队奏出激昂的乐曲，七门礼炮同时发放，人们在庆祝世界上诞生了火车。这列火车以每小时24公里的速度，从达灵顿驶到了斯托克顿，铁路运输事业从这天开始。

　　到此时，火车的优越性已充分体现出来了，它速度快、平稳、舒适、安全可靠。随即在英国和美国掀起了一个修筑铁路、建造机车的热潮。仅1832年这1年，美国就修建了17条铁路。蒸汽机车也在这段时间前后有了很大的改进，从最初斯蒂芬森建造的两对轮子的机车，一直发展到5对，甚至6对轮子。而斯蒂芬森继续作为这个革命性运输工具的发明者和倡导者，解决了火车铁路建筑、桥梁设计、机车和车辆制造的许多问题。他还在国内和国外许多铁路工程中担任顾问。就这样，火车在世界各地很快发展起来了。直到今天，火车仍然是世界上重要的运输工具，在国民经济中发挥巨大的作用。

　　汽车：
　　1885年,卡尔·本茨造出了世界上第一辆装有四冲程汽油发动机的轻型三轮车,这要算是世界上最古老的汽车了．这辆汽车的试制成功,奠定了今天汽车工业的基础．

　　卡尔·本茨1848年生在德国,他的父亲在铁路上工作．年轻时,他曾在工业学校学习数学和机械．后来他又在工厂的工作中积累了许多实际操作的经验．1871年,本茨在曼德投资建立了工厂,并开始了对内燃机的研究．他是怎样开始对内燃机产生兴趣的呢?

　　原来,当时已经发明自行车．不过,那时的自行车和我们现在的自行车不同．那时的自行车的脚蹬是装在非常大的前轮上的,蹬起来非常费力．本茨想:如果能把发动机装在自行车上,行动起来,就会既快又省力了．那个时候,欧洲已有一些国家利用蒸汽机来驱动船舶和火车．但由於蒸汽机非常笨重而且是燃料在汽缸外燃烧的外燃机,所以,无法装在自行车和其他的轻型车辆上．

　　经过详细调查,本茨发现发动机中了除了蒸汽机之外,还有燃汽机．燃汽机是一种将汽缸中的易燃气体点火引爆,然后利用气体爆炸膨胀所产生的力量来推动汽缸中的活塞的内燃机．当活塞的运动通过连杆带动汽车的传动轴时,传动轴就会驱动车轮旋转起来．当时所用的易燃气体是煤气．

　　1878年,本茨制成了使用煤气的燃气机．紧接着,他又开始研究把发动机装在小型四轮和三轮车上．

　　由於燃气机需要制造装气体的装置,这个装置很大,所以无法装在轻装的车辆上．为了解决这个问题,本茨绞尽了脑汁．

　　一天,本茨听到了这样一件事,有人用汽油清除衣服上的污垢时,使得屋子里充满了汽油,当火苗接触到这些弥漫在屋子里的汽油时汽油发生了爆炸．本茨想,汽油既然有这么大的威力,可不可以将汽油用来代替煤气呢?这样,就不再需要装气体的装置,发动机的体积和重量就会得到很好的改善．

　　在这之前,一位法国人曾制造过汽油发动机,但发现它的力量不大．本茨通过研究发现,蒸发后的汽油直接用在发动机中,是效率不佳的主要原因．本茨不断改变混杂在汽油中的空气比例,分析爆炸的强度．他发现,当压缩混合气体使其密度增加时,爆炸力就会随之增强．由此本茨成功地制造出了体积小、力量大的汽油发动机．

　　但是这种内燃机因为只有一个汽缸,所以把它装在汽车上,汽车行驶起来很不平稳．

　　英国科学家克拉克发明了一项改进措施,就是在一台内燃机中装上两个汽缸,当一个汽缸处在回复阶段时,让另一个汽缸爆燃做功,两个汽缸交替做功,使输出的动力均匀起来．本茨采用了这种方法,制成了四冲程的内燃机．

　　1885年,本茨首次成功地将内燃机与车轮结合在一起．他把他制造的汽油发动机装在了三轮车上．

　　到1885年的秋天,本茨所制造的汽车已能以每小时12公里的速度稳定地行驶了．由於它用汽油内燃机作动力,所以被人们叫做汽车．这就是世界上第一辆汽车．

　　地铁：
　　英国伦敦的地下铁道是世界上最早建造的地下铁道。

　　19世纪40年代，伦敦市区的交通已经变得拥挤不堪。1843年，建造地下铁道的建议被提了出来，接着又制订了建造的具体计划，可是一直拖了十多年，政府才批准这项计划。

　　地下铁道于1860年开始建造，可是，刚开始遭到许多市民的反对，他们不相信地下铁道能建造成功，而且不少市民还感到惊恐不安，担心在马路中心揭开路面，开挖宽沟，会危及路旁房屋和生命的安全。

　　市民们的担心显然是多余的。900名工人经过三年的努力，终于在1863年将地下铁道建造成功。路旁的房屋没有倒塌，挖开的路面修复如初，车辆照常来来往往，只是在路面之下多出了车轮的滚动声和尖利的汽笛声。

　　地下铁道成了当时的一大奇物，也成了伦敦重要的交通工具。人们都以能乘坐地铁为快，地铁建成后的第一年，乘坐的旅游客就达950万人次。