船舰

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