Engineering
Luftkissenfahrzeug
Starten Sie das Hubgebläse und sehen Sie das Fahrzeug von seiner Schürze steigen, bis das Kissen sein Gewicht trägt und die Luft durch einen Spalt von wenigen Zentimetern entweicht, genau dort, wo die Gebläsekennlinie die Leckage trifft. Geben Sie über dem Meer Gas: die eigenen Wellen bremsen am stärksten am Buckel nahe sqrt(gL/pi), wo die Heckwelle eine Fahrzeuglänge lang ist - ein schwacher Propeller bleibt bei der geschlossenen Geschwindigkeit darunter hängen, ein starker bricht durch und läuft bis zur Höchstgeschwindigkeit. Versuchen Sie den Strand, wo es keine Wellen gibt; drosseln Sie das Gebläse, bis das Kissen das Fahrzeug nicht mehr von der Schürze hebt.
Was passiert
Ein Fahrzeug von 1800 kg, 6 mal 3 m, mit 0,6 m hoher Schürze. Das Hubgebläse folgt einer Parabel, 2 kPa bei geschlossenem Auslass und 15 m³/s bei Nulldruck; das Kissen ist kompressibel und leckt durch den Schwebespalt mit C_d·Umfang·Spalt·sqrt(2p/rho), so setzt sich das Fahrzeug, wo der Gebläsestrom der Leckage beim Druck m g / A gleicht. Der ummantelte Propeller gibt 3 kN, mit der Geschwindigkeit fallend, gegen Luftwiderstand und über dem Meer den Wellenwiderstand des bewegten Druckfelds mit geglätteten Schürzenrändern; sein Buckel liegt nahe sqrt(g L / pi). Am Strand schleift die Schürze stattdessen über den Sand. RK4 mit 1 ms; Hub- und Längsarbeit werden mit denselben Gewichten verbucht.
Zum Ausprobieren
Lassen Sie das Fahrzeug abheben und vergleichen Sie den Spalt mit der Formel; geben Sie über dem Meer Gas und sehen Sie die Geschwindigkeit am Buckel hängen oder durchbrechen; versuchen Sie den Strand; drosseln Sie das Gebläse, bis das Fahrzeug auf der Schürze sitzt.
Das Modell und seine Grenzen
Ein starres Fahrzeug nur in Hub und Längsrichtung, ein zweidimensionales Wellenwiderstandsfeld, ein einzelnes Kissen ohne Trimm- oder Schürzendynamik, ruhiges Wasser. Geschwindigkeiten und Spalte sind die dieses idealisierten Fahrzeugs.
Gleichungen des Moduls
Gleichungen Q_fan = Q0·√(1 − p/p0), Q_leak = C_d·L_p·h·√(2p/ρ) + ε·p dp/dt = γ·p_a/V_c·(Q_fan − Q_leak − A·w), m·a_z = p·A − m·g + N_skirt D_w = (2p²B/(ρ_w·g))·(1 − cos kL)·e^(−(kσ)²), k = g/V² m·a_x = T0·(1 − V/V_p) − ½·ρ·C_D·A·V² − D_w, V_hump = √(g·L/π)
