kspalculator
Version 0.11
Kspalculator es una herramienta que determina los mejores diseños de propulsión de cohetes para una etapa de un cohete, dada un conjunto de limitaciones y preferencias .
Las restricciones son propiedades de la nave espacial que deben cumplirse. Estas son la posible carga útil y el Delta-V, así como la aceleración mínima que se alcanza en un entorno con presión de aire dada. Las preferencias son propiedades adicionales que un diseño de propulsión podría cumplir para ser preferidos. Ejemplos de preferencias son el ángulo de vectorización de empuje, el tamaño radial, si el motor puede generar energía eléctrica, etc.
Cuál es el mejor diseño depende en gran medida de la aplicación específica. Un diseño puede ser mejor que otro, si es más barato o tiene una masa más baja, pero también podría considerarse mejor si se puede construir utilizando menos tecnología o si cumple mejor con algunas de las preferencias dadas. Obviamente, es imposible ordenar todos los diseños de propulsión por su "bondad", por lo que puede haber más de uno que sea el mejor al menos por algunos criterios. Esta herramienta presenta exactamente todos los mejores diseños.
Hay una interfaz web oficial para Kspalculator en: https://kspalculator.appspot.com/.
Kspalculator evalúa todos los diseños posibles, verifica si cumplen con los requisitos del usuario y luego verifica si es el mejor diseño utilizando la relación " A es mejor que B IFF A es mejor que B por cualquiera de los criterios del usuario". Solo los mejores diseños se presentan al usuario. De esta manera, el usuario tiene la máxima flexibilidad para usar el tipo de propulsión que satisface las mejores necesidades, aún sin ser enviado por correo electrónico por soluciones no óptimas.
La etapa puede tener diferentes requisitos para la aceleración mínima para diferentes * fases de vuelo * a través de diferentes presiones del aire y diferentes requisitos de Delta-V. Por ejemplo, puede necesitar que el recipiente se acelere en 1000 m/s con una aceleración de 3 m/s², y más tarde 500 m/s con una aceleración de 7 m/s².
Además de considerar los motores clásicos de combustible líquido , así como los refuerzos de combustible sólido , Kspalculator también considera el uso del motor de cohete atómico LV-N NERV , la propulsión eléctrica del amanecer IX-6315 y el motor monopropelante O-10 Puff .
Criterios considerados para decidir si un diseño es mejor que otro es
Aunque calcular esto suena altamente sofisticado, los mejores diseños se presentan al usuario, generalmente en menos de un segundo . La información que se muestra sobre cada diseño incluye una lista detallada de las características de rendimiento , es decir, el Delta-V realmente accesible (que podría ser ligeramente más de lo requerido, debido al redondeo a los tamaños de los tanques), la aceleración a plena empuje , así como la masa al comienzo y el final de cada fase de vuelo .
Hay una interfaz web oficial para Kspalculator en: https://kspalculator.appspot.com/.
Aquí explicamos cómo usar la herramienta de línea de comandos Kspalculator, pero los conceptos básicos no varían.
Asegúrese de tener Python, al menos la versión 3.4 instalada.
Si tiene instalado PIP, puede instalar Kspalculator usando
PIP3 Instalar kspalculator
Alternativamente, obtenga la versión más reciente de Kspalculator en https://github.com/aandergr/kspalculator/releases. Luego se realiza la instalación desabrochando el archivo y llamando
Python3 setup.py install
Kspalculator se invoca en la línea de comando. La sintaxis es
kspalculator [--boosters] [--costo] [preferencias] <Loadade> <delta-v [: aceleración [: presión]] [...]>
donde payload es la carga útil en kg y Delta-v[:acceleration[:pressure]] son las tuplas de delta-v requerida en m/s, aceleración en m/s² y presión de medio ambiente en ATM (0.0 = vacío, 1.0 = presión del nivel del mar de Kerbin) para cada fase de vuelo. Tienes que especificar al menos una de estas tuplas. La aceleración y la presión son opcionales y predeterminadas a cero.
Si agrega --boosters , Kspalculator considerará agregar refuerzos de combustible sólido. Esto es muy útil para las etapas de lanzador.
Las opciones para preferences son:
--preferred-radius {tiny,small,large,extralarge} : radio preferido del escenario. Tiny = 0.625 m, pequeño = 1.25 m, grande = 2.5 m (rockomax), extralarge = 3.75 m (kerbodyne),--electricity : preferir motores que generan electricidad,--length o --lander : preferir motores que estén cortos o montados radialmente,--gimbal : prefiere motores que tengan cardán. Si especifica esta opción dos veces, un rango de cardán más alto se considera mejor.--rcs o --monopropellant : Prefieren motores que usan combustible RCS (monopropelante), es decir, prefieren el motor O-10 Puff.A diferencia de las limitaciones, las preferencias no son requisitos difíciles para que se muestre una sugerencia de diseño. Agregar preferencias solo agrega criterios bajo los cuales los diseños pueden considerarse mejor que otros. Esto significa que, especificando más preferencias, se sugerirán más diseños.
Si especifica --cost , los resultados serán ordenados por su costo en lugar de su masa.
Para obtener una breve referencia para las opciones, llame kspalculator --help . Para mostrar la versión de la herramienta, así como la versión correspondiente del programa de espacio Kerbal, llame a kspalculator --version .
Tenga en cuenta que Kspalculator calcula diseños óptimos para una sola etapa (o dos si permite refuerzos, donde la primera es una etapa que solo utiliza refuerzos de combustible sólido). Nunca dividirá su diseño en múltiples etapas.
Imagine que construimos un Light Mun Lander, con una carga útil de 1320 kg. Esa es una cápsula de comando MK1, cuatro puntales de aterrizaje LT-05, un paracaídas, un escudo de calor, un desacoplador de pila y paneles solares. Queremos tener dos etapas: la superior que vuela de la órbita de bajo kerbin a Mun, aterrizando allí, y luego volando de regreso a Kerbin; y el más bajo que lanza la etapa de aterrizaje desde el Centro Espacial Kerbin hasta la órbita de Kerbin Low.
Después de haber determinado la carga útil de la etapa, debemos resolver los requisitos de Delta-V, los requisitos de aceleración y la presión del aire en las diferentes fases de vuelo.
En este caso, la presión del aire es fácil: ya que el Mun no tiene ninguna atmósfera y el escenario comienza a estar en órbita, está claro que el aterrizaje estará diseñado para volar solo a través del vacío.
Delta-V necesario se puede leer fácilmente en los mapas Delta-V o calculado mediante herramientas de cálculo que se encuentran en Internet (consulte la sección de enlaces más adelante en este documento). Descubrimos que necesitamos 1170 m/s de órbita de Kerbin baja a órbita de bajo Mun, luego 580 m/s para aterrizar en Mun, 580 m/s para comenzar en Mun y más tarde 310 m/s para regresar a Kerbin. Además, en este ejemplo queremos tener 700 m/s delta-V como reserva.
Ahora pensemos en la aceleración. A medida que aterrizamos y comenzamos en Mun, de hecho tenemos limitaciones con respecto a la aceleración mínima, porque necesitamos contrarrestar la gravedad de Mun. En este ejemplo, queremos tener al menos 2 g = 3.3 m/s² de aceleración al comenzar a aterrizar en Mun (es decir, cuando ha alcanzado la órbita de bajo MUN), y 3 g = 5.0 m/s² para lanzarse en Mun , siendo la gravedad superficial de Mun, que es de aproximadamente 1.65 m/s² como se puede encontrar en la base de conocimiento en el juego.
¿Tenemos alguna preferencia? Sí lo hacemos. Estamos construyendo un aterrizaje que utiliza puntales micro de aterrizaje LT-05, que son bastante malos, por lo que sería bueno preferir motores que tengan una longitud corta. Por lo tanto, agregamos -longitud --length a la invocación de Kspalculator. Además, nuestra carga útil tiene un tamaño radial pequeño , por lo que sería genial si el sistema de propulsión también tuviera este radio. Agregamos -R small . Tenga en cuenta que agregar preferencias no evita la lista de soluciones que no cumplan con estas preferencias, es decir, agregar preferencias siempre conduce a más salida.
Al hacerlo, tenemos:
$ Kspalculator 1320 -R pequeño -Longitud 1170 580: 3.3 580: 5.0 310 700
48-7s chispa
Misa total: 6145 kg (incluyendo carga útil y tanques completos)
Costo: 1670
Combustible líquido: 840 unidades (4725 kg de masa de tanque completa)
Requiere: Propulsionsystems
Tamaño radial: pequeño
Gimbal: 3.0 °
El motor es lo suficientemente corto como para usarse con puntales micro de aterrizaje LT-05
Actuación:
[...]
LV-909 Terrier
Misa total: 6320 kg (incluyendo carga útil y tanques completos)
Costo: 1190
Combustible líquido: 800 unidades (4500 kg de masa de tanque completa)
Requiere: AdvancedRocketry
Tamaño radial: pequeño
Gimbal: 4.0 °
El motor es lo suficientemente corto como para usarse con puntales micro de aterrizaje LT-05
Actuación:
1: 1170 m/s @ vacío 9.49 m/s² - 13.42 m/s² 6.3 t - 4.5 t
2: 580 m/s @ vacío 13.42 m/s² - 15.92 m/s² 4.5 t - 3.8 t
3: 580 m/s @ vacío 15.92 m/s² - 18.90 m/s² 3.8 t - 3.2 t
4: 310 m/s @ vacío 18.90 m/s² - 20.72 m/s² 3.2 t - 2.9 t
5: 700 m/s @ vacío 20.72 m/s² - 25.48 m/s² 2.9 t - 2.4 t
6: 51 m/s @ vacío 25.48 m/s² - 25.86 m/s² 2.4 t - 2.3 t
[...]
LV-T30 Reliant
Misa total: 11008 kg (incluyendo carga útil y tanques completos)
Costo: 2825
Combustible líquido: 1500 unidades (8438 kg de masa de tanque completa)
Requiere: GeneralCrockyry
Tamaño radial: pequeño
El motor genera electricidad
El motor es lo suficientemente corto como para usarse con puntales de aterrizaje LT-2
Actuación:
[...]
[...]
(La salida se acortó)
De los diseños sugeridos, todos son los mejores por algunos criterios. El primero, usando el motor Spark, es el que tiene la masa total más baja, pero en este ejemplo no queremos usarla, por ejemplo, porque todavía no investigamos "sistemas de propulsión". Elegimos el diseño de Terrier, ya que creemos que atiende a nuestras necesidades mejor. Tenga en cuenta que la herramienta también sugiere que se confirma debido a los más bajos requisitos de tecnología, así como a algunos otros diseños agradables que saltamos en este documento para ahorrar espacio.
Ahora construya el escenario agregando el tanque de combustible de 800 unidades y el motor Terrier bajo su carga útil. Luego agregue un desacoplador de pila (que pesa 50 kg) mientras estamos construyendo la etapa del lanzador.
La carga útil para la etapa de lanzador es de 6370 kg (es decir, la etapa de aterrizaje más 50 kg de desacoplador de pila). Se ha encontrado que los requisitos seguros de Delta-V y aceleración para un lanzamiento a órbita de Kerbin baja son de 905 m/s con 13 m/s² a 1 atm y luego 3650 m/s con 13 m/s² a 0.18 atm.
Queremos usar refuerzos de combustible sólido para el lanzamiento, por lo que agregamos --boosters . Además, preferimos los motores con la vectorización de empuje, ya que puede ser útil contrarrestar turbulencias durante el lanzamiento, por lo que agregamos --gimbal . Pequeño sigue siendo nuestro tamaño radial preferido. Ahora determinamos los mejores diseños de lanzadores:
$ Kspalculator 6370 -Boosters -Gimbal -R Small 905: 13: 1 3650: 13: 0.18
Patrón rei5
Misa total: 89320 kg (incluyendo carga útil y tanques completos)
Costo: 18258
Combustible líquido: 5600 unidades (31500 kg de masa de tanque completa)
Requiere: Heavyychry
Tamaño radial: grande
Gimbal: 2.0 °
El motor genera electricidad
Radialmente adjunto 2 * S1 Kickback SFB
SFBS montados en desacoplador radial TT-70, cono de nariz avanzado, conector de puntal 2 * EAS-4 cada uno
Actuación:
*1: 905 m/s @ 1.00 atm 13.30 m/s² - 21.35 m/s² 89.3 t - 55.6 t
*2: 213 m/s @ 0.18 atm 23.59 m/s² - 26.08 m/s² 55.6 t - 50.3 t
3: 3437 m/s @ 0.18 atm 15.55 m/s² - 47.68 m/s² 40.9 T - 13.3 T
4: 107 m/s @ 0.18 atm 47.68 m/s² - 49.37 m/s² 13.3 t - 12.9 T
4 * Mk-55 ruido sordo, montado radialmente
Misa total: 108520 kg (incluyendo carga útil y tanques completos)
Costo: 19467
Combustible líquido: 4600 unidades (25875 kg de masa de tanque completa)
Requiere: Heavyychry
Tamaño radial: pequeño
Gimbal: 8.0 °
El motor es lo suficientemente corto como para usarse con puntales micro de aterrizaje LT-05
Radialmente adjunto 3 * S1 Kickback SFB
SFBS montados en desacoplador radial TT-70, cono de nariz avanzado, conector de puntal 2 * EAS-4 cada uno
Puede limitar el empuje SFB al 79.5 %
Actuación:
*1: 905 m/s @ 1.00 atm 16.42 m/s² - 26.35 m/s² 108.5 t - 67.6 t
*2: 637 m/s @ 0.18 atm 29.12 m/s² - 39.36 m/s² 67.6 t - 50.0 t
3: 3013 m/s @ 0.18 atm 13.15 m/s² - 36.68 m/s² 35.8 t - 12.9 T
4: 2 m/s @ 0.18 atm 36.68 m/s² - 36.71 m/s² 12.9 T - 12.8 T
[...]
(La salida se acortó)
Los asteriscos en las tablas de rendimiento indican que la fase del vuelo es realizada por refuerzos de combustible sólido. La sugerencia de límite de empuje SFB es el empuje mínimo requerido para cumplir con sus limitaciones de aceleración.
Ahora construya uno de los lanzadores sugeridos por Kspalculator y estamos listos para hacer un salto gigante para Kerbinkind.
Frontend web oficial para Kspalculator: https://kspalculator.appspot.com/.
Buena hoja de trucos, especialmente que contiene mapas con delta-v requerido: http://wiki.kerbalspaceprogram.com/wiki/cheat_sheet
Hay un hilo en los foros del programa Kerbal Space sobre Kspalculator.
En caso de que encuentre algún problema o tenga sugerencias, ayúdanos a mejorar esta herramienta informándolos en: https://github.com/aandergr/kspalculator/issues
