​三胀往复式蒸汽机，简称三胀机，是一种历史悠久的船用发动机；了解过中国近代海军史的朋友应该知道，从北洋海军时期的“亚洲第一巨舰”定远级铁甲舰，到民国时期的宁海平海逸仙，使用的发动机都是三胀机。

那么，这个三胀机到底是什么东西呢？事实上，对于这玩意儿的定义，我一开始也是懵逼的——由于网上的资料给三胀机起了一堆她自己都不认识的外号，像是“四缸三涨倒缸发动机”、“三段式膨胀发动机”、“三膨胀机”——等等，五花八门，令人哭笑不得，要想找到三胀机的真正定义绝对不是件轻松的事——因为首先，你得撇开那一大堆乱七八糟可能还有错别字的外号，搞清楚三胀机到底叫什么。所幸，有一次胡乱翻网页的时候，我阴差阳错地撞上了一个叫三胀机的名词，接着又看到了一张三胀机工作的动画图，这才算是真正搞清楚三胀机的定义——而那时候距离我第一次看到“四缸三涨倒缸发动机”已经有三年了。简单来说，三胀机，就是“蒸汽在内部经历三次而非一次膨胀做功”的蒸汽机。需要说明的是，瓦特并非蒸汽机的发明者；他所做的只是改良了前人的发明，一种被称为大气活塞式蒸汽机的引擎；在那种蒸汽机中，高温蒸汽会被注入汽缸，同时推动活塞向上运动；当活塞运行至汽缸顶端时，同连杆相连的阀门会打开，冷水通过阀门喷洒在汽缸壁上，使得缸内蒸汽迅速冷却收缩，活塞在大气压的作用下向下运动，同时拉动连杆的另一头上翘，将地下水吸出地面。这种蒸汽机有一个致命的缺陷：效率太低。稍微分析一下就能发现，当大气活塞式蒸汽机结束一个动力冲程后，汽缸壁的温度依然保持在相对较低的水平；而当下一个冲程开始时，大量高温蒸汽涌入汽缸，但它们首先要做的却并不是推动活塞上移，而是在发冷的汽缸壁上凝结，同时使汽缸壁升温——于是，那么一大部分用煤辛辛苦苦烧出来的热不是用来做功，而是以加热汽缸壁的形式白白浪费掉了。而这，也就注定了大气活塞式蒸汽机的效率不会太高。瓦特敏锐地注意到了这点。他提出，将汽缸同冷凝器分开，两者之间用一根带阀门的管道相连；当活塞运动到最高点时，阀门同样会打开，但接下来的过程却与大气活塞式蒸汽机内发生的完全不同：膨胀过后的蒸汽会涌入冷凝器，在那里降温凝结，产生巨大的负压力——而这个负压力又会使得汽缸内剩余的蒸汽被抽进冷凝器。由此，汽缸内同样会形成局部真空，活塞也会在大气压的作用下往下移动——但是，由于汽缸壁没有被洒上冷水，接下来冲入汽缸的蒸汽完全不用在汽缸壁上凝结，只需要专心地推动活塞。就这样，瓦特将蒸汽机的效率提高到了原来的三倍（理论上）。然而，效率依然太低。即便瓦特之后又对蒸汽机进行了进一步的改良，让活塞的上下移动均由蒸汽推动，蒸汽机的效率依旧上不去。问题就出在那些流入冷凝器的蒸汽上。我们设想一下，把蒸汽机的冷凝器去掉，让膨胀过的蒸汽直接排入大气——那我们会看到什么样的画面呢？其实，这个画面并不难想象。老式的蒸汽机车并没有冷凝器；从汽缸中流出的蒸汽会直接朝车体两侧喷射。因此，我们就能在电影中看到，一个巨大的车头呼啸而来，一边轰隆轰隆地冲过铁轨，一边呼哧呼哧地直喘气，车头两边拖着两道冲出去老远的白雾。注意，冲出去老远。有时甚至会喷到铁路两边的灌木上，就像是洒水车向两边射出的水柱。显然，在经过了一次蒸汽机之后，蒸汽的能量还没有被完全榨干——这些能量随着冲出汽缸的蒸汽一起流进了冷凝器，也就是说，“跑掉了”；而这部分跑掉的能量，本来可以继续推动引擎——说了这么多，总算是说到点子上了。既然冲出汽缸的蒸汽中依然含有能量，那么，我们自然可以让这股蒸汽继续推动引擎，流经一个汽缸、两个汽缸，直至内部蕴含的能量无限接近于水的初始能量。这就是三胀机的工作原理。在三胀式蒸汽机中，蒸汽流过的并不是一个而是三个——或是四个汽缸。同蒸汽管直接相连的汽缸是高压缸；高压蒸汽在那里发生第一次膨胀，释放出一部分能量。接着，当高压缸的活塞向上或向下移动，挤压活塞上面或是下面已经做过一次功的蒸汽时，那些蒸汽将会顺着管道进入中压缸，随即发生第二次膨胀，释放出较第一次更少的能量；最后，已经做过两次功的蒸汽会进入低压缸，并从那里流入冷凝器。这样，经过三段膨胀做功之后，蒸汽内的能量显然得到了更进一步的有效利用——说得通俗点，就是流入冷凝器的蒸汽被榨得更干了，甚至没法像在单缸蒸汽机中那样哧哧地冲过管道。当然，如果你还想继续压榨蒸汽的剩余能量，你完全可以在低压缸后面再接一个引擎——不过由于此时蒸汽的气压已经相当低，不太可能有效地推动活塞，因此通常的选择是串联一台蒸汽轮机，那玩意儿不需要太大的汽压就能转动。图：泰坦尼克号的动力系统。为了使引擎运转更加平稳，泰坦尼克号的三胀机使用了四个汽缸；民国时期的宁海级轻巡洋舰以及美国海军的纽约级战列舰使用的也是这种四缸三胀机，其优点是续航力强，较三缸三胀机运行更为平顺；缺点是能提供的航速较慢、噪音大，较蒸汽轮机而言运行过于颠簸