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欧洲船设计趋势

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发表于 2017-12-25 14:49 | 显示全部楼层 |阅读模式

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最近在看船型的时候发现一些问题,不知道大家有没有注意到,欧洲近些年的船型跟90年代之前的船的一些区别。 比如垂直船首,跟船体一样宽的尾部,双舵,舭缘线(chine line)等,这些都带来了更好的航行性能,但降低了远洋的能力,而同时期美国船还保留了更多的传统设计。

我有个疑问,欧洲船这些新的设计代表趋势吗?还是因为欧洲人用船的环境决定了他们更注重性能?还是成本的原因或是其他?



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发表于 2017-12-25 17:15 | 显示全部楼层
英国的帆船也一样,法国意大利德国的帆船,尤其是北海地中海沿岸地区,几个量产品牌在国内进口较多,而恰恰是他们的量产船本来就是根据这些地方的海况和水文条件设计的,并不适合北大西洋的海况。设计理念带来的作品结果就相差这么大,还不用说因为这些为了适合欧洲工薪阶层的廉价量产品,进口没几年,因为复合材料的老化问题,普遍出现的船体龟裂了,而这种降低船体结构强度的老化,都是没有保修一说的。

点评

材料老化能再详细说说吗,之前还真没听说过这个问题。材料现在不都是用的玻璃纤维+树脂么,我看CF论坛上老外还认为三明治的结构也能用上30年。有些人还说他们去Hallberg Rassy这样的船厂看了也就那么回事,用料和工  详情 回复 发表于 2017-12-26 10:43
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 楼主| 发表于 2017-12-26 10:43 | 显示全部楼层
Orisun 发表于 2017-12-25 17:15
英国的帆船也一样,法国意大利德国的帆船,尤其是北海地中海沿岸地区,几个量产品牌在国内进口较多,而恰恰 ...

材料老化能再详细说说吗,之前还真没听说过这个问题。材料现在不都是用的玻璃纤维+树脂么,我看CF论坛上老外还认为三明治的结构也能用上30年。有些人还说他们去Hallberg Rassy这样的船厂看了也就那么回事,用料和工艺都跟量产船差不多,卖得贵只是因为北欧人工贵。

北大西洋这事也是,按有些老外的说法欧洲高纬度看到的最多的倒是这些量产船,毕竟产量大价格又低,总体数量碾压那些小众的蓝水船品牌。 当然我不太认同这种说法,能航行和能舒适航行还是有区别的。

点评

原材料和工艺上区别感觉还是蛮大的。 简单点的例子,可以看一些游艇会附近扔了的那些破船壳子。 有的时候一些东西不是想做好就能做好,原材料的品质不好做工再好也没用吧。 寿命短的好像能短到10年。  详情 回复 发表于 2018-2-2 17:47
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发表于 2017-12-26 11:15 | 显示全部楼层
船尾回宽,我感觉还是从提高活动空间角度出发的,水下部分还是流线的纺锤型,在不以兑速为主的休闲巡航中,宽大的船尾可以供更大的甲板空间,他们喜欢玻璃钢的主要原因是批量加工难度低,人工成本低,而其本身的搞老化性能,并不稳定,受材料,工艺等方面影响非常严重

点评

老化的问题好像现在已经很明显了,尤其是很多游艇会附近扔掉的成批玻璃钢船壳。  详情 回复 发表于 2018-2-2 17:49
宽船尾肯定是为了空间,不管是甲板上还是船舱。但这种设计不是降低了船速,反而是增加船速,我看到的资料是这样解释的,这样的设计增加了虚拟水线,还对船首波和船尾波产生的阻力有影响(这里太专业了我看的也不是很  详情 回复 发表于 2017-12-26 11:48
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发表于 2017-12-26 11:17 | 显示全部楼层
而且大家注意没有,我感觉现代的船型越来越向中式帆船了 欧洲船设计趋势

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从水线的最大宽度位置来说,是这样的。其他方面就完全是不相干的事情了。  详情 回复 发表于 2017-12-26 14:24
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 楼主| 发表于 2017-12-26 11:48 | 显示全部楼层
自由的浪花 发表于 2017-12-26 11:15
船尾回宽,我感觉还是从提高活动空间角度出发的,水下部分还是流线的纺锤型,在不以兑速为主的休闲巡航中, ...

宽船尾肯定是为了空间,不管是甲板上还是船舱。但这种设计不是降低了船速,反而是增加船速,我看到的资料是这样解释的,这样的设计增加了虚拟水线,还对船首波和船尾波产生的阻力有影响(这里太专业了我看的也不是很明白)。至于水下部分,只要用到了硬的线条(chine)肯定就不再是以前那种完全流线体的样子了。

宽船尾的缺点我理解主要是抗尾浪的性能差,美国人认为蓝水船最好是两头尖(double ender),宽船尾不管是停泊还是航行的时候,浪大了都容易被不停的被拍屁股。停泊的时候不舒服,航行的时候难以保持航线,另外尾部浮力大了(船尾体积大和chine的设计都提供了更多的浮力)造成船首容易下沉上浪。
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发表于 2017-12-26 13:55 | 显示全部楼层
一生全靠浪~ 发表于 2017-12-26 10:43  欧洲船设计趋势
材料老化能再详细说说吗,之前还真没听说过这个问题。材料现在不都是用的玻璃纤维+树脂么,我看CF论坛上 ...

化学材料受到紫外线影响发生的老化现象是不可避免的,无论再怎样提高材质改善工艺,结果都只能做到延缓而不是改变。这点和钢质船用牺牲阳极防锈的原理是根本不同的,而且防紫外线涂料的价格是远高于阳极金属价格的,这点看看化妆品价格就能得到一个直观印象。

老化形成的龟裂,已经表示了结构强度发生了改变,不管是玻璃钢还是碳纤维,树脂粘合剂老化造成的裂纹或者剥离都是一样的。所以即使是老外的赛艇,动辄几千万美元的产品,更新换代退役的年限都特别短,而且因为无法自然降解,连回收的残值都没有,一般过完服役期后只能改装成强度需要不那么高的运营船了。

现代帆船的设计特点的确越来越朝古典中式帆船的船型特征,这是因为传统的欧洲帆船型线,为了适合北大西洋海况,采用的是鲭鱼型的,而中式帆船是鸭子凫水型的,主要适合于中国的内陆湖泊等平静水域,而在荷兰的Delft大学研究适合竞赛的帆船船型时,从静水水池试验中发现的确是鸭子凫水的船型效率最高。但并不是这种船型就是最适合航海的唯一答案,相反早在十九世纪法国人就得出了最适合航海的船型,是需要船艏艉都成为尖头,这样才能使得在实际航海中的船舶效率最高的,并根据这个原理制造出来了系列的铁甲舰。因此船艉宽大主要还是由于帆艇本身的甲板活动空间太小造成的,国内人主要还是因为基本都是业外人士,被至今为止进口船洗脑才得到这么个印象,但从设计专业的观点上讲,我历来推荐的都是英国等大洋船型,而不是需要船东自身具备更好身体素质去适应航海的海况。

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钢船现在太少了吧,帆船基本没有厂家在做钢船的。铝的倒是有一些很有吸引力的,但是价格....,而且现在铝船甲板部分也用玻璃钢了,紫外线的问题还是存在。说道老化的问题,70年代造的玻璃钢船现在没退役的也很多,这  详情 回复 发表于 2017-12-26 15:14
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发表于 2017-12-26 14:05 | 显示全部楼层
自由的浪花 发表于 2017-12-26 11:15  欧洲船设计趋势
船尾回宽,我感觉还是从提高活动空间角度出发的,水下部分还是流线的纺锤型,在不以兑速为主的休闲巡航中, ...

玻璃钢制造工艺,相对于钢船的来说,难度下降了不止一个级别,就连粮农组织援助非洲的渔船项目,都采用玻璃钢,原因就在于玻璃钢等复合材料制造,并不需要高深的前置知识,也不需要如焊接一样的工艺设备,所以即使复合材料报废后会造成大量的污染也总比没有更好,在国内只有玻璃钢等复合材料制造资格的厂家,总的来说是远远比不上钢质建造资质的,即使游艇也一样。但也就因为污染问题,国内是不允许进口二手玻璃钢船的。
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发表于 2017-12-26 14:24 | 显示全部楼层
自由的浪花 发表于 2017-12-26 11:17
而且大家注意没有,我感觉现代的船型越来越向中式帆船了

从水线的最大宽度位置来说,是这样的。其他方面就完全是不相干的事情了。

 欧洲船设计趋势

第一个是中国帆船的俯视图, 水线基本按甲板来变化,所以你可以估计得出水线最大宽度在后1/3。
第二个图是老式的西方帆船(无论大小都这样)。可见最大宽度很靠近船头。

第三个是现代的一些帆船,最大宽度已经移动到中部乃至中部之后。如同截去船尾一角的菱形。

第四个是最近的一些帆船,竭力把最大宽度往最后面移动。基本就呈现三角形。


老外有些自己鼓捣的“中国帆船”,很多看着帆是那么一回事,但看他船体就变成第二种样式了,这是不对的。
上次论坛里面KoekWeiChew 发了几个一个老外的中国帆船图纸,他的船体形状就很正确。
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发表于 2017-12-26 14:51 | 显示全部楼层
两头尖的船体,从受力上来说当然是最好。 比如你在最危险的波浪中拱位置,你的中部船体最宽,而两头分担的重量最小,这样船体中部的弯矩就会小。越大吨位的船,这点显得越重要。但对于10米长的小帆船来说,结构强度不是很重要的问题,这个一般不需要考虑。

至于水力学上的阻力问题。两头尖阻力小是个形象的想当然问题。你草率地看问题的时候是这样的。当然如果你深入去看问题,那就不是这样的了。

尖头,实质是对付兴波阻力的事情,也就是表面这一层的阻力是需要尖头。但一艘正常的船你不可能只考虑水面的事情,水中的事情也必须考虑。对于船体巨大而航速相对不高的船(比如巨型油轮),水中的阻力占绝大部分,所以船头就不需要尖锐了。而纯粹在水中航行的核潜艇,则根本不考虑水面的阻力,所以头就是纯圆钝的了,这样阻力才小。

尖尾,从简单的流体力学来说,似乎是无论如何都需要的。但实质上这只是个你怎么看船体在水上航行的事情。
你如果只从俯视的角度出发来看船体,那么似乎是要尖尾巴。但实质上船是在水中一个三维空间中航行,你如果从侧视的角度来看船体,那个在平面上呈现的尖尾巴对去流作用是半毛钱关系没有。有关系的反而是船底板的斜度问题。而实质的船体通常来说,总是宽度大于吃水数倍,也就是水中这部分阻力,主要来自于船体后部底部 而不是船体后部两侧。

那么尖尾巴会对阻力造成什么不良影响么?
答案当然是会。
这个收缩的尖尾巴会在船尾造成如同船头一样的兴波阻力(一种降低阻力的办法是让船尾波和船头波叠加后后互相抵消,但这只是理论想象,实际是很难做好的)。如果没有船尾的收缩段,自然就不存在船尾的兴波阻力。
当然基于这种考虑,船体似乎在水线上似乎是个三角形最佳,也就是船体水线最宽处在最尾部。
而在限定船长的时候,你会发现,如果把水线最宽处移动到最后面,那么你的船体前部的水线可以更加尖锐,那么兴波阻力可以更小。

这个现象或者这种设计方法人们也是近几十年才意识到的。比如奥林匹克运动会中的赛艇类项目,为了防止有人利用这个现象来通过技术手段而非人的体力来获得优势。规定了重要两点:其中一点是水线最大宽度不得在船长50%之后(另一点是船体水线不得出现内凹)。

中国人的传统船体,最大宽度通常是在船体后1/3处。这是中国船体的一个重要优势。

至于水下形状——没人规定你水线是什么样,水下就必须什么样对吧。
但很遗憾,这个这么简单的道理,以前造船的时候就是无法解放思想。 以前造船确实是水线长啥样,水下也啥样。
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发表于 2017-12-26 15:12 | 显示全部楼层
垂直船首的问题
实际是和原先的前倾式船头相对的概念。
简单一点说,如果你现在把一艘前倾式的船体,其他部分完全不变,直接把露出水面的那部分前倾船头砍掉,这样就获得了一个垂直的船头。

这样可行么? 当然可行,为什么不可行呢?
那么问题来了,为什么要这么做呢?

首先呢,我们讨论船的时候经常要说到一艘船有多长云云。也就是你比较船的时候,是以船的长度来做标杆的。在同样的船长的情况想,截去水面那截船头的船,其水线长度是比没截去的更长的(或者说同样水线长度的船,其全长是截去船头的更短)。

当然这种简单粗暴的做法可能会引起一些不好的地方,比如海面又不是完全平静的,如果一个波浪拍上来,你那直接截去的船头的三角形平板会造成不小的阻力。或者说这样不大好看,从外观上说没有之前的那种劈波斩浪的气势(是的,是所谓的气势,和真实的事物道理毫不相关)。
这些都可以改良。但本质不会变:就是将水线延长到最大——也就是和船全长一样。

等宽的船尾,一方面是扩大船尾可用空间。这个很直观,明显无论甲板面积还是舱内空间都大了不少。
另外一方面也是为了降低阻力。这个理解起来费劲,我前面已经专门说过了就不多说了。简单霸道的解释就是现代赛艇都这样。
这种设计带来的缺点,一方面是船体强度会下降。不过这对于小船来说并不造成什么影响。另外就是在波浪中,宽大的船尾会加剧纵摇(波浪的船尾抬升力矩大),不过这一点呢,一般航行中也很难察觉。

舭缘线(chine line)这个事情,其实和倾斜船头一回事。设计的本质是: 不和水接触的地方不需要搞圆滑,怎么简单怎么来。
就好比那个前伸的船头,你压根不和水面接触,你再搞水力学也是白搭。
所以船底是个光滑的曲面,到了侧壁这里完全没必要继续光滑下去,那就直接上下一刀。这样就会出现一根显著的边界线。而原先的设计是圆滑过渡的。

当然这种设计也和制造工艺与材料学甚至审美观念也有关系。

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我觉得你说的对  发表于 2017-12-26 15:35
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 楼主| 发表于 2017-12-26 15:14 | 显示全部楼层
Orisun 发表于 2017-12-26 13:55
化学材料受到紫外线影响发生的老化现象是不可避免的,无论再怎样提高材质改善工艺,结果都只能做到延缓而 ...

钢船现在太少了吧,帆船基本没有厂家在做钢船的。铝的倒是有一些很有吸引力的,但是价格....,而且现在铝船甲板部分也用玻璃钢了,紫外线的问题还是存在。说道老化的问题,70年代造的玻璃钢船现在没退役的也很多,这种材料已经算是经历了时间的考验了,我倒认为不是很大的问题。当然金属的肯定更坚固耐用,但还是价格的问题....。话说回来了如果真的不差钱,有人考虑过用钛造船么,连阳极都省了。

两头尖这种设计19世纪法国人推广的吗?这种设计应该是很古老的了吧。我个人不太喜欢这种设计,按CF论坛老外的说法,上个世纪到现在船体的设计已经有了很大的进步了, 两头尖这种设计已经是过时的了,Bob Perry自己写的文章也都不推荐这种设计了。

英国大洋船型你指的是哪些?Oyster, Westerly,Gunfleet这些?英国船价格感人啊...
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发表于 2017-12-26 15:26 | 显示全部楼层
然后再说个双舵的事情

赛艇里面 侧风航行的时候船体会以很大的角度倾斜。如果你的船是尖头尖尾的(老式帆船大都这样),那么你倾斜的轴线基本是纵中线。当然你的舵也在纵中线上,现在船体斜了,舵叶也跟着倾斜了,这时,舵的效果会下降。

如果你的船是尖头宽尾的(现在赛艇基本是这样)船体倾斜后并不是绕纵中线歪倒的,这个要特别注意。它是基本沿着舷侧来倾倒的,也就是船尾有很大一部分翘出水面,自然也包括那个舵。这样舵就可能有一部分出水了,再加上本身就倾斜了,舵效大幅度下降。
但如果我们搞左右两个舵。那么其中一个舵必定还在完全在水中,并且和水体是垂直的(船体中立时,舵是外张的,船体倾斜的时候水中舵就趋于垂直了),完全发挥舵效。而另外一个舵,虽然翘出水面完全丧失功能,但也带来一个好处——这个现在不在水中的舵,它的水中阻力也没了。

另外从结构受力的角度出发,两个较短的舵,加起来的结构重量会比一个较长的舵更小。



对于巡航船来说,一般不会以赛艇那种大角度倾斜来航行,所以这个双舵减低阻力的事情不存在。
但双舵吃水深度比单舵要小一点,这对有些龙骨可收缩的帆船来说是比较重要的。
还有些设计用双舵是因为它那个双舵是可以在搁浅的时候当支点,左右各一个,船就不容易侧翻了。
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发表于 2017-12-26 15:36 | 显示全部楼层
大型和超大型基本都是钢的,铝的都少
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发表于 2017-12-26 15:43 | 显示全部楼层
我就发个美国公司

这个设计比较老土,也不能说高大上。但他也在跟随潮流。
人家都在更新,自己不能老吃老本混日子对吧。

这是老款的Didi Cruise-Mini


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新的长啥样呢?
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上面这个是巡航船
下面这个是竞赛级别的

 欧洲船设计趋势
整体光滑的船体

新款的改成啥样子呢?
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船尾两侧直接切掉,另一个原因是宽度限制。 宽度已经被限定的情况下,如果船底还搞自然收缩,那么船底和水接触的部分宽度有限(也就是变相的尖尾,而我们要降低阻力一个重要原则是让船尾水线变得更宽,或者说最宽)。



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这就是我担心的地方,美国人现在造的船跟欧洲人90年代造的船型差不多,欧洲人现在算是进步了吗?如果这代表的是趋势,美国人以后也都都造欧洲人现在造的这种船型。那就没有便宜的跨洋船了...  详情 回复 发表于 2017-12-26 16:02
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 楼主| 发表于 2017-12-26 15:46 | 显示全部楼层
Begun, 首先要感谢你专业细致的讲解,这些原理我只是粗略的了解,你讲的专业多了. 我其实主要的疑问是,欧洲这些船明显参考了很多赛船的设计,我感觉欧洲的船和美国的量产船有明显的风格区别,美国船更传统和均衡一些。

欧洲船代表的是一种不同的设计理念,从舒适度度上讲,欧洲船内饰更现代化,居住体验更好,但航行中的舒适度就要打问号了。但是赛船的设计能保证更快的到达目的地,这样需要航行的时间也就减少了。传统的老式帆船走的是完全另外一条路,讲究的是安全和舒适的到达,时间不是问题。 而美国量产船走的是中间的路线。当然这都是我个人的感觉,也不一定对。

欧洲这种设计风格看似是先进的,但也带来了另一个问题。既然追求是速度和居住舒适度,为何不干脆选双体船,我想这也解释了近年来新的双体船型号下饺子一样的推出。

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舒适度这个事情是很难界定的。比如你的可用空间大了很多,就是最直观的舒适了。航行中也多数时间都是风平浪静的,而不是什么恶浪滔天。即使有那样恶劣的天气,你那么小的船上也不会体现什么尖头尖尾更舒服一说,论被  详情 回复 发表于 2017-12-26 16:00
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发表于 2017-12-26 16:00 | 显示全部楼层
一生全靠浪~ 发表于 2017-12-26 15:46
Begun, 首先要感谢你专业细致的讲解,这些原理我只是粗略的了解,你讲的专业多了. 我其实主要的疑问是,欧 ...

舒适度这个事情是很难界定的。比如你的可用空间大了很多,就是最直观的舒适了。航行中也多数时间都是风平浪静的,而不是什么恶浪滔天。即使有那样恶劣的天气,你那么小的船上也不会体现什么尖头尖尾更舒服一说,论被浪抛上抛下的感觉 两者都一样糟糕。

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两头尖的一般都是全龙骨,两个加一起那可就比现代的船稳多了,当然我也不是说我喜欢这种船。船上的一切都是选择题,想要一些就要放弃另一些。  详情 回复 发表于 2017-12-26 16:28
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 楼主| 发表于 2017-12-26 16:02 | 显示全部楼层
begun 发表于 2017-12-26 15:43
我就发个美国公司

这个设计比较老土,也不能说高大上。但他也在跟随潮流。

这就是我担心的地方,美国人现在造的船跟欧洲人90年代造的船型差不多,欧洲人现在算是进步了吗?如果这代表的是趋势,美国人以后也都都造欧洲人现在造的这种船型。那就没有便宜的跨洋船了...
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 楼主| 发表于 2017-12-26 16:28 | 显示全部楼层
begun 发表于 2017-12-26 16:00
舒适度这个事情是很难界定的。比如你的可用空间大了很多,就是最直观的舒适了。航行中也多数时间都是风平 ...

两头尖的一般都是全龙骨,两个加一起那可就比现代的船稳多了,当然我也不是说我喜欢这种船。船上的一切都是选择题,想要一些就要放弃另一些。

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现在的帆船貌似没有两头尖的了。那种屁股是尖的甚至是圆的都是至少80年代之前的船了。一般的做法都是屁股直接平板切掉。敞开式救生艇还可以看到两头尖的,但带动力的屁股也变平板了。 美国因为历史上有一艘帆船在  详情 回复 发表于 2017-12-26 17:16
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一生全靠浪~ 发表于 2017-12-26 16:28
两头尖的一般都是全龙骨,两个加一起那可就比现代的船稳多了,当然我也不是说我喜欢这种船。船上的一切都 ...

现在的帆船貌似没有两头尖的了。那种屁股是尖的甚至是圆的都是至少80年代之前的船了。一般的做法都是屁股直接平板切掉。敞开式救生艇还可以看到两头尖的,但带动力的屁股也变平板了。

美国因为历史上有一艘帆船在大赛中赢了英国,后面很多船都按这个蓝本来造,包括现在造的一些复古情怀的帆船,这样就有两头尖的了。

但你说美国帆船很多两头尖,我表示没这么看到。当然另外一方面,美国佬貌似玩动力艇的多,帆船不是很多。
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