輪船

title: 历史.
content: 轮船一般有狭义和广义两种用法,轮船的推进有两种方式,一种是原始的以人力踩踏木轮推进,一种是以螺旋浆推进。狭义的轮船是指用汽轮机推进的船只,即蒸汽船。1807年,美国人罗伯特·富尔顿建造了世界上第一艘蒸汽机动力的轮船。在这里,轮成为以连续运动代替间歇运动的机械。  近代轮船发展史上,第一艘成功的有蒸汽机动力的蒸汽船于1776年在法国下水。1807年,美国发明家和工程师罗伯特·富尔顿是第一个成功的将蒸汽轮船投入商业使用的人。不过20世纪涡轮发动机投入使用后,以蒸汽机为动力的轮船就逐渐被其淘汰。
title: 种类.
content: 因为船是依照相同的航行结构原理所设计的,其分类会依其功能来分类(这也是Paulet和Presles建议的分类法)。以下是一些船只设计师大致认同的分类:
title: 结构.
content: 在任何大小及用途的船只中,都有一些类似的元素。船都会有船体,也都会有推进系统,早期轮船的推进系统是蒸汽机,现代轮船多用涡轮发动机,有些也用内燃机或是核反应炉。大部分的船只也都有驾驶系统。轮船也会有隔间,货舱,上层建筑,以及锚和绞车之类的设备,不过不一定每艘船都有。
title: 船体.
content: 船要浮在水中,其重量需要比船体等体积的水要轻。。船只可能只有一个船体(单体船,monohull),也有可能有二个船体(双体船、catamaran)甚至三个船体(三体船、trimaran)。超过三个船体的船很少见,不过有实验曾经用到五个船体。多船体的船,各船体一般会彼此平行,而且会用刚性臂连接。  船体可分为许多部分,船首是船体最前面的部分,许多船会有球状船首。龙骨是船体的最下方,从船的最前面延伸到最后面。船体的最后面称为船尾,许多船后方有平坦的区域,称为方艉。常见的船体附件有推进用的螺旋桨,控制方向的舵,避免船只横摇的稳定器 (船只)。其他船体的特点和船只用途有关,例如渔具及声纳。  船体会考虑许多流体静力学及流体动力学的要求,最重要的流体静力学要求是可以支撑整艘船的重量,在载重不均匀分布时也可以维持稳定。流体动力学的限制包括可以承受波浪的震动、气候的影响以及搁浅的影响等。  较早期的船(或是游乐船)可能会用木制的船体。现今的船多半使用钢为船体材料,快速船只可能会使用铝,帆船及游乐船常用复合材料,有些船是混凝土船,以混凝土为船体材料。
title: 推进系统.
content: 船的推进系统可以分为三类:人力、航行或是机械推进。轮船一般是指机械推进的船只。  机械推进系统一般会包括马达或是引擎等动力源,动力源会带动螺旋桨,也有些会带动叶轮或波浪推进鳍。最早期的动力源是蒸汽机,后来就改用两冲程循环或四冲程循环的柴油引擎、舷外马达,较快的船会使用燃气涡轮发动机。军舰及破冰船会使用核能船舶推进,目前也尝试用在商船上,例如NS Savannah。  最传统的螺旋桨有固定螺距和可控螺距螺旋桨,后来也有一些变化,例如反向旋转和喷嘴式推进器。大部分的船只只有一个推进器,不过有些大型船只会到四个推进器,加上弓推进器,以便在港内航行。推进器是透过推进轴和主引擎连接,若是中速或是高速的引擎,会加上减速箱。有些现代的轮船有柴电动力系统,船上有发电机产生电力,再用电力带动马达及推进器。
title: 转向系统.
content: 若船舶的两侧都有推进系统,例如一些外轮船,就不需要转向系统。不过大部分用单一推进器驱动的船,就需要有转向系统。最常见的转向系统是舵,是在船尾水下的平面。在船要转向时,会转动舵,以产生侧向力。舵可以透过舵操纵杆、手轮或是电子油压系统来驱动。自动驾驶系统会结合机械的舵以及导航系统。有时会用导管螺旋桨来转向。  有些推进系统本身都有可转向的特性,例如舷外马达、船首推进器以及Z-Drive船。
title: 货舱、舱室及上层建筑.
content: 大型船只会有多个甲板和舱室。渔船和货船通常具有一个至多个货舱。大型的轮船会有轮机室、船上厨房及许多的工程舱。船上会有储存油料、机油及淡水的油槽及水槽。压载舱可以调整船的俯仰,并且调整其稳定性。  上层建筑(船艛建筑)是在甲板上方的结构。在现代的货船上,上层建筑一般是在船的后方。在客船和军舰上,上层建筑会延伸到船的前面。
title: 设备.
content: 船舶上的设备会受到许多因素的影响,例如时代、设计、航行区域以及用途。以下是一些常用到的设备:
title: 设计考量.
title: 流体静力学.
content: 船浮在水面的水位,会使船舶排开的水重量等于船舶的重量,因此船舶的重量会等于水的浮力。当船吃水的深度变深时,船的重量不变,但其船体排开的水会因此变多,因此浮力会增加。若船的载重平均分配,船的浮力也会沿着船长及船宽均匀分布。船舶的稳定性会考虑其初稳性,以及在移动、横摇及浮仰时,以及受到风和浪影响时的船稳定性。船若有稳定性问题,可能会造成异常的横摇及浮仰,甚至会造成倾覆和下沉。
title: 流体动力学.
content: 船在水中的前进会受到水阻力的影响。阻力会分为几个成分,主要的是水在船体的阻力以及造波抵抗力。为了降低阻力,提升船的速度,需要减少船的浸水面积,使用可以产生较小振幅波浪的浸没式船体。因此,高速的船往往会有较斜的船身,其船舶附体也会较少及较小。若定期维护船体或用生物附着涂料,去除船体上附着的海洋生物及藻类,也可以减少水的阻力。球状船首等先进设计也可以减少波浪阻力。  有个观察造波阻力的简单方式,是看船体和开尔文船波之间的关系,若船的速度比浪的传播速度慢,浪会快速的在船边消散。若船头产生浪的速度比消散的速度要快,其振幅会增加。因为水无法以够快的速度离开船体,船体需要越过或穿过船首波浪,因此随着速度的上升,其阻力会依指数函数上升。  船体速度的公式如下:  若考虑米制单位,速度如下:  其中"L"为在水中的长度,单位是英尺或米,而船体速度的单位是节(每小时1海里)。  若船的速度超过船体速度的0.94倍,船会越过大部分的船首波,船体只被二个浪的浪尖所支持,在水中会略为沈降。若船的速度超过船体速度的1.34倍,浪的波长其实比船身还长,并且船尾不再受到尾流的支撑,因此船尾会往上,船头会上升,船体会越过船本身产生的船首波,阻力会开始快速上升。有可能以超过船体速度1.34倍的的速度来驱动排水型船只,但其成本可能会过高。大部分的船只都会在船体速度以下的速度行进。  若是有足够资金的大型项目,可以用船体测试池来测试船体阻力,或是透过计算流体力学的工具来计算。  船也会受到波涛及涌浪的影响,也会受到风及天气的影响。这些造成的船只运动会影‵响船上的设备及乘客,最好可以加以控制。侧摇的运动可以透过压载舱或是稳定器 (船只)来控制。俯仰很难控制,而且若是船首浸入海浪中(称为拍底,Pounding),会格外的危险。有时为了使剧烈的侧摇或俯仰可以停止,船只需要改变速度或是航向。  透过21世纪的科学研究证实,若考虑分叉点记忆的影响,有时船舶的稳定性会快速下降。有影响的有有机动能力强的船舶,飞机和受控水下航行器,这些在特定应用下的稳态时会设计为不稳定。在设计船只以及在临界条件控制时,需要列入考虑。

Summary: 轮船指用机械发动机推动的船只,多用钢铁制造。旧时轮船是以蒸汽推动外部明轮轮桨的蒸汽船,现代轮船多用涡轮发动机,而内燃机和核动力也成为轮船新的动力来源。。

Navire: Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements techniques de sécurité de navigation intérieure et où commencent à s'appliquer les règlements de navigation maritime.