船不僅用來載客、運貨和裝油,還有其他的許多用途。設計師為適應各種需要,設計出形形色色的船,組成一個船的大家族。

集裝箱船貨船我們來看看船的基本構造。船在水中前進時,它的外殼受到的阻力應當盡量的小。水對船殼有摩擦阻力,船殼越光滑,阻力越小,所以船的表麵都做得很平整。鋼鐵船殼用平滑的焊接代替過去高低不平的鉚接,阻力可減小10%。船在海水中停泊時,討厭的牡蠣、藤壺會附著在船殼上,使船的表麵粗糙不平,增加航行阻力,必須及時清除。在船殼表麵還需要塗防生物汙損的漆。船前進時,船頭劈開水麵,產生很高的波浪,使船頭抬高,船上下搖擺,阻礙船前進。科學家發現把船舶做成球形,能抑製航行產生的波浪。如果你看到在船塢裏修理的大船時,就會發現船頭有一個球形的大鼻子,叫做球鼻艏。就是這個其貌不揚的結構,可以使船航行的速度提高,而且更加平穩。船高速航行時,在船的周圍產生渦流,船上凹凸不平的地方和有孔洞的地方都會產生渦流。推進船用的螺旋槳旋轉時,形成的渦流更為重要。為了減小這部分阻力,把船體做成流線型。在水下航行的潛水器、潛艇的整個外殼就像水滴,這種形狀阻力最小。在螺旋槳和固定在船殼外的設備外麵套上光滑的導流罩,也可以降低阻力。魚和鯨的力量比人造的巨輪小得多,可是它們卻能遊得那麼快,秘密在它們那柔順的皮膚,能在水流衝擊時順著水勢變形,上麵還有一層黏性的物質,使皮膚變得滑溜溜的,從而減小了阻力,提高了遊速。人們以這些生物為師,研究出類似海豚皮的有機材料聚氨基甲酸乙酯,蒙在潛艇外殼上,也能使潛艇在水下減小阻力,提高航速。

古船在古代,船殼是用結實耐久的木材製成的。現代的船殼是用更結實、更宜於大量生產的鋼板焊成的。船像魚一樣,在船底的中軸有一根龍骨,兩邊隔一段距離裝上一根垂直於龍骨的肋骨,船的這套骨骼使它能夠支撐重量,乘風破浪地航行。船的水下部分橫斷成幾個艙,各個艙之間是水密的,有不透水的門可以相通,把門關起來,即使少數艙進了水也不會沉沒。這種有隔艙結構的船還是我們中國人的祖先發明的呢!生於1254年的意大利旅行家馬可·波羅,元朝時在中國住了幾十年,他回國時就是坐的這種船,從泉州出海回到意大利,他十分佩服地向西方介紹了這種船的特點——隔艙結構,四桅四帆,還有指示方向用的羅盤,使西方人驚歎不已。

帆船船前進的動力有一個很長的發展過程。最早是人劃的槳。古希臘人的劃槳船曾稱雄愛琴海;太平洋小島上的波利尼西亞人劃著獨木船向西航行幾千千米到了澳大利亞、新西蘭;一直到公元800年,北歐的海盜船仍然是人力劃槳的。

用帆巧借風力,使船長上翅膀,開始了帆船時代。帆利用空氣流,在帆的兩麵產生壓力差,推動船前進。風的方向不一定符合船前進的方向,改變帆的角度,能利用各個方向的風,使船以之字形航行,最終達到前進的目的。西方的帆船在13~16世紀才發展起來。帆船發展的關鍵在於用結實的麻織成帆布,這種帆布比棉布結實,耐風吹雨淋太陽曬。整塊的大帆很重,折疊起來很費人力,於是把一塊大帆分成橫幅較寬、縱幅較窄的幾塊較小的帆,再靠增加帆杠組合成一張大帆。不同位置、各種形狀的帆各司其職,使18~19世紀的西方帆船成為一種工藝十分複雜的藝術品。由於帆船的動力有限,航速不高,操縱又很麻煩,需要很多水手,還有一定危險性,所以帆船在19世紀後期被蒸汽機輪船淘汰。近年來,有人提議給巨型輪船再裝上帆或者能在風中旋轉的轉子圓筒,用計算機控製操縱,利用風的能量,以節約燃料。