簡介
船或
船舶,指的是:舉凡利用水的浮力,依靠人力、風帆、
發動機(如蒸氣機、燃氣渦輪、柴油引擎、核子動力機組)等動力,牽、拉、推、劃、或推動螺旋槳、高壓噴嘴,使能在水上移動的
交通運輸手段。另外,民用船通常稱為船(古稱舳艫)、船舶、輪機、舫,軍用船稱為艦(古稱
艨艟)、
艦艇,小型船稱為
艇、 舢舨、筏或舟,其總稱為
艦艇或船舶。
船舶是隨著人類的發展而開發的。不論是戰時或是平時,都有船舶的出現。世界上有數百萬的漁民用漁船捕魚。戰時的
海戰及海上軍事補給都和船有關。2007年的商船約有35,000艘,貨物約有740萬噸。2011年時,世界上已約104,304艘有船已取得由
國際海事組織(IMO)發出的IMO編別號碼。
術語
輪船(ship)和小艇(boat)的區別通常在於尺寸和航行時間。一個
經驗法則是,如果一艘船舶能攜帶另一艘,那么較大的那個就是輪船。不過也有例外:像帆船遊艇上面會載一個長2至6米的小艇,兩種都不算是輪船。
在
大航海時代,輪船定義為具至少有三個橫帆桅桿和一個完整船首斜桅的帆船,也會用桅桿來定義其他種類的船,像
三桅帆船、前桅橫帆雙桅船等。
有不少大型船舶通常被叫做“艇”,
潛水艇就是最好的例子。
在通常的航海傳統里,船通常都有自己的名字,現代船隻可能還有
船級(通常以該級的第一艘船的船名命名)。英語中,船通常被稱為“她(she或her)”,即使船名是男士名字。但這也不是絕對的,有些寫作指南里也用“它(it)”來指船。
分類
按用途
軍艦:軍事用途船舶,如
巡洋艦,
驅逐艦等,船隻本身不用於軍事用途的軍屬船舶也歸為此類。
潛水艇也是一種特殊的船舶。軍事用途的潛水艇歸於軍艦類。此外也有用於海底科研考察等工作的工作船類潛水艇。亦可用於海底觀光等。
按材料
按構造
一般常見的船隻為單體船,雙體船(TWIN HULL)有兩個瘦長的船體共用一個主甲板及上層結構,使用渦輪噴嘴發動機,通過向後噴水獲取反作用力向前推進,比普通螺旋槳推動更快速,而在高速時,雙體瘦長的船身能降低阻力。而且船體穩度高,不易翻船(但若風浪過大,翻過90度後,因為沒有單體船的靜穩度扶正力矩,反而有滅頂之虞)。常被套用於渡輪及軍事運輸上。
這是一種能高速航行的船舶。船底部有支架,裝上如飛機機翼般的水翼。當船加速後,水翼能產生浮力把船身抬離水面,從而減少水的阻力和增加航行速度。其轉向機構不使用常見的舵,而是控制左右兩支水翼的攻角來達成。
氣墊船是一種能高速航行的船隻,利用空氣在底部襯墊承托減少水的阻力。很多氣墊船的速度都可以超過五十節(約92.59km/hr)。
按動力
人力船:通過人力使用槳、櫓、篙等產生動力。
輪帆船:風力、發動機雙動力船。
設計考量
水靜力學
船舶可以浮在水面上的原因有以下三種:
大部分的船舶稱為排水型船舶(displacement vessel),船舶的重量因為被船殼
排開的水產生的浮力所平衡。
對於平底的船隻,例如
水翼船,升力是因為船的速度變快,和水相對運動時其升力會增加,直到水翼航行狀態為止。
像
氣墊船等非排水型船舶,船隻是因為船隻產生的高壓空氣(氣墊)支持其重量,因此可以和水面保持一定距離。
當船隻往上的力和往下的力相等時,船隻達到靜力平衡。若船隻再往下,吃水多一些,其重量不變,但其船殼排開水的重量變大了。當兩個力平衡時,船可以浮在水面上。甚至即使船上的貨物沒有平均擺放,船也不會前仰後傾或是傾斜。
船隻的穩定性一方面是考慮上述的
靜力學層面,當船受到外力移動、橫搖(rolling)及縱搖(pitching),以及有風和浪的影響時,也要考慮
動力學層面。穩定性不佳的船出現過大的橫搖及縱搖,最後會
翻船或沉船。
水動力學
船在水中航行時,其前緣會受到水的阻力,阻力可以分為許多成分,主要的是水作用在
船殼的阻力及波阻力。若降低了阻力,速度自然會提升,需要降低濕潤表面,沒水部分船體也要改用產生水波振幅較小的外形。為了達到此一目的,高速的船舶一般會較細長,其附屬物較小或是較少。若定期的清理船殼上寄生的生物及藻類,也可以減少船的阻力,
防污油漆也可以減少船殼上的生物。像
球狀船首等較先進的設計也可以減少波浪的阻力。
考慮波阻力的一個簡單方法是看船殼和其產生船波的關係。若船的速度比船波傳播的速度慢,船波會快速的在船的兩側消散。不過若船的速度和船波傳播的速度相等,船波能量增加的速度會比能量消散的速度快,因此船波
振幅會增加。船必須從船波中穿過或是越過船波,其阻力會隨速度,以
指數形式上升。
浮力
浮著的船會
排開和本身重量相同的流體。船本身結構的密度可以比水重,只要船的結構中有夠大的空心部分即可。若船浮著,整艘船(包括貨物)的質量除以其在吃水線下的體積,結果會等於水的密度(1kg/l)。若船上的重量再加重,吃水線下的體積要增加才能使重力和浮力平衡,因此船會再下沈一點點。
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