船
船或船舶是水面载具的俗称，泛指任何利用水的浮力并依靠人力、风帆、发动机（如蒸气机、燃气涡轮、柴油引擎、电动机、核动力）驱动螺旋桨、以及风扇或高压喷嘴的反推为动力进行划、牵、拉、推，使其能在水面上移动的交通工具。在中文中，民用船通常称为船（古称舳舻）、船舶、轮机、舫，军用船称为舰（古称艨艟），小型船称为艇（无引擎动力的小型船称为舟、 筏或舢舨），统称舰艇。
船舶是随着人类的发展而开发的。不论是战斗时或是平时，都有船舶的出现。世界上有数百万的渔民用渔船拿来捕鱼。战时的海战及海上军事补给都和船有关。2007年的商船约有35,000艘，货物约有740万吨[1]。2011年时，世界上已约104,304艘有船已取得由国际海事组织（IMO）发出的IMO编别号码[2]。
在世界历史发展上，船舶对于地理探索及科学技术的发展都有重要的角色。美洲及欧洲之间的哥伦布大交换是当时世界人口成长的主因之一[3]。航运也使世界的经济成为能源密集的形式。
术语
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轮船（ship）和小艇（boat）的区别通常在于尺寸和航行时间。[4]一个经验法则是，如果一艘船舶能携带另一艘，那么较大的那个就是轮船[5]。不过也有例外：像帆船游艇上面会载一个长2至6米的小艇，两种都不算是轮船。
在大航海时代，轮船定义为具至少有三个横帆桅杆和一个完整船首斜桅的帆船，也会用桅杆来定义其他种类的船，像三桅帆船、前桅横帆双桅船等。
有不少大型船舶通常被叫做“艇”，潜水艇就是最好的例子[6]。
在通常的航海传统里，船通常都有自己的名字，现代船只可能还有船级（通常以该级的第一艘船的船名命名）。英语中，船通常被称为“她（she或her）”[7][8]，即使船名是男士名字。但这也不是绝对的，有些写作指南里也用“它（it）”来指船[9]。
分类
编辑按用途
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- 科考船 : 执行海洋科学研究的船只。
- 工程船 : 对航行中的船只施行维护修理工作，或是执行水上与水下工程作业的船只。
- 渔船：渔业用于商业捕鱼的船只。
- 货柜船：专门运输货柜的船舶，如趸船。
- 液货船：用来运送液体（比如原油）的船。
- 客轮：运送乘客的大型船只。
- 非商船：非商业行为目的所使用的船只。
- 军舰：海军使用的船舶，本身不用于直接战斗的战斗勤务支援船舶也归为此类。
- 水面作战舰艇：指直接参与海战交火的水面船只，比如巡洋舰、驱逐舰、护卫舰、轻型护卫舰、濒海战斗舰、武库舰、导弹快艇、鱼雷艇、炮艇等，已退役的舰种还包括战列舰、战斗巡洋舰等主力舰。
- 作战辅助舰艇：指不直接参与交火但会为其它舰艇提供间接火力、情报、警戒或后勤支援的舰艇，比如航空母舰（提供舰载机起降争夺海上制空权但本身并不参与交战，甚至要尽可能远离战场）、两栖战舰（两栖攻击舰、船坞登陆舰、直升机登陆舰等）、指挥舰、岸防舰、扫雷艇、登陆艇、巡逻艇、辅助舰（如补给舰、医疗舰）等。
- 潜水艇：一种特殊的水下船舶，分为主要负责用鱼雷攻击其它舰艇的攻击型潜艇和负责打击远处陆地目标的导弹潜艇（分弹道导弹潜艇和巡航导弹潜艇）两类。
- 无人海面载具和无人水下载具：海军使用的无人载具，通常用于情报收集，但也可用于偷袭或自杀式攻击其它水面或近岸目标。
- 潜水器：通常用于海底科研考察和工程维修等水下作业的小型潜水载具，在商业上亦可用于海底观光等。
按材料
编辑- 钢铁船
- 木造船
- 合金船
- 铁丝网混凝土船——以混凝土来减少使用钢材（例如“古田”号）
- 玻璃钢（Glass Reinforced Plastic，GRP）船
按构造
编辑- 单体船（monohull）
- 多体船（multihull）
- 有些船在设计上会采用多于一个浸水结构来抵御风浪造成的滚动力矩。双体船（catamaran）会配有单侧的舷外托臂（outrigger）来帮助稳定船身（与训练幼儿骑行的自行车上通常配有侧轮来防止翻倒一样），或干脆就在两个瘦长船体之间建有一个主甲板并共用上层结构。三体船（trimaran）则是在主船体两侧分别配有一个舷外托臂。这些船可以使用风帆，也可以使用涡轮喷嘴发动机，通过向后喷水获取反作用力向前推进，比普通螺旋桨推动更快速，而在高速时，双体瘦长的船身能降低阻力。而且船体稳度高，不易翻船（但若风浪过大，翻过90度后，因为没有单体船的静稳度扶正力矩，反而有灭顶之虞）。常被应用于渡轮及军事运输上。
- 水翼船（wingship）
- 水翼船是一种能高速航行的船舶。船底部有支架，装上如飞机机翼般的水翼。当船加速后，水翼能产生浮力把船身抬离水面，从而减少水的阻力和增加航行速度。其转向机构不使用常见的舵，而是控制左右两支水翼的攻角来达成。
- 气垫船（hovercraft）
- 气垫船是一种能高速航行的船只，利用空气在底部形成高压衬垫承托船身减少水的接触面和阻力。很多气垫船的速度都可以超过五十节（约92.59km/hr）。
按动力
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设计考量
编辑水静力学
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船舶可以浮在水面上的原因有以下三种：
- 大部分的船舶称为排水型船舶（displacement vessel），船舶的重量因为被船壳排开的水产生的浮力所平衡。
- 对于平底的船只，例如水翼船，升力是因为船的速度变快，和水相对运动时其升力会增加，直到水翼航行状态为止。
- 像气垫船等非排水型船舶，船只是因为船只产生的高压空气（气垫）支持其重量，因此可以和水面保持一定距离。
当船只往上的力和往下的力相等时，船只达到静力平衡。若船只再往下，吃水多一些，其重量不变，但其船壳排开水的重量变大了。当两个力平衡时，船可以浮在水面上。甚至即使船上的货物没有平均摆放，船也不会前仰后倾或是倾斜。
船只的稳定性一方面是考虑上述的静力学层面，当船受到外力移动、横摇（rolling）及纵摇（pitching），以及有风和浪的影响时，也要考虑动力学层面。稳定性不佳的船出现过大的横摇及纵摇，最后会翻船或沉船。
水动力学
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船在水中航行时，其前缘会受到水的阻力，阻力可以分为许多成分，主要的是水作用在船壳的阻力及波阻力 。若降低了阻力，速度自然会提升，需要降低湿润表面，没水部分船体也要改用产生水波振幅较小的外形。为了达到此一目的，高速的船舶一般会较细长，其附属物较小或是较少。若定期的清理船壳上寄生的生物及藻类，也可以减少船的阻力，防污油漆也可以减少船壳上的生物。像球状船首等较先进的设计也可以减少波浪的阻力。
考虑波阻力的一个简单方法是看船壳和其产生船波的关系。若船的速度比船波传播的速度慢，船波会快速的在船的两侧消散。不过若船的速度和船波传播的速度相等，船波能量增加的速度会比能量消散的速度快，因此船波振幅会增加。船必须从船波中穿过或是越过船波，其阻力会随速度，以指数形式上升。
船身极速可用以下方式计算：
或是用以下的公制公式：
其中L为船在吃水线的长度，单位是英尺或是米。
当船只的速度超过船身极速的94%，船会越过大部分的船首波，船身只由二个船首波的波峰支撑，略为稳定。当船只的速度超过船身极速的134%，波长较船身长，船首波已无法再支撑船尾，因此船尾会下沈，船首会上升。因此船身会开始要越过船本身产生的船首波，其阻力会快速增加。即使可以将排水型船舶运作在船身极速134%的速度，其油料的费用也会非常惊人。大部分的船舶会运作在远小于上述程度的速度，约在船身极速的100%以下。
若是有足够资金的大型计划，会用船壳测试池来测试阻力，或是利用计算流体力学的方式进行计算。
船舶也会受到海浪、涌浪的影响，风及天气也会影响船舶。这些移动及转动对乘客或是货物而言都是不想要的，若可能的话需要加以控制。在一定程度上，横摇是可以用压载或是像鳍板稳定器等设备加以稳定。纵摇更难加以限制，若是船头沉没在波浪中（称为打浪），可能会造成危险。有时，为了停止剧烈的横摇或纵摇，船只必须改变航向或是快速停止。
船只稳定性的理论在21世纪的科学研究中已经有具有说服力的说明[10][11]，可是有些船只的稳定性因着分叉点记忆的效应而快速下降。这类船只包括有高机动性能的船只、在稳态运动下设计为不稳定的飞机及受控海底车辆（在一些应用下需要上述的技术特点）。在设计船只及其在关系情形下的控制时，需控制上述的因素。
浮力
编辑浮着的船会排开和本身重量相同的流体。船本身结构的密度可以比水重，只要船的结构中有够大的空心部分即可。若船浮着，整艘船（包括货物）的质量除以其在吃水线下的体积，结果会等于水的密度(1 kg/l)。若船上的重量再加重，吃水线下的体积要增加才能使重力和浮力平衡，因此船会再下沈一点点。
动力计算
编辑船舰的动力计算可利用下列公式
- 值介于0.0025-0.0035之间
- 为船舰排水量（单位：吨）
- 介于0.8-10
- 对排水船而言约为3（立方定律）若为半滑航式设计(Semi-planing)则降低至2
- 为船舰速度（单位：米／秒）
相关条目
编辑相关列表
编辑参考文献
编辑引用
编辑- ^ UNCTAD 2007, p. x and p. 32.
- ^ How Many Ships are there in the World?. Shipping Research and Finance. [4 May 2015]. （原始内容存档于2021-04-03）.
- ^ "The Columbian Exchange Wikiwix的存档，存档日期2011-07-26". The University of North Carolina.
- ^ Cutler 1999, p. 620.
- ^ Cutler 1999, p. 611.
- ^ Chief of Naval Operations. The Saga of the Submarine: Early Years to the Beginning of Nuclear Power. United States Navy. March 2001 [2008-10-03]. （原始内容存档于2009-01-14）.
- ^ Roger Boyes, Alex Spence Published at 12:01AM, July 9, 2012. The Times Style Guide. Timesonline.co.uk. [2012-07-09]. （原始内容存档于2011-08-04）.
- ^ George, Rose. All at Sea. Slate Magazine. 29 November 2010 [4 December 2010]. （原始内容存档于2011-09-07）.
- ^ 例如： The Chicago Manual of Style, 15th edition, p. 356. 2003. ISBN 978-0-226-10403-4.
- ^ Feigin, M I. ru:Проявление эффектов бифуркационной памяти в поведении динамической системы [Manifestation of the bifurcation memory effect in behaviour of dynamic system]. Soros Educational Journal (journal). 2001, 7 (3): 121–127. （原始内容存档于2007-11-30） （俄语）.
- ^ Feigin, M; Kagan, M. Emergencies as a manifestation of effect of bifurcation memory in controlled unstable systems. International Journal of Bifurcation and Chaos (journal). 2004, 14 (7): 2439–2447. ISSN 0218-1274. doi:10.1142/S0218127404010746.
来源
编辑- 书籍
- Cutler, Thomas J. The Bluejacket's Manual (Bluejacket's Manual, 22nd ed). Annapolis, MD: Naval Institute Press. 1999. ISBN 1-55750-065-7.
