Engineering
Судно на повітряній подушці
Запустіть вентилятор підйому і дивіться, як судно підіймається зі спідниці, доки подушка не понесе його вагу, а повітря не почне виходити крізь зазор у кілька сантиметрів — рівно там, де характеристика вентилятора зустрічає витік. Відкрийте дросель над морем: власні хвилі судна гальмують найсильніше на горбі біля sqrt(gL/pi), де слід завдовжки в один корпус, — слабкий гвинт застрягає під ним на замкненій швидкості, сильний проривається і виходить на максимальну. Спробуйте пляж, де хвиль немає; сповільніть вентилятор, доки подушка не перестане відривати судно від спідниці.
Що відбувається
Судно масою 1800 кг, 6 на 3 м, зі спідницею 0,6 м. Вентилятор підйому йде за параболічною характеристикою: 2 кПа при закритому виході і 15 м³/с при нульовому тиску; подушка стислива і витікає крізь зазор як C_d·perimeter·gap·sqrt(2p/rho), тож судно сідає там, де витрата вентилятора дорівнює витоку при тиску m g / A. Гвинт у насадці дає 3 кН, що спадають зі швидкістю, проти опору повітря і, над морем, хвильового опору рухомої плями тиску зі згладженими краями спідниці; його горб лежить біля sqrt(g L / pi). На пляжі натомість спідниця шаркає по піску. RK4 з кроком 1 мс; робота вертикального і поздовжнього руху враховується з однаковими вагами.
Що спробувати
Дайте судну піднятися і порівняйте зазор із замкненою формулою; відкрийте дросель над морем і дивіться, як швидкість зависає на горбі або проривається; спробуйте пляж; сповільніть вентилятор, доки судно не сяде на спідницю.
Модель та її обмеження
Жорстке судно лише з вертикальним і поздовжнім рухом, двовимірна пляма хвильового опору, одна подушка без диференту й динаміки спідниці, спокійна вода. Швидкості й зазори — цього ідеалізованого судна.
Рівняння модуля
Рівняння 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)
