רחפת – הבדלי גרסאות

מדען בריטי בשם קריסטופר קוקרל גילה שכאשר מזרימים אוויר בלחץ מתחת לרחפת ניתן להשתמש במסך של אוויר המוזרם מסביב למתחם הכרית אוויר על מנת למנוע את בריחת האוויר ולהעלות את גובה הריחוף. כשהלחץ גבוה מספיק ובמכפלה בשטח הרחפת תתרומם ותרחף בגובה אחיד בשמירת כמות אוויר נכנס לעומת אוויר בורח.

לאחר מציאת הלחץ הנכון המספיק להתגברות על משקל הרחפת צריך להשאיר אפשרות להעלאת או הורדת הלחץ על-פי השינויים בעומס על הרחפת. כמו כן בגלל תנאי שטח משתנים, צריך להשאיר גם מרווח מספיק לשינוי של מסת האוויר המוזרמת מכיוון שבתנאי שטח קצת יותר גסים, נצטרך לרחף בגובה רב יותר. כתוצאה מכך בחירת המדחף לעילוי צריכה להיות עם התייחסות ללחץ מקסימלי דרוש וספיקה מקסימלית של אוויר דרושה ע"פ סל"ד.

בשיטה של מאוורר אחד אשר זרימתו מתחלקת גם לעילוי וגם לדחף, מציאת המדחף הנכון בסל"ד הנכון קשה יותר. הרצון לנסוע מהר יותר גורם לכך שגם תרחףלריחוף גבוה יותר ולכן צריך להתאים את הלחץ והספיקה של העילוי, לסל"ד נמוך מן המקסימום כך שתוכלשיהיה אפשר להגביר את הסל"ד במידהבכדי ותרצהלאפשר לרחף מהר יותר (דבר אשר יגרום גם לריחוף גבוה יותר). בשיטה זו של חלוקה ממאוורר אחד יש יותר איבודי אנרגיה.

כוח תגובה, אשר פועל על גוף בכיוון מסוים כאשר אותו גוף פולט ו/או מאיץ מסה בכיוון ההפוך. כוח הדחף נובע מסילון החומר הנפלט ואו מואץ והוא פועל בכוון הפוך לכוון החומר הנפלט. כוח הדחף נובע ישירות מהחוק השני והשלישי של ניוטון.:

'''[[החוק השני של ניוטון]]''' - הכוח המופעל על הגוף הוא מכפלת מסת הגוף בתאוצה שלו .ΣF=ma.{{ש}}

'''[[החוק השלישי של ניוטון]]''' - אם גוף א' מפעיל כוח על גוף ב' אז גוף ב' מפעיל כוח שווה בגודלו והפוך בכיוונו על גוף א'.

כדי להניע קדימה נוסו דרכים רבות כגון: גלגלים, הנעה על ידי פדלים, מנועי סילון, רקטות וכן הלאה אך הדרך שהוכחה כטובה ביותר היא בעזרת מדחף אוויר. קוטר המדחף, יותר מכל קריטריון אחר, משפיע על עוצמת הדחף הנוצר ובתאוריה ככל שהמדחף גדול יותר כך הוא יכול לעבוד לאט יותר על אותה כמות דחף וכך להיות יעיל יותר. מכיוון שקוטר המדחף מוגבל על ידי מידות הרחפת ומשקל משתמשים במדחף קטן יותר. החיסרון העיקרי של המדחף הוא הקושי בשמירת דחף אחיד בגלל כיווני הפגיעה השונים של הרוח. ולכן שמים אותו בבית דמוי צינור אשר מכריח את האוויר לבוא מכיוון אחד ולצאת מהשני.

כשהמדחף מסתובב הוא יוצר דחף אשר בחישובי כוחות מתייחסים אליו כ"קו דחף" אשר יוצא מטבור המאוורר. את קו הדחף צריך למקם כיוצא מהנקודה הקרובה ככל האפשר למרכז הכובד על מנת למנוע הפעלת מומנטים משתנים בזמן פעולת המדחף. ולכן אפשר במקום לשים מדחף אחד גדול (שקו הדחף בו יהיה גבוה יחסית) לשים שני מדחפים קטנים יותר שמהם קו הדחף יהיה נמוך יותר וכך ייצרו פחות מומנטים. שיטה זאת בעייתית יותר בגלל הקושי המכני של התיאום ביניהם.

הערה:שתי השיטות טובות ויעילות וכל אחד בוחר איזו שיטה מתאימה לו על פי יכולתו לבנות את המערכת ודרישותיו מן הרחפת.{{הערה|כאשר מאוורר העילוי מסתובב בכיוון אחד נוצר כוח תגובה הפוך בכיוונו על גוף הרחפת. כוח זה שואף לסובב את הרחפת על צירה. כדי להתגבר על נטייה זו משתמשים בקיזוז ידני במוט ההיגוי. בלתי אפשרי לעשות קיזוז קבוע בגלל שכמות האוויר המוזרם משתנה כל הזמן.}}

סוג הרחפת הפשוט ביותר היא הסוג שמשתמשים בו בתעשייה, להזזת מכונות כבדות. זוהי בעצם רחפת שטוחה בצורת עיגול או מלבן עם קירות (כמו צורת ארגז הפוך), שמוזרם אליה דרך צינור כמות אויר בלחץ אשר מתגבר על כמות האוויר הבורח בחלקה התחתון של משטח הרחפת. רחפת זו מתאפיינת בדרך כלל באטם גומי בתחתיתה שעוזר להתגבר על פגמים במשטח עליו היא מחליקה . דוגמה: במידה וצריך להזיז מכונה שמשקלה 8000 ק"ג בעזרת 4 משטחי החלקה כלומר על כל משטח 2000 ק"ג עומס, נגיד ששטח כל משטח הוא 1 מטר רבוע וצורתו מרובע.

או במקרה שלנו<ref>משקל המשטח זניח לעומת משקל המכונה ולכן לא מתייחסים אליו.</ref>: היקף משטח ההחלקה הוא מטר על מטר ולכן הוא 4 מטר בסה"כ ובמידה ואנחנו רוצים שהמשטח ירחף בגובה של 3 מ"מ (המרווח בין חלקו התחתון של משטח החלקה לבין הרצפה) אזי שטח בריחת האוויר הוא : .

מה שנוצר מתופעה זו הוא שינוי בנק'בנקודת העבודה של המאוורר, נק'נקודת העבודה של המאוורר נעה לאורך קו הלחץ סטטי בזמן שהלחץ בפלנום משתנה, מה שגורם לשינוי בספיקת המאוורר. כשהלחץ עולה, הספיקה יורדת וזה הוא המצב הבעייתי יותר מבין שני המצבים האפשריים. נק'נקודת העבודה נעה על אותו קו. במידה ועליית הלחץ קטנה יחסית, יתגבר המנוע על שינוי זה אך במידה והשינוי משמעותי, תרד נצילות המאוורר ותעלה צריכת ההספק מהמנוע. דבר זה יכול לנבוע גם ממשקל גבוה מהמצופה על הרחפת אך במקרים כאלה אפשר לעשות תיקון בסל"ד מנוע אשר יתגבר על הבעיה.

שיטה זאת הייתה יעילה רק לגובה ריחוף נמוך מאוד (מס'מספר מילימטרים בודדים). אך לגובה רב יותר ספיקת האוויר הדרושה הייתה גבוהה מאוד ולא כלכלית.

כדי לפשט את העניין ניתן לשער שנקודת המגע עם הקרקע היא בדיוק מתחת להיקפה החיצוני של גוף הרחפת ולכן הרדיוס החיצוני שווה למחצית המרחק בין הקרקע לנק'לנקודת הקיבוע לגוף הרחפת. למעשה נק'נקודת המגע נמצאת קצת פנימה מקצה ההיקף החיצוני של הרחפת ולמען היציבות אסור שתהיה מחוץ להיקף.

לקשת הקדמית של החצאית יש נטייה לרדת מטה ו"לחרוש" את האדמה ולכן בדרך כלל מתוכנן חתך הרוחב של אותה חצאית באשר החלק החיצוני יותר מכונס פנימה מאשר החלק הפנימי. צורה זו בעייתית ליצירה אך הכרחית ועושים זאת בזמן יצור החצאית. צידו הפנימי של חתך רוחב הקשת דומה ברדיוסו רדיוס הפנימי של שאר החצאית, אך הרדיוס החיצוני קטן יותר ונקודת המגע עם הקרקע נמצאת עכשיו בנקודה פנימית יותר מקצה גוף הרחפת. חשוב לציין שחיבורי הקשת אל החתך הרוחבי שבצידיה של הרחפת צריך להיות מאחורי אותה נק'נקודת מגע קדמית ואת זאת ניתן להשיג על ידי עיצוב נקודת העיגון של החצאית לגוף. אם הקשת הקדמית של החצאית היא ישרה עם פינות מרובעות בחיבור לחצאית של הצדדים, תהיה לחצאית נטייה להתנפח ולהתעגל. כדי להתגבר על בעיה זו צריך לעשות רדיוס פנימי גדול בצורה משמעותית מהרדיוס החיצוני דבר אשר יגרום למשיכה פנימה של החצאית. לתכנון החתך הזה לוקחים את הרדיוס המתקבל מגובה החצאית (כמו בתכנון חתך הרוחב, בערך 1/8 מרוחב הרחפת). את הרדיוס הזה מכפילים ב-0.85 ומקבלים את הרדיוס החיצוני של החתך, ובהכפלתו בפקטור מהטבלה הנ"ל מתקבל הרדיוס הפנימי.

צורת הגוף צריכה להיות אווירו-דינמית כדי להקטין למינימום את התנגדות האוויר. את המנועים צריך למקם בצורה מאוזנת ככל האפשר מבחינת רוחב הרחפת ובציר האורכי, צריך להיות איזון כולל של כל העומסים כולל המנוע והמטען האנושי הרגשי. תושבות המנוע צריכות לשכך ככל האפשר את הרעידות של המנוע את הרעידות של המנוע ונקודות חיבור התושבות לגוף הרחפת צריכות להיות מחוזקות עוד בשלב בניית הגוף .