转向螺旋桨

大约在同一时间，蒸汽机也被安装在轮船上，但是直到19世纪下半叶，以及发明了取代桨轮的螺旋桨以后，远洋轮船才在价格和速度上对帆船发起了挑战。卡蒂萨克号（Cutty Sark）下水以及其他快速帆船的出现标志着航海技术在19世纪60年代末期达到高峰。

螺旋桨的故事展现出了一项创新的所有常见元素，漫长的史前史，两个对手同时做出突破，然后是多年的增量式演化。实际上，自17世纪就已经出现了螺旋桨的想法，并且在18世纪也是层出不穷，但是到19世纪30年代，随处可见的依然是桨轮蒸汽船。螺旋桨设计的专利一个接一个地出现，一个历史学家追溯到了与这种想法有关的470个人物，其中包括1838年由作家爱德华·布尔沃·李顿（Edward Bulwer Lytton）的情妇亨里埃塔·范西塔特（Henrietta Vansittart）获得的一个特别有先见之明的专利，但却基本没怎么做过实际试验。

1835年，一个叫弗朗西斯·史密斯（Francis Smith）的27岁农民在伦敦的郊区亨顿（Hendon）造了一艘用螺旋桨驱动的模型船，并在池塘里进行了测试。翌年，他造了一个更好的，并且取得了专利，“借助于在水下旋转的螺旋桨来推进船只”。

这里出现了一个惊人的巧合，仅仅6周之后，同样是在伦敦，一个名叫约翰·埃里克松（John Ericsson）但并不认识史密斯的瑞典工程师也在类似的设备方面获得了专利。在一个名叫托马斯·皮尔格林（Thomas Pilgrim）的工程师的帮助下，史密斯已经在建造一个全尺寸的轮船了，重10吨，搭载了6马力的蒸汽机。1836年11月，这艘船在帕丁顿（Paddington）运河下水，并且立刻就出现了一场幸运的意外。史密斯建造的螺旋桨就像是一个绕在木轴周围的木制螺丝起子，并沿着木轴长度的方向完整地绕了两圈，即沿此方向上有两副螺旋桨。一次碰撞让一副螺旋桨脱落了，之后船反而行进得更快了，这是与湍流和阻力相关的一次意外发现。翌年，史密斯用金属重新设计了螺旋桨，并且只安装了一副螺旋桨，这艘船出海了，还到肯特海岸兜了一圈，这证明了它在恶劣天气中的价值。而埃里克松设计的型号有两个鼓轮，而非一个窄轴，螺旋桨沿相反的方向旋转，直到研制出了鱼雷前，这种调整基本上是没必要的。

和大多数发明者一样，史密斯尽力让人们严肃地对待他的发明。在考虑尝试这项技术之前，海军部要求用更大的船进行示范，至少能够达到5节航速。斯密斯组建了一个公司，建造了一艘重达237吨的船，取名为“阿基米德号”（Archimedes），配置了80马力的蒸汽机。1839年10月，在多佛（Dover）与“野鸭号”（Widgeon）以及在朴次茅斯（Portsmouth）与“伏尔甘号”（Vulcan）的较量中大获全胜，这两艘船是海军使用的速度最快的桨轮蒸汽船。海军上将们对此仍然表示反对，与此同时“阿基米德号”却穿梭在欧洲各国之间，到处炫耀。最终，海军部于1841年委托制造一艘螺旋桨船，“响尾蛇号”（Rattler），它于1843年下水，并于翌年开始服役。1845年，“响尾蛇号”与一艘具有类似重量和马力的桨轮蒸汽船“阿莱克托号”（Alecto）在一场拉锯战中缠斗起来，这两艘船呈纵队的形式对峙，船尾都系着同一根缆绳，“阿莱克托号”以两节的速度被向后拖拽，这让它颜面尽失。

与此同时，在美国，埃里克松建造了一系列轮船，包括为美国海军建造的“普林斯顿号”（Princeton）。法国下水了螺旋桨驱动的“拿破仑号”（Napoléon）。全球的海军几乎在一夜之间全部掉转方向，开始使用螺旋桨。不过，创新还在继续，随着时间的推移以及因为对湍流和阻力的理解能力的提高，螺旋桨的设计在剧烈地演化着。叶片状的螺旋桨最终在靠近轴的地方变得狭窄，远端则宽一些，从锥形演变成了圆头。

[1] 1节=1.852千米每小时。——译者注