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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 ) s$ u5 Y6 _& M( A" W1 G) K

" G( A! a4 G" _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。, G& q! n& ^8 r' G$ z8 S
% S+ G) U, Z, D8 ~! [# k: t* J1 W
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。3 n( h+ _' O3 l* D8 }+ [

" a4 M7 M& ?; n$ W下面发一组照片对比一下：
1 \7 e) S0 O* D% W- Q
, `, k2 b! e  ^1、        低速航行
' Z5 f6 K: R7 g6 v) Y3 o
, n1 ^6 i4 t! c
( X! B( i8 e1 T' `0 H) f& ]BATON ROUGE号4 q$ P  U' M- Y* B; K

  n1 u( k# Y) c6 R7 d" G1 \" L! _
* i0 m) w5 q3 X, A. S! nV-2级- o; L! \' g7 \) G" o
. H# r. ]7 F$ D( f. Q
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。
* \% ~$ }( O# V; J9 D* b( ~: W+ D* \: R7 N9 [
下图为苏联V-2级核潜艇。
" z+ \8 C' M* k" C' D7 B  v3 R
9 J2 e! `/ ~5 ~0 [0 o" t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。$ y3 O1 C# e5 D3 b: h- }
+ a4 G/ t0 S' f: ~- G

, |' L# Q, _2 `  c- {7 n6 w) V2、        中速航行( W/ u/ Q6 j* Z* d

5 q# [* F+ m8 |( V) G* e( O  @
+ d1 ~! e3 |' ]弗吉尼亚级! o4 d. z9 |2 C/ z1 M

4 \$ j8 B! m- r, p9 Q" |
+ `8 Q. `( S' _V-3级5 L. L3 [% a' [5 G6 R/ A
8 i5 E; i* d- i
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。3 o( [# C0 ^! y: G8 ^
; a9 Z) H3 e  k. K# j
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。$ l( n! D" l( T
+ A, g+ H# T8 x8 M1 ~$ C
1 J6 K8 O5 {7 i  Q
3、高速航行2 |- N3 ^7 ^3 I" I- R0 ]

, W0 f2 |' i3 t0 U" v, y: a
. @0 e. X6 Q& m" s2 M2 Y4 u高速航行的美国洛杉矶级- r$ f$ e6 q& L: `/ f- `& h& I1 M

( W$ D$ P0 n9 M! M3 H2 g1 Y6 A9 e% H7 a' O0 w& {& U3 O: Y0 T, {
P级
4 @3 e/ P4 S/ x1 G' c) R" w0 @# w  j0 t6 t' \& X

" K6 a3 F% \' E. m+ X8 {C-1级+ x! O6 n! T, H4 X
2 g1 E4 D* _7 w9 q

0 n3 O1 W9 J3 @! j, x8 oV-1级
3 t! D! O( Y6 n1 j4 [7 |6 e" v9 W4 ~+ q+ e+ w3 f
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。
' b% s' @* u3 z) a8 d, c3 p4 G2 o1 T! d# ^- j: R7 g
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。3 u9 O5 G, ^7 L9 q& O

9 O* Z, y- L( ]; b1 W4
: |/ v4 B, K2 r3 z; ~) v! x% D& l5 ?& k# u
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。
/ U( u4 q' n# k9 h5 a& |( p5 ^3 C' `
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。$ J5 ~5 e: @: N- r+ _; b
' j: r, p' m3 u

! z) ~0 `8 C* \3 ~1 B

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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
    半小时前

    • 签到天数: 2705 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。
    - B% R0 Z/ V$ B# ^1 v! L. l! b8 b9 @2 m, y# H
    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
    + l% J( u& u  W( X; D' p, S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 ...
    % q" p* |: t' r) V
    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。* d% J) v7 n, w; {

    & ~6 M! f8 z5 S) |* v, G5 O
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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 + a4 f& b' y9 Y+ @
    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 ...

    7 Z% ^6 G* M* {' m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
    6 K+ l+ u7 P( N* j( O! K% H: ?2 \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 ...

    2 u8 U) o0 [1 R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
    ( D7 G7 \, Z2 z2 M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 ...
    - p. {5 ^" o, R
    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。; M& {  s4 K. ~# {6 }
    / _8 O& X& |& s) V; I' 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
    1 T' X, \, ?4 L; ~* W$ i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 ...

    0 K2 R; f& C; _3 O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
    % Z1 B. [: U) ~6 P
    3 p6 K6 q! B% _- R发几张线图比较一下
    ; r5 c3 z3 O  V( d5 z2 u' `7 ?2 G" I8 i, S$ ~1 M5 I
    # |, ?( @! D7 W0 J% \) ~0 \
    洛杉矶级
    $ C) l5 z- i9 e5 y& n! j5 f7 \0 K  T1 G7 W% O% }
      ^" b9 y9 w8 u) d8 K0 j
    弗吉尼亚级
      ]1 s! g& `$ K% B$ c
    5 }1 P7 \; m+ K( D
    1 u/ V2 p+ r$ o阿库拉级  |0 \8 _' z; @5 v( c6 o+ g7 _

    ! q- ~4 u6 ~  `0 L; }2 H1 _! U6 m$ p. g9 r
    阿尔法级4 ?  ^& @0 B. Z6 e
    7 }$ s# I: j8 N. r( V
    ; ^) {4 C- ?: |! t$ q
    6 E; |8 K" ?- C! t8 P1 Z  O6 N/ A
    亚森级
    0 `  N* A# L: c1 {; T1 R- u4 _7 j+ {
    - L  ]. Z: n  h5 u6 d2 a0 D( a
    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。& I$ R. v) Y1 G! C7 X4 L; C+ O3 |! [

    * M$ B, a1 n' r6 X个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。
    / u# ~* j/ ~( p" J! n/ w$ b( \0 @' T% ?- s( b. \
    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。
    / n9 ^; g% q. C% ]2 G5 e( l
    - c+ Z+ ]2 b+ Q, O* s3 Z. g7 [4 X5 i0 Q: M4 [" X3 f

    8 c9 X6 |) J8 s5 J# C& D3 u* s1 \7 Z7 ^' w3 }
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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 * ?$ V$ T  I$ m4 h- W
    发几张线图比较一下
    0 v- s' h" }# w3 Y  e9 {# `# k7 X0 v
    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 . |/ f8 t& \- A6 k+ Z
    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？
    6 \0 s9 D5 [" J5 J
    * i( G/ H& @8 N$ V! J: s6 x7 H
    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。
    # A$ W# \9 U; e# b
    0 j- R/ S1 o) e6 h% W6 j: l
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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。: v9 w  e2 I0 \* U' F5 W& U7 \

    , e- Q6 A! n# L3 S2 w苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。- D, A, u% i: W% K4 M* ~! O
      p. m7 E8 a3 c$ j5 Z# Y
    以上请指正。
    $ J5 U3 O# H  b5 l! Q5 M4 O/ e+ U  v9 F( Y. S
    : c6 ~9 S  d/ ]4 M) p( J
    : F4 B. C+ w" F- x
    % s" {$ a3 F) e* h. _

    " \' m  X/ t  u/ J% T
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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 0 e5 i! v% b* Q6 K6 ?% @
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 % }: {& L1 o: \2 c1 ?
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。
    4 T8 m; d4 K- w7 f; e( C
    7 }1 ]9 T! x" F& w2 R4 U9 z* R苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    3 ?/ N# O) h* t5 \, T

    + T: C" l' K/ z: q% l“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。( M6 D5 r1 R) W9 j" i! a

    0 v7 T; \' J' A4 B6 l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。
    2 K0 y" U( W+ Q: F% s8 v( _! W6 C* z
    - k( ?6 ~. T. Q" Y' A. N0 ?7 N8 j2 |+ w' R

    6 [2 R3 z4 B- S5 k8 g( m; k4 M  k9 I% r- ^, r/ o% t- Z: t
    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。( |+ o; W/ U  x$ n

    1 s  v3 @  i$ C
    # i( Y5 @9 k1 t1 g
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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
    . i% t5 r4 M3 |% k
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22
    6 Z. H$ I3 s: G) k- ^* c: L“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。
    4 A9 l9 a# P$ f" R  D: e
    / @$ Y9 Z5 `: [' j双壳体对艇型有修正调整 ...
    . S1 B) a+ W/ u% I  V' a4 j/ ]5 \5 U

    # a, @' _6 j* w! Z+ ?美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。4 p. b, j4 Z5 }& F6 X
    ) u' U# P* y( F" D8 F
    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。: Y* ]# g+ s1 \: [) r

    $ ^4 n4 E% f% S% m7 e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。7 A& b" A# A. s/ `8 f0 }

    ) a- A, c5 |- }* h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？
    / Z3 _9 @, t2 f( |
    : K7 M3 |+ A6 D9 L% @) D( d6 @; l7 B# u0 Z8 r

    3 ~  n. U$ J, x, }
    8 ~. S6 \6 V9 T( W9 d2 A
    0 R1 ~: n. o9 m# N
    . G6 J2 j- I0 h
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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？
    2 m/ Z: S9 x& q- K
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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 6 @' z, |2 s2 N& A! Y3 @
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    4 x* {0 \! K' N' U% p3 l$ z" N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？
    ! d& |6 d% H$ E( L5 G- J! \ ...

    7 W$ W* @$ X* o$ P! v* O5 v+ b& C* b; c, s& j
    不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。4 D  l4 o6 u3 m( _

    - @6 P3 z9 ]* o4 E- c4 i3 `# M3 {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。
    3 S  m% g5 E# ^2 s, v7 b7 J+ [; |! V) ]# d
    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。
    ' T+ ]5 ^  p/ b( m
    2 T+ s: ?/ e7 R! [9 O$ C$ n4 C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。+ R  [$ a, Z9 U- \
    & L% E( S& _% r/ S. s" [

    8 B7 C0 a6 J4 J/ q, Z& T) M% u' _. J* q- |* Y; F$ i3 U4 [/ h) N

    6 N; x1 a0 d, j4 Q  a( c
    1 |. x- H7 h1 f+ g  T. w1 Z2 q
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    xlan1976
  • TA的每日心情
    难过
    2019-4-30 13:17

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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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