富爾敦發明的蒸汽機船徹底改變了航運業

Steamboats invented by Robert Fulton revolutionized shipping 

 

陳珮鈺、蘇麒雲 編譯

 

【關鍵字】蒸汽機船、羅伯特·富爾敦、發明家、航運業

【keywords】steamboat; Robert Fulton; inventor; shipping

 

最早建造蒸汽機船的是法國發明家喬弗采，他在1769年就建造了世界第一艘蒸汽輪船「皮羅斯卡菲」號，用蒸汽機啟動。後來，英國人薛明敦在1802年也建成一艘蒸汽輪船。可惜它們均未得到實際應用。

直到1807年9月，美國人富爾敦設計、製造的蒸汽輪船「克萊蒙特」號試航成功，才使輪船開始真正成功為水上舞臺的主角。「克萊蒙特」號，全長45.72公尺，寬9.14公尺，排水量100噸，船速每小時6.4公里。蒸汽機船發明後，用蒸汽機為動力代替人力帶動槳輪，沿用了100多年之久。

 

早年初創

 

富爾敦（Robert FULTON，1765～1815），美國著名工程師。1807年，他利用英國機器製成了世界上第1艘蒸汽機輪船「克萊蒙特號」，是世界上輪船的首創者。他為世界人類航海事業的發展作出了卓越的貢獻。

富爾敦為研製美國水運交通迫切需要的輪船，從1793～1807年的10多年間，進行了艱苦的創制和建造以蒸汽機為動力的「克萊蒙特」號新輪船，並於1807年8月17日在哈得遜河試航，取得了成功。次年又建造了2艘輪船，使輪船達到了實際應用水準，此外，在運河閘口、紡麻機器等方面也有所成就。

富爾敦發明的汽船是第1次工業革命的重要發明之一。

 

富爾敦1765年出生於美國賓夕法尼亞州，在費城附近長大。他自幼家境貧困，小時候在費城的一家珠寶店工作。他為掛墜畫微型肖像的技巧激勵他成為一名藝術家。在一些費城商人的支持下，富爾敦於1788年移居英國，成為一名畫家。然而，他對繪畫和藝術的興趣僅僅是為了賺取足夠的錢來發展他的發明。雖然他在英格蘭很受歡迎，但富爾敦並沒有從他的畫作中賺到很多錢。

與此同時，約翰 · 費奇於1787年在費城和紐澤西州伯靈頓之間的特拉華河上進行了第1次蒸汽機船的成功試驗。

當富爾敦還在英國的時候，許多橫跨西歐的運河已經建成，用來運輸農業和工業產品。這使得富爾敦在1794年放棄了他作為藝術家的職業生涯，轉向了1個與眾不同但可能更有利可圖的內陸水道設計領域。富爾敦開發了1種運河設計，使用傾斜的平面來提升和降低船隻，而不需要昂貴的機械閘壩複合體。然後在他1796年的小冊子《改善運河航行的論文》中，他提議將現有的河流與人工運河網路結合起來，以連接整個英格蘭的城鎮。

 

建造軍事用潛艇鸚鵡螺號

 

富爾敦還發明了可以在淺水中運載重物的蒸汽機船，以及更加穩定的橋樑設計。儘管英國人對他的運河網路計畫不感興趣，富爾敦還是成功地發明了運河疏浚機，並為其他幾項相關發明獲得了英國專利。

富爾敦還瞭解到一項用槳推動船隻的發明。這使他產生了用蒸汽驅動幾個相連的旋轉槳的想法，這樣可以更高的效率來推動船。他後來發展了他的槳輪的想法，也花時間發展他的槳蒸汽機船的想法。

1797年，富爾敦移居巴黎，與法國發明家克勞德．德．朱夫羅伊合作。那一年，他向法國政府提出了潛艇的概念。他試圖說服法國官員，潛艇可以幫助法國與英國的戰爭。富爾敦制定了一個計畫，讓鸚鵡螺號在英國軍艦下悄無聲息地移動，並在船體上安裝爆炸裝置。

富爾敦寫道：「如果一些戰艦被如此新奇、如此隱蔽、如此不可估量的手段摧毀，那麼海員們的信心將會消失，艦隊也將從第一次恐怖襲擊的那一刻起失去作用。」

儘管拿破崙和其他法國政府官員認為潛艇是「一種懦弱和不光彩的戰鬥方式」，但法國海軍部長授權富爾敦建造鸚鵡螺號。

1800年7月29日，富爾敦在塞納河的盧昂（巴黎西北約85英里）進行了鸚鵡螺號的首次測試。試驗潛水成功，富爾敦獲准建造1艘更好的鸚鵡螺號。這艘潛艇於1801年7月3日進行了測試，它載有3名船員，潛到25英尺的深度，在水下待了4個多小時。

鸚鵡螺號曾2次襲擊英國船隻，封鎖了瑟堡附近的1個小港口。由於港口的風和潮汐，航速較慢的鸚鵡螺號攻擊英國船隻失敗了。

然而，鸚鵡螺號的測試導致富爾敦在1801年被介紹給美國駐法國大使羅伯特．利文斯頓。利文斯頓是起草美國獨立宣言委員會的成員之一。在來法國之前，他的家鄉紐約州已經授予他享有20年間在該州內河流上經營汽船航行並從中獲利的專有權利。富爾敦和利文斯頓同意合作建造1艘蒸汽機船。

利文斯頓鼓勵富爾敦嘗試各種船體形狀、制定計畫和建立模型。

富爾敦按照利文斯頓的建議做了，蒸汽機船於1803年完工。1803年8月9日，富爾敦的66英尺長的船在塞納河上進行了測試。這艘法國人設計的八馬力蒸汽機對於這艘船來說太重了，船體破裂，導致船體下沉。然而，在此之前，這艘船已經逆流達到了每小時4英里的速度。

富爾敦沒有被嚇倒，他設計了一個更堅固的船體，並訂購了24馬力引擎的零部件。與此同時，利文斯頓談判擴大了他在紐約的汽船航行壟斷地位。

富爾敦於1804年回到倫敦。他試圖引起英國政府對他設計的半潛船蒸汽動力戰艦的興趣。然而，由於1805年海軍上將霍雷肖．納爾遜在特拉法爾加決定性地擊敗了法國艦隊，英國政府決定否決富爾敦的非常規和未經證實的蒸汽機船。

富爾敦窮困潦倒，他把自己的大部分錢都花在了鸚鵡螺號和早期的蒸汽機船上。最後，他決定回到美國。

 

克萊蒙特系列船的成功

 

富爾敦於1806年回到美國。12月，富爾敦和利文斯頓繼續他們的蒸汽機船的工作。到1807年8月初，它已經準備好了處女航。這艘船長142英尺，寬18英尺。這艘蒸汽機船使用富爾敦的一缸19馬力的冷凝蒸汽機驅動兩個直徑15英尺的槳輪，每邊各有一個。

在1807年8月17日，他們的北河汽船（後來命名為克萊蒙特）開始試航哈德遜河從紐約市到斯廷博特。當時，觀眾們預計這艘汽船會失敗，他們稱之為「富爾敦的愚蠢」輪船最初停滯不前，但30分鐘後，輪船的槳輪又開始轉動了。富爾敦的槳輪使船以平均每小時5英里的速度逆流前進。富爾敦的汽船在32小時內完成了150英里的逆流而上的旅程，裝備了帆的船隻花了4天的時間完成了同樣的旅程；順流而下這段航程需要30個小時。

在這次往返之後，富爾敦寫道：「我一路上都感受到微風的吹拂，不管是去程還是返程，這次航行完全是由蒸汽機的動力完成的。我趕上了許多單桅帆船和縱帆船，迎風而行，就像它們已經停泊了一樣，與它們分開了。用蒸汽推動船隻的力量現在得到了充分的證明。」

富爾敦和利文斯頓在船上安裝了額外的臥鋪，並進行了其他改進。斯廷博特說，「北河輪船」僅僅在3周後（1807年9月4日）開始按計畫服役。這艘有槳輪的汽船載著乘客和輕型貨物往返於紐約和奧爾巴尼之間。在第1個航行季，這艘船不斷出現機械故障，主要是由於帆船「意外」撞上了暴露在外的槳輪。

這些事件促使富爾敦和利文斯頓在1808年冬天在槳輪周圍增加了金屬護欄。他們還改善了乘客的住宿條件。此外，他們重新註冊的蒸汽機船作為北河蒸汽機船的克萊蒙特，不久簡稱為斯廷博特。到1810年，克萊蒙特號和富爾敦設計的2艘新蒸汽機船定期在紐約的哈德遜河和拉里坦河上提供客運和貨運服務。

克萊蒙特號是第1艘商用蒸汽機船。由於富爾敦的發明，美國許多可通航的河流都開通了商業貿易和客運。

 

密西西比河上新奧爾良號戰勝地震

 

1811年至1812年間，富爾敦、利文斯頓和另一位發明家兼企業家（尼古拉斯．羅斯福）創辦了1家新的合資企業。他們建造了1艘新的汽船，1艘可以從匹茲堡到新奧爾良的汽船。這是一次沿著俄亥俄河和密西西比河超過1,800英里的旅行。這艘新船被命名為新奧爾良號。

 

 

注意，這距離美國向法國收購路易斯安那州領地後不到10年的時間。這片廣闊的土地現在包括東南部和中西部的多個州。當時，俄亥俄州和密西西比州的河流基本上沒有繪製地圖。沿著它的路線，新奧爾良不得不航行俄亥俄河從辛辛那提到開羅，伊利諾州。其中包括肯塔基州路易斯維爾附近的「俄亥俄瀑布」，河面的海拔高程在1英里內下降了26英尺。

「新奧爾良」號於1811年10月20日離開匹茲堡，於1812年1月18日抵達新奧爾良。儘管沿著俄亥俄河和俄亥俄瀑布的航行進展順利，但在密西西比河上航行要困難得多。在旅途中（1811年12月16日） ，新馬德里發生了幾次大地震。根據美國地質局的資料，這3次大地震的震級可能在芮氏6.0到6.5級之間，而芮氏6.5級尚未被發明出來。從1811年12月16日到1812年2月7日，共發生了7次6.0～7.5級地震。

在1811年12月16日至1812年3月15日期間，新馬德里地區總共發生了200多次中強度餘震。其中10次大於6.0，約100次在5.0到5.9之間，89次在4級範圍內。同期還發生了1,800次地震，震級在3.0到4.0之間。這些地震改變了之前繪製的河流地標的位置，比如島嶼和河道，導致航行困難。在許多地方，被地震摧毀的樹木形成了不斷移動的危險「障礙物」，在河道中阻擋了船隻的路徑。

儘管困難重重，新奧爾良號的航行還是成功了。這次旅行證明了蒸汽機船可以在美國西部河流的各種航行危險中倖存下來。受富爾敦啟發，蒸汽機船在隨後的10年內成為美國中部地區客運和貨運的主要運輸工具。

獨立戰爭結束後不到30年，美國和英國再次開戰。1812年戰爭期間，英國海軍封鎖了美國港口。美國政府雇傭富爾敦來設計世界上第一艘蒸汽動力戰艦。

這艘船被命名為Demologos。它本質上是一個漂浮的移動炮臺。這艘船有150英尺長，有2個平行的船體，槳輪在它們之間受到保護。它的蒸汽機放在一個船體上，鍋爐放在另一個船體上。全副武裝的裝甲輪船非常沉重，這使它的速度限制在每小時7英里左右。Demologos在1814年10月成功完成了海上試航，但從未在戰場上使用過（戰爭於1815年2月結束）。美國海軍使這艘船退役，它最後一次使用自己的動力航行是在1817年，當時它把門羅總統從紐約送到斯塔頓島。

 

富爾敦的遺產和身後殊榮

 

從1812年到他去世，富爾敦把他的大部分時間和金錢都花在了保護他的汽船專利的法律訴訟上。此外，失敗的潛艇設計，糟糕的投資和從未償還的貸款給親戚和朋友縮減了他的儲蓄。

1815年初，富爾敦救了一個朋友，他在結冰的哈德遜河上行走時掉進了冰裡。1815年2月24日，飽受嚴寒的富爾敦患上了肺炎，不治身亡。他當時只有49歲。

當紐約州議會的兩院得知他的死訊後，投票決定在接下來的6個星期裡穿黑色喪服，這是議會首次向普通公民致敬。

富爾敦發明了第1艘商業上成功的蒸汽機船，世界上第1艘實用的潛艇和第一艘蒸汽機驅動的軍艦。

特別是，蒸汽機船開創了1個時代的負擔得起的、可靠的運輸旅客、原材料和製成品的運輸方式。因此，富爾敦的發明對美國的工業革命至關重要。他的蒸汽機船也為美國利用河流航行做出了重大貢獻，也為美國向西擴張做出了貢獻。

富爾敦在蒸汽動力軍艦上的工作幫助美國海軍轉變為一個主要的軍事力量。為了表彰他的貢獻，5艘美國海軍艦艇被命名為「富爾敦號」。

 

 

其他表彰富爾敦貢獻的榮譽和獎項包括：富爾敦的雕像是在美國國會大廈內的國家塑像館展出的美國人雕像之一、1965年美國5美分郵票、在美國商船學院，海洋工程部位於富爾敦大廳、與電報發明家薩繆爾摩爾斯一起，富爾敦被刻在1896年美國2美元銀質證書的背面。2006年，富爾敦入選美國發明家名人堂。

 

爭議

 

蒸汽機最明顯的用途之一就是提高水運的速度。1787年，退伍兵約翰．菲奇（John Fitch）在特拉華河上成功開發了第1艘以蒸汽為動力的船，船的兩側均由一堆槳支撐。

不幸的是，對約翰·菲奇來說，在1791年獲得的專利並沒有賦予他壟斷權，這為後來的發明者創造類似的設計掃清了道路。這意味著發明家羅伯特·富爾敦能夠在1807年為一種經濟上可行且盈利的槳式蒸鍋申請專利，而無需向已故的約翰·菲奇的發明支付一分錢，這件事也引起了不小的爭議。

 

 

編譯自：

Scott Mall: FreightWaves Classics/Pioneers: Robert Fulton revolutionized shipping, American Shipper August 9, 2021