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船
✍ dations ◷ 2025-04-25 09:25:05 #船
船或船舶,指的是:举凡利用水的浮力,依靠人力、风帆、发动机(如蒸气机、燃气涡轮、柴油引擎、核子动力机组)等动力,牵、拉、推、划、或推动螺旋桨、高压喷嘴,使能在水上移动的交通运输手段。另外,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)、舰艇,小型船称为艇、 舢舨、筏或舟,其总称为舰艇或船舶。船舶是随着人类的发展而开发的。不论是战时或是平时,都有船舶的出现。世界上有数百万的渔民用渔船捕鱼。战时的海战及海上军事补给(英语:Sealift)都和船有关。2007年的商船约有35,000艘,货物约有740万吨。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(英语:IMO ship identification number)。在历史发展上,船舶对于地理探索及科学技术的发展都有重要的角色。像中国明朝的郑和将指南针及火药传播到其他地区。船舶有用像殖民及奴隶贸易等用途,也有用在科学、文化及人道主义上。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。航运也使世界的经济成为能源密集的形式。轮船(ship)和小艇(boat)的区别通常在于尺寸和航行时间。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。不过也有例外:像帆船游艇(英语:Sailing yacht)上面会载一个长2至6米的小艇(英语:Dinghy),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(英语:bowsprit)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。在通常的航海传统里,船通常都有自己的名字(英语:Ship naming and launching),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)”,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。一般常见的船只为单体船,双体船(TWIN HULL)有两个瘦长的船体共用一个主甲板及上层结构,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。这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。气垫船是一种能高速航行的船只,利用空气在底部衬垫承托减少水的阻力。很多气垫船的速度都可以超过五十节(约92.59km/hr)。船舶可以浮在水面上的原因有以下三种: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(英语:Initial stability)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(英语:Ship stability)层面。稳定性不佳的船出现过大的横摇及纵摇,最后会翻船(英语:Capsizing)或沉船。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(英语:wave making resistance)
。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(英语:Biofouling)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(英语:hull speed)可用以下方式计算:knots
≈
1.34
×
L
ft
{displaystyle {mbox{knots}}approx 1.34times {sqrt {L{mbox{ft}}}}}或是用以下的公制公式:knots
≈
2.5
×
L
m
{displaystyle {mbox{knots}}approx 2.5times {sqrt {L{mbox{m}}}}}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(英语:Stabilizer (ship))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,可是有些船只的稳定性因着分叉点记忆(英语:bifurcation memory)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。浮着的船会排开(英语:displacement (fluid))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。船舰的动力计算可利用下列公式
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