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Engineering

Aéroglisseur

Lancez le ventilateur de sustentation et regardez l’engin quitter sa jupe jusqu’à ce que le coussin porte son poids et que l’air s’échappe par un jeu de quelques centimètres, exactement là où la courbe du ventilateur rencontre la fuite. Mettez les gaz sur la mer : les propres vagues de l’engin freinent le plus à la bosse près de sqrt(gL/pi), où le sillage fait une longueur d’engin - une hélice faible reste coincée en dessous à la vitesse de la formule fermée, une forte passe et court jusqu’à sa vitesse maximale. Essayez la plage, sans vagues ; ralentissez le ventilateur jusqu’à ce que le coussin ne décolle plus l’engin de sa jupe.

Aéroglisseur — Image réelle de l’application
Image réelle de l’application

Ce qui se passe

Un engin de 1800 kg, 6 sur 3 m, avec une jupe de 0,6 m. Le ventilateur suit une courbe parabolique, 2 kPa à débit nul et 15 m³/s à pression nulle ; le coussin est compressible et fuit par le jeu à C_d·périmètre·jeu·sqrt(2p/rho), de sorte que l’engin se pose là où le débit du ventilateur égale la fuite à la pression m g / A. L’hélice carénée donne 3 kN décroissant avec la vitesse, contre la traînée de l’air et, sur la mer, la résistance de vague de la zone de pression mobile à bords de jupe lissés ; sa bosse est près de sqrt(g L / pi). Sur la plage la jupe frotte le sable. RK4 à 1 ms ; les travaux de pilonnement et d’avance sont comptabilisés avec les mêmes poids.

À essayer

Laissez l’engin décoller et comparez le jeu à la formule ; mettez les gaz sur la mer et regardez la vitesse buter sur la bosse ou la franchir ; essayez la plage ; ralentissez le ventilateur jusqu’à ce que l’engin repose sur sa jupe.

Le modèle et ses limites

Un engin rigide en pilonnement et en avance seulement, une zone de résistance de vague bidimensionnelle, un seul coussin sans dynamique d’assiette ni de jupe, une eau calme. Vitesses et jeux sont ceux de cet engin idéalisé.

Équations du module
Équations
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)

Autres expériences

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Planeur sous-marin — Image réelle de l’application

Engineering

Planeur sous-marin

Lancez depuis un navire de recherche un planeur sous-marin jaune à travers trois kilomètres d’océan ouvert, sans la moindre hélice : une vessie d’huile dans son nez gonfle et dégonfle d’un quart de litre, la batterie glisse d’un centimètre vers l’avant ou l’arrière, et les ailes en flèche transforment la légère descente ou montée en un long plané. Il vole en dents de scie à travers l’eau ensoleillée et la thermocline jusque dans l’obscurité, où le plancton scintille dans son sillage, et chaque plongée et chaque remontée stationnaire concorde avec sa formule fermée - tan γ = CD/CL, la vitesse d’après la flottabilité nette, l’assiette d’après l’équilibre des moments. Pomper l’huile vers l’extérieur à 150 m coûte 2ΔV·p ; comparez des cycles peu profonds et profonds, réglez l’assiette avec la batterie, donnez-lui une vessie trop petite et regardez la plongée se bloquer à la profondeur neutre dans la thermocline, assouplissez la coque, ou volez contre un courant ; l’autonomie sur une batterie est estimée à chaque cycle et chaque joule est suivi jusque dans l’eau.

Bogie ferroviaire — Image réelle de l’application

Engineering

Bogie ferroviaire

Faites rouler un essieu à tables coniques sur une voie d’essai et regardez sa trajectoire tracée sur le ballast, agrandie trente fois. Un essieu libre décrit la sinusoïde de Klingel, longue de 2 pi sqrt(b r0/lambda) ; lié à son bogie par des ressorts latéral et de lacet, il est stable jusqu’à la vitesse critique que donne le critère de Routh-Hurwitz, et une impulsion s’amortit - dix pour cent plus vite et la même impulsion grandit en lacet d’un boudin à l’autre. Usez les tables vers une conicité plus forte et la vitesse critique baisse, raidissez le ressort de lacet et elle monte ; mettez la voie en courbe et l’essieu se cale au décalage où pseudo-glissement et suspension s’équilibrent.