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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 2 f- N8 g3 A+ a$ j2 f9 Y; L& ^0 N, e
  o( `) B0 [6 ^7 F
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。
# X, W* ~* Y8 N* T* d7 r$ ^' {, J2 L; B1 C& I5 @4 t- V
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。
# p2 [( x! Q' e8 t4 m! U* @9 G
' O# o' o& a9 Q1 X) H! k+ G+ P8 ~下面发一组照片对比一下：4 h+ E/ I* G7 c5 |- B( ]
5 L4 U' ]% T; b7 l1 E
1、        低速航行
3 C0 z# q+ Y& I  v* O- U  t- l$ B2 G, a9 q

; {4 D1 p) t8 e. @; a) N0 aBATON ROUGE号3 o0 c; J0 R; Z" \+ z$ z

. m7 N3 ?8 ^4 d3 e- E$ k3 @5 H( u6 r$ ]* c; w# N
V-2级
$ n8 R! ^; y7 D& i
/ Z1 G+ @- n" c6 L8 ~* S: y" E: \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+ c. F+ N% D

2 V! d' {& A( P7 N1 p下图为苏联V-2级核潜艇。
, }3 {2 Z8 c' L" C9 M# ]
: t1 ^$ T! W) ~5 B6 L; x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。4 [2 P3 g" _/ Q9 _
  a6 D* U8 J0 k+ P) M

1 Y% x3 D' g: w2、        中速航行& T1 v9 I& g# Q! q; l' M
7 L, j1 s0 U, N# r4 T; c+ B

0 y0 j7 A8 a' `弗吉尼亚级5 X4 Q3 F8 s+ w. ^

7 n$ y5 V$ P: F7 V0 @* f- A
3 S/ b# o! N+ J# hV-3级
! b- V/ j( e: K% ?& {9 Y  z/ v# l# Y
上图为美国弗吉尼亚级“密苏里”号，下图是苏联V-3级。
4 N' v  K& W; q4 i" C. ?! d5 o0 c9 q6 ], ]1 m" @: S1 I
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。
' _+ i) Y* c( s0 K; e
8 L' {7 u; u& Z# L; o" W
2 X% `/ y& l/ W3、高速航行* M) E) `) M- ?% [3 F& O
4 V+ a) G7 ]% p& y

) Q) s# U! W# w8 m高速航行的美国洛杉矶级
7 e7 ]0 F+ u) ?0 U9 u( m' @; j2 D* @1 R  g( H

# b! X7 L% Z* K( K/ yP级2 M( V1 j9 b& J! J0 r: E

/ {  q+ a2 ~- ^; z* R: }2 j( I5 n* z# A
C-1级2 z7 I6 {5 [0 @1 Y( L  I3 Q

8 J* s$ ~  Y6 G8 _5 O/ s/ t" Z
! c$ j  h7 I2 Q8 P; NV-1级, v0 W1 `5 W  r* d: M9 G' q
" N3 c% g2 [' o- Z& N( O: X
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。, A% @4 F. H* _: e" d

  N, E$ [! M! A& j/ s- B! ^: P8 b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。
+ T+ _  g* A& \; L2 G
) _$ _+ M( L$ @/ _! ~( F4: Z6 D* u) K& X& K9 v5 t

) Q, s4 ]6 w$ Q$ U2 j3 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。+ A2 v8 z# R3 Y% Q1 w2 L4 K9 @

) o* Q( ?+ _% }! S  u/ K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。# x/ R/ B! \, q- {1 x8 h: D: ?

, X8 L/ `5 @/ i+ u+ y9 G" A
% H, G8 ?; a2 R  Y( i) r5 K

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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
    1 小时前

    • 签到天数: 2882 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。
    : G' u. x1 @+ p
    - a% I8 q3 u, _" t$ V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
    : _/ z. t& F$ Y2 z# J  I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 ...

    6 b  t( D2 X! \8 H; V, P3 B. ?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。: U0 w# Q% ~  ^- h4 p

    9 z# u1 ]) b" ^/ y' q
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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
    & P& w1 Y, B0 ~: L& x+ o9 |- `, X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 ...

    / L3 R, F6 \8 c4 A: O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 : T+ x! H' }8 E0 j, z
    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 ...

    : B+ Z  a( d; y: D$ l5 G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
    * ^" I1 U' O( J( r) m8 ~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 ...
    % O" c+ c% J9 @) k2 S9 V; b+ I
    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。
    / ^& X  c) s; f1 }5 y- h: ~" q5 ^
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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 ' t8 G$ y+ x( o9 T& t, ~
    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 ...

    1 v8 I0 M- q2 V  |6 a- U- y% ?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
    * @9 g5 A5 \# o. ^6 B
    * t/ v# d: L+ d1 m$ N3 R发几张线图比较一下
    # I1 e5 T6 c# r- f( Y; N
    1 E' ?$ _% k0 _0 Q+ D
    6 B1 S1 T7 |# @5 W* ~/ N, c' b洛杉矶级
    6 v9 G# ^( h5 N* ~, Z
    8 ?* T& O# P2 R+ y, z
    & Q! Y* `% T7 r: R" I" [弗吉尼亚级: }: [, X% f7 [

    # }$ E$ V* a4 o  G5 r3 T* T' X9 P7 C% @2 r1 T, s2 m
    阿库拉级+ o, \! z+ l7 y2 b# V

    3 U$ ~2 f9 Z5 u2 t: v+ J' E/ F5 M% J' B8 ]0 ]7 w/ g; D
    阿尔法级9 @: T5 n& s' N5 x4 x

    8 d  F0 D7 }# y# }; ~( b2 `* y# s0 N' b4 ]: c+ y  X; d# X
    * V! L* \' `$ w+ R0 R1 [
    亚森级
    . Q" t6 N1 r3 M3 v7 g7 V1 @# J
    $ g6 _7 f9 u# X3 o# j/ b4 D
      K1 C* u% e) ^6 ?- Q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。5 ^2 M' ~) @% {  G- d( n! e

    0 X+ k: \' K8 z) i个人认为，美国核潜艇里，最具水滴形造型的是鲣鱼级。" G/ g# y, }, z: q3 X7 `1 H

    : t% b# c; a) f0 R: L, F, W3 l2 _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。
    6 E2 J  g" r& R9 L! ^
    . V' z  L" y. f: E/ w
    9 J( P# Q; J6 B2 T+ |. F  n' i2 k* K4 M& p8 B# g) W  I

    4 I" c. ^# G# P
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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
      _4 ~' z3 m0 l  B5 n发几张线图比较一下

    : `) T4 X: v+ [6 O. }( T* g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
      @8 R/ Y: U4 y  f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？

    ( \( D, J5 P$ ^4 O. @9 h. W+ H2 U. W6 ]* l- @* W
    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。% I% W5 n+ B2 a; m( b" p8 n

    ! \2 e$ o% ~, z+ ^5 s9 o
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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。6 w9 l" S) q7 z7 g& |

    9 Z+ t) B6 x" V; f/ c( p苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻力小。, O4 H4 s7 _  {# q) T* h  f
    5 t6 ?6 N3 `' X( y% {* f
    以上请指正。
      ]  S0 J* ^, O$ A% W$ H( z; d4 Y+ h" Z" m7 {1 P" N# |
    ( K; G: G' T7 D  G" U( x
    8 r: `* h8 F( J7 g
    ; H2 w8 \& V8 [1 J6 q& ?

    , H  T; h" X2 v( ?  I  b
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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 ' X# p- `* {$ f) _7 z/ y) Y7 a; G
    TopGun 发表于 2013-2-4 19:10 3 |" h  L8 m# U8 |& }0 n
    美国潜艇为了对付埋首，潜艇在水面静止时自然首部上仰。( d& o8 D5 \, G! z( a
    7 B2 Z: m+ e/ _; Z6 |
    苏俄潜艇因有双壳体所以直径大，附带好处是兴波阻 ...
    2 m& d* ~6 }: L# x; L! k) Q8 U3 w, l

    6 l' z. S4 V6 A  V4 N- w3 i6 e“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。
    8 h) }" ~2 C  P7 M8 J8 R; i
    0 X3 F4 f$ ]- e% i; C1 Z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。
    + u+ I1 M3 P+ d+ H; ~0 ]
    ; S6 p' T. i  ^& {5 M  P9 R- x  f$ ]: u

    $ f- E6 X) A8 ^- q- D5 r0 Z+ n, s& _$ x# s- m/ W6 F
    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。. R! I2 t+ j: Z- i- b* o
    / |% ]- }# Z4 h1 c8 ?$ k

      L, l- L6 t; k( t$ z& M8 K( N) A
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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
    ) D  d: E; ^  ]1 `3 M$ R( o
    潮起潮落 发表于 2013-2-4 06:22 ' M( I+ U# l3 a
    “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。1 V: x2 C8 ?8 m+ I
    - v4 Q$ r" C, d; B1 F5 j
    双壳体对艇型有修正调整 ...

    % u. o$ z( H! ~
    : W& D% S6 V9 J- h+ B7 D美国潜艇在静止时艇首上仰，表示艇首的储备浮力大。$ L( N1 _9 v6 x# t/ {. I2 y4 ^. n; O) h
      q7 o' L; s/ X+ R
    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。+ D( w3 K- K$ M0 m+ b& w& r% b
    6 O' _2 m. C" T4 X& J# L, Y0 Z
    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。
    % I% w* L- s0 G3 O4 K9 K% Y) }7 h# o& ^- @+ p7 D
    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？
    / `5 G. R! A5 r+ I8 [$ P  Q1 E
    - @# w* r( h! B* ?! }) K& O$ L: i

    % e: _% p. u6 Q" M
    * J, d( H) z* v+ U$ Z
    : u1 w6 u8 V2 j% l' Z! S- J% K+ C% W4 ]' ~/ 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？
      L! C$ l; u" ]
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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
    2 I- A- [% D. `
    MacArthur 发表于 2013-2-7 06:52
    & T8 [) K: z3 V( P2 j# J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？
      N. n- W9 `; Z* B2 m% `# x ...
    3 ~- T8 t1 `- K/ ~

    / B: h/ |, a1 n- L* V# ^不是技术流，仅凭上学时对教员授课内容的印象试着回答。
    ( P! p. [: b/ ^! I5 Z
    2 r! a- ]( y7 n6 J/ u4 f* w+ ^, `( I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。
    / U& D, j: J1 o+ h- W: [, {+ s% P) O$ F- G' Q4 x
    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。
    . q+ V; S% p( E3 y! f
    2 {4 E* s& v; A7 Q2 O3 Z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。
    ! |$ t; P4 m5 D- _- x
    1 X# V1 F1 n  `6 P5 ^- i, a
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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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