Engineering
Wodowanie łodzi ratunkowej
Zwolnij zamkniętą łódź ratunkową swobodnego spadania z rufowej pochylni statku zaopatrzeniowego o zmierzchu. Zjeżdża po prowadnicach z tarciem Coulomba i opuszcza je dokładnie z prędkością sqrt(2 g L (sin theta - mu cos theta)), przechyla się dziobem w dół przez krawędź, aż kontakt ją puści, leci po paraboli i spotyka ciemne morze tam, gdzie mówi wzór zamknięty, z prędkością, jaką daje energia. Nurkuje na dwa metry, wypór kadłuba — prawie pięciokrotność jej ciężaru — obraca ją w górę, wynurza się, a śruba odprowadza ją, gdy kołysanie wzdłużne i nurzanie wygasają. Odczytaj obciążenia na fotelach dziobowym, śródokręciowym i rufowym: z większej wysokości łódź wchodzi szybciej i obciąża mocniej, przy stromszej pochylni wchodzi lepiej ustawiona, przegłębienie na rufę obniża krawędź. Każdy dżul jest śledzony w tarcie, opór, uderzenie i wodę.
Co się dzieje
Zamknięta łódź ratunkowa 8,5 m o masie 8475 kg (30 osób), ze środkiem ciężkości 1 m nad stępką i 0,6 m za środkiem długości oraz promieniem bezwładności 2,3 m, stoi na rufowej pochylni 35°, której krawędź jest 12 m nad morzem. Zjeżdża 3,5 m przy tarciu prowadnic 0,1 z przyspieszeniem g (sin theta - mu cos theta), liczonym dokładnie, i opuszcza je z prędkością 5,81 m/s; potem przechyla się przez krawędź na jednym kontakcie ślizgowym, którego siła normalna wynika z więzu, i zostaje zwolniona, gdy ta siła zanika, 1,72 s po starcie. Lot jest dokładną parabolą; pierwsza sekcja kadłuba dotyka wody po 2,35 s, z prędkością 14,05 m/s po torze 65,8°, z dziobem pochylonym o 54° w dół. W wodzie kadłub to 24 pasy o soczewkowych przekrojach, łącznie 39 m³, wypór 4,7 razy większy od ciężaru: wypór każdej zanurzonej sekcji, masa dodana rho A prostopadle do stępki z siłą uderzenia von Kármána -max(dm/dt, 0) w, kwadratowy opór normalny i osiowy oraz 3 kN ciągu śruby, gdy tylko rufa jest w wodzie. RK4 co 1 ms; bilans energii domyka się do rzędu integratora. Obciążenia osób to przyspieszenie minus grawitacja na trzech fotelach, wzdłuż łodzi i wzdłuż kręgosłupa; łączny wskaźnik waży je względem 15 g i 7 g.
Co wypróbować
Obejrzyj w zwolnionym tempie zjazd, przechył przez krawędź, spadek i nurkowanie; porównaj prędkości zejścia i wejścia z ich wzorami zamkniętymi; podnieś krawędź i odczytaj obciążenia foteli; spróbuj stromszej pochylni, a obciążenia na dziobie spadną; przegłęb statek na rufę, a krawędź się obniży.
Model i jego ograniczenia
Płaska sztywna łódź na spokojnej wodzie, teoria pasowa z przekrojem soczewkowym, pędowy model uderzenia, opór kwadratowy, bez oporu powietrza, fal i przechyłów bocznych, obciążenia niefiltrowane. Obciążenia są te tej wyidealizowanej łodzi, a nie próba certyfikacyjna.
Równania modułu
Równania a_ramp = g·(sin θ − μ·cos θ), v_exit = √(2·g·L·(sin θ − μ·cos θ)) N = (g·cos α − 2·ω·u + ω²·k) / (1/M + ξ_c·(ξ_c − μ·k)/I), I·dω/dt = N·(μ·k − ξ_c) (M + Σm_i)·a_n − S1·β = F_n − Σm_i·ω·u, m_i = C_a·ρ·A_i, f_i = −max(dm_i/dt, 0)·w_i M·g·y0 = M·g·y + E_k + E_w + U_h + W_fric + W_drag + W_slam − W_thrust, CAI = √((a_x/15)² + (a_z/7)²)
