齐国人对铁甲舰的研究进行了差不多二三十年时间，也就是在蒸汽动力船初步得到应用后，就开始投入大量的人力和物力，对此展开可行性研究。

据说，研究和制造铁甲舰的构想，最早源自汉兴九年（1679年）太祖皇帝出席的一场皇家科学院大会上对未来科技的若干展望和设想。

太祖皇帝陛下言及，钢铁虽然浮力小于木头，入水即沉。但若是将钢铁建造成一个空心构造，里面中空，则它的重量就会比同体积的实心的铁重量要小多了，随之浮力便会增大。需知，任何物体在水中都会受到水的浮力，浮力随着物体浸入水中的体积的增大而增大。根据多年来总结出来的浮力原理可以得出，物体在水中受到的浮力等于它所排开水的重力。

若是用钢铁制造的船只所排开水的重力足以与它自身的重力平衡，那么，在理论上，用钢铁制造的船舶就能漂浮在水面上。

为了验证这个说法，太祖皇帝陛下还让人现场制作了一个铁皮罐，成功地让它漂浮在水盆中。

汉兴十年（1680年），一艘全铁板建造的长8米的驳船“铁鲨2号”在大兴河（今澳洲布里斯班河）上放下，在蒸汽拖船的拖拽下，成功航行了十余公里。

绍宁六年（1691年），一艘排水量为70吨、安装了蒸汽动力的铁船“铁鲨9号”在大兴军港下水，沿着海岸线，顺利地行驶至南面的郢州（今澳洲纽卡斯尔市），预示着人类船舶发展历史揭开了一个新的篇章。

随后，实验下水的钢铁船的吨位逐渐增大，200吨、500吨、800吨……，至绍宁十七年（1702年），大兴特种造船厂已能成功建造出排水量达1100吨的“大家伙”。

不过，在这个时候，蒸汽动力的不足却影响了铁船吨位的继续增加。没办法，钢铁造出来的玩意，自身重量就不轻，若是再装满货物，就有些为难动力不怎么够的蒸汽机了。

齐国最早使用的蒸汽机都是大气活塞式，但它有一个致命的缺陷，即效率太低。

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。

后来，通过工程师的不断改良和重新设计，试着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，将蒸汽机的效率提高到了原来的三倍。

然而，效率依然太低。

即使后来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。不仅动力不足，而且消耗燃煤甚巨。

皇家科学院动力研究所的专家和技术人员琢磨着，问题是不是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便会直接朝车体两侧喷射。因此，我们就能在在铁路上看到，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，这是冲出去老远。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，产生动力的。

想到这里，总算是要到点子上了。

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、三个气缸，直至内部蕴含的能量无限接近于水的初始能量。

嗯，这就是后世的三胀机的工作原理。

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。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。说得通俗点呢，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。