船的大家族都有那些？

Answer 1

船不仅用来载客、运货和装油，还有其他的许多用途。设计师为适应各种需要，设计出形形色色的船，组成一个船的大家族。

集装箱船

货船

我们来看看船的基本构造。船在水中前进时，它的外壳受到的阻力应当尽量的小。水对船壳有摩擦阻力，船壳越光滑，阻力越小，所以船的表面都做得很平整。钢铁船壳用平滑的焊接代替过去高低不平的铆接，阻力可减小10％。船在海水中停泊时，讨厌的牡蛎、藤壶会附着在船壳上，使船的表面粗糙不平，增加航行阻力，必须及时清除。在船壳表面还需要涂防生物污损的漆。船前进时，船头劈开水面，产生很高的波浪，使船头抬高，船上下摇摆，阻碍船前进。科学家发现把船舶做成球形，能抑制航行产生的波浪。如果你看到在船坞里修理的大船时，就会发现船头有一个球形的大鼻子，叫做球鼻艏。就是这个其貌不扬的结构，可以使船航行的速度提高，而且更加平稳。船高速航行时，在船的周围产生涡流，船上凹凸不平的地方和有孔洞的地方都会产生涡流。推进船用的螺旋桨旋转时，形成的涡流更为重要。为了减小这部分阻力，把船体做成流线型。在水下航行的潜水器、潜艇的整个外壳就像水滴，这种形状阻力最小。在螺旋桨和固定在船壳外的设备外面套上光滑的导流罩，也可以降低阻力。鱼和鲸的力量比人造的巨轮小得多，可是它们却能游得那么快，秘密在它们那柔顺的皮肤，能在水流冲击时顺着水势变形，上面还有一层黏性的物质，使皮肤变得滑溜溜的，从而减小了阻力，提高了游速。人们以这些生物为师，研究出类似海豚皮的有机材料聚氨基甲酸乙酯，蒙在潜艇外壳上，也能使潜艇在水下减小阻力，提高航速。

古船

在古代，船壳是用结实耐久的木材制成的。现代的船壳是用更结实、更宜于大量生产的钢板焊成的。船像鱼一样，在船底的中轴有一根龙骨，两边隔一段距离装上一根垂直于龙骨的肋骨，船的这套骨骼使它能够支撑重量，乘风破浪地航行。船的水下部分横断成几个舱，各个舱之间是水密的，有不透水的门可以相通，把门关起来，即使少数舱进了水也不会沉没。这种有隔舱结构的船还是我们中国人的祖先发明的呢!生于1254年的意大利旅行家马可·波罗，元朝时在中国住了几十年，他回国时就是坐的这种船，从泉州出海回到意大利，他十分佩服地向西方介绍了这种船的特点——隔舱结构，四桅四帆，还有指示方向用的罗盘，使西方人惊叹不已。

帆船

船前进的动力有一个很长的发展过程。最早是人划的桨。古希腊人的划桨船曾称雄爱琴海；太平洋小岛上的波利尼西亚人划着独木船向西航行几千千米到了澳大利亚、新西兰；一直到公元800年，北欧的海盗船仍然是人力划桨的。

用帆巧借风力，使船长上翅膀，开始了帆船时代。帆利用空气流，在帆的两面产生压力差，推动船前进。风的方向不一定符合船前进的方向，改变帆的角度，能利用各个方向的风，使船以之字形航行，最终达到前进的目的。西方的帆船在13～16世纪才发展起来。帆船发展的关键在于用结实的麻织成帆布，这种帆布比棉布结实，耐风吹雨淋太阳晒。整块的大帆很重，折叠起来很费人力，于是把一块大帆分成横幅较宽、纵幅较窄的几块较小的帆，再靠增加帆杠组合成一张大帆。不同位置、各种形状的帆各司其职，使18～19世纪的西方帆船成为一种工艺十分复杂的艺术品。由于帆船的动力有限，航速不高，操纵又很麻烦，需要很多水手，还有一定危险性，所以帆船在19世纪后期被蒸汽机轮船淘汰。近年来，有人提议给巨型轮船再装上帆或者能在风中旋转的转子圆筒，用计算机控制操纵，利用风的能量，以节约燃料。

军舰

出现蒸汽机以后，把它装到船上作动力，开始时用明轮推进，轮船就是这样得名的。可是大轮子成了风浪的靶子，在海里不实用。后来革掉了大轮子，用螺旋桨在水下推进，就使“轮船”无“轮”，只留下个名字了。螺旋桨的轴上装着桨叶，桨叶有个曲面，装在轴上呈螺旋形，桨叶在轴旋转时把水推向后方，水的反作用力使船受到推动力而向前走。船向前走时，船体附近的水产生和行船方向相同的流动，在设计船和螺旋桨的时候还得考虑这个问题。螺旋桨的旋转速度过高，或者形状设计得不对时，在桨附近会形成压力很低的区域，产生气泡，这就是所谓空化现象。空化产生的气泡不仅会发出很响的噪声，还会腐蚀螺旋桨，是个需要认真设计才能避免的问题。蒸汽机的热效率低，烧煤既费力又肮脏，所以后来又被烧柴油的内燃机代替。现在的船上大部分采用多个汽缸的低速柴油机。在巨轮上也有用涡轮机的，以柴油作燃料，先在锅炉内烧蒸汽，再用蒸汽推动涡轮机带动螺旋桨；或者用涡轮机发电，用电机带动螺旋桨，这样操纵更为方便。军舰还有用核动力推动的。螺旋桨一般安在船尾，可以减少水流的阻力。要求机动灵活的军舰装有两个甚至多个螺旋桨，可以使军舰很快地转弯。海洋调查船必须会在海洋里停泊不动，或者用很低的速度航行，可以在船的两侧装上小功率的螺旋桨推进器。

船的速度越高，耗费的能量越大，超过一定速度以后，耗费的能量几乎以立方的比例增加。目前民用船的速度一般都在10～20节之间，比较经济。只有担负战斗任务的军舰、缉私快艇和游览、运动用的快艇才达到30节以上的速度。

船转弯、调速不像汽车那样容易，尤其是万吨巨轮，惯性很大，要想叫它停住，得滑行几千米到十几千米，进出港时还常常不能“自理”，得用拖船拖着它走。船艉小小的舵是确定船航行方向的工具，庞大的船得听它的支配，现代的船都用电动操舵。

潜艇

波浪的威力很大，能把万吨钢铁巨轮打得东摇西晃。船不但有左右的摇摆，还有前后的摇摆，有时还有扭动。没有坐船出过海的人常以为海洋就像诗人所描写的那样美丽雄壮，等到坐船出了海，尝到了晕船时那翻肠倒肚的滋味，才知道海洋的残酷。船摇摆的幅度太大，还会使船上的设备倾覆，仪器失灵，甚至使船翻沉。为了减轻船在波浪作用下的摇摆，在船的两侧装上小鳍，可在船左右摇摆时起稳定作用。在船舱里划出一部分装上压舱水，适当地调整，也可以使船平稳。

由于发动机不可能突然停车、倒车，因而要使船减速、停泊是比较困难的事。用桨叶角度可以操纵的螺旋桨能使小型的船在几秒钟内停住不动，可是对以15节速度前进的40万吨油轮用同样的方法控制的话，得前进4.5千米才能停得住。将船舷两侧的锚连同锚链抛下海，锚钩住海底，可以把船固定住，一般锚链的长度比水深要大几倍才行，可是如果水深超过500米时，锚就无能为力了，因为船上载不动那么长的锚链。即使抛了锚，船在风和流的作用下还会移动，随着涨潮、落潮时潮流的改变船会绕着锚旋转。要使船在停泊时不移动，完成钻探等任务，就要用多个锚，从船的不同部位分别抛下去。但这时船受风浪的作用特别厉害，抛锚有很大困难。不是有特殊要求，船都是单点系泊的。

卫星导航系统示意图

先进的船的驾驶室里，各种仪器设备五花八门。有自动驾驶仪，能根据预先划定的航线操纵航行，还能根据气象导航台的指示修正航线。全球卫星导航系统GPS的接收机能根据天上21颗卫星发出的信号确定船位，还能精确地告诉你船的位置。用声学测深仪可以不断测出船下方的水深。声呐、雷达可以分别侦察水下、空中的障碍。通信设备可以用电磁波把船与全世界联系在一起。船体上有许多铁磁物质，船壳就是铁的，会屏蔽地磁场，干扰罗盘的工作。人们都有这样的经验，陀螺转动起来就能向一个方向前进，用同样的原理，用高速旋转的陀螺仪能保持稳定的参考方向，用这个方向代替容易受铁磁物质干扰的地磁场参考方向，这样做成的罗盘不会受铁磁的干扰。

海洋调查船

除了推进和驾驶、导航外，船上还有系泊、起重用的绞车，抽水、抽油用的泵，通信设备，照明设备，生活设施，供电系统等，可以说是一座浮在海上的城市。

有些特殊用途的船必须专门设计。如前面已经提到的科学考察船和海洋调查船，必须适应千变万化的科学实验的要求。此外还有许多种专用船，如拖船、浮吊船、潜水母船、冷藏加工船、打桩船、铺缆船和水船等，都必须专门设计。拖船的拖曳力量要大，航速则不需要很高，船上的远航设备也可以简单一些，但它得能把比它本身大几百倍的船或平台、沉箱等工程设备拖着走，或者是顶推、侧推，帮助它们进出港、靠离码头、进入工作位置。浮吊船是海上的起吊设备，一般本身不会航行，要用拖船拖着走，上面有几十米高的吊杆、功率很大的绞车，能在海上吊起成百吨重的重物，进行安装调试。潜水母船上有潜水员潜水作业所需的装具、气体、减压舱和水下居住舱等设备，它的职责是带着潜水员执行潜水任务。冷藏加工船是一座海上的冷库和食品厂，可以把在海里捕捞的水产就地加工保鲜。打桩船能在海上给海岸工程和近海工程的设施打桩，在上面建造海上建筑物。铺缆船船艏有铺缆设备，专门用来在海上铺设海底电缆、海底光缆。水船专门为海上作业的船和缺乏淡水的岛屿运送淡水。

水对船的阻力比空气对船的阻力大得多。海豚游泳时不断跃出水面，可以增大前进的速度。水翼船、气垫船和掠海翼船等特种船也学了海豚的这个本领。

水翼船的船体下部装有水翼，低速航行时与普通船一样浮在水面上前进，船速增加时水流作用在水翼上产生升力，把船体前部托出水面，作用在船体前部的摩擦力和波浪阻力就都不存在了，总的阻力大约小了一半。水翼船还有两个优点，一个是受波浪的作用小，因此横摇小；一个是大部分船体在大气中航行，惯性比在水中小得多，发动机停止运转后，比水面船舶容易停船。

气垫船

气垫船周围被橡胶制成的围裙围住，船底的风机向下鼓风时，在围裙所围的空间，船底和水面之间形成气垫，把整艘船都抬出水面，用空气中的螺旋桨使船前进。这样，船在水中所受的巨大阻力都不存在了。实际上气垫船的航行跟飞机更为接近。

水翼船和气垫船都要把船抬起来，所以不可能做得很大。海面的波浪如果较大时，它们就不能工作了，所以一般都把它们作为快速渡轮或近距离客船使用。

掠海翼船是一种介于船与飞机之间的交通工具。在海里滑行一段路以后，腾空而起，但又不像水上飞机那样升上高空，而是在海面以上不高的空中飞行。前苏联制造的“里海怪物”号能载100吨左右重量，飞行数百千米。这种交通工具是很有发展前途的，比飞机经济，比轮船快得多。