TÀU (Ship)

Tàu (ship) là một loại tàu thủy (watercraft) lớn di chuyển trên các đại dương trên thế giới và các tuyến đường thủy đủ sâu khác, chở hàng hóa hoặc hành khách hoặc hỗ trợ các nhiệm vụ chuyên môn, như quốc phòng, nghiên cứu và đánh cá. Tàu thường được phân biệt với thuyền (boat) dựa trên kích thước, hình dạng, khả năng chịu tải và mục đích sử dụng. Tàu được dùng cho thăm dò, buôn bán, tác chiến, di cư, thuộc địa hóa và khoa học. Tàu vận tải biển chịu trách nhiệm cho phần lớn nhất của thương mại thế giới.

Tàu thủy

– Trọng tải: trên 500 tấn.
– Động lực đẩy: Tuabin hơi nước (nhiên liệu hóa thạch, hạt nhân), động cơ diesel, tuabin khí, tuabin hơi, động cơ hơi nước…
– Đối với tàu buồm: có từ ba cột buồm trở lên.

Từ ship (tàu) có nghĩa, tùy thuộc vào thời đại và bối cảnh, chỉ là một con tàu lớn hoặc cụ thể là một chiếc thuyền buồm có ba cột buồm trở lên, mỗi cột có buồm vuông.

Tính đến năm 2016, có hơn 49.000 tàu buôn, tổng trọng tải gần 1,8 tỷ tấn. Trong số 28% này là tàu chở dầu, 43% là tàu chở hàng rời và 13% là tàu container.

Bằng chứng lịch sử sớm nhất về thuyền được tìm thấy ở Ai Cập vào thiên niên kỷ thứ 4 trước Công nguyên.

Danh pháp

Tàu thường lớn hơn thuyền, nhưng không có sự phân biệt được chấp nhận rộng rãi giữa hai loại tàu này. Tàu thường có thể ở trên biển trong thời gian dài hơn thuyền. Định nghĩa pháp lý về tàu biển theo án lệ của Ấn Độ là tàu chở hàng bằng đường biển. Người ta thường quan niệm rằng tàu có thể chở thuyền chứ không phải ngược lại. Một con tàu có thể được phân công thủy thủ đoàn làm việc toàn thời gian. Nguyên tắc chung của Hải quân Hoa Kỳ là tàu sẽ nghiêng về phía bên ngoài của một khúc cua gấp, trong khi tàu thuyền sẽ hướng về phía trong do vị trí tương đối của trọng tâm so với tâm nổi. Luật hàng hải thế kỷ XIX của Mỹ và Anh phân biệt “vessel” với các phương tiện thủy khác; tàu (ship) và thuyền (boat) thuộc một loại hợp pháp, trong khi thuyền hở (open boat) và bè (raft) không được coi là vessel.

Đặc biệt trong Kỷ nguyên Thuyền buồm, từ ship có thể xếp chung với vessel hoặc đặc biệt là tàu buồm có đủ ba cột buồm trở lên, tất cả đều có buồm vuông. Các giàn buồm khác coi là vessel bao gồm brig, barque và barquentine.

Một số tàu (vesssel) lớn được gọi theo truyền thống là thuyền (boat), đặc biệt là tàu ngầm. Những loại khác bao gồm tàu ​​chở hàng (feighter), tàu sông (riverboat) và phà (ferryboat) ở Great Lakes, có thể được thiết kế để hoạt động trên đất liền hoặc vùng nước ven biển được bảo vệ.

Trong hầu hết các truyền thống hàng hải, các tàu đều có tên riêng và các tàu hiện đại có thể thuộc loại tàu thường được đặt theo tên con tàu đầu tiên của nó.

Trong nhiều tài liệu, tên tàu được giới thiệu với tiền tố tàu là tên viết tắt của loại tàu, ví dụ “MS” (tàu động cơ) hoặc “SV” (tàu thuyền), giúp phân biệt tên tàu với các tên riêng lẻ khác dễ dàng hơn trong một văn bản.

“Ship” (cùng với “nation”) là một từ tiếng Anh vẫn giữ giới tính ngữ pháp là cái trong một số cách sử dụng, điều này cho phép đôi khi nó được gọi là “she” mà không thuộc giới tính tự nhiên của giống cái.

Lịch sử

Trong hầu hết lịch sử, việc vận chuyển bằng tàu – miễn là có lộ trình khả thi – thường rẻ hơn, an toàn hơn và nhanh hơn so với thực hiện hành trình tương tự trên đất liền. Chỉ có sự ra đời của đường sắt vào giữa thế kỷ XIX và sự phát triển của hàng không thương mại vào nửa sau thế kỷ XX mới làm thay đổi nguyên tắc này. Điều này được áp dụng tương tự đối với việc vượt biển, hành trình ven biển và sử dụng sông hồ.  

Ví dụ về hậu quả của việc này bao gồm việc buôn bán ngũ cốc lớn ở Địa Trung Hải trong thời kỳ cổ điển. Các thành phố như Rome hoàn toàn phụ thuộc vào việc vận chuyển số lượng lớn ngũ cốc cần thiết bằng tàu buồm. Người ta ước tính rằng một chiếc thuyền buồm của Đế chế La Mã chở ngũ cốc dọc theo chiều dài Địa Trung Hải sẽ tốn ít chi phí hơn so với việc di chuyển cùng số lượng đó 15 dặm bằng đường bộ. Rome tiêu thụ khoảng 150.000 tấn ngũ cốc của Ai Cập mỗi năm trong ba thế kỷ đầu sau Công nguyên.

Cho đến gần đây, nhìn chung, con tàu là đại diện cho công nghệ tiên tiến nhất mà bất kỳ xã hội nào cũng có thể đạt được.

Tiền sử và cổ đại

Diễn biến châu Á

Chứng thực sớm nhất về tàu vận tải hàng hải ở Lưỡng Hà là những tàu mô hình, có niên đại từ thiên niên kỷ thứ 4 trước Công nguyên. Trong các văn bản cổ ở Uruk, Sumer, chữ tượng hình cho “tàu” đã được chứng thực, nhưng trong các bản khắc của các vị vua Lagash, tàu lần đầu tiên được đề cập đến liên quan đến thương mại hàng hải và chiến tranh hải quân vào khoảng năm 2500-2350 trước Công nguyên.

Các dân tộc Nam Đảo có nguồn gốc ở vùng ngày nay là Đài Loan. Từ đây, họ tham gia vào Cuộc bành trướng Nam Đảo. Công nghệ hàng hải đặc biệt của họ là một phần không thể thiếu trong phong trào này và bao gồm cả thuyền hai thân và thuyền buồm. Người ta suy luận rằng họ đã có những cánh buồm trước năm 2000 trước Công nguyên. Cánh buồm càng cua của họ giúp họ có thể chèo thuyền vượt những khoảng cách xa trên đại dương rộng lớn. Từ Đài Loan, họ nhanh chóng xâm chiếm các hòn đảo thuộc Đông Nam Á ven biển, sau đó đi xa hơn tới Micronesia, Đảo Melanesia, Polynesia và Madagascar, cuối cùng chiếm đóng một vùng lãnh thổ trải dài một nửa địa cầu.  

Cánh buồm của người Nam Đảo được làm từ lá dệt, thường là từ cây lá dứa. Những điều này được bổ sung bởi những người chèo thuyền, những người thường đặt mình trên bệ trên chân chống của những chiếc thuyền lớn hơn. Các tàu của người Austronesian có nhiều mức độ phức tạp khác nhau, từ những chiếc ca-nô độc mộc đơn giản có chân chống hoặc được buộc lại với nhau cho đến những chiếc thuyền đóng bằng ván có chốt cạnh được đóng xung quanh một sống tàu làm từ một chiếc ca-nô độc mộc. Thiết kế của họ rất độc đáo, phát triển từ những chiếc bè cổ xưa đến những thiết kế thân đôi, chân chống đơn và chân chống kép đặc trưng của tàu Nam Đảo.

Các thủy thủ Nam Đảo thời kỳ đầu đã ảnh hưởng đến sự phát triển công nghệ chèo thuyền ở Sri Lanka và Nam Ấn Độ thông qua mạng lưới thương mại hàng hải Nam Đảo ở Ấn Độ Dương, tiền thân của tuyến đường buôn bán gia vị và con đường tơ lụa trên biển, được thành lập vào khoảng năm 1500 trước Công nguyên. Giàn buồm của tàu Trung Quốc cũng được cho là được phát triển từ cánh buồm nghiêng.

Vào thế kỷ II sau Công nguyên, người dân từ quần đảo Indonesia đã chế tạo những con tàu lớn dài hơn 50 m và cách mặt nước 4-7 m. Chúng có thể chở 600-1000 người và 250-1000 tấn hàng hóa. Những con tàu này được người Trung Quốc gọi là kunlun bo hoặc k’unlun po (nghĩa là “con tàu của người Kunlun”) và người Hy Lạp gọi là kolandiaphonta. Họ có 4-7 cột buồm và có thể đi ngược gió nhờ sử dụng cánh buồm tanja. Những con tàu này có thể đã đến tận Ghana. Vào thế kỷ XI, một loại tàu mới gọi là djong hay jong đã được ghi nhận ở Java và Bali. Loại tàu này được đóng bằng chốt gỗ và đinh cây, không giống như Kunlun bo sử dụng sợi thực vật để buộc.

Ở Trung Quốc, các mô hình thu nhỏ của tàu có mái chèo lái đã có niên đại từ thời Chiến Quốc (khoảng 475-221 trước Công nguyên). Đến thời nhà Hán, một hạm đội hải quân được bảo trì tốt là một phần không thể thiếu của quân đội. Bánh lái gắn trên cột đuôi bắt đầu xuất hiện trên các mẫu tàu Trung Quốc bắt đầu từ thế kỷ I sau Công Nguyên. Tuy nhiên, những chiếc tàu đầu tiên của Trung Quốc này chỉ hoạt động trên sông và không có khả năng đi biển. Người Trung Quốc chỉ tiếp thu công nghệ tàu biển vào thế kỷ thứ X sau Công Nguyên, sau khi tiếp xúc với các tàu buôn k’un-lun po ở Đông Nam Á, dẫn đến sự phát triển của thuyền buồm.

Sự phát triển Địa Trung Hải

Bằng chứng lịch sử sớm nhất về thuyền được tìm thấy ở Ai Cập vào thiên niên kỷ thứ 4 trước Công nguyên Nhà sử học và địa lý học người Hy Lạp Agatharchides đã ghi lại việc đi thuyền của những người Ai Cập đầu tiên: “Trong thời kỳ thịnh vượng của Vương quốc Cổ, giữa thế kỷ XXX và XXV trước Công nguyên, các tuyến đường sông được giữ trật tự, và các tàu của Ai Cập đã đi qua Biển Đỏ đến tận xứ sở một dược”. Con tàu cổ bằng gỗ tuyết tùng của Sneferu Praise of the Two Lands là tài liệu tham khảo đầu tiên được ghi lại (2613 trước Công nguyên) về một con tàu được gọi bằng tên.

Người Ai Cập cổ đại hoàn toàn thoải mái trong việc chế tạo thuyền buồm. Một ví dụ đáng chú ý về kỹ năng đóng tàu của họ là tàu Khufu, một con tàu dài 44 m được chôn dưới chân Đại kim tự tháp Giza vào khoảng năm 2500 trước Công nguyên và được tìm thấy nguyên vẹn vào năm 1954.

Chiếc thuyền vỏ sò lâu đời nhất được phát hiện là chiếc tàu đắm Uluburun thời kỳ đồ đồng muộn ngoài khơi Thổ Nhĩ Kỳ, có niên đại từ năm 1300 trước Công nguyên.

Đến năm 1200 trước Công nguyên, người Phoenicia đã đóng những chiếc tàu buôn lớn. Trong lịch sử hàng hải thế giới, Richard Woodman tuyên bố, họ được công nhận là “những người đi biển thực sự đầu tiên, người sáng lập ra nghệ thuật hoa tiêu, di chuyển bằng tàu và dẫn đường” và là những kiến ​​trúc sư của “con tàu thực sự đầu tiên, được đóng bằng ván, có khả năng chở hàng hóa nặng và được chèo tay và lái”.

Thế kỷ XIV đến thế kỷ XVIII

Diễn biến châu Á

Vào thời điểm này, tàu thuyền đang phát triển ở châu Á cũng giống như châu Âu. Nhật Bản đã sử dụng kỹ thuật hải quân phòng thủ trong cuộc xâm lược của người Mông Cổ vào Nhật Bản năm 1281. Có khả năng người Mông Cổ thời đó đã tận dụng được cả kỹ thuật đóng tàu của châu Âu và châu Á. Trong thế kỷ XV, triều đại nhà Minh của Trung Quốc đã tập hợp một trong những hạm đội hải quân lớn nhất và mạnh nhất trên thế giới để phục vụ các chuyến đi ngoại giao và thể hiện quyền lực của Zheng He. Ở những nơi khác ở Nhật Bản vào thế kỷ XV, một trong những chiếc tàu bọc sắt đầu tiên trên thế giới, “Tekkōsen”, nghĩa đen là “tàu sắt”, cũng được phát triển. Ở Nhật Bản, trong thời kỳ Sengoku từ thế kỷ XV đến thế kỷ XVII, cuộc đấu tranh vĩ đại để giành quyền tối cao phong kiến ​​đã diễn ra một phần bởi các hạm đội ven biển gồm hàng trăm chiếc thuyền, bao gồm cả atakebune. Ở Hàn Quốc, vào đầu thế kỷ XV trong thời đại Joseon, “Geobukseon” đã được phát triển.

Đế chế Majapahit sử dụng những con tàu lớn gọi là jong, được đóng ở phía bắc Java, để vận chuyển quân ra nước ngoài. Jong là tàu vận tải có thể chở 100-2000 tấn hàng hóa và 50-1000 người, dài 28,99-88,56 m. Số lượng jong chính xác mà Majapahit mang theo vẫn chưa được biết, nhưng số lượng jong lớn nhất được triển khai trong một chuyến thám hiểm là khoảng 400 jong, khi Majapahit tấn công Pasai, vào năm 1350.    

Diễn biến châu Âu

Một số nền văn minh đã trở thành cường quốc biển. Những ví dụ như vậy bao gồm các nước cộng hòa hàng hải Genoa và Venice, Liên minh Hanseatic và hải quân Byzantine. Người Viking đã sử dụng knarr của mình để khám phá Bắc Mỹ, buôn bán ở Biển Baltic và cướp bóc nhiều vùng ven biển của Tây Âu.

Đến cuối thế kỷ XIV, những con tàu như carrack bắt đầu phát triển các tháp ở mũi và đuôi tàu. Những tòa tháp này làm giảm độ ổn định của con tàu, và vào thế kỷ XV, caravel, do người Bồ Đào Nha thiết kế, dựa trên qarib trong tiếng Ả Rập có thể đi gần gió hơn, đã được sử dụng rộng rãi hơn. Các tòa tháp dần dần được thay thế bằng mũi tàu và lâu đài đuôi tàu, giống như ở Santa María của Christopher Columbus. Phần mạn khô tăng lên này cho phép một sự đổi mới khác: cảng giải phóng và pháo binh liên quan đến nó.

Thuyền carrack được phát triển ở Bồ Đào Nha, Crown of Castile và Crown of Aragon, sau đó caravel được phát triển ở Bồ Đào Nha và thuyền buồm được phát triển ở Tây Ban Nha. Sau Columbus, hoạt động khám phá châu Âu nhanh chóng được tăng tốc và nhiều tuyến đường thương mại mới được thiết lập. Năm 1498, khi tới Ấn Độ, Vasco da Gama đã chứng minh rằng việc tiếp cận Ấn Độ Dương từ Đại Tây Dương là có thể. Những cuộc thám hiểm ở Đại Tây Dương và Ấn Độ Dương này nhanh chóng được tiếp nối bởi Pháp, Anh và Hà Lan, những người đã khám phá các tuyến đường thương mại của Bồ Đào Nha và Tây Ban Nha vào Thái Bình Dương, đến Úc vào năm 1606 và New Zealand vào năm 1642. Sau thế kỷ XV, các loại cây trồng mới đã đã đến từ và đến châu Mỹ thông qua các thủy thủ châu Âu, góp phần đáng kể vào sự tăng trưởng dân số thế giới.

Chuyên môn hóa và hiện đại hóa

Song song với sự phát triển của tàu chiến, tàu phục vụ đánh bắt và buôn bán biển cũng phát triển trong thời kỳ từ cổ đại đến thời Phục hưng.

Thương mại hàng hải được thúc đẩy bởi sự phát triển của các công ty vận tải biển có nguồn tài chính đáng kể. Sà-lan trên kênh, được kéo bởi động vật kéo trên đường dẫn liền kề, đã cạnh tranh với tuyến đường sắt cho đến những ngày đầu của cuộc cách mạng công nghiệp. Thuyền có đáy phẳng và linh hoạt cũng được sử dụng rộng rãi để vận chuyển hàng hóa nhỏ. Giao thương đi đôi với việc thăm dò.

Trong nửa đầu thế kỷ XVIII, Hải quân Pháp bắt đầu phát triển một loại tàu mới được gọi là tàu trận tuyến (ship of the line), có 74 khẩu pháo. Loại tàu này đã trở thành xương sống của tất cả các hạm đội chiến đấu của châu Âu. Những con tàu này dài 56 m và việc xây dựng chúng cần 2.800 cây sồi và 40 km dây thừng; chúng chở một thủy thủ đoàn khoảng 800 thủy thủ và binh lính.

Trong thế kỷ XIX, Hải quân Hoàng gia đã thi hành lệnh cấm buôn bán nô lệ, hành động trấn áp nạn cướp biển và tiếp tục lập bản đồ thế giới. Clipper là một loại tàu buồm rất nhanh của thế kỷ XIX. Các tuyến đường clipper không còn được sử dụng cho mục đích thương mại sau khi đưa vào sử dụng các tàu hơi nước tiết kiệm nhiên liệu hơn và việc mở kênh đào Suez và Panama.

Thiết kế tàu gần như không thay đổi cho đến cuối thế kỷ XIX. Cuộc cách mạng công nghiệp, các phương pháp đẩy cơ học mới và khả năng đóng tàu từ kim loại đã gây ra sự bùng nổ trong thiết kế tàu. Các yếu tố bao gồm việc tìm kiếm những con tàu hiệu quả hơn, chấm dứt các xung đột hàng hải kéo dài và lãng phí, cũng như năng lực tài chính ngày càng tăng của các cường quốc công nghiệp đã tạo ra một loạt tàu thuyền chuyên dụng hơn. Những con tàu được chế tạo cho những chức năng hoàn toàn mới như chữa cháy, cứu hộ và nghiên cứu cũng bắt đầu xuất hiện.

Thế kỷ XXI

Năm 2019, đội tàu thế giới có 51.684 tàu thương mại với tổng trọng tải hơn 1.000 tấn, tổng trọng tải là 1,96 tỷ tấn. Những con tàu như vậy đã chở 11 tỷ tấn hàng hóa vào năm 2018, tăng 2,7% so với năm trước. Về trọng tải, 29% tàu là tàu chở dầu, 43% là tàu chở hàng rời, 13% là tàu container và 15% là các loại khác.

Năm 2008, trên thế giới có 1.240 tàu chiến đang hoạt động, chưa kể các tàu nhỏ như tàu tuần tra. Mỹ chiếm lượng tàu này trị giá 3 triệu tấn, Nga 1,35 triệu tấn, Anh 504.660 tấn và Trung Quốc 402.830 tấn. Thế kỷ XX chứng kiến ​​nhiều cuộc đụng độ hải quân trong hai cuộc chiến tranh thế giới, Chiến tranh Lạnh và sự trỗi dậy sức mạnh của lực lượng hải quân của hai khối. Các cường quốc trên thế giới gần đây đã sử dụng sức mạnh hải quân của mình trong các trường hợp như Vương quốc Anh ở Quần đảo Falkland và Hoa Kỳ ở Iraq.

Quy mô của đội tàu đánh cá trên thế giới khó ước tính hơn. Chiếc lớn nhất trong số này được tính là tàu thương mại, nhưng chiếc nhỏ nhất là quân đoàn (legion). Tàu đánh cá có thể được tìm thấy ở hầu hết các làng ven biển trên thế giới. Tính đến năm 2004, Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc ước tính có 4 triệu tàu đánh cá đang hoạt động trên toàn thế giới. Nghiên cứu tương tự ước tính rằng 29 triệu ngư dân trên thế giới đã đánh bắt được 85.800.000 tấn cá và động vật có vỏ trong năm đó.

Các loại tàu

Bởi vì tàu được chế tạo theo nguyên tắc kiến ​​trúc hải quân đòi hỏi các thành phần kết cấu giống nhau nên việc phân loại chúng dựa trên chức năng, chẳng hạn như chức năng được đề xuất bởi Paulet và Presles, đòi hỏi phải sửa đổi các thành phần. Các hạng mục được các kiến ​​trúc sư hải quân chấp nhận nói chung là:
– Tàu cao tốc – Tàu nhiều thân bao gồm thiết bị xuyên sóng, tàu đôi có diện tích thủy phi cơ nhỏ (SWATH), tàu hiệu ứng bề mặt và thủy phi cơ, tàu cánh ngầm, cánh trong tàu hiệu ứng mặt đất (WIG).

– Tàu dầu ngoài khơi – Tàu cung cấp nền tảng, đặt ống dẫn, sà-lan chỗ ở và cần cẩu, giàn khoan không chìm và bán chìm, tàu khoan, giàn sản xuất, kho sản xuất nổi và thiết bị bốc dỡ.

– Tàu đánh cá:
+ Tàu đánh cá có động cơ, máy đặt bẫy, tàu lưới vây, tàu câu cá, tàu kéo & tàu nhà máy.
+ Tàu thuyền đánh cá bằng thuyền buồm truyền thống và thuyền dùng để câu cá bằng dây câu.

– Nghề làm bến cảng:
+ Đặt cáp.
+ Tàu kéo, tàu nạo vét, tàu cứu hộ, tàu tiếp liệu, tàu hoa tiêu.
+ Bến cạn nổi, tàu cẩu, tàu nhẹ.

– Tàu chở hàng khô – tàu nổi chở hàng, tàu chở hàng rời, tàu chở hàng (tender), tàu container, tàu sà-lan, tàu Ro-Ro, tàu chở hàng lạnh, tàu chở gỗ, tàu chở gia súc & tàu chở phương tiện hạng nhẹ.

– Tàu chở hàng lỏng – tàu chở dầu, tàu chở khí hóa lỏng, tàu chở hóa chất.

– Tàu khách:
+ Tàu khách, tàu du lịch và tàu chở khách thương mại đặc biệt (STP).
+ Phà xuyên kênh, ven biển và bến cảng.
+ Du thuyền, siêu du thuyền sang trọng và đẳng cấp.
+ Tàu huấn luyện và tàu nhiều cột buồm.

– Thuyền và thuyền giải trí – thuyền có mái chèo, thuyền có cột buồm và có động cơ.

– Tàu chuyên dùng – tàu nghiên cứu và thời tiết, tàu khảo sát biển sâu và tàu phá băng.

– Tàu ngầm – tàu thủy có khả năng hoạt động độc lập dưới nước.

– Tàu hải quân, tàu chiến, tàu chiến mặt nước khác và tàu phụ trợ – tàu sân bay, tàu chiến đổ bộ, thiết giáp hạm, tàu chiến-tuần dương, tàu tuần dương, tàu khu trục, khinh hạm, tàu hộ vệ, tàu tuần tra, tàu quét mìn…

– Tàu bệnh viện…

Tàu thủy nội địa

Vận chuyển nước ngọt có thể xảy ra trên hồ, sông và kênh. Các tàu được thiết kế cho những vùng nước đó có thể được thiết kế đặc biệt để phù hợp với chiều rộng và độ sâu của các tuyến đường thủy cụ thể. Ví dụ về các tuyến đường thủy nước ngọt mà các tàu lớn có thể điều hướng một phần bao gồm sông Danube, Mississippi, Rhine, Dương Tử và sông Amazon, và Ngũ Hồ.

Vỹ hồ

Tàu chở hàng trên hồ, còn được gọi là “laker”, là tàu chở hàng chạy qua Ngũ Hồ. Nổi tiếng nhất là SS Edmund Fitzgerald, con tàu lớn mới nhất bị đắm trên Hồ. Những tàu này theo truyền thống được gọi là thuyền, không phải tàu. Đi tham quan tàu viễn dương được gọi là “salties” (muối). Bởi vì chúng có thêm dầm nên lượng muối rất lớn không bao giờ được nhìn thấy trong đất liền của Đường biển Saint Lawrence. Bởi vì Soo Lock nhỏ nhất lớn hơn bất kỳ Seaway lock nào, nên muối có thể đi qua Đường biển có thể di chuyển đến bất kỳ đâu trong Ngũ Hồ. Do có mớn nước sâu hơn, nước mặn có thể chấp nhận một phần tải trọng trên Ngũ Hồ, “tăng thêm” khi chúng ra khỏi Đường biển. Tương tự, những hồ lớn nhất bị giới hạn ở các Hồ Thượng (Superior, Michigan, Huron, Erie) vì chúng quá lớn để sử dụng các “Welland Canal” (âu thuyền Đường biển), bắt đầu từ Kênh Welland bắc qua Sông Niagara.

Vì các hồ nước ngọt ít ăn mòn tàu thuyền hơn nước mặn của đại dương nên các tàu hồ có xu hướng tồn tại lâu hơn nhiều so với các tàu chở hàng bằng đường biển. Lakers trên 50 tuổi không phải là điều bất thường, và tính đến năm 2005, tất cả đều trên 20 tuổi.

SS St. Mary’s Challenger, được đóng vào năm 1906 với tên gọi William P Snyder, là chiếc tàu hồ lâu đời nhất vẫn còn làm việc trên Hồ cho đến khi được chuyển đổi thành sà-lan bắt đầu từ năm 2013. Tương tự, EM Ford, được đóng vào năm 1898 với tên Presque Isle, đang đi lại trên các hồ nhiều hơn 98 năm sau vào năm 1996. Tính đến năm 2007 EM Ford vẫn hoạt động như một tàu trung chuyển cố định tại một silo xi măng ven sông ở Saginaw, Michigan.

Tàu buôn

Tàu buôn là tàu được sử dụng cho mục đích thương mại và có thể được chia thành bốn loại chính: tàu đánh cá, tàu chở hàng, tàu khách và tàu chuyên dụng. Đánh giá của UNCTAD về vận tải hàng hải phân loại các tàu như: tàu chở dầu, tàu chở hàng rời (và kết hợp), tàu chở hàng tổng hợp, tàu container và “các tàu khác”, bao gồm “tàu chở khí đốt hóa lỏng, tàu chở khí đốt tự nhiên hóa lỏng, bưu kiện (hóa chất) tàu chở dầu, tàu chở dầu chuyên dụng, tàu chở hàng lạnh, tàu cung cấp ngoài khơi, tàu kéo, tàu nạo vét, tàu du lịch, phà, các loại hàng hóa phi hàng hóa khác”. Tàu chở hàng tổng hợp bao gồm “tàu đa năng, tàu dự án và hàng hóa ro-ro”.

Các tàu thương mại hiện đại thường được cung cấp năng lượng bởi một cánh quạt duy nhất được dẫn động bằng động cơ diesel hoặc ít phổ biến hơn là động cơ tuabin khí, nhưng cho đến giữa thế kỷ XIX, chúng chủ yếu là loại buồm vuông. Các tàu nhanh nhất có thể sử dụng động cơ bơm phản lực. Hầu hết các tàu thương mại đều có dạng thân đầy đủ để tối đa hóa sức chứa hàng hóa. Thân tàu thường được làm bằng thép, mặc dù nhôm có thể được sử dụng trên các tàu nhanh hơn và sợi thủy tinh trên các tàu dịch vụ nhỏ nhất. Các tàu thương mại thường có thủy thủ đoàn do thuyền trưởng đứng đầu, cùng với các sĩ quan boong và sĩ quan máy trên các tàu lớn hơn. Các tàu chuyên dùng thường có thủy thủ đoàn chuyên trách nếu cần thiết, ví dụ như các nhà khoa học trên tàu nghiên cứu.

Thuyền đánh cá thường nhỏ, dài khoảng hơn 30 m một chút nhưng có thể lên tới 100 m đối với tàu đánh cá ngừ hoặc tàu săn cá voi lớn. Trên tàu chế biến cá, sản phẩm đánh bắt được có thể được chuẩn bị sẵn sàng để bán ra thị trường và bán nhanh hơn khi tàu cập cảng. Tàu chuyên dùng có thiết bị đặc biệt. Ví dụ, tàu đánh cá có tời và cẩu, tàu đánh cá đuôi tàu có đoạn dốc phía sau và tàu lưới vây cá ngừ có thuyền nhỏ. Năm 2004, 85.800.000 tấn cá đã được đánh bắt trong nghề đánh bắt hải sản. Anchoveta đại diện cho sản lượng đánh bắt đơn lẻ lớn nhất với 10.700.000 tấn. Năm đó, mười loài đánh bắt biển hàng đầu còn bao gồm cá minh thái Alaska, cá trắng xanh, cá ngừ vằn, cá trích Đại Tây Dương, cá thu Chub, cá cơm Nhật Bản, cá thu Chile, cá đuôi to và cá ngừ vây vàng. Các loài khác bao gồm cá hồi, tôm, tôm hùm, trai, mực và cua cũng được đánh bắt vì mục đích thương mại. Ngư dân thương mại hiện đại sử dụng nhiều phương pháp. Một là đánh bắt bằng lưới, chẳng hạn như lưới vây, lưới vây bãi biển, lưới nâng, lưới rê hoặc lưới vướng. Một loại khác là nghề lưới kéo, trong đó có nghề lưới kéo đáy. Lưỡi câu và dây câu được sử dụng trong các phương pháp như câu cá bằng dây dài và câu cá bằng dây câu. Một phương pháp khác là sử dụng bẫy đánh cá.  

Tàu chở hàng vận chuyển hàng khô và hàng lỏng. Hàng khô có thể được vận chuyển với số lượng lớn bằng tàu chở hàng rời, đóng gói trực tiếp lên tàu chở hàng tổng hợp ở dạng rời, đóng trong các container đa phương thức như trên tàu container hoặc được đưa lên tàu như trên tàu ro-ro. Hàng lỏng thường được vận chuyển với số lượng lớn trên tàu chở dầu, chẳng hạn như tàu chở dầu có thể bao gồm cả dầu thô và thành phẩm dầu, tàu chở hóa chất cũng có thể chở dầu thực vật chứ không phải tàu chở hóa chất và khí đốt, mặc dù các chuyến hàng nhỏ hơn có thể được vận chuyển trên tàu container ở két chứa.

Tàu chở khách có nhiều kích cỡ từ phà sông nhỏ đến tàu du lịch rất lớn. Loại tàu này bao gồm phà, chuyên chở hành khách và phương tiện trong những chuyến đi ngắn; tàu biển chở hành khách từ nơi này đến nơi khác; và tàu du lịch chở hành khách đi du lịch để giải trí, tham quan một số địa điểm và tổ chức các hoạt động giải trí trên tàu, thường đưa họ trở lại cảng đón khách. Thuyền sông và phà nội địa được thiết kế đặc biệt để chở hành khách, hàng hóa hoặc cả hai trong môi trường sông đầy thử thách. Sông gây ra mối nguy hiểm đặc biệt cho tàu thuyền. Chúng thường có các dòng nước khác nhau, luân phiên dẫn đến các dòng nước có tốc độ cao hoặc các tảng đá nhô ra nguy hiểm. Sự thay đổi mô hình bồi lắng có thể gây ra sự xuất hiện đột ngột của các vùng nước nông, và các khúc gỗ và cây thường nổi hoặc chìm (được gọi là snag) có thể gây nguy hiểm cho thân tàu và lực đẩy của tàu thuyền trên sông. Thuyền trên sông thường có mớn nước nông, dầm rộng và mặt bằng khá vuông vức, mạn khô thấp và mặt trên cao. Thuyền trên sông có thể tồn tại với kiểu cấu hình này vì chúng không phải chịu được gió lớn hoặc sóng lớn thường thấy trên các hồ, biển hoặc đại dương lớn.

Tàu đánh cá là một tập hợp con của tàu thương mại, nhưng nhìn chung có kích thước nhỏ và thường phải tuân theo các quy định và phân loại khác nhau. Chúng có thể được phân loại theo một số tiêu chí: kiến ​​trúc, loại cá đánh bắt, phương pháp đánh bắt được sử dụng, nguồn gốc địa lý và các đặc điểm kỹ thuật như dây buộc. Tính đến năm 2004, đội tàu đánh cá thế giới có khoảng 4 triệu tàu. Trong số này, 1,3 triệu chiếc là tàu có boong kín và số còn lại là tàu hở. Hầu hết các tàu có boong đều được cơ giới hóa, nhưng 2/3 số tàu hở là phương tiện truyền thống được đẩy bằng buồm và mái chèo. Hơn 60% tổng số tàu đánh cá lớn hiện có được đóng ở Nhật Bản, Peru, Liên bang Nga, Tây Ban Nha hoặc Hoa Kỳ.

Tàu chuyên dùng

Tàu thời tiết (weather ship) là một con tàu đóng ở đại dương làm nền tảng cho các quan sát khí tượng trên mặt đất và trên không để sử dụng trong dự báo thời tiết biển. Việc quan sát thời tiết bề mặt được thực hiện hàng giờ và bốn lần phát sóng thăm dò vô tuyến xảy ra hàng ngày. Nó cũng nhằm hỗ trợ các hoạt động tìm kiếm cứu nạn và hỗ trợ các chuyến bay xuyên Đại Tây Dương. Được cộng đồng hàng không đề xuất ngay từ năm 1927, việc thành lập tàu thời tiết tỏ ra hữu ích trong Thế chiến II đến mức Tổ chức Hàng không Dân dụng Quốc tế (ICAO) đã thành lập một mạng lưới tàu thời tiết toàn cầu vào năm 1948, với 13 chiếc được cung cấp bởi Hoa Kỳ. Con số này cuối cùng đã được thương lượng xuống còn 9.

Các thủy thủ đoàn của tàu thời tiết thường ở trên biển ba tuần một lần, quay trở lại cảng trong 10 ngày. Việc quan sát thời tiết của tàu tỏ ra hữu ích trong nghiên cứu về gió và sóng, vì chúng không tránh được các hệ thống thời tiết như các tàu khác thường làm vì lý do an toàn. Chúng cũng hữu ích trong việc theo dõi các cơn bão trên biển, chẳng hạn như lốc xoáy nhiệt đới. Việc loại bỏ tàu thời tiết đã trở thành một yếu tố tiêu cực trong các dự báo dẫn đến cơn bão lớn năm 1987. Bắt đầu từ những năm 1970, vai trò của chúng phần lớn bị thay thế bởi phao thời tiết do chi phí đáng kể của các con tàu. Thỏa thuận về việc sử dụng tàu thời tiết của cộng đồng quốc tế kết thúc vào năm 1990. Con tàu thời tiết cuối cùng là Polarfront, được gọi là trạm thời tiết M (“Mike”), đã ngừng hoạt động vào ngày 1/1/2010. Việc quan sát thời tiết từ các con tàu vẫn tiếp tục từ một đội tàu buôn tự nguyện đang hoạt động thương mại thông thường.

Tàu hải quân

Tàu hải quân rất đa dạng về chủng loại tàu. Chúng bao gồm: tàu chiến mặt nước, tàu ngầm và tàu phụ trợ.

Các tàu chiến hiện đại thường được chia thành bảy loại chính: tàu sân bay, tàu tuần dương, tàu khu trục, khinh hạm, tàu hộ tống, tàu ngầm và tàu chiến đổ bộ. Sự khác biệt giữa tàu tuần dương, tàu khu trục, khinh hạm và tàu hộ tống không được phân định rạch ròi; cùng một con tàu có thể được mô tả khác nhau ở các lực lượng hải quân khác nhau. Thiết giáp hạm được sử dụng trong Thế chiến II và đôi khi kể từ đó (các thiết giáp hạm cuối cùng đã bị xóa khỏi Danh sách Đăng ký Tàu Hải quân Hoa Kỳ vào tháng 3/2006), nhưng đã trở nên lỗi thời do sử dụng máy bay trang bị trên tàu sân bay và tên lửa dẫn đường.

Hầu hết các tàu ngầm quân sự đều là tàu ngầm tấn công hoặc tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo. Cho đến cuối Thế chiến II, vai trò chính của tàu ngầm diesel-điện là tác chiến chống tàu mặt nước, đưa và loại bỏ các đặc vụ bí mật và lực lượng quân sự cũng như thu thập thông tin tình báo. Với sự phát triển của ngư lôi tự dẫn, hệ thống sonar tốt hơn và động cơ đẩy hạt nhân, các tàu ngầm cũng có khả năng săn lùng lẫn nhau một cách hiệu quả. Sự phát triển của tên lửa hành trình và hạt nhân phóng từ tàu ngầm đã mang lại cho tàu ngầm khả năng đáng kể và tầm xa để tấn công cả mục tiêu trên đất liền và trên biển bằng nhiều loại vũ khí khác nhau, từ bom chùm đến vũ khí hạt nhân.

Hầu hết hải quân cũng bao gồm nhiều loại tàu hỗ trợ và phụ trợ, chẳng hạn như tàu quét mìn, tàu tuần tra, tàu tuần tra ngoài khơi, tàu tiếp tế và tàu bệnh viện được chỉ định là cơ sở điều trị y tế.

Các tàu chiến đấu nhanh như tàu tuần dương và tàu khu trục thường có thân tàu tốt để tối đa hóa tốc độ và khả năng cơ động. Chúng cũng thường có hệ thống liên lạc và điện tử hàng hải tiên tiến cũng như vũ khí.

Cấu ​​​​trúc

Một số thành phần tồn tại trong các con tàu có kích thước và mục đích bất kỳ. Mỗi con tàu đều có một loại thân tàu (hull). Mỗi con tàu đều có một loại động cơ đẩy nào đó, cho dù đó là sào chống, mái chèo tay hay lò phản ứng hạt nhân. Hầu hết các tàu đều có một số loại hệ thống lái. Các đặc điểm khác là phổ biến nhưng không phổ biến, chẳng hạn như các khoang, hầm hàng, cấu trúc thượng tầng và các thiết bị như neo và tời.

Thân tàu

Để tàu nổi được thì trọng lượng của tàu phải nhỏ hơn trọng lượng của phần nước do thân tàu chiếm chỗ. Có rất nhiều loại thân tàu, từ những khúc gỗ được buộc lại với nhau để tạo thành một chiếc bè cho đến những thân tàu cao cấp của thuyền buồm America’s Cup. Một con tàu có thể có một thân tàu (gọi là thiết kế thân đơn), hai thân (catamaran) hoặc ba thân (trimaran). Những chiếc tàu có nhiều hơn ba thân là rất hiếm, nhưng một số thử nghiệm đã được tiến hành với những thiết kế như pentamarans (5 thân). Nhiều thân tàu thường song song với nhau và được kết nối bằng các cánh tay liên kết cứng.

Thân tàu có một số yếu tố. Mũi tàu là phần quan trọng nhất của thân tàu. Nhiều tàu có mũi hình củ hành. Sống tàu nằm ở phần dưới cùng của thân tàu, kéo dài toàn bộ chiều dài của con tàu. Phần phía sau của thân tàu được gọi là đuôi tàu, và nhiều thân tàu có mặt sau phẳng được gọi là cột ngang (transom). Các bộ phận phụ thông thường của thân tàu bao gồm chân vịt để đẩy, bánh lái để lái và bộ ổn định để dập tắt chuyển động lăn của tàu. Các đặc điểm khác của thân tàu có thể liên quan đến hoạt động của tàu, chẳng hạn như ngư cụ và mái vòm sonar.

Thân tàu chịu nhiều ràng buộc thủy tĩnh và thủy động lực khác nhau. Hạn chế thủy tĩnh chính là nó phải có khả năng đỡ toàn bộ trọng lượng của thuyền và duy trì sự ổn định ngay cả khi trọng lượng thường phân bố không đều. Các hạn chế về thủy động lực bao gồm khả năng chịu được sóng xung kích, va chạm với thời tiết và tiếp đất.

Những con tàu cũ hơn và loại xuồng nhất định nào đó thường hoặc không có vỏ bằng gỗ. Thép được sử dụng cho hầu hết các tàu thương mại. Nhôm thường được sử dụng cho tàu cao tốc và vật liệu composite thường được tìm thấy ở thuyền buồm và tàu du lịch. Một số tàu thậm chí vỏ được làm bằng  bê-tông.

Hệ thống đẩy

Hệ thống động lực đẩy cho tàu được chia thành ba loại: đẩy bằng sức người, bằng buồm và đẩy cơ học.

Động lực đẩy bằng sức người bao gồm chèo tay, thậm chí còn được sử dụng trên các tàu lớn.

Động lực đẩy bằng buồm thường bao gồm một buồm được treo trên cột thẳng đứng, được hỗ trợ bởi các dây giằng và xà ngang, được điều khiển bằng dây. Hệ thống buồm là hình thức đẩy chủ yếu cho đến thế kỷ XIX. Hiện nay chúng thường được sử dụng để giải trí, thi đấu và huấn luyện, một số ít được sử dụng trên các tàu hiện đại lớn hơn để tiết kiệm nhiên liệu.

Các hệ thống đẩy cơ học thường bao gồm một động cơ điện hoặc động cơ quay một chân vịt trục vít. Động cơ hơi nước lần đầu tiên được sử dụng cho mục đích này, nhưng hầu hết đã được thay thế bằng động cơ diesel, động cơ ngoài mạn và động cơ tuabin khí trên các tàu nhanh hơn. Các lò phản ứng hạt nhân tạo ra hơi nước được sử dụng để đẩy các tàu chiến và tàu phá băng, và đã có những nỗ lực sử dụng chúng để cung cấp năng lượng cho các tàu thương mại.

Ngoài các chân vịt bước cố định truyền thống thì có thể điều khiển được và còn có nhiều biến thể chuyên dụng, chẳng hạn như chân vịt quay chiều ngược và kiểu vòi phun. Hầu hết các tàu đều có một chân vịt, nhưng một số tàu lớn có thể có tới bốn chân vịt được bổ sung bộ đẩy ngang để điều động tại cảng. Chân vịt được nối với động cơ chính thông qua trục các đăng và trong trường hợp động cơ tốc độ trung bình và cao là hộp số giảm tốc. Một số tàu hiện đại có hệ thống truyền động diesel-điện trong đó chân vịt được quay bằng động cơ điện chạy bằng máy phát điện của tàu.

Hệ thống lái

Đối với những tàu có hệ thống đẩy độc lập cho mỗi bên, chẳng hạn như mái chèo bằng tay hoặc một số mái chèo, hệ thống lái có thể không cần thiết. Trong hầu hết các thiết kế, chẳng hạn như thuyền chạy bằng động cơ hoặc cánh buồm, hệ thống lái trở nên cần thiết. Phổ biến nhất là bánh lái, một mặt phẳng chìm nằm ở phía sau thân tàu. Bánh lái được đánh (sang phải, trái) để tạo ra một lực ngang làm quay thuyền. Bánh lái có thể được quay bằng tay đòn (tiller), bánh lái bằng tay (wheel) hoặc hệ thống điện-thủy lực. Hệ thống lái tự động kết hợp bánh lái cơ học với hệ thống định vị. Chân vịt có ống dẫn đôi khi được sử dụng để lái.

Một số hệ thống đẩy vốn là hệ thống lái. Ví dụ bao gồm động cơ ngoài, bộ đẩy mũi tàu và bộ truyền động Z (Z-drive).

Khoang, hầm và kiến ​​trúc thượng tầng

Thuyền và tàu lớn hơn thường có nhiều boong và ngăn (khoang). Các bến cập và mũi riêng biệt được thấy trên những thuyền buồm dài khoảng 7,6 m. Thuyền đánh cá và tàu chở hàng thường có một hoặc nhiều hầm hàng. Hầu hết các tàu lớn hơn đều có khoang máy, bếp và nhiều ngăn khác nhau để làm việc. Két được sử dụng để chứa nhiên liệu, dầu động cơ và nước ngọt. Két dằn được trang bị để thay đổi độ nổi của tàu và điều chỉnh độ ổn định của nó.

Cấu trúc thượng tầng bố trí phía trên boong chính. Trên thuyền buồm, phần này thường rất thấp. Trên các tàu chở hàng hiện đại, chúng hầu như luôn nằm gần đuôi tàu. Trên các tàu khách và tàu chiến, cấu trúc thượng tầng thường kéo dài về phía trước.

Thiết bị

Thiết bị trên tàu khác nhau tùy thuộc vào các yếu tố như niên đại, thiết kế, khu vực hoạt động và mục đích của tàu. Một số loại thiết bị được tìm thấy rộng rãi bao gồm:
– Cột buồm (cột tàu) có thể là nơi đặt ăng-ten, đèn định vị, bộ tiếp sóng radar, tín hiệu sương mù và các thiết bị tương tự thường được pháp luật yêu cầu.
– Thiết bị nối đất bao gồm mỏ neo, dây xích hoặc cáp và các phụ kiện kết nối.
– Các thiết bị cẩu nhận như cần cẩu và cần cẩu hàng hóa có thể được sử dụng để bốc dỡ hàng hóa và đồ dự trữ của tàu.
– Các thiết bị an toàn như xuồng cứu sinh, phao, bè cứu sinh và bộ đồ cứu sinh được mang trên nhiều tàu để sử dụng trong trường hợp khẩn cấp.

Cân nhắc, tính toán trong thiết kế

Thủy tĩnh học

Tàu nổi trên mặt nước ở mức mà khối lượng của phần nước bị dịch chuyển bằng khối lượng của tàu, do đó lực hấp dẫn hướng xuống bằng lực nổi hướng lên. Khi một con tàu được hạ xuống nước, trọng lượng của nó không đổi nhưng trọng lượng tương ứng của nước do thân tàu chiếm chỗ tăng lên. Nếu khối lượng của tàu được phân bố đều khắp, nó sẽ nổi đều dọc theo chiều dài và ngang qua dầm (chiều rộng) của nó. Sự ổn định của tàu được xem xét theo cả nghĩa thủy tĩnh cũng như ý nghĩa thủy động lực, khi chịu sự chuyển động, lăn và nghiêng cũng như tác động của sóng và gió. Các vấn đề về độ ổn định có thể dẫn đến hiện tượng nghiêng và lăn quá mức, ccó thể dẫn đến bị lật úp và chìm.

Thủy động lực học

Sự di chuyển của tàu qua nước bị nước cản trở. Lực cản này có thể được chia thành nhiều thành phần, thành phần chính là ma sát của nước lên thân tàu và lực cản tạo sóng. Để giảm lực cản và do đó tăng tốc độ ở một công suất nhất định, cần phải giảm bề mặt bị ướt và sử dụng các hình dạng thân tàu chìm để tạo ra sóng có biên độ thấp. Để làm được như vậy, tàu cao tốc thường mảnh mai hơn, có ít hoặc ít phần phụ hơn. Ma sát của nước cũng được giảm bớt nhờ việc bảo dưỡng thân tàu thường xuyên để loại bỏ các sinh vật biển và tảo tích tụ ở đó. Sơn chống rỉ thường được sử dụng để hỗ trợ việc này. Các thiết kế tiên tiến như mũi củ hành giúp giảm lực cản sóng.

Một cách đơn giản để xem xét lực cản tạo sóng là xem thân tàu trong mối liên hệ với đường rẽ nước của nó. Ở tốc độ thấp hơn tốc độ truyền sóng, sóng nhanh chóng tiêu tan sang hai bên. Tuy nhiên, khi thân tàu đạt đến tốc độ truyền sóng, dòng gợn sóng ở mũi tàu bắt đầu tích tụ nhanh hơn tốc độ nó có thể tiêu tan, và do đó biên độ của nó tăng lên. Vì nước không thể “tránh ra khỏi thân tàu đủ nhanh” nên về bản chất, thân tàu phải trèo qua hoặc đẩy qua làn sóng mũi tàu. Điều này dẫn đến sự gia tăng sức phản kháng theo cấp số nhân với tốc độ ngày càng tăng.

Tốc độ thân tàu này được tìm thấy theo công thức:

Hải lý (knot, viết tắt là kn):

hoặc, theo đơn vị hệ mét:

trong đó, L là chiều dài của đường nước tính bằng feet hoặc mét.

Khi con tàu vượt quá tỷ lệ tốc độ/chiều dài là 0,94, nó bắt đầu chạy nhanh hơn phần lớn sóng mũi tàu và thân tàu thực sự lắng xuống nước một chút vì lúc này nó chỉ được hỗ trợ bởi hai đỉnh sóng. Khi tàu vượt quá tỷ lệ tốc độ/chiều dài là 1,34, tốc độ thân tàu, bước sóng lúc này dài hơn thân tàu và phía sau không còn được hỗ trợ bởi đuôi tàu, khiến đuôi tàu bị chồm lên và mũi tàu tăng lực cản. Thân tàu hiện đang bắt đầu leo ​​lên làn sóng cung của chính nó và lực cản bắt đầu tăng với tốc độ rất cao. Mặc dù có thể lái một thân tàu dịch chuyển nhanh hơn tỷ lệ tốc độ/chiều dài là 1,34, nhưng việc làm như vậy là cực kỳ tốn kém. Hầu hết các tàu lớn đều hoạt động ở tỷ lệ tốc độ/chiều dài thấp hơn nhiều so với mức đó, ở tỷ lệ tốc độ/chiều dài dưới 1,0.

Đối với các dự án lớn có đủ kinh phí, sức cản thủy động lực có thể được thử nghiệm bằng thực nghiệm trong bể thử nghiệm thân tàu hoặc sử dụng các công cụ tính toán động lực học chất lỏng.

Tàu thuyền còn phải chịu tác động của sóng mặt biển và nước biển dâng cũng như ảnh hưởng của gió và thời tiết. Những chuyển động này có thể gây căng thẳng cho hành khách và thiết bị và phải được kiểm soát nếu có thể. Chuyển động lắc ngang có thể được kiểm soát ở một mức độ nào đó bằng cách dằn hoặc bằng các thiết bị như bộ vây ổn định. Chuyển động lắc dọc khó hạn chế hơn và có thể nguy hiểm nếu mũi tàu chìm trong sóng, hiện tượng này gọi là đập mạnh (pounding). Đôi khi, tàu phải thay đổi hướng đi hoặc tốc độ để giảm lắc.

Vòng đời

Một con tàu sẽ trải qua nhiều giai đoạn trong hành trình hoạt động của nó. Đầu tiên thường là hợp đồng ban đầu để đóng tàu, các chi tiết của hợp đồng này có thể khác nhau tùy theo mối quan hệ giữa chủ tàu, người khai thác, nhà thiết kế và nhà máy đóng tàu. Sau đó là khâu thiết kế do một kiến ​​trúc sư hải quân thực hiện. Sau đó, con tàu được đóng tại xưởng đóng tàu. Sau khi xây dựng, tàu được hạ thủy và đi vào hoạt động. Các con tàu kết thúc sự nghiệp của mình theo nhiều cách khác nhau, từ việc bị đắm tàu ​​đến phục vụ như một con tàu bảo tàng cho đến bãi phế liệu.

Thiết kế

Thiết kế của một con tàu bắt đầu bằng một thông số kỹ thuật mà kiến ​​trúc sư hải quân sử dụng để tạo ra bản phác thảo dự án, đánh giá các kích thước cần thiết và tạo ra bố cục cơ bản về không gian cũng như sự dịch chuyển thô. Sau bản phác thảo sơ bộ ban đầu này, kiến ​​trúc sư có thể tạo ra thiết kế thân tàu ban đầu, mặt cắt tổng thể và cái nhìn tổng quan ban đầu về động cơ đẩy của tàu. Ở giai đoạn này, nhà thiết kế có thể lặp lại thiết kế của con tàu, thêm chi tiết và cải tiến thiết kế ở từng giai đoạn.

Nhà thiết kế thường sẽ đưa ra một kế hoạch tổng thể, một thông số kỹ thuật chung mô tả các đặc điểm riêng của tàu và các bản thiết kế xây dựng sẽ được sử dụng tại địa điểm xây dựng. Thiết kế cho các tàu lớn hơn hoặc phức tạp hơn cũng có thể bao gồm sơ đồ buồm, sơ đồ điện, sơ đồ hệ thống ống nước và thông gió.

Khi luật môi trường ngày càng trở nên nghiêm ngặt hơn, các nhà thiết kế tàu cần tạo ra thiết kế của họ sao cho con tàu, khi gần hết hạn sử dụng, có thể tháo rời hoặc xử lý dễ dàng và lượng chất thải đó được giảm đến mức tối thiểu.

Sự thi công

Việc đóng tàu diễn ra tại một xưởng đóng tàu và có thể kéo dài từ vài tháng đối với một chiếc được sản xuất hàng loạt, đến vài năm để tái tạo một chiếc thuyền gỗ như tàu khu trục nhỏ Hermione, đến hơn 10 năm đối với một tàu sân bay. Trong Thế chiến II, nhu cầu về tàu chở hàng cấp thiết đến mức thời gian đóng tàu Liberty ban đầu kéo dài từ 8 tháng hoặc lâu hơn, xuống còn vài tuần, thậm chí vài ngày. Các nhà xây dựng đã sử dụng dây chuyền sản xuất và các kỹ thuật chế tạo sẵn như những kỹ thuật được sử dụng trong các nhà máy đóng tàu ngày nay.

Vật liệu thân tàu và kích thước tàu đóng vai trò lớn trong việc xác định phương pháp đóng tàu. Thân của một chiếc thuyền buồm bằng sợi thủy tinh sản xuất hàng loạt được làm từ khuôn, trong khi thân thép của tàu chở hàng được làm từ các phần lớn được hàn lại với nhau khi chúng được chế tạo.

Nói chung, việc xây dựng bắt đầu từ thân tàu và trên những con tàu có chiều dài trên khoảng 30 mét bằng việc đặt sống tàu (đặt ki). Điều này được thực hiện trong một ụ tàu hoặc trên đất liền. Sau khi thân tàu được lắp ráp và sơn, nó sẽ được hạ thủy. Các giai đoạn cuối cùng, chẳng hạn như nâng cấu trúc thượng tầng, bổ sung thiết bị và chỗ ở, có thể được thực hiện sau khi tàu nổi (sau khi hạ thủy).

Sau khi hoàn thiện, tàu sẽ được giao cho khách hàng. Hạ thủy tàu thường là một buổi lễ có ý nghĩa quan trọng và thường là khi con tàu được đặt tên chính thức. Một chiếc thuyền chèo nhỏ thông thường có thể có giá dưới 100 USD, 1.000 USD cho một chiếc xuồng cao tốc nhỏ, hàng chục nghìn đô-la cho một chiếc thuyền buồm du lịch và khoảng 2.000.000 đô-la cho một chiếc thuyền buồm lớp Vendée Globe. Một tàu đánh cá dài 25 m có thể có giá 2,5 triệu USD và một chiếc phà chở khách tốc độ cao sức chứa 1.000 người có thể có giá khoảng 50 triệu USD. Chi phí của một con tàu một phần phụ thuộc vào độ phức tạp của nó: một tàu chở hàng tổng hợp nhỏ sẽ có giá 20 triệu USD, một tàu chở hàng rời cỡ Panamax khoảng 35 triệu USD, một siêu tàu chở dầu khoảng 105 triệu USD và một tàu chở LNG lớn gần 200 triệu USD. Những con tàu đắt nhất thường là do chi phí của các thiết bị điện tử trên nó: một tàu ngầm lớp Seawolf có giá khoảng 2 tỷ USD và một tàu sân bay có giá khoảng 3,5 tỷ USD.    

Sửa chữa và chuyển đổi

Các con tàu gần như được bảo trì liên tục trong suốt hành trình hoạt động của mình, cho dù chúng đang hoạt động, ở bến tàu hay trong một số trường hợp, trong thời gian trạng thái hoạt động bị giảm giữa các lần thuê tàu hoặc các mùa vận chuyển.

Tuy nhiên, hầu hết các tàu đều yêu cầu phải di chuyển đến các cơ sở đặc biệt như ụ tàu theo định kỳ. Các nhiệm vụ thường được thực hiện tại ụ tàu bao gồm loại bỏ sự phát triển sinh học trên thân tàu, phun cát và sơn lại thân tàu, đồng thời thay thế cục ăn mòn dùng để bảo vệ thiết bị ngập nước khỏi bị ăn mòn. Việc sửa chữa lớn hệ thống đẩy và lái cũng như hệ thống điện chính cũng thường được thực hiện tại ụ tàu.

Một số tàu bị hư hỏng nặng trên biển có thể được sửa chữa tại cơ sở được trang bị cho việc sửa chữa lớn, chẳng hạn như xưởng đóng tàu. Tàu cũng có thể được chuyển đổi cho một mục đích mới: tàu chở dầu thường được chuyển đổi thành kho chứa và bốc dỡ sản xuất nổi.

Kết thúc dịch vụ

Hầu hết các tàu chở hàng đi biển đều có tuổi thọ từ 20 đến 30 năm. Thuyền buồm làm bằng gỗ dán hoặc sợi thủy tinh có thể tồn tại từ 30 đến 40 năm. Tàu gỗ nguyên khối có thể tồn tại lâu hơn nhưng cần được bảo trì thường xuyên. Du thuyền vỏ thép được bảo trì cẩn thận có thể có tuổi thọ hơn 100 năm.

Khi tàu già đi, các lực như ăn mòn, thẩm thấu và mục nát sẽ làm giảm độ bền của thân tàu và con tàu trở nên nguy hiểm khi ra khơi. Tại thời điểm này, nó có thể bị đánh đắm trên biển hoặc bị phá hủy. Tàu cũng có thể được sử dụng làm tàu ​​bảo tàng hoặc được sử dụng để xây dựng đê chắn sóng hoặc rạn san hô nhân tạo.

Nhiều tàu không đến được bãi phế liệu và bị mất tích trong các vụ cháy, va chạm, mắc cạn hoặc chìm trên biển. Quân Đồng minh mất khoảng 5.150 tàu trong Thế chiến II.

Đo tàu

Người ta có thể đo tàu về chiều dài tổng thể, chiều dài giữa các đường vuông góc, chiều dài tàu tại mực nước, dầm (chiều rộng), độ sâu (khoảng cách giữa đỉnh boong thời tiết và đỉnh keelson), mớn nước (khoảng cách giữa đường nước cao nhất và đáy tàu) và trọng tải. Một số định nghĩa về trọng tải khác nhau tồn tại và được sử dụng khi mô tả các tàu buôn nhằm mục đích thu phí, đánh thuế…

Ở Anh cho đến khi có Đạo luật Vận chuyển Thương mại năm 1876 của Samuel Plimsoll, các chủ tàu có thể chất hàng lên tàu của họ cho đến khi boong của họ gần như ngập nước, dẫn đến tình trạng tàu không ổn định một cách nguy hiểm. Bất cứ ai đăng ký lên một con tàu như vậy để thực hiện một chuyến hành trình và khi nhận thấy nguy hiểm đã chọn rời khỏi tàu thì có thể phải ngồi tù. Plimsoll, một Nghị sĩ Quốc hội, đã nhận ra vấn đề và nhờ một số kỹ sư đưa ra một công thức khá đơn giản để xác định vị trí của một đường ở mạn thân của bất kỳ con tàu cụ thể nào, khi nó chạm tới mặt nước trong quá trình xếp hàng, có nghĩa là con tàu đã đạt đến mức tải an toàn tối đa. Cho đến ngày nay, dấu hiệu đó, được gọi là “Đường Plimsoll”, tồn tại ở mạn tàu và bao gồm một vòng tròn với một đường ngang xuyên qua tâm. Trên Ngũ Đại Hồ ở Bắc Mỹ, vòng tròn được thay thế bằng một viên kim cương. Bởi vì các loại nước khác nhau (mùa hè, nước ngọt, nước ngọt nhiệt đới, nước mùa đông ở phía bắc Đại Tây Dương) có mật độ khác nhau nên các quy định tiếp theo yêu cầu vẽ một nhóm đường về phía trước dấu Plimsoll để biểu thị độ sâu an toàn (hoặc phần nổi phía trên bề mặt) mà một loại nước cụ thể hướng tới. tàu có thể chở hàng trong nước có mật độ khác nhau. Do đó, “nấc thang” của các đường được nhìn thấy phía trước nhãn hiệu Plimsoll cho đến ngày nay. Đây được gọi là “dấu mạn khô” hoặc “dấu vạch tải trọng” trong ngành hàng hải.

Ô nhiễm tàu

Ô nhiễm tàu ​​là ô nhiễm không khí và nước do vận chuyển. Đó là một vấn đề ngày càng gia tăng khi thương mại ngày càng trở nên toàn cầu hóa, gây ra mối đe dọa ngày càng tăng đối với các đại dương và đường thủy trên thế giới khi quá trình toàn cầu hóa tiếp tục. Người ta đã dự đoán rằng “lưu lượng vận chuyển đến và đi từ Hoa Kỳ ​​tăng gấp đôi vào năm 2020”. Do lưu lượng giao thông tại các cảng biển tăng lên, ô nhiễm từ tàu thuyền cũng ảnh hưởng trực tiếp đến các khu vực ven biển. Sự ô nhiễm được tạo ra ảnh hưởng đến đa dạng sinh học, khí hậu, thực phẩm và sức khỏe con người. Tuy nhiên, mức độ con người gây ô nhiễm và ảnh hưởng của nó đến thế giới như thế nào vẫn còn gây tranh cãi và là chủ đề quốc tế nóng hổi trong 30 năm qua.

Sự cố tràn dầu

Sự cố tràn dầu có tác động tàn phá đến môi trường. Dầu thô chứa hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) rất khó làm sạch và tồn tại nhiều năm trong trầm tích và môi trường biển. Các loài sinh vật biển thường xuyên tiếp xúc với PAH có thể biểu hiện các vấn đề về phát triển, dễ mắc bệnh và chu kỳ sinh sản bất thường.

Với lượng dầu khổng lồ được vận chuyển, các tàu chở dầu hiện đại phải được coi là mối đe dọa đối với môi trường. Một tàu chở dầu có thể chở 2 triệu thùng (318.000 m3) dầu thô, hoặc 84.000.000 gallon Mỹ (318.000.000 lít). Con số này gấp hơn sáu lần số lượng bị đổ trong sự cố Exxon Valdez được biết đến rộng rãi. Trong vụ tràn dầu này, con tàu mắc cạn và đổ 10.800.000 US gallon (40.880.000 lít) dầu xuống đại dương vào tháng 3/1989. Bất chấp nỗ lực của các nhà khoa học, nhà quản lý và tình nguyện viên, hơn 400.000 con chim biển, khoảng 1.000 rái cá biển và số lượng lớn cá bị chết.    

Liên đoàn ô nhiễm của các chủ tàu chở dầu quốc tế đã nghiên cứu 9.351 vụ tràn dầu vô tình kể từ năm 1974. Theo nghiên cứu này, hầu hết các vụ tràn dầu là do các hoạt động thông thường như bốc hàng, dỡ hàng và nạp dầu nhiên liệu. 91% các vụ tràn dầu đang hoạt động đều có quy mô nhỏ, dẫn đến lượng dầu tràn mỗi lần ít hơn 7 tấn. Sự cố tràn dầu do tai nạn như va chạm, tiếp đất, hư hỏng thân tàu và vụ nổ lớn hơn nhiều, với 84% trong số này liên quan đến tổn thất trên 700 tấn.

Sau vụ tràn dầu Exxon Valdez, Hoa Kỳ đã thông qua Đạo luật Ô nhiễm Dầu năm 1990 (OPA-90), trong đó có quy định rằng tất cả các tàu chở dầu đi vào vùng biển của Hoa Kỳ phải có thân kép vào năm 2015. Sau vụ chìm tàu ​​Erika (1999) và Prestige (2002), Liên minh Châu Âu đã thông qua các gói chống ô nhiễm nghiêm ngặt của riêng mình (được gọi là Erika I, II và III), yêu cầu tất cả các tàu chở dầu đi vào vùng biển của mình phải có thân kép vào năm 2010. Các gói Erika đang gây tranh cãi vì chúng đưa ra khái niệm pháp lý mới về “sơ suất nghiêm trọng”.

Nước dằn

Khi các tàu lớn như tàu container hay tàu chở dầu dỡ hàng, nước biển được bơm vào các khoang khác trong thân tàu giúp ổn định, cân bằng tàu. Trong quá trình chất hàng, nước dằn này được bơm ra khỏi các ngăn này.

Một trong những vấn đề với việc vận chuyển nước dằn là sự vận chuyển các sinh vật gây hại. Meinesz tin rằng một trong những trường hợp tồi tệ nhất về việc một loài xâm lấn đơn lẻ gây tổn hại cho hệ sinh thái có thể là do một sinh vật phù du dường như vô hại. Mnemiopsis leidyi, một loài thạch lược sinh sống ở các cửa sông từ Hoa Kỳ đến bán đảo Valdés ở Argentina dọc theo bờ biển Đại Tây Dương, đã gây ra thiệt hại đáng kể ở Biển Đen. Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1982 và được cho là đã được vận chuyển đến Biển Đen bằng nước dằn của một con tàu. Số lượng loài thạch lược tăng theo cấp số nhân và đến năm 1988, nó đã tàn phá ngành đánh cá địa phương. Sản lượng đánh bắt cá cơm giảm từ 204.000 tấn năm 1984 xuống còn 200 tấn năm 1993; từ 24.600 tấn năm 1984 xuống 12.000 tấn năm 1993; cá thu ngựa từ 4.000 tấn năm 1984 xuống 0 vào năm 1993”. Hiện nay, thạch lược đã làm cạn kiệt động vật phù du, bao gồm cả ấu trùng cá, số lượng của chúng đã giảm đáng kể, tuy nhiên chúng vẫn tiếp tục duy trì sự thống trị đối với hệ sinh thái. Gần đây, thạch lược đã được phát hiện ở biển Caspian. Các loài xâm lấn có thể chiếm giữ các khu vực đã từng bị chiếm đóng, tạo điều kiện cho các bệnh mới lây lan, giới thiệu vật liệu di truyền mới, thay đổi cảnh quan và gây nguy hiểm cho khả năng kiếm được thức ăn của các loài bản địa. “Trên đất liền và dưới biển, các loài xâm lấn gây thiệt hại khoảng 137 tỷ USD doanh thu và chi phí quản lý ở Mỹ mỗi năm”.

Nước dằn và nước đáy từ tàu cũng có thể lây lan mầm bệnh cho con người cũng như các bệnh và chất độc có hại khác, có khả năng gây ra các vấn đề sức khỏe cho con người cũng như sinh vật biển. Chất thải vào vùng nước ven biển, cùng với các nguồn ô nhiễm biển khác, có khả năng gây độc cho thực vật, động vật và vi sinh vật biển, gây ra những thay đổi như thay đổi tốc độ tăng trưởng, gián đoạn chu kỳ hormone, dị tật bẩm sinh, ức chế hệ thống miễn dịch, và các rối loạn dẫn đến ung thư, khối u và các bất thường về di truyền hoặc thậm chí tử vong.

Khí thải

Khí thải từ tàu được coi là nguồn gây ô nhiễm không khí đáng kể. “Các tàu biển chịu trách nhiệm cho khoảng 14% lượng khí thải nitơ từ nhiên liệu hóa thạch và 16% lượng khí thải lưu huỳnh từ việc sử dụng dầu mỏ vào khí quyển”. Ở châu Âu, tàu chiếm một tỷ lệ lớn lưu huỳnh được đưa vào không khí, “nhiều lưu huỳnh bằng tất cả ô tô, xe tải và nhà máy ở châu Âu cộng lại”. “Đến năm 2010, có tới 40% ô nhiễm không khí trên đất liền có thể đến từ tàu thuyền”. Lưu huỳnh trong không khí tạo ra mưa axit làm hư hại cây trồng và nhà cửa. Khi hít phải, lưu huỳnh được biết là gây ra các vấn đề về hô hấp và làm tăng nguy cơ đau tim.

Phá dỡ tàu

Phá hoặc hủy tàu là một loại hình xử lý liên quan đến việc tái chế phế liệu, với thân tàu bị vứt bỏ tại nghĩa địa tàu. Hầu hết các con tàu đều có tuổi thọ vài thập kỷ trước khi bị hao mòn nhiều đến mức việc trang bị lại và sửa chữa trở nên không kinh tế. Việc phá tàu cho phép tái sử dụng các vật liệu từ tàu, đặc biệt là thép.

Tuy nhiên, ngoài thép và các vật liệu hữu ích khác, tàu (đặc biệt là các tàu cũ) có thể chứa nhiều chất bị cấm hoặc bị coi là nguy hiểm ở các nước phát triển. Amiăng và biphenyl polychlorin hóa (PCB) là những ví dụ điển hình. Amiăng được sử dụng nhiều trong đóng tàu cho đến khi nó bị cấm ở hầu hết các nước phát triển vào giữa những năm 1980. Hiện nay, chi phí liên quan đến việc loại bỏ amiăng, cùng với những rủi ro tiềm ẩn về bảo hiểm và sức khoẻ tốn kém, có nghĩa là việc phá tàu ở hầu hết các nước phát triển không còn hiệu quả về mặt kinh tế. Việc loại bỏ kim loại để làm phế liệu có thể tốn kém hơn giá trị phế liệu của chính kim loại đó. Tuy nhiên, ở hầu hết các nước đang phát triển, các nhà máy đóng tàu có thể hoạt động mà không gặp rủi ro về các vụ kiện thương tích cá nhân hoặc yêu cầu về sức khỏe của người lao động, có nghĩa là nhiều nhà máy đóng tàu này có thể hoạt động với rủi ro cao về sức khỏe. Hơn nữa, người lao động được trả lương rất thấp và không có tiền làm thêm giờ hoặc các khoản phụ cấp khác. Thiết bị bảo hộ đôi khi không có hoặc không đầy đủ. Bạn có thể hít phải hơi và khói nguy hiểm từ các vật liệu đang cháy và những khu vực đầy bụi amiăng xung quanh các vị trí hỏng hóc như vậy là điều thường thấy.

Bên cạnh sức khỏe của công nhân bãi, trong những năm gần đây, nạn vỡ tàu cũng trở thành vấn đề môi trường được quan tâm lớn. Nhiều quốc gia đang phát triển, nơi đặt các bãi phá dỡ tàu, có luật lỏng lẻo hoặc không có luật môi trường, tạo điều kiện cho một lượng lớn vật liệu có độc tính cao thoát ra môi trường và gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng cho những người phá tàu, người dân địa phương và động vật hoang dã. Các nhóm chiến dịch môi trường như Greenpeace đã đặt vấn đề này lên hàng đầu trong các chiến dịch của họ./.