Space engineers как настроить двигатели
| 13,636 | уникальных посетителей |
| 469 | добавили в избранное |
С введеним в игру планет вы, конечно, устремили свой взгляд на поверхность, прикидывая: как следует доработать моё творение, чтобы оно смогло доставить меня с орбиты вниз, а затем еще и поднять обратно? Как превратить мой корабль в универсальный шедевр?
Казалось бы, ответ напрашивается сам собой: надо увесить корпус корабля дюжиной или двумя двигателей — и вперёд! А лучше — повесить столько ускорителей, насколько хватит места, а там — посмотрим.
Однако, не следует забывать, что с увеличением количества двигателей вырастет и масса корабля, как и энергопотребление. В дополнение к ускорителям потребуются и новые реакторы с батареями, а в условиях режима выживания постройка корабля превратится в длительное и затратное мероприятие. Кроме значительного увеличения массы «стоимость» корабля также вырастет. Само собой, дизайн не всегда выигрывает от десятков торчащих сопел.
Это руководство предложит простое решение для расчета рационального количества двигателей с учетом переменных факторов. Вся процедура займет намного, намного меньше времени, чем прочтение этого руководства. Пусть вас не пугает количество текста: он посвящен описанию механики, на которой основаны очень простые расчеты. Уточняю, что это гайд не по строительству, а по проектированию корабля.
Всего представляю два способа:
Первый объясняет теорию и больше подходит для глубокой модернизации и строительства с нуля.
Второй, опираясь на теорию первого, больше подойдет для быстрого подсчета количества двигателей для полностью готового корабля.
Все действия сопровождаются пояснениями. С их помощью можно лучше понять идею механики, ведь изучение любой дисциплины почти невозможно, если не ясна идея. А в конце, конечно, даны примеры решения разнообразных задач, возникающих во время игры.
Для введения в курс возьмем большой корабль (Bigship) и планету с гравитацией 1G. Примеры с другими кораблями и планетами — в последнем разделе.
Если бы мы всё еще находились в открытом космосе, то проблема необходимой тяги могла быть решена с помощью старинного закона Ньютона:
F = ma — эту классическую формулу знают все, и даже если читатель её не знает — то он её не помнит, ибо седьмой класс.
- F — общая сила
- m — масса
- a — ускорение
- Общая сила — это как раз таки то, что будет толкать наш корабль. Это суммарная тяга наших двигателей. Нам предстоит найти это значение.
- Масса — здесь всё гораздо проще. Это масса корабля. Её можно узнать, просто сев в кресло управления.
- Ускорение — это изменение скорости в секунду. Иначе говоря, способность корабля изменять свою скорость на то или иное значение. Ускорение мы зададим кораблю сами.
А что дальше?
А дальше игрок превращается в настоящего космического инженера, который еще раз окинет трезвым взглядом посудину и вообразит предстоящую ситуацию.
А ситуация на планете наметится следующая:
1) Тяжелая планета постоянно притягивает корабль к земле: действует притяжение.
2) Общая тяга корабля должна непременно превысить это притяжение, иначе корабль не то, что не взлетит — он разобьется еще при посадке, потому что не сможет остановиться.
3) Для достижения необходимой тяги потребуется много тяжелых двигателей, а для их питания, возможно, еще и дополнительные массивные реакторы.
4) Корабль будет бесполезен, если не сможет привезти на поверхность или унести на орбиту полезный груз.
Вследствие этих четырех фактов формула по-прежнему остается в силе, но её компоненты — массу и ускорение — нужно будет представить несколько иначе, чем для вакуумных условий.
Теперь, когда основные сложности взяты во внимание, космический инженер возвращается к формуле
Она говорит, что если масса корабля будет большая, то и тяге тоже необходимо быть большой.
Для простоты массу будем считать в тоннах (т), а тягу — в килоньютонах (кН).
Если масса большого корабля на данный момент составляет 500 тонн, то, несомненно, она возрастет, когда на корабль установят новые двигатели и реакторы. Более того, нужно взять во внимание и полезную нагрузку: компоненты в трюме или пристыкованную технику.
Как вариант, увеличим массу вдвое, чтобы создать некоторый запас. Таким образом возникает проектная масса корабля — 1 000 тонн, или 1 000 000 килограмм.
Кораблю необходимо успеть затормозить при снижении, а так же быть способным подняться. Функция космического инженера — делать так, чтобы построенная им техника отвечала некоторым требованиям. Необходимо задать такое требование: назначить кораблю адекватное ускорение. Как показывает практика, 5 м/с в секунду — вполне достаточное и даже избыточное значение. Можно и вовсе не назначать такового ускорения, но в таком случае управление полностью загруженным кораблем потребует максимальной скрупулезности.
Одного назначенного ускорения недостаточно. Следует принять во внимание и ускорение свободного падения на космическом теле. На планете с гравитацией 1G таковое ускорение будет равняться 9,81м/с в секунду. Но мы округлим это значение до десяти, чтобы, во-первых, создать оптимистичную погрешность в вычислениях, а во-вторых, упростить эти самые вычисления.
Итоговым ускорением будет ускорение свободного падения в сумме с назначенным. Наши назначенные 5м/сс и планетарные 10. Итак, общее ускорение становится равно 15.
Теперь, когда у нас есть проектная масса (m) корабля и его итоговое ускорение (a) при этой массе, остается перемножить эти два значения, чтобы получить необходимую тягу:
ma = 1 000 т * 15 м/сс = 15 000 кН — такова будет суммарная необходимая тяга в килоньютонах
Вся подсчитанная суммарная тяга должна быть направлена в одну сторону — в сторону поверхности планеты.
Вообразив корабль на планете, нужно прикинуть, как же он будет перемещаться в атмосфере: брюхом вниз или «стоя» на маршевых двигателях?
Предположим, что первый вариант был бы предпочтительнее и естественнее.
Значит, в дно корабля — или не только в дно — нужно установить столько смотрящих вниз ускорителей, чтобы общая тяга была не меньше подсчитанных раньше 15 000 кН.
Узнать тягу одного двигателя довольно легко: нужно установить интересующий движок на корабль, найти его в К-меню и выполнить максимальный «перехват» тяги. Предельное значение силы ускорителя будет тут же отображено около ползунка.
В актуальной версии игры удельная тяга некоторых движков такова:
Для этой задачи возьмем большие атмосферные — для планеты. Каждый дает 5 200 кН, а нужно 15 000 кН. Делим общую тягу на удельную: 15 000 / 5 200 = 2,88 больших атмосферных двигателя. Округлим это значение до трех.
Может получиться и так, что для корабля потребуется, например, 3,33 ускорителя.
Это значит, что три двигателя понадобятся точно, а вот с оставшейся «третью частью» двигателя можно распорядиться одним из трех вариантов:
1) Компенсировать ее малыми ускорителями, подсчитав их количество путем деления оставшейся тяги на тягу каждого;
2) Оставить три двигателя, тем самым уменьшив максимальную массу корабля или ускорение (незначительно. Почему — читайте дальше)
3) Установить четвертый двигатель, получив существенный запас по тяге, а следовательно, и массе.
Теперь, когда количество атмосферных двигателей стало ясным, рассмотрим и двигатели ионные для путешествий в космосе и первоначального гашения скорости при входе в атмосферу. А главное — для эффективного подхвата тяги при взлете на орбиту, когда мощность атмосферников сойдет на нет.
Их количество можно посчитать точно таким же образом. Общая тяга известна и не менялась: 15 000кН. А вот удельная тяга у большого ионного ускорителя уже другая: 3 600 кН на штуку.
Делим общую тягу на удельную: 15 000 / 3 600 = 4,17 больших ионных ускорителя. В этом случае остаток оказался не столь большой, его можно не брать во внимание и установить четыре ионных двигателя.
Дело сделано, на корабль установили три атмосферных и четыре ионных двигателя.
Предположим, что дополнительных источников питания не потребовалось — запас мощности штатных реакторов оказался достаточным.
Теперь масса корабля составляет почти 775 тонн, и это — новая фактическая масса корабля. Расчетное ускорение корабля не менялось: 5 м/сc собственных плюс компенсация планетарных 10 м/с в секунду. Однако, вопрос полезной нагрузки все еще остается открытым.
Используем ту же формулу F = ma и выражаем при ее помощи массу:
Теперь суммарной тягой будет общая тяга двигателей того или иного типа.
Ионные: m = 4*3600 / 15 = 960 т (в космосе)
Планетарные: m = 3*5200 / 15 = 1040 т (в атмосфере)
Получается, что на орбиту корабль сможет вывести около 185 тонн полезной нагрузки, в то время как при планетарных перевозках на него может быть нагружено почти 265 тонн груза.
На практике эта нагрузка далеко не максимальная — напротив, это оптимальная нагрузка, которая еще не повредит бодрому вертикальному ускорению в 5 м/с в секунду. Более того, округленное до десяти м/сс ускорение свободного падения тоже сыграло добрую службу при расчетах, дав некоторый запас по массе.
Каков же окажется дедвейт — максимальная нагрузка корабля? Пересчитайте ту же m = F / a , но на этот раз разделите тягу двигателей только на ускорение свободного падения (на десять) — и получите массу корабля с доверху нагруженными трюмами. И опять же, это будет не предел вследствие округления и специфики работы атмосферных ускорителей на малых высотах. Учтите, что борьба за скорость при выходе из атмосферы с такой нагрузкой будет трудной — если вообще возможной. Придерживайтесь оптимальной нагрузки, чтобы гарантированно поднять корабль в космос.
В данном примере корабль сможет садиться и покидать планету без громоздких водородных баков и ускорителей. Тем не менее, способ позволяет рассчитать необходимое количество любых ускорителей — в том числе и водородных, если угодно.
Этот способ подсчета количества двигателей будет намного проще в расчетах, но гораздо требовательнее к фактической массе корабля. Более того, потребуется знать массу добавляемого двигателя.
При этом расчете убедитесь, что корабль:
— полностью достроен (масса конечна)
— имеет значительный энергозапас
Формула расчета количества двигателей с учетом добавляемой массы будет выглядеть так:
n — финальное количество двигателей (шт)
M — масса вашего корабля на текущий момент (т)
m — масса одного двигателя (т)
F — удельная тяга одного двигателя (кН)
a — ускорение (свободного падения + заданное) (м/с в секунду)
По сути, эта формула разрывает круг «больше масса — больше двигателей — больше реакторов — больше гироскопов — больше масса». Она дает количество, уже принимая во внимание массу добавляемых движков и считает «на упреждение».
Если мощностей не хватит или потребуется двойная система тяги (атмосферно-ионная или ионно-водородная), то, скорее всего, пересчитать придется два-три раза.
Каждый новый раз берите за величину «M» фактическую массу корабля, которую видите в кабине.
Для примера возьму собственную постройку — канонерку с аэро-ионной тягой (ссылка в Workshop).
Количество атмосферных двигателей было подсчитано первым способом.
С добавленными атмосферниками масса корабля составила 1130 тонн.
Ускорение, отвечающее требованиям — 5 м/с плюс земные 10. Общее ускорение, включая уск. свободного падения — 15 м/сс
Масса ионников была вычислена добавлением-удалением двигателя с корабля и замером разницы массы. Таковая составила 43,2 тонны
Сила ионника была вычислена перехватом тяги в вакууме. Тяга одного двигателя — 3 600 килоньютон.
Подставляем значения в формулу:
15 м/сс * 1130 т / (3600 кН — 15 м/сс * 43,2 т)
16950 / (3600 — 648)
Количество движков — 5,74 штук, округлено до шести.
Конечная формула расчета необходимой тяги такова:
========Масса всего корабля узнается из таблицы, сидя в кабине.
========Проектную массу можно получить завысив массу существующего корабля на адекватное значение (в два-три раза). Берите во внимание массу будущих ускорителей, реакторов и груза, а так же возможных апгрейдов, водородных баков, обвесов и стыкуемой техники.
========Удельная тяга двигателей находится через К-меню (список устройств и органов корабля) путем перехвата тяги.
========Масса двигателя, реактора или другого элемента может быть заблаговременно найдена путем установки такового элемента на корабль и сравнения масс корабля до и после.
========Имейте в виду, что интернет-энциклопедии по игре не всегда располагают актуальными данными, в то время как сама игра активно обновляется и балансируется.
========Назначаемое ускорение может и равняться нулю, даже такое значение сохранит положительную тяговооруженность корабля, однако сильно скажется на вертикальной маневренности и может привести к аварии. Учитывайте, что запас ускорения позволяет увеличить массу корабля, как и наоборот: увеличение массы снизит ускорение.
========При посадке учитывайте, что максимальная скорость 104,4 м/с включает в себя как вертикальную, так и горизонтальную скорости. По возможности старайтесь гасить горизонтальную скорость для эффективного торможения.
========В актуальной версии игры физика позволяет взять на борт несколько большую массу, чем рассчитанную вследствие специфики работы двигателей на разных высотах.
========Ускорение свободного падения 10 м/с в секунду присуще только планетам с гравитацией 1G.
Если под вопросом, например, луна с гравитацией 0,25G, то 10 м/сс нужно умножить на 0,25.
Если гравитация 1,10G, умножаем 10м/сс на 1,10
Если гравитация 0,75G, умножаем 10м/сс на 0,75
Если гравитация 6,20G (вдруг когда-нибудь), умножаем 10м/сс на 6,20
Пример 1:
Большой корабль. За проектную массу приняли 3 000 тонн, ускорение задали 4 м/сс. Гравитация тела — 0,8G, атмосферы нет
F = 3000 т * (10*0,8 м/сс + 4 м/сс) = 36 000 кН
Ионники: 36 000кН / 3 600 кН = 10 штук
Или водородные: 36 000 кН / 6 000 кН = 6 штук
Пример 2:
Малый корабль. Проектная масса — 90 тонн, ускорение — 6 м/сс, гравитация — 1,0G
F = 90 т * (10 м/сс + 6 м/сс) = 1440 кН
Атмосферники: 1440 кН / 400 кН = 3,6 штуки
(Если универсальный)
Ионники: 1440 кН / 144 кН = 10 штук
Или водородные: 1440 кН / 400 кН = 3,6 штуки
Пример 3:
Большой крейсер с фактической массой 20 000 тонн приспособить к посадке на луну (0,25G). Количество водородных двигателей?
Поскольку корабль достроен и лишь нуждается в обвесе, зарешаем по второму способу (см. содержание).
Ускорение падения на луне — 0,25 * 10, плюс небольшое ускорение в 3,5 м/сс для маневра. Итого 2,5 + 3,5 = 6 м/сс
Масса и тяга большого водородного движка — 7 тонн и 6 000 кН
6 м/сс * 20 000 т / (6 000 кН — 6 м/сс * 7 т)
120 000 / 5 958
Итого — 20,14 штук.
Пример 4:
Ракета формата «малый корабль» в выживании на планете (1G).
Масса, скорее всего, не превысит 20 тонн.
Хватит ли одного большого водородного ускорителя?
Поскольку у нас снова потенциальная (проектная) масса, посчитаем первым способом. Ускорение возьмем уже привычное — 5 м/сс плюс земные 10
20 т * 15 м/сс = 300 кН
Один водородный движок дает 400 кН — хватит однозначно.
Пример 5:
Сколько руды можно будет загрузить в трюм ракеты из предыдущего примера, чтобы не разбиться по возвращении?
Тяга ракеты — 400 кН. Предположим, что масса пустой, но заправленной ракеты составила 20 тонн. Ускорение, достаточное для торможения, должно превысить планетарные 10 м/сс.
а) если возьмем 13 м/сс
400 кН / 13 м/сс = 30,76 т
Разница массы (масса возможного груза) — 10,76 тонн.
б) Если возьмем 11 м/сс
400 кН / 11 м/сс = 36,36 тонн
Разница массы (масса возможного груза) — 16,36 тонн.
Пример 6: , взят из комментариев, спасибо пользователю Toiger
Малый корабль, сейчас весит 13 тонн, в проекте будет весить не более 50 тонн
Ускорение 25 м/сс
Сколько нужно больших двигателей?
Посчитаем атмосферники.
В энциклопедии по игре указано [spaceengineerswiki.com] , что большой атмосферник для смолшипа тянет 408 кН.
Способ первый
Умножаем проектную массу на ускорение, чтобы узнать, какая сила понадобится:
50 т * 25 м/сс = 1250 кН
Это порядка трех больших двигателей. По факту же движки довольно легкие, каждый весит 4,3 тонны, и вместе с массой корабля выходит 12,9 т + 13 т = 26 т. Это почти вдвое меньше проектной массы, а значит, и ускорение будет больше почти вдвое. Нужен ли здесь третий движок?
Второй способ.
Корабль весит 13 тонн, каждый новый двигатель накинет к массе еще по 4,3 тонны.
Считаем по формуле, она описана в разделе «Второй способ»:
n = a * M / (F — a * m), сначала умножаем, затем уже складываем.
n = 25 м/сс * 13 т / (408 кН — 25 м/сс * 4,3 т)
n = 325 / 300,5
Количество двигателей — число n — равняется 1,08.
====================================================
За сим закончим. Я буду рад любым комментариям, вопросам и уточнениям. Руководство обновляется и дополняется, не стесняйтесь приводить новые примеры задач, с которыми Вы справились. Удачи в проектировании и хорошей игры!
Будем строить только лучшие корабли!
