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当1812年战争之际，罗伯特·富尔顿曾设计了一种蒸气船，企图解决第一个问题。当时为突破英国对美国大西洋海岸的封锁，美国船迪莫洛格斯号设计成双船体间夹单蹼轮型式，蹼轮外层壁厚达五英尺。但该船在战争结束时尚未完工，从未在海上使用。以后二十多年，没有一家海军再要蒸气船，只是在19世纪30年代中叶，出现过一艘样船，是把蒸气作为篷帆的辅助手段设计的。
然后，在1837年，出生于瑞士的工程师约翰·埃里克森发明了螺旋桨。这样就及时解决了前述蹼轮问题，并容许将机器装置于舰船吃水线以下的舱室。美国海军上尉罗伯特·F·斯托克顿首先认识到这一点，当英国海军部拒绝试用螺旋桨时，斯托克顿劝导埃里克森到美国去帮助他设计一艘新型蒸气船。
埃里克森、斯托克顿和美国舰船普林斯顿号美国舰船普林斯顿号是世界上第一艘螺旋桨战舰，也是第一艘将机器置于吃水线以下部位的战舰。斯托克顿为普林斯顿号设计了装置两门十二英寸口径的大炮，在当时，至少在理论上这艘舰船的火力最为强大。聪明、乖僻，美国军事史上争论不休的人物斯托克顿拒绝就任泰勒总统的海军部长，目的是为了完成普林斯顿号和其他强大武器装备的制造。
埃里克森尤其才华横溢，可能是海军史上最伟大的设计家。他不仅发明了螺旋桨，成为军舰建造上的革命性创举，而且首次生产了大块锻铁和套筒炮——那就是装在普林斯顿号后甲板上的12英寸“俄勒冈”炮。他后来发明了大炮炮塔，并使美国第一艘铁壳舰班长号进入战斗，从而完成了战舰制造上的革命。
不久，这两位不寻常的人物之间产生了磨擦的火花，争论使他们后来的关系疏远了，主因是普林斯顿号上其余12英寸火炮的设计和制造问题。这种炮，斯托克顿称作“调解人”，埃里克森反对斯托克顿用锻铁加工“调解人”炮管，认为那种方法会留下隐患而危及火炮。斯托克顿专横地撤销了埃里克森的职务，完成了火炮制造。当刚服役的普林斯顿号驶向华盛顿南边的波托马克河时，斯托克顿邀请了首都主要官员参观“调解人”火炮试射。
射击时火炮爆炸，当场炸死了国务卿、海军部长以及几名议员，而爆炸时站在炮旁边的斯托克顿竟不可思议地幸免于难。泰勒总统也未罹难。他在舱下正与贵宾们交谈，而夫人们正在斯托克顿准备的豪华餐室中便餐。调查委员会开脱了斯托克顿的罪责（他应负有责任），授予他准将衔，成了海军的高级军官。他在墨西哥战争中，征服和平定加利福尼亚时与斯蒂芬·W·卡尼将军进行了剧烈的对抗。
尽管埃里克森的俄勒冈炮试射早巳成功，但美国海军还是禁止使用锻铁和套筒炮，冶金技术和火炮设计都遭受了严重挫折。
锡诺普
然而到18世纪50年代中期，铸铁炮逐步改良，与炮弹的改进相结合，使海军军械的威力大为增强。这在下述事件中表现尤为明显。1853年11月20日，装备有新型炮弹火炮的俄国海军中队，在锡诺普歼灭了土耳其舰队。这事件触发了克里米亚战争，表明改良的海军武器具有摧毁性的潜力，暴露了木船在这些武器的射击下的无比脆弱性。那场战争中，双方都匆忙成立了装甲浮动炮群，这些炮群后来都参加了克里米亚海战。按演进的规律，法国制造了装有装甲铁板的木船光荣号。当她1859年服役时，在英国引起一片恐慌。英国海军部被迫匆忙地制造了第一艘装甲战舰勇士号。到1860年，铁壳装甲舰才下水，并参加了次年的战争。
弗吉尼亚号和班长号
1862年3月8日，美国南部邦联军的一艘装甲舰才无可挽回地敲响了木质战舰的丧钟。
当弗吉尼亚号1861年4月脱离北军时，美国南部邦联军占领了诺福克海军军港。此港停泊着海军最现代化的舰船，装有50门大炮的蒸气动力护卫舰梅里麦克号，因蒸气锅炉尚未起动，此舰未能逃脱，船上官兵将船凿沉而逃，但南军把该船打捞出水面，以法国光荣号、英国勇士号为榜样，加强了该舰的结构，在船顶上装置了装甲炮塔，重新命名为CSS弗吉尼亚号。
在爆发内战的刺激下，美国海军研究了法国和英国的发明。海军部长吉迪恩·韦尔斯及其顾问们获悉南部邦联军在诺福克将梅里麦克号改装成弗吉尼亚号的情形后，很快认识到这种新装甲舰可能会冲破北部对南部的封锁，甚至沿波托马克河上驶威胁华盛顿，从而可能赢得战争。面对这个挑战，海军部迅速通过了约翰·埃里克森提出的全新舰艇设计方案。
埃里克森的设计是：军舰的船型较小，比较低矮，铁壳结构，具有装甲和装甲甲板，单个旋转的炮塔上装两门口径11英寸的达尔格伦滑膛炮。它比弗吉尼亚号上三门9英寸达尔格伦和两门6英寸、两门7英寸的线膛炮，威力还要强大。1861年9月中旬，吉迪恩·韦尔斯和埃里克森签订合同，在不可置信的101个工作日中，命名为班长号的新舰竟然落成。她在2月25日服役，3月6日自纽约出发进行试验巡航，这也是她投入切萨皮克湾战斗的试航。据悉，弗吉尼亚号几乎已准备就绪，所以，班长号拟参加北部联邦舰队对诺福克和詹姆斯河进行封锁。
正如所料，3月8日，弗吉尼亚号在海军将军富兰克林·布坎南——前美国海军司令指挥之下，驶出诺福克，进入汉普顿，大约在三个小时占压倒优势的战斗中，弗吉尼亚号击沉了装有44门大炮的篷帆护卫舰国会号，21门炮的小型护卫舰坎伯兰号，以及重创其姊妹舰有五十门炮的螺旋桨护卫舰明尼苏达号，在这之前，她已搁浅。50门炮的螺旋桨驱逐领舰罗阿诺克号，44门炮的篷机护卫舰圣·劳伦斯号以及其他封锁中队的较小舰只命运相似，都逃到门罗堡警戒炮台附近的浅水区了。弗吉尼亚号用加农炮弹对敌轰击了整整一个下午。她本来能够经受住岸上炮兵的火力，但因装甲重量大，吃水深，南部同盟军舰队司令不愿意让舰船靠岸太近，而况，当弗吉尼亚号撞击国会号时，国会号下沉迅速，使弗吉尼亚号撞角断裂，稍有漏水，两门炮口的突出部撞击后已损坏，于是弗吉尼亚号回到诺福克，修复轻微损伤，加燃料后，准备于9日再次出击，以完成歼灭北部联邦海军封锁中队。
那天晚上，班长号从纽约到达。这艘新舰航行颇为艰难，事实证明，她并不完全适宜于航海。上午九点，班长号在汉普顿与遭受攻击的北部联邦军舰船会师。于是，这战场象舞台，上演着将要永远改变海战样式的战斗话剧。班长号舰长中尉约翰·L·沃登，把自己的舰船抛锚停泊，利用军港直接保护搁浅的明尼苏达号。
第二天早晨，弗吉尼亚号出战，希冀突破包围，在班长号封锁之下寻求逃路。后四小时中，这两艘舰船在明尼苏达号附近机动，以大炮在直射距离上互相轰击，双方都未遭到严重损伤。班长号机动力超过笨拙的弗吉尼亚号，互射中似略占优势。最后，弗吉尼亚号搁浅了。如果此时，沃登中尉不是恰巧在低位驾驶舱狭长观察孔被击中受伤，南部舰只可能不是被击沉就是被俘获。事实上，弗吉尼亚号总算有了逃脱的可能，乘联邦舰只驾驶室暂时混乱之际，严重漏水的弗吉尼亚号退出战斗，缓慢费力地驶回了诺福克。
从战术上讲，这次战斗是一场平局，但从战略上看，班长号赢得了决定性胜利。联邦军又重新组织了封锁，而且从此再未遭受严重损失，但南部同盟军已注定要灭亡。
在内战中，海军首次使用另外两项发展成果很有意义。第一项是潜艇，南部同盟军海军工程师对潜艇发展作出过重要贡献。直到该世纪交替之际，发明了汽油发动机和蓄电池，水下推力问题才不再是障碍。
第二项发展就是水雷（原称鱼雷），也是在内战期间普遍使用的。南部用水雷保卫军港，加强海防，以对抗北部舰船，很奏效。南北双方都曾将水雷系在潜艇或其它小船的吊杆一端进行攻击。该世纪末，这些系在吊杆一端的鱼雷已改用自动压缩空气推进，就更具有威胁性，已成为现代鱼雷的原型。随后，世界各国海军出现了快速然而脆弱的鱼雷艇，紧接着出现了更大型更快速的鱼雷快艇驱逐舰。
美国内战中海军最重要的发展成果是班长号及其炮塔的建成，使海战进入了一个新的时代。那年下半年，不适于航行的班长号在哈特拉斯角附近暴风雨中搁浅，而其它装甲舰已参加了联邦海军。埃里克森和其他海军设计师把班长号上的旋转炮台，装置到适于航行的具有装甲船壳的其他舰船上，这样就很快解决了问题。
美国内战的经验打破了职业海军人员对于以铁代木建造舰只的怀疑和抵制，实际上完成了早在内战爆发前早就开始的从篷帆向蒸气的转变。美国内战是首次现代战争，战争中在海军建设、海上战争方面所表现的趋向，在下一世纪的世界大战中将得到体现。
T·N·杜普伊
武器和战争的演变
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ronin21
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21．来福枪、圆锥形子弹和散开队形（公元1800…1875年）来福枪的出现十九世纪影响陆战很有意义的最早的技术改革是发明和应用火帽，情形已如前述。几世纪以来，在战场上使用手中火器时的射击动作本身，是所有动作中最不可靠的。火帽出现后，就消灭了这种现象。燧发枪大约每射击七发子弹，要瞎火一发。火帽的应用，就使瞎火子弹降为低于每两百发出现一发。
然而，更为革命性的改进是圆柱锥形子弹，这使高度精确的远射程来福枪最终替代了精度差、射程近的滑膛枪，成为基本的步兵武器。在发明新子弹之前，来福枪的射击速度比滑膛枪慢，因为装弹很困难。由于火药气体对铅弹弹底凹部发生作用，使弹丸具有膨胀的特性。子弹形体小，便于装填，但射击后体积膨胀，紧嵌入枪管来福线中，获得最大转速以保持精度。弹丸形体改进后，减少了空气阻力，又进一步提高了精度和增大了射程。
如要使滑膛枪与来福枪射击效果相当，在200步距离处射击，前者需费相当于后者二倍的子弹，300步处五倍，400步处至少十倍。超过400步射击距离，滑膛枪已完全失效，而来福枪在800码处还可射击军队队形等大目标。在1000码处，弹丸还具有足够的末端能量，可穿透四英寸厚的软质松木板。
在1850…1860年之间发明的来福枪和圆锥形子弹与任何先后的新武器技术发展相比都具有最深刻的直接革命性影响。当然，如果现在战场上出现战术核武器，估计会有更大的影响，但在20世纪出现的高爆弹、飞机、坦克对当代产生的影响肯定比不上当时的来福枪。
主要理由是：因为轻武器与火炮和冷兵器相比，它的杀伤力突然提高了，除了山头或者山瘠挡住视线是个限制外，等于每个握有来福枪的步兵有了一门具有同样有效射程和最大威力的火炮。况且，炮兵人员更易受步兵火力杀伤。当然，若在防御工事坚固的炮台中是例外。因而炮兵再也不能持续发扬火力，象在拿破仑的战场上那样支配一切了。
早期火器的另一特点是后膛装填，此法当时久已废弃，19世纪的科学技术让它在古时无所作为的困境中解脱了出来。传统上，后膛武器的困难在于金属部分装填接合不严密，燃烧火药产生的气体和火焰从后膛的缝隙中喷射出来。为了与19世纪后膛武器的发展相适应，终于发明了金属弹药筒，它连结弹丸、火药和火帽于一体。这种子弹用特制铜和其他软金属制成，爆炸受热后就会膨胀，能有效封闭向后逃逸的气体。后膛装填法使步枪手能够快速装弹，免得在敌火下站立或暴露。
后来轻火器最重要的基本进步是发现了连发射击和自动射击的原理。此原理在19世纪后期和20世纪，应用极为广泛。自动武器并非发源于新冶金学的进步，而是由于机械学方面的发明。当然，早期的冶金学和弹道学上的进步，的确提高了自动化武器的效能。
新炮
19世纪的新冶金学、化学和弹道学，是在火炮、尤其在重武器的发展中最终获得了辉煌效果的，至于要达到尽善尽美的程度，那是20世纪的事了。意大利的卡韦利于1846年制造第一门线膛炮获得成功，该炮后膛装填，炮管中有两条旋转的来福线，使用圆柱形炮弹。稍后，一个英国的重要制炮商约瑟夫·惠特沃思，也生产了一门“线膛炮”，也是后膛装填，用的是盘旋的六角炮膛以代替旋转的来福线。
1859年的意大利战争中，证明拿破仑三世的线膛炮在射程和精度方面绝对优于奥地利的滑膛炮，但多数军队直到该世纪70年代才不再依赖滑膛炮。主要因为滑膛炮比试验中的火炮造价便宜，更加可靠。实际上，由于战场上新炮的有效射程受炮手视力限制，制造这种新炮并不真正合算，除非观察距离能大幅度增加。在美国内战中，线膛炮、滑膛炮，南北双方都用过，双方都同样喜好前装滑膛青铜“拿破仑”炮。这种便于使用的火炮，实际上是在欧洲早已过时，在美国寿命也不长的12磅级榴炮。青铜性质较软，这一直是个严重缺点。人们将新的冶金技术结合膛内弹道学进行研究，才有可能利用了钢的坚硬和耐久的优越性。
来福枪本身既不是新冶金学又不是新弹道学的产物，因为靠来福线增加精度和射程的原理早已众所周知。但是十九世纪线膛武器的发展大大得益于上述两门知识的增长。随着技术的改进，又有了金属加工机械，就能空前提高镗孔精度，并在身管中刻划来福线。几世纪以来，制造手枪常常是熟练军械匠的任务，每一件武器他都是作为个人产品生产的，往往是一件艺术品。造枪的基本金属材料是锻铁，所用工艺通常是在芯管周围绑扎或焊接铁条。十九世纪，在纽约雷明顿枪炮厂，第一次用铸铁镗孔，制造出带来福线的身管。生产装备线也是雷明顿枪炮厂第一家发展的，它的基础是该世纪早期伊莱·惠特尼和其他人创导的零部件通用互换原则。人们运用弹道科学，设法对这个时期的新线膛武器进行了系统的试验，从而迅速积累并总结了对于弹丸性状等各方面的知识。
新武器对战术和编制的影响
随着作战武器经历了深刻的技术革命，射程增加，精度提高，射速加快，显然在编制、战术和后勤支援方面也需要作相应改进。在拿破仑发展了军、师编制之后，在编制和战术方面，如果说不是倒退的话，起码经历了相当长的停滞时期。1815年到1845年之间著名的一场冲突——即俄土战争（1828…1829）中，所使用的陈旧步兵战术就是明显例子。俄国人放弃了拿破仑的集中兵力的战术和战略原则，同样，法国和英国部队仍然坚持阅兵式的操练而损害了战斗训练。
编制和战术适应武器的变化较为缓慢，大部分原因在于新武器要求战场兵力配置分散，而职业军人却害怕一旦部队分散会失去控制，这是可以理解的。当然，问题在于如果士兵分散到让敌人难以发现，自己的司令官自然也一样很难观察到他们。如果中层指挥官未能改变战术机动动作以适应清楚而容易识别的友军的部署，那么和友邻协同也非常困难，甚至令人恼火。因此，要求战术跟上武器的发展，就要涉及到工业革命的另一个范畴，即电和电子。
在那时的军事专业文献里和各国军事指挥部门的上层圈子里，对于新武器发展的讨论相当透彻，有时甚至很激烈。但主要由于担心战场失去控制，该世纪中叶大部分职业军人不同意改变基本的编制和战术。骑兵的作用未受影响。现在回顾起来就很明白，先入为主的观念使得军事专家们对明显的问题竟熟视无睹，这一点，到后来引起了灾难性的后果。
这时期，欧美作战各国的大多数军队，旅、团都不是战术基本单位，而师是便于管理和机动的标准建制。“师”这个词用得不严格，一般按中世纪习惯是指部分战线，或者指一支大于旅、然而在规模上还是模糊的步兵或炮兵部队（事实上，这个词仍然使用得很松，没有什么标准）。
英国和美国有保持师一级的法律和条例，但在和平时期，两国都不保持大于团的现役编制。在战时，这些团或多或少还可任意编成旅或师，到战事结束，就又解散。和平时期的参谋人员，不能按扩编需要保留那么多，所以在战时，参谋军官担任严峻的任务往往缺少实践机会。
但在上述军队里，和平时期也有保持师和军的建制的，它们的编制和参谋人员从现代标准看还很幼稚。普鲁士虽然主要集中精力于军一级的编制，但在参谋总部的建设方面也已跨出了很大的步子。其他各国军队的参谋人�