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爱吱声»广场 › 研究生院 › 铁马阆苑 › 【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力
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【原创】图说美苏核潜艇的兴波阻力

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潮起潮落

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楼主
发表于 2013-2-4 13:03:36 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 13:09 编辑 + {  \/ X% d( a. X; r/ L$ g

. g) g7 a6 F4 i9 V潜艇在水面航行，会掀起航行波，航行波会产生兴波阻力。兴波阻力与潜艇的航速有关，也与艇型设计有关。航速越快，航行波越大，兴波阻力也就越大；但艇型设计不同，在同等航速下，不同型号的潜艇，其兴波阻力也会有所不同。这个，看其掀起的航行波大小，就可一目了然。5 L' ?/ U/ J% x% Q
# V1 Q6 C9 d5 r4 w" ]! j
就兴波阻力看，总体感觉，苏联核潜艇虽然建造工艺显得粗糙，但瑕不掩瑜，其艇型设计还是比较考究的，兴波阻力要小于美国核潜艇。
: C3 E% G6 i3 {3 r3 Z; q
  j2 X/ `# W/ }2 ^; P下面发一组照片对比一下：" e, r( ?! X$ U8 e: o

# J$ X5 x; g  l4 r5 d: B/ Y1、        低速航行# F/ |0 U1 A& X
- B% `2 f2 r# V  T

, P. B% _* }0 ~6 w% uBATON ROUGE号
3 M: w, i. I8 M4 D
/ O5 J% v. y( x, F8 M3 W7 M1 |, p+ Y8 J% ~  r
V-2级. R- I7 f! G; }+ W

; f* E3 g/ t* F4 a0 B& k# S上图为美国洛杉矶级核潜艇“BATON ROUGE”号。附带一说：该艇后来在摩尔曼斯克附近海域执行间谍侦察任务时，被俄塞拉级核潜艇K-276号撞残了。大概修了两年吧（懒得查了）也没修好，成了第一艘退役的洛杉矶级核潜艇。俄艇脑袋撞瘪了一块，修好后依然在航。
! P, l, W9 M0 J* I$ U- |( `
' \/ N5 ^" ^" I8 d8 [下图为苏联V-2级核潜艇。2 r3 x  `9 r4 i5 Q

! w  {- |" M) ^: }! ^! ^这两条艇都在进港，为低速航行，因此两者掀起的航行波彼此彼此。兴波阻力与航速关系莫大，因此低速航行时，两国核潜艇产生的兴波阻力都差不多。1 ^( K$ C" z8 c7 o
& Y) m( q) ~: C  r
& |, ?4 b" ]7 V; z. f. {: b+ g1 u+ ]
2、        中速航行
* k1 z' U! ?& h8 y3 b
( Y+ l- X4 j7 j7 S; m5 j3 a0 o; c
弗吉尼亚级$ X1 U( X. e8 X% t

; a$ c5 Z) i7 o- k  R& E* c4 t6 E; I" S7 T; h9 K
V-3级+ m8 N3 |' }3 G8 b; n7 N6 l" A0 G" p

" k4 B# ?+ K! M' z% A% o上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
; w' G, q( F7 [7 _9 C5 \0 f0 V* H
4 m6 T( L! {6 P: z9 j2 G中速航行时，差别就出来了。沉重的海水已经漫上了弗吉尼亚级前甲板，而V-3级的艇首依然挺立，海水没漫上来。) J9 C9 y3 P2 \% s& i; z

8 o4 ~2 _8 q. u9 m9 H
+ w; N6 J4 r5 d8 K3、高速航行( a/ r5 ]" |1 ?

9 A) K) a  q. I6 Y: I# I& t' e3 j
' |/ C$ |* ?8 N$ y) g$ [! t高速航行的美国洛杉矶级
  P! z+ C* t( E! G
! C. X" Q6 L; H/ y5 H- m( W$ l3 e. O! p3 l) u& |# T% V
P级
( R# L! B+ d0 `+ D0 |1 m  J
8 K4 j- z5 P* U6 `
1 l  t: Y' x" M4 d3 uC-1级6 @" S( q0 q7 d- q

5 s  W+ N- Z" Y1 [+ e
  @& \# Q; p" M) K& LV-1级
; l+ n* }: A" [. j( d3 f) ^% @1 y6 v6 k& H- t9 C0 ?
上图为美国洛杉矶级，下边多放了几张苏联核潜艇高速航行的照片。分别是P级、C-1级（本图为租借给印度的那艘）及V-1级核潜艇。, G1 M+ P# C/ g- l: x: b) R4 m: U

9 ~2 @) |9 B8 q& A高速航行时，差别巨大。沉重的海水已经涌上了洛杉矶级的前后甲板，白花花的航行波汹涌澎湃，该艇已呈低头翘臀姿势，我们称为“埋首现象”。颇有点像猪拱地，道理也一样，拱得越深，阻力越大。反观高速航行的苏式核潜艇，其兴波阻力要小得多。
! y4 ^' [9 r+ {8 u
8 |% C' A4 h3 w: D/ M! a5 j4% E9 s* ~: d( D1 l- k$ i
$ x& b% X* C+ k2 ~
编队航行的洛杉矶级核潜艇，水面舰艇的尾迹要小得多，对比一下。. N1 J( n& `% C" r2 f

4 a: T) k; Y) K( I核潜艇水面航行的照片有时挺骗人，看着气势汹汹的样子，其实其航速并不大，也就20节左右。其尾迹要比水面舰艇壮观得多。0 F) q. Q: B. k' _% A
+ T& h9 b5 R4 @. }" N2 H% Q

; _1 S' R8 ]$ |6 q

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参与人数 4爱元 +22 学识 +7 收起 理由
蓦然回首 + 10 + 5 谢谢！有你，爱坛更精彩
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逍遥探花
  • TA的每日心情
    开心
    2 小时前

    • 签到天数: 2780 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-2-4 13:14:19 | 只看该作者
    外行看热闹，没有老兄见解还真不知道这里面有这么多道道。
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    维京老海盗

    该用户从未签到
    板凳
    发表于 2013-2-4 13:37:24 | 只看该作者
    是不是因为两者采用的艇艏外形不一样？我印象中美国潜艇的艇艏是长水滴形和雪茄形，显得比较尖而细长，毛熊的更圆钝和短一些，更类似鲸形艏？
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    地板
    发表于 2013-2-4 13:44:39 | 只看该作者
    我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不一样，不好比较。
    / Z8 y8 u2 a! X6 P) m" R# r6 [$ ~- e; ^3 D1 m
    凭记忆说，洛杉矶级和苏联潜艇的艇首就像鸡蛋的两头。洛杉矶级像雪茄，而苏联的更接近拉长的水滴。因此洛杉矶级比较容易上浪。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    5#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:01:26 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 13:44 . E" P, B7 `& ]* P$ B
    我觉得这么比不公平。首先核潜艇要满足水下航行的需要，对于水面航行要求不高。其次，不同级别的艇首线形不 ...

    7 b' a; v( E5 |+ W以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基本就是个圆管子了。
    7 ]& r) n  h" H4 ]- u) N& k
    2 l6 t" _' @8 t$ t8 Q# E; i
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    猫元帅
  • TA的每日心情
    衰
    2021-2-5 00:48

    • 签到天数: 1421 天

    [LV.10]大乘
    6#
    发表于 2013-2-4 14:03:55 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 7 b! [$ q4 s7 t3 z
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
    3 S7 h6 X% x% b, h$ i0 D
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆材料。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    7#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:07:51 | 只看该作者
    猫元帅 发表于 2013-2-4 14:03 - Y% T& Q* y( V
    我一直认为中央流体动力研究所的那帮人其实比美国人牛。美国人很多东西是靠了大功率发动机，和高技术包覆 ...

    ) C5 Z7 ^6 K/ o* p% M8 x是，苏联核潜艇在某些方面挺牛的。航速、潜深、火力、推进功率都强于美国。隐身技术方面，苏联在70年代，已经上消声瓦了。美国大概在90年前后才上消声瓦。
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    akboz

    该用户从未签到
    8#
    发表于 2013-2-4 14:20:48 | 只看该作者
    一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/214也设计了类似的指挥台围壳，再加上一流的工艺，看上去就很舒服。
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    9#
     楼主| 发表于 2013-2-4 14:55:24 | 只看该作者
    akboz 发表于 2013-2-4 14:20
      b) v  a  W  K一向很喜欢俄国人的ACURA攻击核潜艇的线性，特别是低阻三元流线体指挥台围壳，漂亮极了。现在德国人的212/2 ...
    0 \1 I' o2 a* D7 G) t/ x
    是，我也一直很喜欢阿库拉级、212A级潜艇的造型。在光溜溜的潜艇里，这两种艇的造型当属最漂亮的了。
    1 l7 u" d# ?' z5 N+ E! H
    5 k5 ~- ^' y6 c. _1 N
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    10#
    发表于 2013-2-4 15:21:20 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 14:01 ! b. e; S4 C9 f& z! B1 q
    以三代艇比较，苏联核潜艇造型很考究，更接近水滴形。老美早期的鲣鱼级还行，后来从长尾鲨级开始，艇型基 ...
    % V% \7 F: @" w3 @
    严重赞同这句…基本就是跟棍子啊
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    11#
     楼主| 发表于 2013-2-4 16:43:06 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:20 编辑
    $ C" D: M# |6 s5 N# W' Z7 ?& z, y' E0 m/ Q2 ^7 R2 z8 p
    发几张线图比较一下/ C6 Q. y5 i! v1 T. v. O4 o

    9 |& w/ B0 l8 l$ j  E: [, ]% }" W& s
    洛杉矶级' U: j% K( k5 j

    1 R. f& f# ~  v' r& N8 r( J) m' X1 a( n# T/ Z! C, q/ Q! z
    弗吉尼亚级0 [7 n$ p/ I/ Q4 \: \

    * y3 m: w3 b  r' F0 h1 ?  ?" j6 O1 Z9 F
    : h! K  w2 e+ G' X: e9 y9 e$ V. c* v阿库拉级5 V. C% \8 u+ |4 c. e% y

    5 @3 d) G: w' f  |& J
    4 p! P% ]  q& ?8 p  W  Z# r6 ?阿尔法级& S3 E; k! P/ O

    / W& c$ t/ `' s8 p$ K. t% t! ]* t' {% v+ v! U" _0 u, K( Z3 f

    0 E- [8 O* H# C  ]+ I4 ?亚森级
    8 Q" O, G/ h  R1 d. U
    ) U. ]/ w. B& A+ j) `+ t6 i' `) t7 k  i, {& r
    自长尾鲨级起，美国核潜艇的艇型已基本固化，基本就是一个圆筒子，包括鲟鱼级、洛杉矶级、海狼级、弗吉尼亚级等皆如此。其间出现的几艘实验艇（一角鲸号、白鱼号、利普斯科姆号等），在艇型上，几乎看不出与同期批量建造的核潜艇有何区别。: K9 p3 K6 l5 t% q' {4 G0 x
    : E' v; ]. E* G0 ?
    个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。; s( W: P! _4 X. Y2 n+ {

    : B0 ]4 t7 f; V2 v+ o与美国不一样，苏联从第二代SSN（V级）起，艇型就已经采用水滴型了。而705型更是登峰造极之作，造型非常滑顺，适合高速航行。但到了亚森级，苏/俄核潜艇，在艇体上说，已经与美国区别不大了——当然，艇体长径比还是比美国更考究。# G' `$ P. C8 f7 j+ _1 {1 t
    " V2 E9 [' O" [: _2 q# U
    2 [! q9 p  ?; i# M2 `+ {
    3 k( I- k' [2 W* _3 H% |, v5 J

    / B7 i/ |  }2 l8 O6 x" @4 V  f
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    大鹏翔宇
  • TA的每日心情
    怒
    2021-2-15 22:05

    • 签到天数: 204 天

    [LV.7]分神
    12#
    发表于 2013-2-4 17:09:33 | 只看该作者
    双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？
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    groovy26
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47

    • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘
    13#
    发表于 2013-2-4 17:37:21 | 只看该作者
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 16:43
      \# Q# [+ S; P: A: |发几张线图比较一下

    6 P* F% _$ U% R. t/ @是不是美国喜欢模块化建造，有可能某几条艇会增加一个舱段…所以这种构型适合之后的大批量生产时的微调？
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    14#
     楼主| 发表于 2013-2-4 18:05:11 | 只看该作者
    大鹏翔宇 发表于 2013-2-4 17:09
    * f0 a! ?! L' R* b  @双壳体是不是比单壳体更耐撞一些，所以伊万们对水下撂跤有恃无恐？

    1 \5 n. O/ [( l, {5 S2 C' i! g- Y: J/ I  X
    是，双壳体、小分舱结构，加上大储备浮力，抗沉性肯定好。苏联核潜艇潜的深，板材强度高，也是一个因素。1 C: D+ J) ]6 ~0 k% F! [+ d+ T2 R

    / x  _# ]2 s2 b3 i8 \  ?8 b
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    TopGun

    该用户从未签到
    15#
    发表于 2013-2-4 19:10:00 | 只看该作者
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。/ y! _  P( N  m  l& e
    6 n" K/ U( ]3 ]
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。8 J' e. r9 y- `! v

    : d* d% I) S! K, U3 n: O+ E4 B以上请指正。4 F) a6 H) S# s# f

    $ U( p6 s! M# r5 d7 R6 S3 O0 t- W/ G- G0 L/ T

    " T0 g) `1 _: o- ]* ~7 N) i1 ~3 }
    ) h$ M2 q0 z9 ~
    8 ?( J/ L  i4 U! E% l5 K
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    16#
     楼主| 发表于 2013-2-4 19:22:32 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-4 22:39 编辑 9 }+ z. S: t. V4 O
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10
    $ j0 L3 O' e5 y* p1 K美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    * c+ [1 S6 w( o1 k1 D: L6 H6 H0 s& F- z& k; [1 R6 r6 s
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    1 f/ }  y- o7 k$ M7 Z. E. Y3 f

    % y8 U2 G6 M5 H) j& j“埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。& S6 F; j. X2 v

    , j: `1 N) S, S# q& u  C双壳体对艇型有修正调整作用，这也是苏联核潜艇更接近水滴型的原因之一。
    4 J: U2 N, c* ]' i8 l1 z& v4 q; x+ m! r# g$ U$ _
    : B* O; C9 I- R) e' o
    7 r2 q: E) M! a4 C) J2 I

    0 a: i. C  |( x& J$ O0 v当然，也不是说单壳艇的艇体就一定是个前后一边粗的圆筒子。比如英国机敏级就在固壳上边加了非耐压结构，有些设备可以布置在舷间结构中，也可降低兴波阻力（至少吧，兴波没都压在前甲板上）。所以这事儿全在设计。
    ; K5 O8 x' z, M9 Y  ~
    " @6 m5 f/ I5 P  n1 O7 s
    . |5 h* ]( r: Y6 }9 g2 e* `
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    TopGun

    该用户从未签到
    17#
    发表于 2013-2-4 20:16:19 | 只看该作者
    本帖最后由 TopGun 于 2013-2-4 07:17 编辑 0 ]. }0 k; H* d0 P5 G. o
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    ; W; Q8 K7 O" \“埋首”指的是航行时出现的现象，是兴波导致，在水面静止时没有“埋首”说法。3 [. }6 H: X; Q+ x% N3 k
    & Z: n% F  ]$ @9 ~4 B" }
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    % g; S$ h/ m; g; `4 x/ L' p
    3 t* r3 S* Q; p* G3 h' c美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。
    - j7 ]. @5 b9 L$ X+ F: E8 F0 C& V& c' O" K; v* x2 i6 a" s5 l
    在水面航行出现埋首时，潜艇虽艇首因被埋而低头。但因为本来艇首就是仰首，所以虽然低头，但不至于翘尾巴。
    + K+ b# }2 v9 z1 B) S  T, h4 Q  ?$ G" r" l' z- r
    苏俄潜艇因采用双壳，不但直径大而且储备浮力大，导致在水面时浮出水面的高度高。所以埋首现象很少见。5 J5 u; R" |% g/ y- C
    4 v6 U0 \. u. ]+ e* f3 A: n' w
    另外，洛杉矶级看来也在改进中加装了泵射装置，是否噪音也见了一些？
    9 c6 W; F3 X" p2 F% v3 y0 P3 C& C  j+ ^9 l% d
    ; |6 K8 \6 O5 I" Y  N" e0 h

    : o" I# P$ \1 C* J, H9 o3 ~0 u& h6 ?) ]2 T
    ( R/ q6 s* n8 w& [2 F
    % Z" E/ ]# M8 {7 L4 p" ]+ ?$ a
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    MacArthur
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08

    • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    18#
    发表于 2013-2-7 06:52:31 | 只看该作者
    水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
    . }& U. h3 Q8 X  y
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    潮起潮落

    该用户从未签到
    19#
     楼主| 发表于 2013-2-7 09:57:22 | 只看该作者
    本帖最后由 潮起潮落 于 2013-2-7 10:11 编辑 % W2 ]- P& G5 _
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    1 ~: ^3 }6 U$ w: q, T水面航行时兴波阻力大是否说明水下航行时的阻力也会很大？现在的潜艇水面航行已经不是主要模式了吧？
    , ~% m: a# N( }, {# C ...
    ) O9 @+ R* a3 D- C8 M$ y
    6 P# T9 ^9 W4 I+ ]3 ~/ A, C& _
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    ( M3 ^+ i8 O! n( H6 O# y+ b% y) Z. L9 K
    潜艇在水面航行时，影响航速的阻力有摩擦阻力、旋涡阻力、兴波阻力、突出体（比如舰桥）空气阻力。潜艇在水下时波浪造成的兴波阻力和空气会随之消失，影响潜艇水下航速的阻力就只剩下摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力。
    & V. W3 D% F, E* W" F/ e
    5 f" [6 R$ }6 v- t+ Q但问题是潜艇在水下航行时，浸水面积增大，摩擦阻力、旋涡阻力和突出体阻力也相应增大，这对潜艇（尤其是水滴型核潜艇）水下航速反而高（显见是因阻力小导致），是个理解上的难点，这涉及到水上/水下航行阻力大小的数值问题。但在水下高速航行时，水滴型的水下航行阻力肯定要小于水上，这是确定无疑的。具体数字~~~没具体数字。艇型不一样，数值也肯定不一样。不是技术流，拍不出具体数字。我懒，满足于记结论。
    7 n4 ]& T  w% A; v9 n5 r, e0 K
    % x/ O  R- x( X) R3 B% E1 u现代潜艇水面航行已不是主要模式，但具体而言，也能看到某些常规艇（就算是不太老的型号吧）的设计思想还没转过来，比如法国的奥古斯塔级、039型，其艇型上还是偏于照顾水面航行。按我理解，英国的机敏级核潜艇也有点这个意思。当然，现在主流艇型基本都是水滴型了。* p4 u; Y1 m  A1 a( O2 h2 d

    1 F3 @& }. b5 q  c5 H6 {
    : L. M9 \7 m- T7 H8 v  T% u, U. Y

    ! C4 |& O4 u% V  t
    - t0 E0 r; F" I* S& r; R4 m1 t
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
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    [LV.10]大乘
    20#
    发表于 2013-2-8 22:02:32 | 只看该作者
    哈哈，这里讨论啥的都由啊。记得船舶在水中航行受到波浪的阻力好像与弗洛德数有关。不过我不是学液体流体力学的，对这个也就是知道个名词而已，楼主给讲讲呗
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