|
Концепт базового корабля
|
|
| SpaceEngineer | Дата: Суббота, 14.04.2012, 02:48 | Сообщение # 556 |
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Немного не так. Водород сам по себе не источник энергии и не топливо. Он лишь рабочее тело, т.е. то, что выбрасывается из двигателя для создаия тяги (3 закон Ньютона). Чем быстрее атомы вылетают из сопла - тем больше тяга. Энрегия для разгона водорода берётся от реактора. Это базовый принцип, хотя возможны вариации.
1) Реактор + электрореактивный двигатель.
Реактор даёт электричество, которое используется в двигателях для ускорения ионов рабочего тела. Двигатель это по сути ускоритель частиц. Для эффективности может быть свёрнут в кольцо и работать как синхрофазатрон.
Современные версии - различные ионные двигатели - обладают крошечной тягой, зато очень экономичны благодаря гигантской скорости исчтечения (теоретически можно добиться существенной доли скорости света). При этом ещё ни разу не летал корабль с хотя бы ядерным реактором в качестве источника энергии (хотя реакторы уже использовались на военных спутниках радиоразведки для питания радаров, и даже удачно падали на Землю, приводя к радиоактивному заражению местности).
2) Реактор + электротермальный двигатель. Электричество от реактора используется для нагрева рабочего тела. Современная версия - VASIMR. По сути это микроволновка, которая нагревает газ до температуры в тысячи градусов, после чего он вылетает из магнитного сопла (магнитное поле не даёт ему контактировать со стенками двигателя). Пока что обладает маленькой тягой, и требует огромного кооличества энергии, которое никакие солнечные батареи не дадут. Но т.к. известные технологии реакторов - это тепловые реакторы, такая связка оказывается не очень эффективна, луче использовать следующую схему.
Обе эти схемы требуют огромных радиаторов, для того чтобы тепло от реактора могло преобразовываться в электричество.
3) Реактор и термальный двигатель - два в одном. Горячая активная зона реактора непосредственно нагревает рабочее тело, при этом охлаждаясь. На сопло можно установить магнитогидродинамический генератор, который будет вырабатывать электричесатво, немного тормозя ионы плазмы, вырывающейся из сопла. Реактор не требует радиаторов, но даёт большую мощность только когда работает в режиме двигателя, хотя возможен режим обычного реактора с охлаждением радиаторами, но мощность будет мала. Скорость истечения в термальном двигателе, а значит экономичность расхода рабочего тела, определяется температурой активной зоны (тепловая скорость атомов). Водород луче всего подходит именно потому, что у него самые лёгкие атомы, их тепловая скорость при данной температуре будет максимальной по сравнению с другими веществами. Если реактор термоядерный, часть водорода может непосредственно учавствовать в реакции (доли процента), но скорее всего топливом будет дейтерий или гелий-3, либо обычный водород плюс небольшое количество антивещества (анигилляция даёт первичную температуру). Для достижения большой скорости истечения нужны очень высокие температуры, миллионы градусов, что даёт только термоядерный двигатель, при этом плазму надо удерживать магнитными полями от контакта с поверхностями двигателя.
Для шаттлов можно использовать схему попроще - ядерный реактор нагревает рабочее тело до температуры в 3-4 тысячи градусов, при этом активня зона изолирована от рабочего тела, температуры везде умерены, установка компактна и сравнительно экологична. Такие двигатели уже разработаны и испытаны, но к сожалению не применяются. Они не сильно эффективнее химических, но уже позволяют построить одноступенчатый корабль (т.е. без отвалиающихся одноразовых ступеней), способный выйти на орбиту.
4) Реактор деления с непосредственным выбросом продуктов реакции. В обычном ядерном реакторе уран или плутоний делится нейтроном и получаются два ядра с половинной массой, разлетающиеся с огромной скоростью - десятки МэВ, что соответствует температуре сотни тысяч градусов. Они отклоняются электромагнитными полями в одну сторону и непосредственно создают тягу. Выхлоп сотоит из радиоактивных продуктов деления, плюс активная зона создаёт мощный поток нейтронов, который ничем не отклонить в силу отсутствия у них электрического заряда. Рабочим телом и одновременно топливом является уран или плутоний или другой делящийся элемент, тяга и экономичность сравнима с предыдущей схемой. Такой двигатель благодаря компактности идеален для челноков, если бы не его радиоактивность.
5) Химический двигатель - рабочее тело одновременно является топливом, разогревается до температуры 2-3 тысячи градусов благодаря химической реакции окисления (горения). Из-за низкой температуры обладают ничтожным удельным импульсом (скоростью истечения продуктов горения), поэтому требуют неимоверных запасов рабочего тела-топлива, современные ракеты содержат его до 95% по массе.
|
|
|
| |
| Aerospacefag | Дата: Суббота, 14.04.2012, 05:28 | Сообщение # 557 |
Строитель Миров
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 1019
Награды: 3
Статус: Offline
| Освежу память.
В достаточно совершенном (с высокой температурой реакции) термоядерном двигателе водород - топливо, он и источник энергии, и рабочее тело. Более того, поскольку водород рассеян в пространстве или же собран в виде газовых гигантов, его запас теоретически не ограничен, при условии что у нас есть необходимые устройства для его утилизации.
1) Низкий КПД (преобразование тепла и света в электричество очень сложно), большая масса.
2) КПД уже лучше (тепло в основном уходит в тягу), но не достаточно. На освоение внутренней системы хватит.
3) Будущее за ними, надо только придумать защиту от радиации. Хотя вообще, распад - не синтез.
4) Совершенно варварская машина, фактически, медленно взрывающаяся бомба. Может, пригодится на безжизненных мирах.
5) Хорошая штука, ни радиации тебе, ни отходов, и тяга большая.
Напомню перспективные проекты:
7) Металлгидриды. Водород, втиснутый в кристаллическую решетку металла, может создать очень большой удельный импульс, при тяге почти как в химическом двигателе.
8) Термояд. Берем термоядерный реактор(ТОКАМАК или стеллатор) и открываем с одного конца поле его активной зоны. Электромагнитное излучение термоядерной реакции должно как можно более полно поглощаться рабочим телом и направляться в одну сторону. Можно использовать дожиг на антиматерии, см. след. пункт.
9) Антиматерия. Пока совершенно не понятно, как ее производить, но по сути это термоядерный реактор на другом топливе.
Win7
Intel Core i5-2310 2.9 Ghz
4 Gb DIMM DDR3
Asus GeForce GTX760, 2 Gb GDDR-5
Сообщение отредактировал Aerospacefag - Суббота, 14.04.2012, 05:30 |
|
|
| |
| mytho | Дата: Суббота, 14.04.2012, 15:12 | Сообщение # 558 |
Исследователь
Группа: Команда SE
Украина
Сообщений: 262
Награды: 2
Статус: Offline
| SpaceEngineer, благодарю за труд и время! Мне очень не хватало для умазрения этих пяти абзацев. Спасибо! Я в принципе это и имел в виду, в том смысле, что в общем то все реактивное - это сила действия равна противодействию. В том варианте, что я представил (мысленно))) ) водород не топливо в химическом смысле - действительно. Но нагрев дугой, может дать пару0тройку тысяч градусов и продуктом будет плазма - так что я был на правильном пути)))
Блин, а магнитное сопло - отличная штука!!! Вопрос охлаждения - все яснее и яснее )))
AMD Phenom II X4 965, G.Skill F3-14900CL9-8GBSR (8Gb), Radeon HD 6970 (2Gb), Win7 x64.
|
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Суббота, 14.04.2012, 16:11 | Сообщение # 559 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| mytho, почитайте этот сайт, там всё подробно разъяснено: http://www.projectrho.com/rocket/
Некоторые главы на русском есть здесь: http://dicelords.narod.ru/rockets/
|
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Понедельник, 16.04.2012, 00:29 | Сообщение # 560 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Флот SpaceEngine. Модели SHW как-то странно экспортировались, вместо сопел двигателей какие-то колючки. Может быть это эффект выхлопа? Одна из моделей вообще не хочет загружаться.
Просьба ко всем моделерам:
1) Преобразуйте процедурные текстуры и прочие хитрые материалы в обычные текстуры в файле, и сделайте версию модели с этими текстурами. Чтобы я мог открыть модели в максе с обычным максовским рендерером (не vray), экспортировать их в obj, и все текстуры были на месте.
2) Желательно делать одну текстуру на всю модель (т.е. атлас). Если это не удаётся или лучшая детализация требует разных текстур, разбейте модель на части, которые используют одни и те же текстуры, и сохраните их как разные max файлы.
3) Если есть возможность, сделайте несколько лодов модели, от полной детализации вплоть до лода с 1-10 тыс. полигонов, и сохраните их как разные max файлы.
4) Указывайте размер корабля или длину одного максовского юнита, чтобы я мог правильно масштабировать модель в движке.
|
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Понедельник, 16.04.2012, 03:14 | Сообщение # 561 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Более-менее реальный проект термоядерного звездолёта, который можно построить уже сейчас: http://go2starss.narod.ru/pub/E003_XXIZ.html
|
|
|
| |
| Mefistofel | Дата: Понедельник, 16.04.2012, 10:48 | Сообщение # 562 |
Исследователь
Группа: Команда SE
Пират
Сообщений: 173
Награды: 0
Статус: Offline
| Круто. Мой самый длинный, Just as planned  (экипаж больше всего защищен он излучений двигателя)
Обязательно доделаю
По поводу текстур и атласа - понятно, что все должно быть по возможности одним материалом для одного прохода,
Но есть еще один вопрос
радиаторы ведь будут считаться шейдером?
возможно есть еще какие нибудь типы поверхностей, которые будут общитываться иначе?
Например коррозия на щите будет отобрааться?.
Давайте определимся с ними заранее и вынесем эти материалы отдельно и с общей текстурой - дабы они одинаково выглядели.
и еще - можно сразу определится с маркером для сопел двигателей и других отдельных частей(радаров крутящихся там)
Например пусть это будут кубики с определенным названием. материалом и определенным масштабом
|
|
|
| |
| SHW | Дата: Понедельник, 16.04.2012, 11:06 | Сообщение # 563 |
Строитель Миров
Группа: Команда SE
Нидерланды
Сообщений: 618
Награды: 10
Статус: Offline
| Кстати, только что заметил, что плотность металлического водорода не сильно отличается от плотности воды.
Может тогда для электрореактивных двигателей лучше ее и использовать?
Тогда и заправляться можно будет как я предлагал изначально - переплавкой ледяных астероидов, а не летать к газовым гигантам и прессовать водород.
Win7 Pro x64
Intel Core2Quad 2.5GHz 4GiB RAM
NVidia GForce 9800 1 GiB
|
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Понедельник, 16.04.2012, 13:39 | Сообщение # 564 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Да, радиаторы, щит и сопла двигателей надо делать отдельными текстурами - движок будет шейдером расчитывать их тепловое свечение. Также можно сделать отдельным материалом сигнальные огни, светящийся контур вокруг люка ангара, и т.д (эти материалы - в отдельный атлас). Основной материал корабля с картой нормалей (или лучше картой высот - для параллакс мапиинга) и с спекуларом (величиной блика) в альфа канале. Ещё отдельным материалом можно сдлеать блестящие металлические поверхности - движок будет рендерить их с картой окружения (эффект зеркального металла). В общем на корабль до 10 разных материалов, причём геометрия сгруппирована по используемому материалу. Когда модель будет готова, разбейте её на отдельные модели с одним материалом каждая (только чтобы сдвигов не было) - я уже сделал функцию импорта нескольких моделей в одну и сохранение в свой бинарный формат.
Двигатели можно описать в скрипте корабля - в максе посмотреть координаты и вектор направления выхлопа. С анимацией я пока не разобрался, поэтому в первом приближенее подвижные части можно делать отдельными моделями и также описывать их положение и движение в скрипте.
Ещё один момент - проверка столкновений. Было бы неплохо создать отдельную модель из простых фигур - боксов, цилиндров, сфер, которая описывала бы столкновения с моделью корабля. По крайней мере первый этап столкновения. Например, шаттл - это цилиндр, конус на носу и три треугольные призмы - два крыла и хвост. Если движок определил что произошло столкновение с призмой крыла, то дальше просчитывается точное столкновение с мешем крыла.
Quote (SHW) Кстати, только что заметил, что плотность металлического водорода не сильно отличается от плотности воды. Может тогда для электрореактивных двигателей лучше ее и использовать? Тогда и заправляться можно будет как я предлагал изначально - переплавкой ледяных астероидов, а не летать к газовым гигантам и прессовать водород.
Вода неэффективна в термальном двигателе - атомы кислорода тяжёлые и их тепловая скорость при той же температуре в 4 раза меньше, чем у атомов водорода. В ионном двигателе эффективен не водород, а тяжёлые легко ионизируемые атомы - криптон, ксенон. Воду тоже можно использовать, если разбить её на водород и кислород, но это неэффективно. Как аварийный вариант можно использовать, но для этого нужно предусмотреть дополнительные баки, систему заправки и т.д. Проще тогда сделать установку для ращепления воды (метана, аммиака - что подвернётся) на кислород и водород, кислород выкидывать, а водород закачивать в баки.
|
|
|
| |
| SHW | Дата: Понедельник, 16.04.2012, 16:43 | Сообщение # 565 |
|
Строитель Миров
Группа: Команда SE
Нидерланды
Сообщений: 618
Награды: 10
Статус: Offline
| Quote (SpaceEngineer) В ионном двигателе эффективен не водород, а тяжёлые легко ионизируемые атомы - криптон, ксенон.
Зато воду проще найти в больших количествах. Думаю, надо сделать несколько возможных вариантов заправки и типов баков, чтобы вдруг не остаться совсем без топлива. Понятно, что для каждого типа двигателя оптимальнее то или иное вещество, но большая часть этих двигателей (термальный или электрореактивный) будут работать практически на любом рабочем теле, только с разными КПД, тягой и удельным импульсом. Возможно, что для исследователей глубокого космоса будет важнее доступность и скорость автономной заправки, чем эффективность рабочего тела.
Quote (SpaceEngineer) Ещё один момент - проверка столкновений. Было бы неплохо создать отдельную модель из простых фигур - боксов, цилиндров, сфер, которая описывала бы столкновения с моделью корабля.
Может лучше просто отдельный низкополигональный меш для столкновений?
Или вы собираетесь сделать нативную поддержку процедурных объектов?
Могу поискать исходники плагина к Максу для экспорта физической модели из шаров, боксов и капсюлей, если надо. Так как эти тела самые простые для обработки столкновений.
Кстати, насчёт баков. Если металлический водород - метастабильная сверхпроводящая квазижидкость, то может её удобнее будет удерживать магнитной левитацией? Тогда к дизайну баков с металлическим водородом можно будет добавить систему магнитов, чтобы они не были такими скучными шарами, как сейчас.
Win7 Pro x64
Intel Core2Quad 2.5GHz 4GiB RAM
NVidia GForce 9800 1 GiB
|
|
|
| |
| Aerospacefag | Дата: Понедельник, 16.04.2012, 18:29 | Сообщение # 566 |
|
Строитель Миров
Группа: Пользователи
Российская Федерация
Сообщений: 1019
Награды: 3
Статус: Offline
| Quote (SpaceEngineer) Ещё один момент - проверка столкновений. Было бы неплохо создать отдельную модель из простых фигур - боксов, цилиндров, сфер, которая описывала бы столкновения с моделью корабля. По крайней мере первый этап столкновения.
Это имеет смысл только при столкновении на малых скоростях. При орбитальном взаимодействии (такие инциденты будут случаться, но очень редко) корабли просто пролетят друг сквозь друга, частично дезинтегрировавшись.
При низкоскоростных столкновениях это более актуально - но, может, лучше сразу сделать простенький физический движок, типа как в KSP, который будет обсчитывать не только столкновения, но и эффекты взаимодействия с атмосферой, с астероидами, структурные повреждения и т.д. Насколько я знаю, наработки по этой теме уже есть.
И еще. Я импортировал свой корабль из формата .skp в 3dmax, но пока не очень разбирался с текстурированием. Вообще стоит доделать? В нем всего 200 метров.
Quote (SHW) Зато воду проще найти в больших количествах.
Водород - самый распространенный элемент во вселенной, его даже искать не надо - находишь источник и цедишь из него изотопы. А кислород, содержащийся в воде - важный ресурс, для совершенно других целей.
Win7
Intel Core i5-2310 2.9 Ghz
4 Gb DIMM DDR3
Asus GeForce GTX760, 2 Gb GDDR-5
Сообщение отредактировал Aerospacefag - Понедельник, 16.04.2012, 18:30 |
|
|
| |
| SpaceEngineer | Дата: Вторник, 17.04.2012, 02:53 | Сообщение # 567 |
|
Автор Space Engine
Группа: Администраторы
Российская Федерация
Сообщений: 5547
Награды: 55
Статус: Offline
| Quote (Aerospacefag) Это имеет смысл только при столкновении на малых скоростях.
Столкновение на больших скоростях = взрыв
Quote (Aerospacefag) И еще. Я импортировал свой корабль из формата .skp в 3dmax, но пока не очень разбирался с текстурированием. Вообще стоит доделать? В нем всего 200 метров.
Доделай)
Quote (SHW) Может лучше просто отдельный низкополигональный меш для столкновений? Или вы собираетесь сделать нативную поддержку процедурных объектов? Могу поискать исходники плагина к Максу для экспорта физической модели из шаров, боксов и капсюлей, если надо. Так как эти тела самые простые для обработки столкновений.
По идее лучше тогда чтобы этот меш представлял корабль как набор выпуклых (convex) многогранников - с ними столкновения проверять просто. Ну и стандартные сферы, боксы и т.д. Столкновение мешем довольно сложная задача.
Quote (SHW) Кстати, насчёт баков. Если металлический водород - метастабильная сверхпроводящая квазижидкость, то может её удобнее будет удерживать магнитной левитацией? Тогда к дизайну баков с металлическим водородом можно будет добавить систему магнитов, чтобы они не были такими скучными шарами, как сейчас.
Можно. Вообще я предполагал что баки будут покрупнее, и их всего несколько штук на корабль. Как в Автаре это конечно слишком, но покрупнее чем сейчас. Представьте сколько будет занимать заправка на станции - когда надо поменять каждый шарик. Кстати для этого на баках должны бвть собственные маневровые двигатели.
Кстит никто так и не экспериментировал с "небочкоподобным" дизайном. Например можно сделать корабль похожим на шаттл, с крыльями-радиаторами и двигателями на их концах. Там же и тормозные двигатели удобо расположить. Можно даже сделать его похожим на любой корабль из обычной космооперной фантастики, только учесть правильную ориентацию палуб и оптимальное раположение всех узлов (баки рядом с двигателями, гиперпривод вблизи центра и т.д.) Щит расположен "на носу" корабля, а все выпирающие части (крылья, двигатели) имеют свои щиты со стороны направления движения.
|
|
|
| |
| mindstalker | Дата: Вторник, 17.04.2012, 10:52 | Сообщение # 568 |
Космический пилот
Группа: Команда SE
Российская Федерация
Сообщений: 96
Награды: 0
Статус: Offline
| Quote (SpaceEngineer) Кстати для этого на баках должны бвть собственные маневровые двигатели.
А зачем усложнять конструкцию? Логичнее для перевозки баков (да и вообще любых грузов) и на корабле и на станции иметь несколько небольших универсальных космических толкачей/буксировщиков. А на баках (и контейнерах) предусмотреть стандартные крепления.
А насчет бочкообразности - это, похоже, оптимальная форма - минимальная площадь щитов при высокой прочности конструкции.
Кстати, очень хотелось бы прикинуть, из чего должны быть сделаны все эти ажурные фермы, чтобы не сложиться при 20g...
Windows 7 x64; Core i5-2500K (3.3 Ghz); 8Gb RAM; Radeon HD 6950 2Gb
|
|
|
| |
| SHW | Дата: Вторник, 17.04.2012, 11:31 | Сообщение # 569 |
|
Строитель Миров
Группа: Команда SE
Нидерланды
Сообщений: 618
Награды: 10
Статус: Offline
| Quote (Aerospacefag) Водород - самый распространенный элемент во вселенной, его даже искать не надо - находишь источник и цедишь из него изотопы.
Вопрос не только в доступности, но и в скорости автономной заправки. Вроде как договорились, что доить газовые гиганты и металлизировать водород очень долго, может занять несколько дней для заправки корабля, а переплавить астероид теоретически можно и быстрее.
Quote (mindstalker) Логичнее для перевозки баков (да и вообще любых грузов) и на корабле и на станции иметь несколько небольших универсальных космических толкачей/буксировщиков.
Плюсую. У меня была идея вообще использовать небольших ботов с мощными маневровыми двигателями для перестройки корабля прямо во время путешествия. Я имею ввиду свою последнюю версию, состоящую из отдельных модулей и каркаса. Например, для дальнего межзвёздного путешествия можно перестроить корабль в сигарообразную форму с 3-х слойным щитом, для достижения большей скорости. А в планетарной системе или для близких звёзд можно переделать корабль в более компактный и жёсткий с однослойным щитом и большим ускорением, но меньшей максимальной скоростью. К тому же, конструкции, работающие на растяжение, позволяют выдерживать большие перегрузки, чем работающие на сжатие, а значит двигатели для конструкции с максимальным ускорением лучше располагать в головной части корабля, а для дальних путешествий - наоборот.
Quote (SpaceEngineer) По идее лучше тогда чтобы этот меш представлял корабль как набор выпуклых (convex) многогранников - с ними столкновения проверять просто.
Однозначно.
Win7 Pro x64
Intel Core2Quad 2.5GHz 4GiB RAM
NVidia GForce 9800 1 GiB
Сообщение отредактировал SHW - Вторник, 17.04.2012, 17:14 |
|
|
| |
| Mefistofel | Дата: Вторник, 17.04.2012, 12:01 | Сообщение # 570 |
|
Исследователь
Группа: Команда SE
Пират
Сообщений: 173
Награды: 0
Статус: Offline
| Очень интересная идея. Я и раньше задумывался о подобном.
В одном фантасическом рассазе описывался корабль, состоящий из множества кораблей, фактически целый флот, общее у него было управление и маршевые двигатели.
при ускорениях корабль должен быть целым безусловно, а вот при свободном двжении.
Очень интересным будет изменить восприятие игрока - даже банально дать ему возмодность оставлять части корабля, ускорители и т.д в произвольных точках космоса.
Возможны огромные количества вариантов - например висящие в определенной точке двигатели и топливо, припасенные заранее.
или общая система с гипердвигателем. Почти портал. Прилетел, прицепился, прыгнул, затормозил, отцепился - полетел по своим делам, гипер остывает
|
|
|
| |
ENG
Новый сайт
