|
Скриншот Скачать Как пользоваться Описание панелей программы Параметры ступеней Общие параметры Управление Аэродинамика Дроссель Панель расчёта Панель результатов |
Ссылка на скачку: http://traintospace.narod.ru/sputnik/sputnik-31dec2014.zip
Старая версия: http://traintospace.narod.ru/sputnik/sputnik-18oct2011.zip
Требования: усская Виндос, поддержка видеокартой стандарта GLSL.
Без русской Виндос не будут отображаться русский текст в программе.
По-умолчанию в программе стоят данные для ракеты-носителя Союз, поэтому чтобы рассчитать её взлёт достаточно просто нажать на кнопку " ассчитать". Если расчёт удался то ниже откроется окно с параметрами ракеты в нулевую секунду. Его можно прятать нажимая на галочку 3D.
Далее можно закрыть панели ступеней и общую, кликнув на галочки справа от кнопки " ассчитать" и исследовать результаты расчёта в панели результатов. Смотрим на панель 3D, здесь виден глобус, схематично показанная ракета на старте и зелёная траектория её взлёта. Далее кликаем на окошко с калькулятором, слева от кнопки " ассчитать" - это окно времени полёта в секундах и начинаем крутить ролик мыши. При этом цифры в окошке начинают увеличиваться. то секунды полёта. А ракета в окне 3D начинает "взлетать", и параметры взлёта начинают меняться в соответствии с текущей секундой. Так переходя с секунды на секунду ( крутя ролик мыши ) можно смотреть как параметры изменяются. Если вращая ролик удерживая в нажатом состоянии кнопки Shift, Ctrl+Shift, Alt+Shift, Ctrl, Alt, Ctrl+Alt, секунды будут меняться каждый раз не на единицу, а на 10, 100, 1000, 0.1, 0.01, 0.001 соответственно. Всё это работает и в любом другом окошке с калькулятором. Справа от этого окошка есть два выпадающих списка, первый - показывает ключевые события, чтобы можно было быстро на них переключиться. Второй - даёт возможность выбрать положение чего показывать: ракеты, космодрома или ступеней в том числе после отделения падающих на землю.
Чтобы в окне с глобусом увидеть параметры взлёта в какой-то конкретной точке траектории, нужно клинкуть на неё средней кнопкой мыши. Фокус камеры переместится на эту точку, а в окне времени полёта подставится то, какой секунде полёта эта точка соответствует.
Глобус можно вращать левой кнопкой мыши и приближать/удалять вращая ролик. Удержание кнопки Shift позволяет это делать более плавно. Сдвигать положение камеры можно правой кнопкой мыши ( иногда глючит ).
Чтобы посмотреть параметры взлёта в виде графика нужно перейти на панель Графики, выбрать этот параметр в списке и указать промежуток времени за который нужно вывести данные. Параметр "пропускать" позволяет выводить точки графика с пропуском точек, чтобы не слишком график засорять их обилием.
Полные параметры расчёта можно посмотреть на закладке " асчёт".
Параметры на панелях ступеней и общие можно менять, нажимать на кнопку " ассчитать" и смотреть что получится.
Как загрузить другие ракеты
Есть два способа. Первый - это через меню Файл->Открыть, выбрать какой-нибудь файл типа *.spt и нажать "Открыть". Файлы *.spt - это текстовые файлы, их можно редактировать, например, в блокноте, или можно вставить/скопировать в форум, чтобы другие могли ими воспользоваться. Также их можно копировать или вставлять из буфера обмена Файл->Копировать.
Второй способ загрузить параметры других ракет такой. в окошке "Настройки" на панели общих параметров можно выбрать другую ракету: Протон, нергия, Шаттл, Ариан-5. Выбрав что-либо нужно нажать на кнопку с зелёной галочкой, чтобы значения подставились в окошки. Точно также для каждой ракеты нужно загрузить свою схему управления, на закладке "Управление", а также настройки "Дросселя" и "Аэродинамики".
Как управлять ракетой
Управление ракетой задаётся на закладке "Управление". Там можно выбрать какую-либо уже существующую схему управления и загрузить её нажав на кнопку с зелёной галочкой. Под схемой задаётся число строк для элементов управления. Обычно хватает четырёх строк, две под тангаж и две под рысканье. Управление по тангажу - это если по-простому значит двигать носом ракеты вверх-вниз, а рысканье - влево-вправо.
Параметры строк:
| Строка | Значение |
| 1 | Задаёт секунду после которой должна начать действовать данная схема управления. Действие продолжается до тех пор пока не дойдёт до секунды указанной в следующей по возрастанию схеме управления. Тангаж и рысканье действуют независимо, поэтому ракета одновременно может управляться и по тангажу и по рысканью. |
| 2 | Угловая скорость с которой ракета должна поворачивать. Если это тангаж, то она либо опускает либо поднимает нос с заданной здесь скоростью. Если это рысканье, то поворачивает с этой скоростью влево или вправо. Чтобы остановить повороты ракеты надо задать ноль. |
| 3 | Тут указывается предельный угол тангажа, дальше которого ракета отклоняться не должна. Плоскость тангажа всегда перпендикулярна к линии соединяющей ракету и центр Земли. Для рысканья предельный угол указать нельзя, так как непонятно какую систему отсчёт выбрать. |
| 4 | Здесь можно выбрать между тангажом и рысканьем. Что данная строка означает. |
Для начала поставим число строк в ноль, и нажмём на кнопку " асчёт". На глобусе будет видно, что ракета взлетела почти вертикально вверх, а потом упала вниз. то произошло потому, что ракета не управляется, она как стояла - так и взлетела. Взлетает она не точно вверх из-за вращения Земли, которая добавляет ей начальную скорости. В параметрах взлёта можно увидеть две скорости, относительно Земли, и абсолютную. А падает она не точно вниз, а в сторону потому, что Земля вращается и предаёт ракете свою скорость. Если посмотреть где находится космодром в момент падения ракеты, то выяснится, что ракета упала западнее и ближе к экватору. Западнее она упала из-за силы Кориолиса, а ближе к экватору потому, что центробежная сила действует перпендикулярно оси Земли, а притягивает Земля к своему центру. з-за того, что эти силы не строго противоположно направлены, а идут под углом зависящим от широты, возникает сила тянущая ракету в сторону экватора.
Теперь когда мы научились запускать ракету вверх ставим число строк управления в единицу, в появившейся строке выбираем "тангаж", и и в окошко "угловой скорости" пишем единицу; нажимаем кнопку " ассчитать" - в результате траектория взлёта на глобусе слегка растянулась в ширину и ракета падает дальше от точки старта. Пишем в окно угловой скорости вместо единицы двойку ( можно не ставить цифру клавиатурой, а просто прокрутить ролик мыши, чтобы число увеличилось, как это было описано выше ) и опять нажимаем на кнопку ассчитать - траектория стала ещё более пологая, и ракета упала ещё дальше от космодрома. Таким образом увеличивая или уменьшая цифру можно регулировать взлёт ракеты. Если цифра будет слишком большая, то ракета тоже будет падать рядом с космодромом, потому, что слишком сильно заваливается на бок, слишком рано то есть переходит в горизонтальный полёт, и сила тяжести заставляет её упасть. Самый дальний полёт в районе 13 градусов. то означает, что одним параметром вывести ракету на орбиту нельзя, углы её наклона надо менять хитрым образом на разных высотах.
Чтобы посмотреть как менялся угол наклона ракеты во время взлёта включаем закладку "Графики", и выбираем параметр "Тангаж". Пока график идёт в виде прямой наклонной линии.
А теперь ограничим угол наклона ракеты, чтобы она слишком сильно не заваливалась. Поставим, например, угловую скорость в 41 градус, а ограничение угла наклона MaxU в 36 градусов и нажмём на " ассчитать". акета улетела дальше, почти на другой стороне Земли и график тангажа стал в виде косой линии переходящей в горизонталь на 30 градусах.
Тут видно, что на начальном этапе взлёта ракета движется более менее приемлемо и её надо только немного подправить на большой высоте. Поэтому добавляем вторую строчку "Число строк" - 2. Смотрим когда ракета достигает высоты километров в сто, это в районе 230 секунды. Записываем ей в новую строку время в 230 секунд, "угловую скорость" в 11 и "предельный угол" в 0. то означает, что с 230 секунды начнут действовать эти настройки управления. Нажимаем на " ассчитать" и ракета выходит на орбиту.
Подобрав тангаж и выведя ракету на орбиту нужно подобрать ей и наклонение, обычно в 51.66°, оно подбирается рысканьем. Следует учитывать, что рысканье поворачивает ракету в сторону, поэтому из-за слишком сильного поворота ракета может не выйти на орбиту и придётся корректировать тангаж.
СтупеньБлоковС какой ступенью запускать - здесь первый параметр - число ступеней, выбирается галочками. Минимум одна ступень, максимум - пять. Чтобы изменить число ступеней надо поставить или снять галочку перед цифрой означающей число ступеней. Второй параметр в виде выпадающего списка - число блоков в ступени, например, у первой ступени Союза данные для которого стоят в программе по-умолчанию - 4 блока. тот параметр влияет только на тягу двигателей и массу ступени, которые в расчёте увеличиваются в соответствующее число раз. На диаметр он не влияет, так как у диаметра нет строгой пропорциональности с числом ступеней. Третий параметр в виде выпадающего списка позволяет выбрать вместе с какой ступенью запускать эту. Например, вторая ступень Союза запускается вместе с его первой ступенью, поэтому у второй ступени стоит цифра 1.
Конечн./полная массы ступени Mr/Mf, тонн тонн. - задаётся вес конечной массы ступени, то есть её массы в момент отделения от ракеты с остатками топлива в баках и наддувочным газом, и полная масса ступени, та, которая была на старте, то есть вес конструкции и топлива в баках.
Тяга двигателя море/вакуум Ft1m/Ft1v, кН - сила с которой двигатель толкает ракету, берётся из его (двигателя) характеристик. Параметров два потому, что на уровне моря и в вакууме тяги различаются.
Удельн. импульс море/вакуум I1m/I1v, м/с - импульс который может получить двигатель с килограмма топлива, он же скорость истечения продуктов сгорания из сопла ракеты. Берётся также их характеристик двигателя.
Диаметр ракеты Dr, м - по нему вычисляется площадь поперечного сечения ракеты, которая нужна для расчёта аэродинамических потерь, У Союза диаметр 2.66 метра, но сзади есть выступающие боковые блоки первой ступени, так, что у первой ступени диаметр задаётся несколько больший. Как правило параметр влияет слабо, поэтому не требует слишком большой точности.
Время вкюч и выключ двигателей Ton Toff, сек - время включения и выключения ступеней, задаётся в секундах, на какой секунде двигатели включаются или выключаются. Если параметры равны нулю, то двигатели работают до последней капли топлива, и следующая ступень включается сразу как только кончает работать предыдущая.
Если в параметр включения записать отрицательное число, то это означает сколько нужно подождать после выключения двигателя предыдущей ступени, прежде чем включится двигатель текущей ступени. Однако надо помнить, что как только прекращает работать двигатель предыдущей ступени - наступает невесомость, а в условиях невесомости не все двигатели способны запуститься.
Если в параметр выключения записать отрицательное число, то оно означает за сколько секунд до того, как кончится топливо в баках ступени нужно её отключить. то время рассчитывается примерно. Однако стоит учитывать, что если ступень состоит из нескольких блоков, то добиться, чтобы топливо в них кончилось одновременно - крайне сложно, если же топливо в одном из блоков кончится раньше чем в других, то возникнет вращающий момент, который может повредить ракете.
Общий вес ракеты, M0 тонн - полный вес ракеты. Он не должен быть меньше полного веса всех ступеней и дополнительных масс. На сколько он их превышает - это вес дополнительной нагрузки выводимой на орбиту ( спутника, космического корабля ). Он рассчитывается и записывается первой строчкой в результаты расчёта. Если это число задать слишком маленьким, то программа предложит увеличить его до веса всех ступеней и дополнительных нагрузок, а также спросит вес полезной нагрузки который нужно добавить. Возможно это более удобный способ задавать полезную нагрузку.
Доп. масс Список дополнительных масс, которые отделяются от ракеты во время взлёта. Кликнув на кнопку можно записать через пробел их названия, вес в тоннах и секунду отделения. Одна строчка - одна дополнительная масса. От Союза отделяются ДУ САС ( двигательная установка Системы Аварийного Спасения ), ГО ( Головной Обтекатель ) и ХО ( створки Хвостового Отсека третьей ступени ).
Время и число итераций IdT, сек; Ic1; Ic2 Время итерации - шаг с которым рассчитываются параметры. По умолчанию - одна десятая секунды. Чем величина меньше, тем расчёт точнее, с другой стороны, увеличение точности более 0.1 сек. мало на что-то влияет, изменения составляют проценты, а тормозить и занимать памяти может довольно сильно. Занимаемая программой память пишется на закладке " езультат".
Второй и третий параметры ItCnt1 и ItCnt2 - это число считаемых итераций для ракеты и ступеней, определяет конец расчёта. Чем итераций больше, тем дальше ракета улетит. С другой стороны если ракета выходит на орбиту, то она летает кругами, и её параметры меняются в пределах погрешности и остаточной атмосферы.
Широта, долгота, высота старта, ° - широта задаётся в пределах -89.99°...+89.99°. Отрицательное значение означает южную широту, положительные - северную. Долгота задаётся в пределах -180°...+180°. Отрицательное значение означает южную долготу, положительные - восточную. Широта нужна потому, что Земля вращается, и за счёт своего вращения добавляет скорости ракете. Скорость пропорциональна расстоянию от оси Земли, которое максимально на экваторе и минимально на полюсе. Долгота нужна только чтобы задать на трёхмерной карте точку старта. Больше ни для чего. Высота позволяет указать высоту старта над уровнем моря.
Справа от окошек есть кнопки со стрелочкой и карандашом. Нажав на
стрелочку можно получить список космодромов и выбрать один из
записанных в него. Нажав на карандаш можно отредактировать космодромы,
формат записи такой:
Космодром<пробел>широта<пробел>долгота<пробел>высота над уровнем моря
адиус планеты Rpl, км / высота старта Hstart, км - эти параметры определяют точку старта, на сколько она далеко от центра Земли.
Масса планеты Mpl, кг / скорость вращения Vpl м/с. Масса Земли в килограммах. Нужна, чтобы определять силу её притяжения. Скорость вращения важна потому, что скорость вращения Земли передаётся ракете.
асписывать таблицы полностью - если галочка поставлено, то в расчёт выводятся таблицы в которых описаны все параметры ракеты для каждой итерации ( может быть очень громоздкой и медленно вычисляемой ). Если галочка снята, то выводится только сводная таблицу с первой и последней итерацией для каждой ступени, а также моменты отключения двигателей, плюс предшествующая и последующая секунды.
асписывать вектора - если галочка поставлена, то в расчётные таблицы добавляется информация о трёхмерных векторах, таких как положение ракеты, направление, скорость абсолютная и скорость относительно земли. Если галочка снята, то это меньше загромождает результаты.
Схему управления ракетой можно выбрать в списке и загрузить нажав на кнопку с зелёной галочкой. Три кнопки рядом позволяют сохранить схему управления, переименовать и удалить.
Стартовые тангаж ° и скорость м/с - как очевидно из названия задают начальный тангаж ракеты ( обычно 90° ) и начальную скорость ( обычно 0 ). Может пригодиться для проектов типа воздушного старта, когда старт происходит с самолёта, или для проекта "Поезд в космос", когда тангаж очень малый, а скорость наоборот огромная.
Число строк - позволяет задать число элементов в схеме управления. Ноль строк означает, что управление отсутствует и ракета взлетает вертикально вверх. Если строк больше нуля, то в каждой строке появляются три окошка для ввода данных, и одна галочка.
Время Tu, сек. - время перехода ракеты на параметры данной строки управления. Задаваться строки могут в произвольном порядке, но в расчёте они сортируются по возрастанию времени.
Угловая скорость AlfaU, °/мин. - угловая скорость с которой направление ракеты должно изменяться по тангажу или рысканью когда эта схема управления включена. Установка в ноль означает прекращение вращения ракеты. Под тангажом понимается угол между направлением ракеты и горизонтальной плоскостью ( с некоторыми допущениями ), под рысканьем - вращение ракеты влево-вправо.
Предельный угол MaxU, ° - предельный угол тангажа, дальше которого система управления не должна изменять направление ракеты. Для рысканья этот угол не задействован. то связано с тем, что сложно понять, что выбрать за абсолютную систему координат для рысканья.
Тангаж или рысканье? - этот выпадающий список позволяет выбрать чем управляет эта строка тангажом ракеты или рысканьем.
Порядок строк не важен. В программе они автоматически сортируются в порядке возрастания высот. Углы тангажа и рысканья ракеты в процессе взлёта можно посмотреть на закладке "Графики".
Аэродинамическую схему, то есть зависимость коэффициента сопротивления Сх от числа Маха для данной ракеты можно выбрать в списке и загрузить нажав на кнопку с зелёной галочкой. Три кнопки рядом позволяют сохранить схему, переименовать и удалить.
Число строк - позволяет задать число элементов в аэродинамической схеме. Ноль строк означает, что аэродинамика не учитывается. Если строк больше нуля, то в каждой строке появляются два окошка которые задают точки графика зависимости коэффициента сопротивления Сх от числа Маха. График после выполнения расчёта можно посмотреть на закладке "Графики".
Число Маха, Мx1 - отношение скорости полёта к скорости звука. Под скоростью звука понимается 330 м/сек строго.
Коф. сопротивления, Cx. - коэффициент лобового сопротивления ракеты при данном числе маха Мх. Зависит от конструкции ракеты. Чем острее её нос, тем коэффициент меньше.
Если строк всего одна, то считается, что один коэффициент сопротивления действует на всех скоростях. Если строк две, то от нуля, до первой точки графика действует один Сх, дальше он линейно изменяется до второго Сх и второй Сх действует от этой точки до бесконечности.
Схему дросселирования двигателя ( изменения его тяги ) в зависимости от времени полёта, можно выбрать в списке и загрузить нажав на кнопку с зелёной галочкой. Три кнопки рядом позволяют сохранить схему, переименовать и удалить.
Число строк - позволяет задать число точек дросселирования. Ноль строк означает, что дросселирование не учитывается и двигатели всегда работают на полную мощность. Если строк больше нуля, то в каждой строке появляются два окошка которые задают точки графика зависимости дросселирования от числа момента времени.
Время Tdr, сек - задаётся момент времени в который тяга двигателя должна быть изменена.
Процент тяги Dros, % - тяга двигателя в процентах от номинала.
Если строк всего одна, то считается, что тяга всегда должна быть поставлена на указанное значение. Если строк две, то от нуля до первой точки действует одно положение дросселя, далее оно плавно изменяется до другого, которое и действует до конца полёта.
То, как дросселировался двигатель можно посмотреть на закладке "Графики".
ассчитать - кнопка для расчёта взлёта ракеты по установленным параметрам.
3D - включает или прячет на панели 3D показ параметров данной секунды полёта.
Фокус свободный сек. - фокус камеры может быть свободным, то есть устанавливается кликом средней кнопки мыши на Землю, или на траекторию полёта, либо привязанным к указанной секунде полёта, и изменяться когда меняется секунда. В этом случае он также зависит от того. что выбрано в списке справа, космодром, ракета или одна из её ступеней.
Показ панелей 1) ступени 2) общие - показывать ли панели параметров ступеней и общих параметров. Опция для лучшего обзора результатов.
асчёт - сюда выводятся результаты расчёта в виде текстовых таблиц. Сначала выводятся таблицы с параметрами полёта ступеней до их отделения. В конце - таблицы с параметрами падающих ступеней. В столбцах таблицы параметры с индексами 1 означают параметры в начале итерации, а с индексами 2 - в конце.
Графики - сюда выводятся параметры полёта в виде графика. Можно задать промежуток времени в секундах для которого выводятся результаты, шаг вывода данных и сглаживание графика.
3D - трёхмерное отображение результатов расчёта. Здесь изображён глобус и траектории полёта. Траектория взлёта ракеты отображается зелёным цветом, а траектории падения ступеней и положение космодрома - белым. Синие точки на траекториях означают моменты старта, разделения ступеней, падения их на землю, конца расчёта.