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kspalculator

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kspalculator

Kspalculatorは、一連の制約と好みを考慮して、ロケットの1つの段階に最適なロケット推進設計を決定するツールです。

制約は、満たさなければならない宇宙船の特性です。これらは、可能なペイロードとDelta-V、および与えられた空気圧のある環境で到達する最小加速度です。好みは、推進設計が優先されるために満たされる可能性のあるさらなる特性です。好みの例は、エンジンが電力を生成できるかどうかなど、スラストベクトル化角度、ラジアルサイズです。

これは、特定のアプリケーションに大きく依存する最良のデザインです。デザインは、より安価であるか、質量が低い場合は別のデザインよりも優れている可能性がありますが、より少ないテクノロジーを使用して構築可能である場合、または指定された好みの一部をよりよく満たす場合は、より良いと見なされる場合があります。明らかに、すべての推進デザインを「善」で並べ替えることは不可能であるため、少なくともいくつかの基準で最もよくある複数の推進力があるかもしれません。このツールは、まったくすべての最高のデザインを提供します。

kspalculatorの公式Webフロントエンドがあります：https：//kspalculator.appspot.com/。

特徴

Kspalculatorは、可能なすべてのデザインを評価し、ユーザーの要件を満たすかどうかをチェックし、「 Aはユーザーの基準のいずれかによってBよりも優れている」関係を使用して最適なデザインであるかどうかを確認します。その後、最高のデザインのみがユーザーに提示されます。このようにして、ユーザーは、非最適なソリューションでスパムされることなく、自分のニーズに最適なタイプの推進力を使用する最大限の柔軟性を持っています。

ステージには、異なる空気圧と異なるDelta-V要件を介して、異なる *飛行フェーズ *の最小加速度の要件が異なる場合があります。たとえば、3 m/s²の加速度で1000 m/s、および7 m/s²の加速度で500 m/sの容器が加速する必要がある場合があります。

KSPALCulatorは、古典的な液体燃料エンジンと固体燃料ブースターを検討することに加えて、 LV-N Nerv Atomic Rocket Motor 、 IX-6315 Dawn電気推進、 O-10 Puffモノプロペラントエンジンを使用しています。

デザインが別のものよりも優れているかどうかを判断するための基準を考慮してください

質量、
料金、
それが利用可能なテクノロジーで構築可能であるかどうか、
ジンバル（スラストベクトル）が利用可能かどうか、またはスラストベクター範囲があるかどうか
モノプロペラントを燃料として使用するかどうか。これは、反応制御システム（RCS）スラスタでも使用されています
そのエンジンが電力を生成するかどうか、
エンジンの長さは、土地を構築するときに意味があるかもしれませんが、
ユーザーのラジアルサイズの好みを満たすかどうか。

これを計算することは非常に洗練されていますが、通常は1秒以内にユーザーに最高のデザインが表示されます。各デザインに関する情報には、パフォーマンス特性の詳細なリスト、つまり実際に到達可能なデルタV （タンクサイズへの丸めのために必要以上に多いかもしれません）、完全な推力での加速、および各飛行段階の開始と終了時の質量。

使用法

GUI

kspalculatorの公式Webフロントエンドがあります：https：//kspalculator.appspot.com/。

ここでは、kspalculatorコマンドラインツールの使用方法について説明しますが、基本概念は変化しません。

インストール

少なくともバージョン3.4がインストールされていることを確認してください。

PIPがインストールされている場合は、kspalculatorを使用してインストールできます

PIP3インストールkspalculator

または、https://github.com/aandergr/kspalculator/releasesでKSPALCulatorの最新バージョンを取得します。その後、インストールはアーカイブと呼び出しを解凍することによって行われます

python3 setup.pyインストール

基本的な使用法

KSPALCulatorはコマンドラインで呼び出されます。構文はです

kspalculator [ -  boosters] [ -  cost] [feprences] <payload> <delta-v [：acceleration [：pressure]] [...]>

ここで、 payloadはkgとDelta-v[:acceleration[:pressure]]は、m/sの必要なDelta-Vのタプル、m/s²の加速、および各飛行段階の環境圧力（0.0 =真空、1.0 =カービン海面圧力）です。これらのタプルの少なくとも1つを指定する必要があります。加速度と圧力はオプションであり、デフォルトはゼロになります。

追加すると、 --boosters 、kspalculatorは固体燃料ブースターの追加を検討します。これは、ランチャーステージに非常に役立ちます。

preferencesのオプションは次のとおりです。

--preferred-radius {tiny,small,large,extralarge} ：ステージの優先半径。 tiny = 0.625 m、small = 1.25 m、大= 2.5 m（rockomax）、外ち= 3.75 m（kerbodyne）、
--electricity ：電気を生成するエンジンを好む、
--lengthまたは--lander ：短いまたは放射状に取り付けられたエンジンを好む、
--gimbal ：ジンバルを持つエンジンを好む。このオプションを2回指定すると、ジンバル範囲が高いと見なされます。
--rcsまたは--monopropellant ：RCS Fuel（Monopropellant）を使用したエンジンを好み、つまりO-10パフエンジンを好みます。

制約とは対照的に、設計の提案が表示されるための好みは難しい要件ではありません。設定を追加すると、デザインが他のものよりも優れていると見なされる基準のみを追加します。これは、より多くの好みを指定することを意味し、より多くのデザインが提案されることを意味します。

--costを指定すると、結果は質量の代わりにコストでソートされます。

オプションについて簡単に参照するには、 kspalculator --help 。ツールのバージョンと、Kerbal Spaceプログラムの対応するバージョンを表示するには、 kspalculator --versionを呼び出します。

KSPALCulatorは、1つのステージのみで最適な設計を計算することに注意してください（またはブースターを許可する場合は2つで、最初のステージは固体燃料ブースターのみを利用するステージです）。デザインを複数の段階に分割することはありません。

例

1320 kgのペイロードを持っているLight Mun Landerを構築すると想像してください。これは、MK1コマンドポッド、4つのLT-05ランディングストラット、パラシュート、ヒートシールド、スタックデカプラー、ソーラーパネルです。 2つの段階が必要です。上部の段階は、低カービン軌道からMunまで飛んで、そこに着陸してから、Kerbinに戻ります。そして、下部がカービン宇宙センターから低カービン軌道に着陸舞台を発射します。

ステージのペイロードを決定した後、さまざまな飛行段階でのDelta-Vの要件、加速要件、および空気圧を把握する必要があります。

この場合、空気圧は簡単です。MUNには大気がなく、ステージはすでに軌道に乗っているため、ランダーが真空を飛行するように設計されていることは明らかです。

必要なDelta-Vは、Delta-Vマップで簡単に読み取ることも、インターネットにある計算ツールで計算します（このドキュメントの後でリンクセクションを参照）。低ケルビン軌道から低MUN軌道まで1170 m/sが必要であり、Munに着陸するために580 m/s、Munから始まるのは580 m/s、Kerbinに戻るには310 m/sが必要であることがわかります。さらに、この例では、予備として700 m/sのDelta-vが必要です。

それでは、加速について考えてみましょう。 Munの重力に対抗する必要があるため、私たちが着陸してMunに着陸して開始すると、最小加速度に関する制約があります。この例では、MUNに着陸し始めたとき（つまり、低MUN軌道に達したときに）少なくとも2 g = 3.3 m/s²の加速度を持ち、3 g = 5.0 m/s²でMUNで発射するために、 gはムンの表面重力であり、これはゲーム内の知識ベースで見つけることができます。

好みはありますか？はい、私たちはします。 LT-05マイクロランディングストラットを利用してランダーを構築していますが、これは非常に悪いので、長さが短いエンジンを好むのはいいことです。したがって、kspalculatorの呼び出しに--lengthフラグを追加します。さらに、ペイロードのラジアルサイズは小さくなるため、推進システムにもこの半径があればクールになります。 -R smallを追加します。設定を追加しても、これらの設定を満たさないソリューションのリストが妨げられないことに注意してください。つまり、設定を追加すると、常により多くの出力につながります。

そうすることで、

 $ kSpalculator 1320 -r Small  - 長さ1170 580：3.3 580：5.0 310 700
48-7Sスパーク
    総質量：6145 kg（ペイロードとフルタンクを含む）
    費用：1670
    液体燃料：840ユニット（4725 kgフルタンク質量）
    要求：推進システム
    ラジアルサイズ：小さな
    ジンバル：3.0°
    エンジンはLT-05マイクロランディングストラットで使用するのに十分な短いです
    パフォーマンス：
    [...]

LV-909テリア
    総質量：6320 kg（ペイロードとフルタンクを含む）
    費用：1190
    液体燃料：800ユニット（4500 kgフルタンク質量）
    必要：AdvancedRocketry
    ラジアルサイズ：小さい
    ジンバル：4.0°
    エンジンはLT-05マイクロランディングストラットで使用するのに十分な短いです
    パフォーマンス：
      1：1170 m/s @真空9.49 m/s² -13.42 m/s²6.3t -4.5 t
      2：580 m/s @真空13.42 m/s² -15.92 m/s²4.5t -3.8t
      3：580 m/s @真空15.92 m/s² -18.90 m/s²3.8t -3.2t
      4：310 m/s @真空18.90 m/s² -20.72 m/s²3.2t -2.9 t
      5：700 m/s @真空20.72 m/s² -25.48 m/s²2.9t -2.4 t
      6：51 m/s @真空25.48 m/s² -25.86 m/s²2.4t -2.3 t

[...]

LV-T30依存
    総質量：11008 kg（ペイロードとフルタンクを含む）
    費用：2825
    液体燃料：1500ユニット（8438 kgフルタンク質量）
    必要：generallocketry
    ラジアルサイズ：小さい
    エンジンは電気を生成します
    エンジンはLT-2ランディングストラットで使用するのに十分な短いです
    パフォーマンス：
    [...]

[...]

（出力が短縮されました）

提案されたデザインのうち、すべてがいくつかの基準で最適です。 Sparkエンジンを使用する最初のエンジンは、総質量が最も低いものですが、この例では、「推進システム」をまだ調査していないためです。 Terrierのデザインは、私たちのニーズが最善に役立つと思うので、私たちは選択します。このツールは、テクノロジーの要件が低いため、このドキュメントでスキップした他のいくつかの素晴らしいデザインのために、スペースを節約するために依存していることを示唆していることに注意してください。

次に、ペイロードの下に800ユニットの燃料タンクとテリアエンジンを追加するステージを構築します。次に、ランチャーステージを構築するときに、スタックデカプラー（50 kgの重量）を追加します。

ランチャーステージのペイロードは6370 kgです（つまり、ランダーステージと50 kgのスタックデカプラー）。低ケルビン軌道への発射のための安全なデルタVおよび加速要件は、1 ATMで13 m/s²で905 m/s、その後0.18 atmで13 m/s²で3650 m/sであることがわかりました。

ローンチには固体燃料ブースターを使用したいので、 --boostersを追加します。さらに、打ち上げ中に乱流に対抗するのに役立つ可能性があるため、スラストベクトルを備えたエンジンを好むので、 --gimbalを追加します。小さいことはまだ私たちの好ましい放射状サイズです。今、私たちは最高のランチャーデザインを決定します：

 $ KSPALCULAR 6370 -BOOSTERS -GIMBAL -R SMALL 905：13：1 3650：13：0.18
Rei5スキッパー
    総質量：89320 kg（ペイロードとフルタンクを含む）
    費用：18258
    液体燃料：5600ユニット（31500 kgフルタンク質量）
    必要：HeavyRocketry
    ラジアルサイズ：大きい
    ジンバル：2.0°
    エンジンは電気を生成します
    半径方向に2 * S1キックバックSFB
    TT-70ラジアルデカプラー、高度なノーズコーン、2 * EAS-4ストラットコネクタにマウントされたSFBS
    パフォーマンス：
     *1：905 m/s @ 1.00 atm 13.30 m/s² -21.35 m/s²89.3t -55.6 t
     *2：213 m/s @ 0.18 atm 23.59 m/s² -26.08 m/s²55.6t -50.3 t
      3：3437 m/s @ 0.18 atm 15.55 m/s² -47.68 m/s²40.9t -13.3 t
      4：107 m/s @ 0.18 atm 47.68 m/s² -49.37 m/s²13.3t -12.9 t

4 * mk-55 thud、放射状に取り付けられています
    総質量：108520 kg（ペイロードとフルタンクを含む）
    費用：19467
    液体燃料：4600ユニット（25875 kgフルタンク質量）
    必要：HeavyRocketry
    ラジアルサイズ：小さい
    ジンバル：8.0°
    エンジンはLT-05マイクロランディングストラットで使用するのに十分な短いです
    半径方向に3 * S1キックバックSFB
    TT-70ラジアルデカプラー、高度なノーズコーン、2 * EAS-4ストラットコネクタにマウントされたSFBS
    SFBスラストを79.5％に制限する場合があります
    パフォーマンス：
     *1：905 m/s @ 1.00 atm 16.42 m/s² -26.35 m/s²108.5t -67.6 t
     *2：637 m/s @ 0.18 atm 29.12 m/s² -39.36 m/s²67.6t -50.0 t
      3：3013 m/s @ 0.18 atm 13.15 m/s² -36.68 m/s²35.8t -12.9 t
      4：2 m/s @ 0.18 atm 36.68 m/s² -36.71 m/s²12.9t -12.8 t

[...]

（出力が短縮されました）

パフォーマンステーブルのアスタリスクは、飛行の段階が固体燃料ブースターによって行われることを示しています。 SFBスラスト制限の提案は、加速制約を満たすために必要な最小推力です。

現在、Kspalculatorによって提案されているランチャーの1つを構築し、Kerbinkindの巨大な飛躍をする準備ができています。