307教材綱要~水路運輸

水路運輸
水路運輸工具的發明，使人類的視野豁然開朗，人類開始了航海時代，航海擴大了人類的活動領域和經濟貿易範圍。船使哥倫布發現了新大陸，使麥哲倫完成了環球航行，使人類第一次證實了地球是圓的。船成了科學技術發展的新動力，加速豐富了人們的天文、地理、動植物方面的知識。
一、水路運輸的演進
今天，凡是有江河湖海的地方，就可以看到船隻:有的如高樓般，有的像江中一葉，還有的能竄入水底潛行……。那麼，人是怎樣學會造船的?最早的船又是什麼模樣呢?船的歷史演進大致可分為五個階段:「早期船」、「帆船」、「汽船」、「近代船」及「新式船」。
（一）早期船: 對遠古人類而言，不要說海，就是一條小小的河川，要渡過去也不容易。或許是受到江面上漂浮物的敢示，有人便提出了能不能依靠這些漂浮物渡過江去了仗著漂浮物，有人到達彼岸了，這在古代是一件多麼了不起的事啊!於是，成功鼓舞了眾人，紛紛設想出種種渡水方法，這便慢慢形成了早期的船隻。
早期帆船現代帆船	（二）帆船: 在現代人看來，駕駛帆船只是一項刺激的水上運動，或是一種落伍的水上交通方式。可是，對古代人來說，帆卻是一件了不起的發明。關於帆的發明，我們能確知最早的一艘帆船，是西元前3900多年為埃及法老王奧普斯的葬禮而建造的，而在埃及同一時代的壁畫上，也看到類似的帆船。這些早期的埃及船，都是單桅的帆船，每一艘船上只張掛一面長方形的帆。帆的形狀至西元500年左右，出現了嶄新的設計。當時的阿拉伯人發現，大幅約三角形帆比長方形帆好用:長方形帆只能在順風時運用，三角形帆則在側風時也能運用。他們的帆船，除了用單桅和雙桅以外，也使用三桅。帆發明以後，船隻便能夠藉著風力航行。可是，由於風的方向和大小經常不是固定的，所以一艘帆船，往往有划槳的設備，以備在風力不足或風向不對的時候使用。等到汽船發明成功以後，這種利用自然風力航行的帆船，便漸漸被淘汰了。
(三）汽船: 十八世紀英國興起工業革命後，由於蒸汽機的發明，使陸上交通邁入了新紀元。這項創舉使「航業界」人士想到:是不是也能利用蒸汽機來推動船? 終於，在十九世紀初，美國人發明了蒸汽船，且這些船的船腹兩側都裝有像水車般的「明輪」(或稱「外輪」。當船行駛時，是由蒸汽機上的活塞一上一下地運動，然後透過齒輪帶動明輪旋轉，利用明輪上許多撥水板鼓水使船前進。明輪演變到後來，出現了螺槳推進器，再慢慢改良成為現代的螺槳形狀。
(四)近代船：船的發展到了近代，已走向大型化和高速化，這樣才能增加載運量，減少航行時間。為了配合這兩項目標，人們不斷改進造船用的材料和動力來源，在材料方面，鐵、鋼或玻璃纖維都是今日造船常用的材料;在動力方面，西元1897年，英國人巴爾遜發明了蒸汽渦輪機，西元1893年，德國人笛賽爾又發明了柴油引擎，柴油引擎是以柴油或重油做燃料來產生動力。它的優點是使用的燃料消耗率比渦輪機的小，而且引擎所占體積也小。近代的船除了體積愈來愈大，動力愈來愈強以外，也按各自的功能，畫分出許多專業化的船。例如 :漁船、客輪、貨輪、軍艦、油輪、海洋觀測船、破冰船等，它們各有專門的用途，另外還有一些特殊的船隻能夠深入水中航行，我們稱它為潛水艇。
	潛水艇之所以能同時潛浮，主要是因為它具有一個特殊的船艙可以用來調節浮力。當艙體內充滿水時，潛艇的重量超過它的浮力它就下沈;如果艙體內充滿了空氣，因為它受到的浮力已轉成正浮力，就會使潛艇上浮。藉由此物理學原理的應用，潛水艇便可以浮在水面、下潛或停留在所要求的各種深度，然後再回到水面。世界第一艘實用的潛水艇「海龜號」，是由美國人布希尼爾於1776年所設計，它在獨立戰爭中是用來將炸藥安置在英國船隻身上。雖然它效率並不好，但是它所使用的推進機構和潛航浮升的方式，卻為後來的潛水艇設計規格訂定了標準。如今人類除了在軍事上使用潛水艇外，海洋學的研究、海底礦產或沈船的探勘等，都可利用小型能自由移動，且能承受極大壓力的潛水器。
(五)新式船: 1．氣墊船:氣墊船是利用一個大風扇，把空氣強烈地吹送到船體下部，以支持船的重量(圖9-13)。由於空氣向水面吹送，而產生向上的反作用力，使船體能離開水面航行。這樣的航行方法，能夠減少水對船的阻力，而使速度大為提高。氣墊船每小時可達120公里，這種船具備水陸兩用特性，並可通過複雜的地形，部分國家將其設計成登陸艇。
	2．水翼船:水翼船是在船首、船尾部分裝上水翼，水翼的設計和原理與我們較熟悉的機翼相似，都是利用流體力學的原理。在船剛發動時，水翼船和普通船一樣是浮在水面上滑行，等到速度加快，沈在水中的水翼便逐漸產生揚升力，把船體舉出水面，以減少阻力，除可減少燃料消耗外，並可提升航速，它的最快速度可達每小時75公里。
二、我們的水路運輸臺灣是以國際貿易為經濟導向，工業原料自境外進口，產品則大部分銷售境外，必須靠船舶來運送。由於船舶運能大，除較精密或高價位的產品經由空運外，大部分的進出口貨物都由海運包辦。臺灣地區現有基隆、高雄、臺中、花蓮、蘇澳和布袋六個國際商港。臺灣的長榮海運公司擁有50餘艘船舶，為世界上第一大貨櫃船隊，亦是第一個建立環球航線的航運公司;陽明海運公司則擁有40餘艘船舶，為世界第十大貨櫃船隊，他們無時不斷的在世界各大小海洋穿梭，使得臺灣產品能夠快速、安全、經濟地運銷世界各地。
[本單元出自生活科技第三冊(康和出版)]