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第11章 交通通信领域的科技(1)

自世界上第一辆自行车诞生到现在,不过短短两百余年,交通工具伴随着科技的发展产生了飞速的发展。身边驶过的汽车,轨道上飞驰的火车,甚至“飞行”的磁悬浮列车,无一不是科技发展的体现。从十九世纪“滴滴”的电报声到人们口袋中的移动电话,再到日益发展壮大的互联网,通信技术也取得了巨大的发展。无处不在的新科技,也体现在了各时代的交通通信之中。

一、解放脚步——自行车的发明

自行车又称“脚踏车”、“单车”。一种以双脚驱动的两轮交通工具。

发明自行车的是德国人德莱斯。德莱斯原来是一个看林人,每天都要从一片林子走到另一片林子,多年走路的辛苦,激起了他发明交通工具的欲望。他想:如果人能坐在轮子上,那不就走得更快了吗?就这样,德莱斯开始设计和制造自行车。他用两个木轮、一个鞍座、一个安在前轮上起控制作用的车把,制成了一辆轮车。人坐在车上,用双脚蹬地驱动木轮运动。就这样,世界上的第一辆自行车问世了。

自世界上第一辆自行车问世至今已有200多年的历史。德国人德莱斯发明了最原始的自行车。它只有两个轮子而没传动装置,人骑在上面,需用两脚蹬地驱车向前滚动。

1801年,俄国人阿尔塔马诺夫设计出世界上第一辆用踏板踩动的自行车。

1817年,德国人冯·德莱斯在自行车上安装了方向舵,使其能改变行驶方向。

1839年,苏格兰人麦克米伦制造出木制车轮,装实心橡胶轮胎,前轮小、后轮大,坐垫较低,装有脚踏板入曲柄连杆装置,骑者可以双脚离开地面的自行车。同年,他又将木质自行车改为铁制自行车。

1867年,英国人麦迪逊设计出第一辆装有钢丝辐条的自行车。

1869年,在德国斯图加特出现了由后轮导向和驱动的自行车,同时车上采用了滚珠轴承、飞轮、脚刹、弹簧等部件。

1886年,英国人詹姆斯把自行车前后轮改为大小相同,并增加了链条,使其车型与现代自行车基本相同。

1887年,德国曼内斯公司将无缝钢管首先用于自行车生产。

1888年,英国人邓洛普用橡胶制造出内胎,用皮革制造出外胎,以此作为自行车的充气轮胎。从此,基本奠定了现代自行车的雏形。

我国的自行车是1887年从英国输入的。到1949年时,我国自行车产量是15万辆。而到了1978年,年产量已达到854万辆,一跃而居世界第一位,成为自行车的王国。

自行车是我国广大城乡居民使用的交通工具。不仅可以用来代步而且还被用作运输工具和运动竞赛、健身锻炼的器械。自行车由于具有无能耗、无噪声、使用方便、结构简单和价格低廉等特点,无论是在发达的工业国家还是发展中国家,对自行车发展都不遗余力。特别是全球受到严重环境污染威胁的今天,自行车更是一种“绿色交通工具”。

二、江河中的“行走”——蒸汽轮船的发明

人类的探险精神使他们在很早时便向往能在江河中“行走”,为了实现这个愿望,那些能工巧匠们先后发明了独木舟、筏子、竹排、帆船等水上交通工具。18世纪后期,瓦特对蒸汽机进行了改良,从此一个能够利用新动力的时代到来了。发明家们抓住了这个机遇,掀起了船只史上新的革命。

18世纪末,法国人乔弗莱·达万设计制造了一艘木制轮船——“皮罗斯卡菲”号。船长约42米,重达一百八十余吨,船上有一台蒸汽发动机,用活塞连接双棘轮机构,带动明轮转动而推动船只前行。1783年7月15日,就在“皮罗斯卡菲”号正式下水试航时,锅炉却发生了爆炸,“皮罗斯卡菲”号很快沉入了河底。

美国著名的工程师富尔顿出生于1765年,年幼时,他便喜欢做一些美术和手工制品。1786年,学习绘画的富尔顿在英国结识了蒸汽机的改良者瓦特。受到瓦特的启发,富尔顿开始了自己利用蒸汽机改造船只的试验,1803年,富尔顿在法国制造了一台利用蒸汽机作动力的轮船,遗憾的是,船只的试验失败了。

遇到挫折的富尔顿并没有停止步伐,不久,他又建造了一艘长45米的蒸汽轮船“克莱蒙特”号。1807年,“克莱蒙特”号从美国纽约出发,沿着哈德逊河进行试航。结果,这艘船仅用了32个小时,就完成了240千米的逆水航程。“克莱蒙特”号的成功具有重大的意义,它标志着人类在水上交通领域由帆船时代进入了轮船时代。

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,轮船的时速达到9.7千米,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。

轮船是指使用明轮做船只的推进装置的蒸汽机船。船只的发展经历了一个演变的过程,其中,它的推进装置同样逐渐变化。比如,短桨、长桨、橹、帆等。明轮一般装在船的两侧或船尾,形似车轮,在轮周上装若干桨叶,桨叶转动时向后击水,利用作用力与反作用的关系,推动船只前进。因为轮子的大部分在水面以上,所以称“明轮”。

三、蒸汽机车的历程

人们开始在轨道上用牵引货车的方式来运输物资,那是在16世纪。但此时期,牵引的任务是由人力或马匹来完成的。19世纪的斯蒂芬森,终于改变了这古老的动力——以蒸汽机车取而代之。

早在13世纪,英国实验科学先驱罗吉尔-培根曾经天才地预言:“在将来,马车不用马拉,并会以难以置信的速度飞驰。”这个大胆而新颖的设想在500多年后被英国人斯蒂芬森实现了。

斯蒂芬森最初是位烧火的工人,没有受过学校教育。在19岁时开始操作纽康门蒸汽机,工余时间参加夜校学习并坚持自学。在夜校,斯蒂芬森刻苦学习,探求蒸汽机的奥秘。这样,他不仅熟悉了各种机器的使用情况,而且掌握了理论知识。一天,一辆运煤车坏了,机械师们修理了好长时间还没修好,斯蒂芬森便毛遂自荐去帮他们修理。机械师们都瞧不起这个毛头小子,只因情况紧急,勉强同意让他试一试。斯蒂芬森从容不迫地找到出毛病的地方,很快修好了运煤车。这件事后,斯蒂芬森也由一个烧火工升为机械工程师。

1813年,他观摩了布伦金索普研制的用来拉煤的“装有轮子的蒸汽锅炉”后,研制了布卢彻机车,并在此基础上继续研究提高机车功率的方法。1814年,斯蒂芬森的第一台蒸汽机车进行了试车,但遭到一些具有神学观念与守旧思想的人坚决反对。他们认为火车的隆隆声破坏了上帝给予世界的安宁,指责火车惊动了铁路两旁的生灵,他们还惊呼锅炉会爆炸,车厢会颠覆,乘客会因此遇难。有些人甚至乘马车与火车赛跑,以此取笑火车还没有马车跑得快。在这些阻力下,斯蒂芬森还是坚持试车。不过,这第一台蒸汽机车的确还很不完善。外形比较难看,行驶时颠簸剧烈,铁轨易遭破坏。据说试车时还曾把一位参加试车的议员和一位董事长给摔伤了。斯蒂芬森的第一台蒸汽机车只取得了局部的成功。

自1814年第一台蒸汽机车试车之后,斯蒂芬森继续对蒸汽机车与铁路轨道进行了各种技术研究。1823年,开始在苏格兰北部的斯托克顿和达灵顿之间修建第一条商用铁路,加快进行新的蒸汽机车与车厢的制造工作。

1825年9月27日,斯蒂芬森亲自驾驶自己设计制造的世界第一列客货两用的“旅行”号蒸汽机车,在新的铁路轨道上举行了隆重的试车仪式。试车时,“旅行”号挂有12节车厢,载有近100吨货物以及450名乘客。当机车启动后,即以每小时24千米的速度行驶。在试车行驶过程中,还有些人骑马与蒸汽机车赛跑,但他们的动机已不是嘲笑火车的笨拙,恰恰相反,他们嘲笑的是那些曾坚决反对过火车、不能接受新事物的人。

四、现代人的脚步——汽车

世界公认的汽车发明者是德国人卡尔·佛里特立奇。本茨。他在1879年首次试验成功一台二冲程试验性发动机;1885年研制出世界上第一辆马车式三轮汽车,该车装有卧置单缸二冲程汽油发动机,785CC容积,0.89匹马力,每小时行走15公里。该车前轮小,后轮大,发动机置于后桥上方,动力通过链和齿轮驱动后轮前进。该车已具备了现代汽车的一些基本特点,如电点火、水冷循环、钢管车架、钢板弹簧悬挂、后轮驱动、前轮转向和掣动手把等。其齿轮齿条转向器是现代汽车转向器的鼻祖。

当时,由于该车的性能还未完善,发动机工作时噪音很大,而且传递动力的链条质量不过关,常常发生断裂,因而在汽车经过的道路上,人们看见的经常是人推车而不是人坐车。在那个马车的时代,汽车受到人们的嘲笑,被斥之为无用的怪物。本茨夫人贝尔塔为了回击社会舆论的讥讽,于1888年8月的一天带领两个儿子驾驶着经过本茨反复改进的汽车从曼海姆出发,沿途经过维斯洛赫添油加水,直驶普福尔茨海姆,全程144公里。这次历史性的试验为汽车的发展作出了贡献。因此,本茨夫人被称为世界上第一位女汽车驾驶员。如今,这辆奔驰1号车陈列在德国汽车发源地斯图加特市的奔驰汽车博物馆中。

1886年1月29日,本茨获得世界第一项汽车发明专利,这一天被大多数人称为现代汽车诞生日,本茨也被后人誉为“汽车之父”。1887年,卡尔·本茨将他的第一辆汽车卖给了法国人埃米尔·罗杰斯,这是世界上第一辆现代汽车的销售。同年,卡尔·本茨成立了世界上第一家汽车制造公司——奔驰汽车公司。本茨将毕生的精力都献给了汽车事业。

而对于谁是汽车的发明者,法国人抱有不同的看法。法国人认为,早在德国人之前,法国的戴波梯维尔在1884年就发明了汽车并申请了专利,这确是事实。遗憾的是,他并没有继续研究汽车,而是把发动机用到了工业生产中,最终成为工业发动机制造商。但有一点是肯定的,法国在汽车发展史上作出的巨大贡献是不可磨灭的,因为法国人是汽车工业的先驱,是他们使汽车制造真正进入工业生产阶段。

从19世纪末到20世纪初期,汽车设计师把主要精力都用在了汽车的机械工程学的发展和革新上。到了20世纪前半期,汽车的基本构造已经全部发明出来后,汽车设计者们开始着手从汽车外部造型上进行改进,并相继引入了空气动力学、流体力学、人体工程学以及工业造型设计等概念,力求让汽车能够从外形上满足各种年龄、各种阶层的人的不同需求,使汽车成为真正的科学与艺术相结合的最佳表现形象。

汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车、楔形汽车。

五、机动车是活的摩托车

摩托车是一种用汽油驱动,依靠手把操纵前轮转动方向的两轮或三轮车。轻便、灵活、行驶迅速的摩托车一经发明,很快就成为了应用广泛的交通工具。

一今7000年以前,人类从一个地方到另一个地方的唯一方法就是走路。不久,人们开始驯养牲畜来驮运东西或帮助人走路。大约在公元前3500年,美索不达米亚的一位撒马利亚人绘制了一辆样子非常古怪的殡仪车,这标志着有轮子的运输工具出现了。之后,人们用不同的动力推动轮子,这种方式成为主要的交通方式。

19世纪后期,随着汽油发动机的出现和充气轮胎的应用,德国人戴姆勒投入到汽油摩托车的研究之中。

这时,世界公认的“汽车鼻祖”——德国人卡尔·本茨,正在研制用内燃机推动的机车,这两项发明几乎是并驾齐驱的。1885年春天,本茨开始试制一种四冲程汽油发动机的汽车。同年秋天,戴姆勒则在斯图加特附近的宅院里第一次骑上了他的摩托车。他们谁也不知道相隔97千米的对方在干什么,也不知道彼此的存在,两人却在为同一个目标奋斗着:研制一种新型的代步工具。

作为工程师的戴姆勒从1872年就一直跟着内燃机的发明者奥托在科伦工作。那时,奥托正在研制燃气内燃机。戴姆勒这时却在想着用汽油蒸汽来代替煤气,用电子点火系统代替持续火焰点火,从而把奥托的固定发动机变成移动式的发动机。他为了实现自己的想法而离开了奥托,搬回到自己的工厂。

戴姆勒最初研制的摩托车结构粗糙,轮子是用木头制造的,排气管安装在座位下面。但是,这些并没有阻止摩托车发明的进程。当戴姆勒把摩托车的各个部位组装起来的时候,除了速度慢和噪音大以外,似乎已经很完美了。戴姆勒认为对乡下的邮递员来说,他的摩托车可能是最有用的。

摩托车在一开始还像个“丑小鸭”一样毫不起眼。当第一次世界大战爆发以后,交通工具的需求量便开始直线上升,由于摩托车的价格便宜,成为了汽车行业的一大劲敌,军警也开始广泛使用这种车来进行侦察。在第一次世界大战之后第二次世界大战爆发前的21年间,摩托车行业发展迅速,跨斗摩托车也在这时开始出现,四冲程双缸发动机也开始运用到了摩托车上。第二次世界大战之后,和平的阳光照耀着整个大地,人们开始尽情地享受生活,摩托车很快就被汽车所取代。但是,摩托车并没有因此而被抛进工业时代的垃圾堆中,高速旅行和体育竞赛开始将摩托车文化演绎得有声有色。

就这样,从摩托车的发明到现在,仅仅100多年的时间内,摩托车以及关于摩托车所衍生出来的文化早已渗透到我们的生活当中。

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