Engineering
Судно на воздушной подушке
Запустите вентилятор подъёма и смотрите, как судно поднимается с юбки, пока подушка не понесёт его вес, а воздух не станет уходить через зазор в несколько сантиметров — ровно там, где характеристика вентилятора встречает утечку. Откройте дроссель над морем: собственные волны судна тормозят сильнее всего на горбе около sqrt(gL/pi), где след длиной в один корпус, — слабый винт застревает под ним на замкнутой скорости, сильный прорывается и выходит на максимальную. Попробуйте пляж, где волн нет; замедлите вентилятор, пока подушка не перестанет отрывать судно от юбки.
Что происходит
Судно массой 1800 кг, 6 на 3 м, с юбкой 0,6 м. Вентилятор подъёма следует параболической характеристике: 2 кПа при закрытом выходе и 15 м³/с при нулевом давлении; подушка сжимаема и утекает через зазор как C_d·perimeter·gap·sqrt(2p/rho), так что судно садится там, где расход вентилятора равен утечке при давлении m g / A. Винт в насадке даёт 3 кН, падающие со скоростью, против сопротивления воздуха и, над морем, волнового сопротивления движущегося пятна давления со сглаженными краями юбки; его горб лежит около sqrt(g L / pi). На пляже вместо этого юбка шаркает по песку. RK4 с шагом 1 мс; работа вертикального и продольного движения учитывается с одинаковыми весами.
Что попробовать
Дайте судну подняться и сравните зазор с замкнутой формулой; откройте дроссель над морем и смотрите, как скорость зависает на горбе или прорывается; попробуйте пляж; замедлите вентилятор, пока судно не сядет на юбку.
Модель и её ограничения
Жёсткое судно только с вертикальным и продольным движением, двумерное пятно волнового сопротивления, одна подушка без дифферента и динамики юбки, спокойная вода. Скорости и зазоры — этого идеализированного судна.
Уравнения модуля
Уравнения 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)
