Урок "Intermediate Rocket Designen" - Уики за космическа програма Kerbal

Тази страница се нуждае от повече връзки към други статии, за да я интегрира в Уики Kerbal Space Program

Съдържание

1 Физика
2 Център на тежестта, точка на действие и влияние на симетрията, необходима за вашата ракета.
3 Маса срещу тегло
4 Съотношение тяга-тегло
5 Кога да изпуснете пода ?
6 Колкото е възможно повече натискане надолу
7 Плъзнете
8 къде се нуждаете от най-голяма мощност ?
9 Дължина или ширина ?
10 И така, накрая, кой е най-добрият дизайн ?

Физически

Преди да влезете в подробности, няколко факта за физиката. А именно, центъра на тежестта, точката на действие и как те влияят.

Център на тежестта, точка на действие и влияние на симетрията, необходима за вашата ракета.

Центърът на тежестта е точка във вашата ракета, където тя е в перфектен баланс. Това е точката, в която, ако ракетата лежеше на тази, бихте могли да я побутнете, че тя ще следва свободно, без гравитация да има право на дума, защото отляво, отдясно, отгоре, отдолу, отпред и отзад, всичко има еднаква маса по идеално балансиран начин в тази единична точка. Винаги е една точка в пространството и въпреки че имате много странна форма на ракета, тази точка е някъде във вашата ракета. За съжаление тази точка обикновено не е точката на действие, т.е. точката, в която двигателите ви създават тяга. Ако го направи, движенията ще бъдат плавни, тъй като можем да избутаме ракетата където и как искаме (игнорирайки въздушното съпротивление, разбира се).

Така че най-доброто, което можем да направим, е да поставим тази точка на действие "зад" центъра на тежестта и точката на нейния вектор на действие към центъра на тежестта. Или, по-просто, поставете двигателя зад масата и натиснете в обратна посока. Това, което изглежда очевидно на пръв поглед, изисква някои предпоставки. Първо, точката ви на действие, с други думи, векторната сума на вашите вектори на тягата, за вас, нервни хора, трябва да бъде подравнена с центъра на тежестта. С други думи, вашата ракета трябва да е симетрична, за да бъде стабилна. Можете да опитате за себе си. Вземете метла. Поставете края на дръжката на ръката си, като четката е във въздуха, и ще забележите, че можете да я люлеете. Също така ще забележите две неща: първо, лесно е да го завъртите от момента, в който останете фокусирани върху него, и той може много лесно да се преобърне встрани и ако е така, БЪРЗО пада. И второ, изненадващо е по-лесно да завъртите метлата с четката към тавана, отколкото да я опирате на ръката си.

Това също означава, че тласъците "отвътре" стабилизират ракетата, стига тягата да е равна от всички страни. Това принуждава ракетата да остане в сегашната си посока, но също така означава, че губите гориво, докато двигателите ви се бутат един срещу друг. Мислете за това като триенето на воланите на автомобилите.

Маса срещу тегло

Теглото ви е пряко свързано с вашата маса. Сега, строго погледнато, теглото се определя като силата на обекта спрямо гравитацията. Но гравитацията привлича всяка точка от масата на вашата ракета със същата сила, което прави ускорението равномерно по целия кораб. В космоса, не въртящ се и при изключени двигатели, не действа друга сила, така че това е концепцията за безтегловност. Не съм сигурен, че това е добра аналогия, но представете си, че сте в наистина стабилен самолет, летящ с постоянна височина и скорост. Не осъзнавате дали вървите напред. Същото е и с гравитацията, само дето не осъзнавате дали ускорявате.

Това, което се възприема като тегло, се причинява от други сили, като триенето на атмосферата, тягата на вашите двигатели или контактната сила по време на излитане. Като се има предвид плоска писта за излитане, контактната сила е точно същата като гравитацията, но противоположна, в противен случай няма да излитате. Гравитацията ви държи на земята, контактната сила е земята, която ви тласка нагоре. Но той не действа равномерно на всяка точка на масата, както гравитацията, а само почвата избутва дъното на съда, така че силата трябва да се разпредели през структурните елементи на съда и това, което се възприема. тегло. Същото е и с тягата или аеродинамичните сили.

Но дори да сте без тегло, вие не сте без маса.

За да съкратите теоретичните проблеми, колкото по-тежки сте, толкова повече енергия трябва да изразходвате за смяна на скоростите и посоката. Колкото по-голяма е вашата ракета, толкова повече гориво ще трябва да изразходвате, за да я направите по-бърза (или по-бавна!). И в тази игра, както когато сте претоварени, физиката работи срещу вас.

Това също означава, че масата става „по-тежка“, ако се хвърли с по-голяма скорост. Повече скорост не увеличава вашата маса (освен ако не се приближите до скоростта на светлината, но нека пренебрегваме това засега), но напрежението (възприемано като тегло) се увеличава с масата. Това се нарича сила G. На Кербин се чувстваме 1G. (1G се определя като ускорение, равно на гравитацията на повърхността на Кербин, което е приблизително 9,81 m/s²).

Как това се отразява на вашата ракета? Е, това го засяга двойно. Първо, колкото повече маса имате, толкова повече гориво ще трябва да консумирате, за да изведете тази маса в орбита. Ето защо по-голямото не винаги означава по-добро. Ще разгледаме това подробно по-късно. Вторият фактор е, че колкото повече ускорявате ракетата си, толкова повече стрес поставяте върху нейните елементи. Някои елементи са в състояние да издържат на това напрежение. Други не. По принцип е по-лесно да се построи бавно растяща ракета от тази, която излиза в орбита при 9G или по-висока, не само защото пътниците не обичат да имат камион, седнал на гърдите им (което всъщност също не е проблем), сега проблемът е главно в това, че ускорението, приложено към ракетните сили върху елементите, които ги държат заедно до границата им на счупване. Което означава, че трябва да добавите подсилвания (дистанционни елементи), които добавят маса, която консумира повече гориво.

Съотношение тяга-тегло

По принцип съотношението тяга към тегло е резултат от разделянето на тягата ви (в нютони) на вашето тегло (в килограми по ускорение или в kg.m/s², така че ... и в нютони). Натискането е това, което ви издига, тежестта е това, което ви държи на земята. И ако тласък> тегло (съотношението ти тласък към тегло е по-голямо от 1), се качваш нагоре. Ако бъде натиснат Кога да падне пода ?