哥倫布的航行和發現,激起了歐洲殖民者和探險者對新大陸的欲望,海上航行活動日趨頻繁,刺激了造船和航海事業的發展。此后,造船業迅速發展,出現了大型的商船、戰艦。但是由于科學技術的限制,當時船只的動力總是跳不出纖拉、篙撐、櫓搖、槳劃、揚帆的圈子,船舶的航行受到很大的限制。尤其是遠洋航行,逆風行駛只能走“之”字形航線曲折前進,浪費了大量的時間。
1807年,富爾頓制成了世界上第一個蒸汽機輪船,從而改寫了人類航海史。
心靈手巧的青少年
1765年11月14日,富爾頓出生在美國的一戶貧苦農民家庭。父親原先是英國的裁縫,后來跟隨到美國淘金的人群流落美國。
小富爾頓從小就愛幻想,喜歡思考各類問題。譬如,當他幫助大人干完農活之后,常常一個人坐在農家閣樓上,透過帶有木格條的小窗戶,望著蔚藍的天空,苦思冥想,一坐幾個鐘頭。
有一天,天氣晴朗,小富爾頓和鄰居大叔一起駕著小船到河的上游去。他們開始悠閑地撐著篙,逆流而上。突然,水流湍急,小船在河中打轉,富爾頓和鄰居大叔拼命地撐篙,汗水濕透了他們的衣服,但船僅能艱難地移動。小富爾頓對鄰居大叔說:“大叔,撐篙又費勁,又慢,如果有一種東西能讓船自動行走,該多么好啊!”鄰居大叔聽了小富爾頓的話,情不自禁地笑了。他用手背擦擦臉上的汗水,笑著說:“假如有一種東西能讓船自動行走,那這樣東西是什么呢?”“是啊,這東西是什么呢?”小富爾頓使勁撐了一下篙,陷入沉思之中。
小富爾頓心靈手巧,常與小伙伴一起做游戲,他喜歡做一些奇形怪狀的小玩具與同伴一起玩。9歲那年,父親不幸去世。就在這一年,家里人把歷經幼年喪父之痛的小富爾頓送到附近的一所學校學習。上學后,富爾頓學習并不刻苦,依然熱衷于他那廣泛的興趣愛好,尤其是美術與手工制作。在學校里,他經常思考一些“奇怪”的問題,自己不明白,便到老師那里去問個究竟。但在老師的眼里,小富爾頓是一個不受歡迎的學生,因為他的學習成績不好,考試還經常不及格。
富爾頓在學校里讀了幾年書,終因家境貧困而輟學。14歲那年,富爾頓進了一家珠寶店當學徒。珠寶店附近有一家槍炮修造廠,富爾頓在忙完店里的活兒后,常跑到槍炮修造廠去觀看工人修造槍炮機械,他還不時地幫助工人拿工具,做點小活兒,向工人請教有關槍炮機械方面的知識,這樣他在那里學了不少制造氣槍的技術和各種槍械的校驗方法。不久,富爾頓在一位工人的幫助下,自己制造了一枝新穎美觀的氣槍,受到了槍炮修造廠工人的贊揚。此后,小富爾頓對機械制造更加感興趣,很快掌握了機械制造方面的一些基本技能。
雖然富爾頓很喜歡手工機械制作,但同時又酷愛繪畫。為了使自己能在繪畫方面有所成就,1782年,17歲的富爾頓只身來到費城學習繪畫。他一邊學習繪畫,一邊在一家機械制造廠做機械制圖工作。在費城,富爾頓刻苦鉆研,虛心求教,繪畫技藝不斷提高,特別是他的肖像畫受到了不少藝術家的稱贊。隨著繪畫技藝的迅速進步,富爾頓似乎看到了自己光明的將來,他決定要專心向繪畫方面發展。
從繪畫到機械設計
在費城學了幾年繪畫之后,富爾頓希望自己能在繪畫方面進一步深造與發展,1787年遠渡大西洋,到英國倫敦投奔著名畫家本杰明·米斯特。然而,一個偶然的機會,徹底改變了富爾頓的一生。
富爾頓到倫敦不久,正趕上大發明家瓦特50歲的生日,許多知名人士紛紛前往賀壽,而富爾頓作為一個繪畫師,被請去給大科學家瓦特作肖像畫。在瓦特的生日聚會上,富爾頓有幸認識了不少當時有名的機械工程師,從他們那里了解到機械制造業的一些現狀,這勾起了富爾頓對機械制造的回憶。
瓦特了解到這位繪畫技藝優秀的年輕人,原來對機械制造也十分有興趣,非常高興,便向富爾頓講述了自己發明蒸汽機的經歷。兩個人的談話越來越投機,他們成了忘年交。富爾頓從瓦特的講述中,深深地感受到瓦特那堅忍不拔、不達目的誓不罷休的精神。當他從瓦特那里了解到蒸汽機的原理與作用以及機械制造的發展前途之后,再次激發了從事機械制造發明的決心。這一次偶然的相識,改變了富爾頓的人生目標,他決心做一名像瓦特一樣的機械工程師。
為了實現自己的理想,富爾頓更加刻苦努力。他一邊工作一邊自學,由于富爾頓只上過幾年學,給他的自學帶來了許多難以想像的困難,有時為了搞懂一個專業名詞,他又查資料又請教他人。富爾頓以堅韌不拔的勇氣與毅力克服了各種困難。
為了在實際工作中鍛煉提高自己的技術水平,富爾頓自告奮勇到伯明翰去研究運河的“河道”問題。他的勤奮努力及豐富的知識,使他的才能在這里有了很好的施展。他根據開鑿運河挖河道的實際情況,設計出了挖河的機鏟,極大地提高了工作效率,同時又減輕了工人的勞動強度。他還根據運河船只通行情況發明了升降運河船只的復斜板,并為此發明了卷繞纜繩的工具。在實際工作中,富爾頓深深體會到開鑿運河的巨大效益,他作為一個開鑿運河的倡導者,往返于歐洲與美國之間宣傳鼓動修建運河。
此外,富爾頓還發明了大理石切割機、紡麻機、搓繩機等。
“富爾頓的蠢物”
當時,由于瓦特發明的蒸汽機在生產中的廣泛應用,大機器生產以驚人的速度與規模向前發展,這就需要海外大量的原材料和向海外輸出產品。原有的人力、風力帆船已不能適應新時代的發展需要,時代呼喚運輸量大、效率高的船運交通工具的出現。蒸汽機發明后,人們開始把蒸汽動力用于水路航運上,許多人開始探索制造蒸汽動力輪船,可是都一一失敗了。富爾頓在伯明翰參與修筑運河時,就萌發了制造蒸汽輪船的想法,他在認真分析研究前人失敗的原因的基礎上,決定制造一艘新的以蒸汽為動力的輪船。
1793年,富爾頓來到法國巴黎,開始了制造蒸汽動力輪船的研究。他進一步總結前人制造蒸汽船失敗的原因,對輪船吃水量與動力關系比例,船體長、寬、高的比例,蒸汽機的振動與水的阻力關系,槳輪的大小形狀等一系列技術問題進行了詳細、周密的研究。他先后花了9年時間,從模型試驗到最后設計制造,克服各種困難,反復仔細地計算和測量,經過多次試驗,終于造出了一艘長21米、寬2.5米、吃水深度為1米的輪船,船上裝有一臺8馬力的蒸汽機和一臺銅制的蒸汽鍋爐。
1803年,一個天氣晴朗的日子,富爾頓在巴黎的塞納河上試航。望著這艘其貌不揚的船,岸上圍觀的人稱它為“富爾頓的蠢物”。果然這“蠢物”很不爭氣,在賽納河上吐氣冒煙,走走停停,走了沒有多遠就不動了。而且,由于船體太薄弱,船身竟然折斷了。他的失敗引來了許多人的冷嘲熱諷,甚至有人對他進行人身攻擊。可是富爾頓并沒有灰心,他認定蒸汽輪船會有廣闊的前景。1806年,他從法國回到美國,繼續研制輪船。
富爾頓在紐約東河附近創辦了一個造船廠,招了一些工人。船廠得到不少有識之士的支持,使得他的工作能順利進行。經過一年多的努力,富爾頓制造了一艘新的蒸汽輪船,命名為“克萊蒙特”號。這艘船長45米,寬4米,它沒有帆和桅桿,只是矗立著一根大煙囪。它也沒有櫓,只是在船體兩側各有一個大水車式的葉槳。船上安裝一臺當時最先進的蒸汽機,葉槳依靠蒸汽動力轉動推動船前行。這種葉槳被稱為“明輪”,“輪船”便因此得名。
1807年8月17日,“克萊蒙特”號蒸汽動力輪船第一次下水試航,從紐約出發,沿哈得遜河逆流而上,終點是奧爾巴尼城。當天,晴空萬里,河面風平浪靜。數以萬計的人來到岸上,觀看這艘哈得遜河上的“怪物”。在富爾頓的引導下,“克萊蒙特”號的第一批40余名乘客登上輪船。富爾頓一聲令下,輪船發出一陣強烈的轟鳴,煙囪里一股濃煙上沖,兩側的“明輪”開始轉動,拍打著水面,輪船緩緩出發,河兩岸一時人聲鼎沸。經過32小時的航行,“克萊蒙特號”勝利到達位于哈得遜河上游的小城阿爾巴巴。全程航行240千米。富爾頓的兒時夢想終于實現了!
“克萊蒙特”號輪船這次試航,標志著船舶發展史進入一個新時代,蒸汽動力代替了人力、風力,蒸汽動力輪船時代代替了帆船時代,開創了航運史上的新篇章。
然而,富爾頓并未滿足于試航的成功,而是著手改進克服“克萊蒙特”號的許多毛病,并把船速由最初的每小時6.4千米提高到每小時9~13千米。1808年,“克萊蒙特”號正式投入商業運營,作為哈得遜河上的定期班輪,往返于紐約與奧爾巴尼之間,并創下了豐厚的收益。此后,富爾頓又連續造了17條船。一時建造輪船成為一種時尚。
富爾頓的蒸汽輪是依靠“明輪”推動船前行的,由于明輪推進效率低,在遇到較大風浪時,常常會露出水面空轉,船只搖晃得厲害。1836年,英國造船工程師史密斯發明了一種形狀像風車又像電風扇葉一樣的螺旋槳,安裝在船尾水中,與蒸汽機連在一起,代替明輪作輪船的推進器。螺旋槳全部淹沒在水中,遇到大風浪也不會露出水面,且推進效率高。我們今天的輪船便是依靠這種螺旋槳推動前行的。富爾頓的“明輪”船在統治水上交通半個世紀后,被螺旋槳蒸汽動力輪船取而代之。
1815年2月24日,受人尊敬的富爾頓去世,終年50歲。