船舶

**船**或**船舶**，泛指任何利用水的浮力並依靠人力、風帆、發動機（如蒸氣機、燃氣渦輪、柴油引擎、電動機、核動力）驅動螺旋槳、以及風扇或高壓噴嘴的反推為動力進行划、牽、拉、推，使其能在水面上移動的交通工具。還有，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），小型船稱為艇、 舢舨、筏或舟，其總稱為艦艇。

船舶是隨著人類的發展而開發的。不論是戰鬥時或是平時，都有船舶的出現。世界上有數百萬的漁民用漁船拿來捕魚。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。

在世界歷史發展上，船舶對於地理探索及科學技術的發展都有重要的角色。美洲及歐洲之間的哥倫布大交換是當時世界人口成長的主因之一。航運也使世界的經濟成為能源密集的形式。

## 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，那麼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 公尺的小艇，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杆和一個完整船首斜桅的帆船，也會用桅杆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

* 科考船 : 執行海洋科學研究的船隻。
* 工程船 : 對航行中的船隻施行維護修理工作，或是執行水上與水下工程作業的船隻。
* 漁船：使用於捕魚業的船隻。
* 貨櫃船：專門運輸貨櫃的船舶，如躉船。
* 液貨船：用來運送液體的船。
* 客輪：運送乘客的大型船隻。
* 非商船：非商業行為目的所使用的船隻。
  * 快艇：主要用於水上娛樂，或賽艇比賽的船隻。種類很多，摩托艇，氣墊船都屬於這一類型。
  * 拖船：推拉大船進出港的専用船。
  * 引水船：帶引水人上下商船的専用船。
  * 指航船：指明航道的船隻。
* 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

* 鋼鐵船
* 木造船
* 合金船
* 鐵絲網混凝土船 —— 以混凝土來減少使用鋼材（例如「古田」號）
* 玻璃纖維（**Glass Reinforced Plastic，GRP**）船

### 按構造

* 單體船，多體船（雙體船，三體船等）。

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）。常被應用於渡輪及軍事運輸上。

* 水翼船

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

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。
* 帆船：使用風力吹動帆產生動力。
* 輪帆船：風力、發動機雙動力船。
* 輪船：發動機動力船。
* 駁船：無動力船。
* 電動船：電動機動力船。
* 核動力

## 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：

* 大部份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，最後會翻船或沈船。

### 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份，主要的是水作用在船殼的阻力及波阻力。若降低了阻力，速度自然會提昇，需要降低濕潤表面，沒水部份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，以指數形式上昇。

船身極速可用以下方式計算：

$$
{\mbox{knots}}\approx 1.34\times {\sqrt {L{\mbox{ft}}}}
$$

或是用以下的公制公式：

$$
{\mbox{knots}}\approx 2.5\times {\sqrt {L{\mbox{m}}}}
$$

其中 _L_ 為船在吃水線的長度，單位是英尺或是公尺。

當船隻的速度超過船身極速的 94%，船會越過大部份的船首波，船身只由二個船首波的波峰支撐，略為穩定。當船隻的速度超過船身極速的 134%，波長較船身長，船首波已無法再支撐船尾，因此船尾會下沈，船首會上昇。因此船身會開始要越過船本身產生的船首波，其阻力會快速增加。即使可以將排水型船舶運作在船身極速 134% 的速度，其油料的費用也會非常驚人。大部份的船舶會運作在遠小於上述程度的速度，約在船身極速的 100% 以下。

若是有足夠資金的大型計劃，會用船殼測試池來測試阻力，或是利用計算流體力學的方式進行計算。

船舶也會受到海浪、湧浪的影響，風及天氣也會影響船舶。這些移動及轉動對乘客或是貨物而言都是不想要的，若可能的話需要加以控制。在一定程度上，橫搖是可以用壓載或是像鰭板穩定器等設備加以穩定。縱搖更難加以限制，若是船頭沈沒在波浪中（稱為打浪），可能會造成危險。有時，為了停止劇烈的橫搖或縱搖，船隻必須改變航向或是快速停止。

船隻穩定性的理論在 21 世紀的科學研究中已經有具有說服力的說明，可是有些船隻的穩定性因著分叉點記憶的效應而快速下降。這類船隻包括有高機動性能的船隻、在穩態運動下設計為不穩定的飛機及受控海底車輛（在一些應用下需要上述的技術特點）。在設計船隻及其在關係情形下的控制時，需控制上述的因素。

## 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份即可。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 (1 kg/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。

## 動力計算

船艦的動力計算可利用下列公式

　
: : : : : : : $power=K_{1}\times m^{\alpha }\times V^{\beta }$

　
: $K_{1}$ 值介於 0.0025-0.0035 之間

　
: $m$ 為船艦排水量（單位：噸）

　
: $\alpha $ 介於 0.8-10

　
: $\beta $ 對排水船而言約為 3（立方定律）若為半滑航式設計 (Semi-planing) 則降低至 2

　
: $V$ 為船艦速度（單位：公尺／秒）

## 相關條目

## 相關列表

## 參考文獻

### 引用

### 來源

## 外部連結

* http://www.khanacademy.org/cs/boat/1334639961 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）