Гондолы: если два лучше одного, то почему три не лучше двух?

Праксис

Гондолы: если два лучше одного, то почему три не лучше двух?

В «Звездном пути » подавляющее большинство кораблей Звездного Флота (и предыдущих земных кораблей, способных к варпу) оснащены двумя варп-гондолами.

Тех, кто хорошо знаком со вселенной Star Trek , не нужно убеждать в этом, но для тех, чье понимание Trek немного более тангенциально, некоторые примеры включают:

«Феникс»  (первый земной корабль с возможностью варпа)

введите описание изображения здесь

Предприятие NX-01

введите описание изображения здесь

Военный корабль США Энтерпрайз NCC-1701

введите описание изображения здесь

USS Reliant NCC-1864 (с оторвавшейся гондолой)

введите описание изображения здесь

USS Grissom NCC-638 (близится к концу)

введите описание изображения здесь

Военный корабль США Энтерпрайз NCC-1701-A

введите описание изображения здесь

Военный корабль США Эксельсиор NCC-2000

введите описание изображения здесь

Военный корабль США Энтерпрайз NCC-1701-D

введите описание изображения здесь

Военный корабль США "Вояджер " NCC-74656

введите описание изображения здесь

Военный корабль США "Дефайент" NX-74205

введите описание изображения здесь

Даже шаттлы и малолитражки имеют две гондолы:

введите описание изображения здесь

Иногда мы видели одну гондолу...

введите описание изображения здесь

...и три гондолы...

введите описание изображения здесь

...и даже четыре гондолы ...

введите описание изображения здесь

...но таких случаев определенно меньшинство. Это приводит к вопросу:

Почему две гондолы оптимальны?

Эквивалентно:

Если два лучше одного, то почему три не лучше двух?

Для ответа я хотел бы оставаться во вселенной, где это возможно.

Томас Оуэнс

Мы также видели корабли с четырьмя гондолами: USS Stargazer (TNG, The Battle).

Праксис

@ThomasOwens: Хорошо. Также не обычная конфигурация деформации....

ТЖХ

Поскольку вы хотите во вселенной, оставлю комментарий: если двух достаточно, добавление третьего не обязательно улучшит систему настолько, чтобы компенсировать стоимость и сложность создания и обслуживания на 50% больше систем.

Валорум

У меня есть видение, как вы проектируете звездолет с 4000 гондолами.

Праксис

@Richard: Ну, теперь, когда ты упомянул об этом...

Валорум

@Praxis - «Если 4000 гондол - хороший дизайн, не лучше ли 4001?»

Толстяк

FTR отмечает, что это совершенно обычное явление в конструкции самолетов реального мира, когда два больших двигателя в целом лучше, чем четыре больших двигателя (просто посмотрите на настоящие большие пассажирские авиалайнеры сегодня). Точно так же ни в коем случае нельзя быть уверенным, что (скажем) 8 цилиндров в бензиновом двигателе обязательно лучше, чем, скажем, 6. Вы пытаетесь оптимизировать набор уравнений: оптимальная цифра будет некоторым значением («2» для современных очень больших самолетов). двигателей, например).

Праксис

@ThomasOwens: добавлен скриншот Stargazer - спасибо.

Маквторник

Валорум

@MackTuesday - Хуже быть не может? Вы, конечно, шутите... i.stack.imgur.com/GpbLz.jpg

Пол Д. Уэйт

Я чувствую, что, возможно, нам не нужны девять фотографий кораблей с двумя гондолами, чтобы понять суть.

Основные стеки

Потому что у Скотти было всего две руки, чтобы починить их, когда Кирк переусердствовал.

Энтони Х

Вне вселенной: из-за эстетики. Почти все без исключения движущиеся предметы обладают отчетливой двусторонней симметрией. Кроме того, дизайн транспортных средств Trek всегда должен выглядеть правильно в глазах зрителя. Наличие трех, или только одного, или четырех (как в Звездочете) не соответствует нашим ожиданиям знакомой двусторонней симметрии, которую мы ассоциируем с движущимися вещами.

Праксис

@PaulD.Waite: Ты должен быть благодарен, что я остановился в девять.... ;-)

Си Джей Деннис

То же самое я задавался вопросом о ветряных мельницах на ветряных электростанциях. Почему у них почти всегда 3 лопасти, хотя существуют и другие номера (в том числе только 1!)? Оказывается, это более эффективно с точки зрения количества материала, используемого для их изготовления. Добавление четвертого лезвия увеличивает материал (и производственные затраты) примерно на треть, но не возвращает почти столько же дополнительной мощности. Гондолы могут работать таким же образом, вы получаете немного дополнительной мощности, имея три вместо двух, но менее чем на 50% больше, что удорожает создание более мощного / быстрого корабля.

Гонки легкости на орбите

Если четыре колеса лучше двух, то почему пять колес не лучше четырех??

Рик

@CJDennis Для ветряных мельниц на самом деле они оптимизируют не затраты. Если лопастей слишком много, воздух будет обтекать их, а не проходить через них, если лопастей слишком мало, лопасти не будут создавать большого крутящего момента. Оптимальное количество лезвий — 2,7, но, конечно, в действительности вам нужно целое число лезвий. Поскольку ближе всего три, большинство из них трехлопастные, но поскольку двухлопастные легче построить и обслуживать, некоторые из них используют два.

Рафаэль

Вы можете лучше ходить на двух ногах, чем на одной, но как бы вы использовали третью (без слишком сильного изменения положения тела)?

Майк Джи

Этот идет до 11...

пользователь11521

Краткий ответ: отдел маркетинга бритвенных лезвий не получил этого в свои руки...

вор

Если двенадцать изображений — это хорошо, то не лучше ли тринадцать?

Гай

Конструкция в стиле Кельвина имеет инженерный корпус с дефлектором, обращенным назад, и ангар для шаттлов, необъяснимым образом установленный над секцией тарелки. Почему? Поскольку Джей Джей Абрамс не придает значения непрерывности франшизы, это выглядело круто, поэтому он сделал это, и никакой другой причины

Суверенный запрос

@Gaius Что ты имеешь в виду, дефлекторная тарелка обращена назад?

Суверенный запрос

Хорошо. Я вижу, что вы думали, что имели в виду. Это не дефлекторная тарелка. Это что-то вроде подруливающего устройства или выхлопного отверстия.

Валорум

Это обсуждается в Техническом руководстве Star Trek TNG (считается каноническим источником информации о вселенной Star Trek).

Короче говоря, в прошлом были опробованы различные конфигурации двигателей, но для кораблей более определенного размера конструкция с двумя деформационными гондолами кажется самым простым способом достижения хорошо сбалансированного деформационного поля, а также предлагает наилучшие возможности для выхода. деформации контролируемым образом в случае катастрофического отказа полетных систем:

Во-вторых, пара гондол используется для создания двух сбалансированных взаимодействующих полей для маневров корабля. В 2269 году экспериментальная работа с одной гондолой и более чем с двумя гондолами дала быстрое подтверждение того, что два — оптимальное количество для выработки энергии и управления транспортным средством. Маневры космического корабля выполняются путем введения контролируемой разницы во времени в каждом наборе варп-катушек, тем самым изменяя общую геометрию варп-поля и результирующий курс корабля. Таким образом легче всего контролировать рысканье (плоскость XZ).

Во время отделения модуля «Блюдце» и независимой работы боевой секции программное обеспечение интерактивного контроллера варп-поля регулирует геометрию поля, чтобы она соответствовала измененной форме космического корабля. В случае случайной потери одной или обеих гондол звездолет будет линейно диссоциирован из-за того, что разные части конструкции будут двигаться с разными коэффициентами деформации.

Очевидно, что мы видим корабли с конструкциями из нескольких гондол, так что это не «жесткое и быстрое» правило, но оно дает представление во вселенной о том, почему мы так часто видим эту конфигурацию как на кораблях людей, так и на кораблях пришельцев . .


Вне вселенной это было в значительной степени конструктивным соображением, основанным на собственных предубеждениях Родденберри. В интервью 2005 года для Trekplace Эндрю Проберт (концептуальный художник Star Trek TOS и ST: The Motion Picture) дал им подробный обзор процесса проектирования, а также свои собственные дополнения к канону трекнологии:

Проберт: На самом деле Джин указал мне, что варп-двигатели звездолетов работают парами... только парами, потому что они взаимозависимы. Если бы у вас был один варп-двигатель, вы бы, наверное, ходили по кругу, я не знаю ... (смеется) Так что на одном дыхании он свел на нет трехмоторные дредноуты вместе с одномоторными эсминцами, указывая просто на то, что для достижения варп-двигателя нужно иметь взаимозависимые пары варп-двигателей. Что касается требования прямой видимости, то это был мой указ: чтобы быть взаимозависимыми, варп-машины должны полностью «видеть» друг друга. Я имею в виду силовые гребни, не обязательно сборщики Bussard, но у большинства этих гребней есть энергетический путь между ними.А затем для других звездолетов, как во время Второй мировой войны, когда у всех стран были истребители, которые все выглядели по-разному — вы знаете, культурное различие между, скажем, немецким самолетом и американским самолетом или японским самолетом — они все они работали одинаково, имея одни и те же основные компоненты крыльев, корпуса и двигателя, поэтому я применил это мышление к кораблям пришельцев, которые я разработал, поэтому корабли ференги и ромуланские боевые птицы имеют два варп-двигателя, которые должны видеть друг друга для работы. Даже мои шаттлы, имеющие очень малый клиренс, все равно видят друг друга. Вот почему проекты, подобные ромуланскому разведывательному кораблю, где двигатели не видят друг друга, несовместимы.Есть также несколько крутых проектов Звездного Флота, таких как корабли класса Nebula, но их варп-двигатели не могут видеть друг друга. Даже эти малолитражки игнорируют это постановление, которое нарушает преемственность. Научная фантастика, в частности, ДОЛЖНА быть последовательной. Если вы отрицаете это, ... все рушится.

h/t @HorusKol за напоминание об этом сайте.

Луан

Интересно. Это также, по-видимому, означает, что эти варп-двигатели с двумя гондолами в значительной степени ориентированы на маневрирование по рысканию - возможно, трех- и четырехгондоловые конструкции были предназначены для решения этой проблемы и оценки того, насколько полезным будет дополнительный контроль на практике (в частности, Stargazer с его длинная миссия подойдет)? Это могло бы объяснить, почему их в конечном итоге не преследовали полностью — галактика в основном плоская, а боевые действия в основном «морские», тангаж и крен не так уж полезны, особенно в варпе. Мы знаем, что звездный флот довольно глупо относится к условиям испытаний, в конце концов...

Джошуа

Вы можете выполнить рассчитанный маневр в любом направлении, перекатываясь, так что это маневр рыскания.

Роберт Ф.

@ Ричард - отличный ответ. Во вселенной: Таким образом, вместо того, чтобы увеличивать количество гондол для увеличения мощности деформации, лучше просто увеличить размер каждой гондолы и остаться с двумя гондолами, чтобы избежать нестабильности. Вне вселенной: возможно, звездолеты с большим количеством гондол (10, 50, 100!) потребовали бы у моделистов слишком много времени и материалов, были бы громоздкими и, возможно, выглядели бы не так эстетично, как всего две гондолы.

Праксис

Это действительно удивительный ответ. Спасибо еще раз, Ричард.

комодосп

Означает ли это, что вы можете остановить деформирующий корабль, вставив лист фанеры между гондолами?

Валорум

@colmde - Именно эту идею мы видим в Enterprise. Между гондолами сидит замаскированный корабль. Поле искривления идет все наперекосяк

ХорусКол

Первый корабль, который мы видим с нечетным числом мотогондол, — это обломки корабля класса «Ниагара» на Вольф-259 http://www.trekplace.com/article15.html (хотя, самый известный — «Энтерпрайз» в будущем таймлайне из ПНП эпизод «Все хорошо...»).

Это из-за старой директивы по производственному дизайну, согласно которой корабли должны были иметь две гондолы - по вселенской причине, связанной с варп-полями и так далее. http://www.ex-astris-scientia.org/articles/design.htm (хотя, видимо, некоторые корабли с двумя гондолами могли деформироваться при работающей только одной гондоле).

Однако в TNG мы видим несколько судов с четырьмя гондолами — класса Constellation. Это были корабли для дальнего космоса, и идея заключалась в том, что одна пара гондол была избыточной из-за отсутствия ремонтных мощностей в районах их эксплуатации. http://memory-beta.wikia.com/wiki/Constellation_class Некоторые другие классы также имели четыре,

Итак, как мы объясним Кельвина и Энтерпрайз альтернативного будущего?

Судя по всему, единственная гондола Кельвина содержала два параллельных генератора варп-поля (досадно - я видел упоминание об этом где-то в Интернете, но не могу найти ссылку, на которую можно было бы сослаться).

Итак - отвечая на вопрос:

Наиболее распространенная конфигурация звездолетов - двухконтурная (даже инопланетные виды следуют этому соглашению [наиболее очевидными являются клингонские, ромуланские и доминионские]), но есть и другие конфигурации. В конце концов, все сводится к проектированию — две конфигурации гондол должны соответствовать оптимальной конструкции, обеспечивающей эффективное и надежное перемещение в варпе без особых инженерных разработок.

КутулуМайк

Что касается этой производственной директивы: преобладает мнение, что Родденберри внедрил эту директиву после того, как увидел в опубликованных материалах проекты 3-х и 4-х гондол, потому что ему не нравились люди, которые их рисовали:\

ХорусКол

интересно: было довольно много "нарушений" правил Родденберри: trekplace.com/article15.html

Оскорбление величества

Доминирование конструкции с двумя гондолами имеет смысл с инженерной точки зрения, когда вы рассматриваете конструкцию самолета.

IRL, трехдвигательные самолеты (реактивные самолеты с 3 двигателями) стали очень популярными в 70-х и 80-х годах из-за их превосходного запаса прочности и правил FAA по дальности полета, которые давали трехдвигательным самолетам больше свободы действий, чем конструкциям с двумя двигателями. Из-за этого к 1980 году трехдвигательные самолеты стали стандартной конфигурацией для авиалайнеров и считались передовыми конструкциями того времени.

Так почему же сегодня они так редки по сравнению с двухмоторными авиалайнерами? (Сегодня в производстве находится всего 2 модели трехдвигательных самолетов, и оба они бизнес-джеты.)

Что ж, наличие трех двигателей обеспечивает большую избыточность и может обеспечить более высокую производительность, чем у двухдвигательных двигателей, но это достигается за счет сложности конструкции и экономичности/топливной эффективности.

В наши дни немногие авиалайнеры имеют три двигателя, потому что:

  • Новые правила ETOPS (стандарты эксплуатационных характеристик двухдвигательных двигателей с увеличенной дальностью полета), лоббированные Airbus и Boeing, позволяют двухдвигательным самолетам летать на такое же расстояние / продолжительность, что и трехдвигательные.
  • Это изменение произошло отчасти из-за повышения безопасности двухмоторных самолетов, поскольку FAA ввело правило 60 минут для двухмоторных самолетов. Когда правило было задумано, большинство самолетов были основаны на винтовых и поршневых двигателях. Когда появились реактивные двигатели, они обеспечивали гораздо большую тягу и надежность, которые со временем неуклонно улучшались.
  • Twinjets могут быть установлены симметрично на каждом крыле. Для Trijets требуется, чтобы третий двигатель был установлен вдоль центральной оси, что увеличивает сложность / стоимость конструкции впускного канала и опор двигателя.
  • Реактивный самолет действительно может установить только третий двигатель на хвосте, что обычно требует конструкции Т-образного хвоста. Т-образное хвостовое оперение имеет некоторые преимущества, такие как лучший контроль по тангажу и аэродинамическое качество. Однако они также намного дороже в изготовлении и обслуживании (из-за большей сложности конструкции, необходимости в более прочных/тяжелых материалах из-за более высоких усилий, создаваемых хвостовым оперением, и больших трудностей с ремонтом/заменой третьего двигателя из-за его высокого расположения) и склонны к глубоким зависаниям.
  • Но самым большим недостатком является топливная экономичность и, следовательно, эксплуатационные расходы триджетов. Как правило, гораздо эффективнее использовать один большой реактивный двигатель, чем несколько небольших реактивных двигателей с одинаковой тягой (как правило, большие турбины более эффективны, чем меньшие). Поэтому, если вы можете получить адекватный уровень надежности и производительности от двух двигателей, гораздо предпочтительнее добавить третий. А поскольку газотурбинные двигатели стали еще более надежными и мощными, трехреактивные двигатели по понятным причинам потеряли популярность.

Таким образом, основываясь на реальном опыте, понятно, что конструкции с двумя гондолами более популярны, чем другие конфигурации. Скорее всего, он обеспечивает достаточную избыточность и деформирующую способность, уравновешивая эффективность производства/эксплуатации/обслуживания.

епископ

«Доминирование конструкции с двумя гондолами имеет смысл с инженерной точки зрения, когда вы рассматриваете конструкцию самолета». Имеет ли это? Аэронавтика - это не космонавтика. Первое имеет гораздо больше общего с гидродинамикой, чем второе. Единственная причина, по которой некоторые космические корабли имеют инженерное сходство с самолетами, заключается в том, что они возвращаются в атмосферу. Корабли, полностью построенные в космосе и для космоса, будут совершенно чужды нам, обитателям воздуха.

Оскорбление величества

@bishop Если вы прочитаете остальную часть ответа, должно быть совершенно ясно, что я не говорил об аэродинамике.

епископ

Вы описываете особенности AIRcraft и предлагаете применить их к SPACEcraft. Затем вы заключаете: «Итак, основываясь на реальном опыте, понятно, что конструкции с двумя гондолами более популярны, чем другие конфигурации». Есть ли у нас реальный опыт работы с варп-полями?

Оскорбление величества

@bishop Я описал компромиссы между избыточностью / надежностью и эффективностью / доступностью / стоимостью при проектировании систем для двигательных установок. Аэродинамика не была частью аргумента. Весь ваш аргумент, кажется, сводится к тому, что «космос» и «воздух» не одно и то же, и поэтому никакой опыт или знания из одной отрасли не могут быть переданы в другую. Могу точно сказать, что вы сильно дезинформированы. Мой реальный жизненный опыт связан с работой с аэрокосмическими инженерами, которые проектировали как системы, так и двигательные установки для самолетов и космических кораблей.

Оскорбление величества

Я бы также рекомендовал поискать информацию об основных компаниях AEROSPACE и посмотреть, какой ассортимент продукции они производят.

епископ

Я утверждаю, что ваш вывод не следует из вашей посылки. Вы объясните, почему самолеты селились парами. Затем вы заключаете, что это «вероятно» применимо к кораблям Треков, приводимым в движение варп-полем. Я не согласен, что это «вероятно» применимо. Конечно, может. А может и нет. Я хотел бы увидеть канонические доказательства того, почему во вселенной, или доказательства того, что такое же соединение потребуется для двигателя Алькубьерре (учитывая, что это самый близкий варп-двигатель IRL, который у нас есть). В отсутствие связующих свидетельств вы просто размышляете, на что IIRC не одобряет этот сайт (и далее в вопросе не спрашивалось: «Я хотел бы остаться во вселенной»).

Пмарт

Я помню, как читал историю во вселенной, в которой объяснялось, что: В первые дни варп-путешествий некоторые корабли строились с тремя гондолами, потому что математика варп-движения предполагала, что такие конфигурации будут иметь лучшие характеристики, НО на практике эти корабли никогда не работали так, как предполагала теория, действительно, они были почти на одном уровне с конструкциями с двумя гондолами, поэтому от конструкций с тремя гондолами тихо отказались. Предположительно позже теория улучшилась до точки объяснения, почему эти старые конструкции потерпели неудачу и как правильно сделать три или более гондол.

Скуба

Добро пожаловать на SFF.SE! Это выглядит как хороший ответ, не могли бы вы подкрепить его прямой ссылкой на источник, о котором вы говорите?

епископ

Я бы хотел добавить это, если бы у него были доказательства из канона.

Чак Мур

Наличие большего количества гондол не обязательно увеличивает радиус действия варп-поля вперед. Так что никакого реального преимущества. Но небольшая конструкция с четырьмя ячейками могла создать исключительно маневренный истребитель с варп-двигателем. Рассмотрите формы полей, получаемые с помощью временных и частотных сдвигов. Рассмотрим эффективность использования векторной тяги харриеров для улучшения их маневренности.

Эдлотиад

Не могли бы вы рассказать подробнее о «формах поля» и о том, почему большее количество гондол не обязательно увеличивает радиус действия варп-поля вперед.