Solidworks

Итак - ты запустил солид и хочешь создать первую модель, чтобы в дальнейшем создать с нее чертеж. Первое что ты видишь - это меню выбора создания из шаблона:

На выбор у тебя шаблоны “деталь”, “сборка” и “чертеж”. Ты выбираешь “деталь”, создаешь ее. В процессе ее создания ты сталкиваешься с проблемами по типу “неточного отображения” скруглений, неудобного способа ввода размеров  (субъективно), цвета, примечаний и т.д. т.п.

Далее выбираешь “создать чертеж из детали” и создаешь чертеж. И в процессе создания чертежа ты сталкиваешься с проблемами: неправильный штамп, нет автоматического заполнения полей в штампе, не “по госту“ размеры, надписи, примечания и т.д. и т.п.

Далее создаешь спецификацию… И в ней ничего нет.

И даже если ты методом тыка, гуглежа и просмотра десятка видео-гайдов нашел где это всё настроить в первый раз - при создании второй модели и второго чертежа твоя жопа становится новой ступенью для вывода космического корабля на орбиту - ибо часть настроек сохранилась, а часть - нет. Потому что часть настроек сохраняется на весь профиль, а вторая в самом шаблоне. А шаблон надо настраивать до создания модели, а не после, ибо после ты уже корректируешь созданную модель, а не шаблон.

Начнем с самых важных первичных настроек: “Настройки пользователя”.

Открыв солид сразу жмем шестерню в верхней панеле и лезем в эти настройки.

ВНИМАТЕЛЬНО изучаем каждый пункт и в случае необходимости настраиваем его. Да - их много. Да - займет много времени. Но - это необходимо. Иногда для понимания что настройка меняет проще начать создавать модель и прям на ней всё тестить - здесь изменения применяются в “реал тайме” потому всё наглядно будет. Но в целом настройки в этом меню влияют на интерфейс, способы ввода, производительность и т.п. Чуть позже, когда ты освоишься в программе, ты сам поймешь что захочешь поменять, и теперь будешь знать где это делается. Настроили - радуемся, ибо эти настройки применяются и сохраняются на весь профиль и до следующего ручного внесения изменений.

Далее - настроим “чертежный стандарт”.

Создаем “новую деталь” (пустую - ничего более не делаем) из стандартного шаблона, сразу жмем шестерню и выбираем “свойства документа”. Лезем в эти настройки - ВНИМАТЕЛЬНО ознакамливаемся … бла бла бла … это необходимо. Из особо бесящих пунктов которые по умолчанию вечно не “по госту” настроены:

• шрифты (везде),

• стиль примечаний,

• первичная и двойная точность размеров,

• стили отображения линий гиба,

• обозначения видов,

• детализация,

• настройки листового металла.

Все необходимые шрифты, как и прочие файлы, я прикреплю к данному руководству.

После этого возвращаемся в первый пункт ”чертежный стандарт” и сохраняем его как новый свой через кнопку “сохранить во внешнем файле”. Это первый шаг настроек шаблонов и пока рано радоваться.

Далее чтобы настроить шаблоны нужно создать новый чертеж, деталь и сборку поочередно из каждого стандартного шаблона, снова жмякнуть шестерню и для каждого выбрать “загрузить чертежный стандарт из внешнего файла” и выбираем недавно созданный свой, после чего сохраняем файл в виде соответствующего шаблона (для детали - шаблон детали и т.д.)

Таким образом мы настроили и сохранили лишь только свой "чертежный стандарт" для каждого из стандартных шаблонов. Теперь пора переходить к более тонким настройкам, требующимся для будущего автозаполнения штампов, таблиц и т.п.

Создаем новую “деталь” - и рядом с шестерней видим кнопку “свойства файла”.

Здесь прописываются параметры, автоматически подтягиваемые по “имени свойства” в различные поля. Если вы начинающий пользователь - то вам потребуются как минимум поля “обозначение”, “наименование”.

Дело в том что с ростом кол-ва деталей неизбежно повторение их названий и солид “заругается” на вас за то что в сборке будут присутствовать детали с одинаковым названием, ибо для него это одна и таже деталь, даже если они лежат в разных папках. Потому привыкайте к наименованию файлов в формате:

“уникальный инвентарный номер (обозначение)”+“пробел”+”название (наименование)”

для ускорения поиска и удобной работы с нумпад блоком - ставить запятые в номере можно и нужно. Пример: “276,000,012 Труба” или “276,010,000СБ Каркас из труб”.

Почему именно такой вид наименования? Потому что в будущем большинство макросов смогут позволить в автоматическом режиме разделять название файла на “слово до пробела” и “слово после пробела” и автоматически вносить их в поля “Наименование” и “Обозначение” в спецификациях. Также существует известный баг/фича солида - когда он подгружает в сборке деталь с идентичным названием из недавно открытых (из кеша) но из другой папки, а не ту что находится в папке со сборкой. По невнимательности можно сильно себе попортить проект. Но эту фичу можно обернуть и во благо - выполняя частичную подмену файлов в сборке если необходимо создать сторонние привязки модели. Но об этом в другой раз.

Далее если вам потребуется еще несколько автоматически заполняемых поля, то можно использовать “Авто Параметры”, которые выглядят следующим образом:

$PRP:"название параметра"

Вот список некоторых из автоматически создаваемых параметров в Солидворксе:

• SW-Short Date: дата в формате короткого отображения (01.01.2023).

• SW-Long Date: дата в формате длинного отображения (01 января 2023 г.).

• SW-Mass: масса модели в килограммах.

• SW-Volume: объем модели в кубических метрах.

• SW-Material: название материала, заданного для модели.

• SW-Density: плотность материала.

Остальные ты загуглишь когда тебе это потребуется.

Однако, возможны различия в названиях и параметрах в зависимости от версии Солидворкса - тут уже нужно смотреть отдельно. Но можно пойти и другим путем - не настраивать все эти поля вручную, а использовать уже готовые чужие шаблоны. Например мой шаблон детали выглядит примерно так:

Я его немного допилил под себя, поправил какие мне нужно параметры.

Чтобы использовать другой/иной/чужой/нечто шаблон тебе нужно знать следующее: не обязательно заменять оригинальные шаблоны и файлы в папке установки солида. Даже более - не нужно хранить все эти шаблоны и настройки на диске С вместе с солидом. К примеру у меня есть диск D в котором создана синхронизирующаяся через облако папка “Distribs” в которой я и храню все свои настройки солида. Это позволяет мне иметь в облаке для нескольким компьютеров одну и туже папку с настройками, которые автоматически обновляются для всех пк при внесении изменений на одном из них.

Итак - ты скачал готовые/чужие шаблоны и закинул их в созданную тобою папку с настройками. Далее идем в настройки профиля и указываем путь к папке с шаблонами:

Но это еще не всё - “шаблоны по умолчанию” ты указал, а теперь еще укажи дополнительно “расположение файлов шаблонов”. Не спрашивай про логику - слишком долго пояснять, потому просто перейди на пункт ниже и снова укажи ту же папку и там:

И тут еще пара нюансов:

во первых: при настройке шаблона чертежа тебе нужно настроить и все штампы/форматки/основные надписи (всех размеров - от а4 до а0). Это нужно для того чтобы во всех форматках были заготовлены поля с нужными параметрами для автозаполнения.

во вторых: некоторые шаблоны чертежей используют свои основные надписи, потому даже если ты успел настроить свои форматки, используя шаблон с другими форматками он будет каждый раз “ругаться” что отсутствуют нужные и открывать стандартные. Потому если скачиваешь готовые шаблоны - качай вместе с используемыми форматками (и если потребуется правь уже их), так надежнее.

в третьих: в шаблоне детали и чертежа всегда присутствует привязка к библиотеке материалов. И стандартная библиотека солида - это прям “ну такое себе”. Потому большинство пользователей предпочитают использовать нормальные распространенные в рф библиотеки. А это значит - скачивая нормальные шаблоны с форматками, к ним еще и библиотека материалов должна быть приложена =)

Но не переживай - их есть у меня. Вдобавок еще и шаблончик таблицы спецификации и вырезов сварного изделия. Прикреплю в конце архивом. И еще конечно блок гостовских профилей. Если ты еще не в курсе - в солиде есть команда "конструкции", позволяющая создавать модели из "вытяжных" профилей стандартных и собственных сечений. Можно указать и их расположение в настройках файлов (по умолчанию по адресу: C:\Program Files\SOLIDWORKS Corp\SOLIDWORKS\lang\russian\weldment profiles)

И тут у тебя появляется выбор - либо начать ковыряться с программой и плевать на дальнейшие настройки - тебе не требуется много работать в будущем с этим комплексом, либо сразу разобраться что такое макросы и как их настраивать. Ибо предложенные мною шаблоны используют много “ненужных” обычному пользователю параметров, однако они нужны для работы большого кол-ва макросов.

Для начала - я пользуюсь пакетом макросов SWPlus Macros:

https://www.youtube.com/watch?v=BJPRxJWPjhc&list=PLuovjC...

Я его немного допилил под себя, поправил какие мне нужно параметры. Сам слегка поправленный пакет я прикреплю, однако ссыль ведет на ютуб автора где тот ныне рекламирует еще и платную версию, собранную в виде подключаемого модуля к солиду. Пока у меня не хватило времени чтобы ознакомиться с ней (да и деняг жалко), но в целом по функционалу она почти ничем не отличается от того пакета макросов. Видео инструкция по их установке имеется, но благодаря нерасторопному темпу голоса автора и излишней перегруженности ненужной инфой суммарно заняла 9 видосов от 5 до 60 минут, а смотреть на скорости ниже 2х - тяжко. Потому предлагаю короткий гайд как быстро настроить эти макросы:

1 - распакуй все в подготовленную папку с настройками для солида, так чтобы выглядело как на скрине ниже:

и вот еще вдогонку что ты закинешь в папку рядышком (можно даже в ту же):

2 - Выполни указание расположений шаблонов как указано в руководстве выше, указав сначала “шаблоны по умолчанию”, а после “месторасположение файлов” из раскрывающегося там списка:

• шаблоны документов

• чертежный стандарт

• шаблон спецификации

• база данных материалов

• основные надписи

Месторасположение оригинальных файлов можешь сохранить на память, запомнив или записав (можно если что нагуглить), но из списка в этом меню лучше удалить.

3 - Установка макросов.

3.1 Создаем новую деталь/чертеж (для каждого будет свой набор макросов)

3.2 В любом месте на верхней панеле проектирования жмякаем ПКМ и выбираем настройки.

3.3 Переходим на вкладку “команды” и при помощи поиска находим “макрос”

3.4 Перетаскиваем иконку “создать кнопку макроса” на панель проектирования в любое удобное тебе место, после чего появляется меню добавления макроса

3.5 Здесь тебе нужно добавить каждый из макросов с расширением “.swp”, создав для каждого из них кнопку. В графе метод могут присутствовать несколько методов - в таком случае выбираем тот у которого присутствует в названии “.main”.

3.6 Итого для шаблона детали у тебя должны быть добавлены эти макросы:

а для чертежа эти:

последние три у тебя будут отсутствовать - это удобные для моей работы ”упрощалки”, свои ты создашь с появлением необходимости самостоятельно уже.

3.7 Если ты всё сделал верно - то всё будет работать. Для проверки работоспособности - создаем деталь с названием “100,100,100 деталь”, сохраняем на рабочий стол. далее создаем чертеж из детали и сохраняем с таким же названием там же (названия одинаковые, расширения разные если что). После того как чертеж сохраним - жмякаем на кнопку “MProp” и смотрим - подтянутся ли туда название и обозначение. Также на чертеже уже должно быть отображено время создания чертежа.

Ну и теперь осталось бегло пробежаться по списку функций макросов чтобы ты понимал что они умеют и зачем нужны:

4.1 Master - меняет размер форматки, содержит настройки шаблонов. Кнопки “создать основные форматы” и “настроить шаблоны” тыкать только после ознакомления с подробной видеоинструкцией.

4.2 DProp (выше переименованный мною как “настройка чертежа”) - настройка масштаба, обновление старой форматки, добавление версии изменения и т.п.

4.3 MProp - удобное редактирование штампа, указание всех необходимых полей без ковыряния вручную. Как видно на скриншоте наименование и обозначение автоматически подтянулись.

4.4 Roughness - настройка шероховатости на чертеже.

4.5 Save as (иногда и ass) - сохранение чертежа.

4.6 SpecEditor - создает спецификацию, вполне неплохо отсортированную, но иногда чуть чуть ручками поковырять придется. Не забудь указать лист А4-SP-1 или 2 для спецификации. Более подробно - у автора макроса в видео.

Еще я натыкался на такой вот аналог макроса по созданию спецификации:

https://www.youtube.com/watch?v=0OlkVHn7YVY

Так что если с текущим будут проблемы - можно попробовать его, вполне неплохо работал у меня после перенастроек под мои же шаблоны.

Ну и заключительный пункт: база toolbox для солида. Это что то вроде библиотеки элементов со стандартными элементами и гостовским крепежом. Тут отдельная жопа с поиском верной версии под нужный солид, потому советую тебе погуглить. Я же всегда качал отсюда:

https://leninsw.blogspot.com/2017/02/solidworks-toolbox-2012-2017.html

В моем архиве я приложу установщики текущих, в которых у меня гостовские элементы работают. Ставить в соответствии с инструкцией по ссылке выше.

Далее наступают ограничения по превышению лимита поста, но для начала - этого достаточно. Возможно написано всё слегка сумбурно, просто тяжело упомнить многие вещи, которые ты уже выполняешь на автомате, потому не пинайтесь, а разбирайтесь. Вот ссыль на все необходимые файлы что я здесь упомянул:

#comment_274579348

https://disk.yandex.ru/d/_vymNW25xt7eWQ

И вот, спустя кучу времени и текста - ты настроил солид и можешь сесть поработать, эффективно и спокойно… Блин… Работать…

В дальнейшем планирую запилить еще один подобный “мануальчик” по тонким настройкам которые я использую, повышающим удобство и скорость работы (созданию моделей и чертежей).

Для тех у кого остались/появились вопросы или он благодаря этому мануалу смог улучшить скорость своей работы, разбогатеть и теперь ни в чем не нуждаясь желает отблагодарить меня - мои контакты:

https://vk.com/axkarlov

https://t.me/cartmanisonfire

https://discord.gg/qYjYE89Tsn

Видео о процессе создания копии конической шестерни по образцу. В видео подробно описан расчет шестерни и приведен пример построения в Solidworks. Шестерня изготовлена из латуни, на фрезерном станке с ЧПУ.

Формулы для построения шестерни:

"z1"= 20'количество шестерни 1

"z2"= 10'количество шестерни 2

"delta"= atn ( "z1" / "z2" )'Угол делительного конуса

"mu"= atn ( 2 * sin ( "delta" ) / "z1" )'Угол головки зуба

"gamma"= atn ( 1.2 * tan ( "mu" ) )'Угол основания ножки

"D1@Эскиз1"="delta"

"D2@Эскиз1"="mu"

"D3@Эскиз1"="gamma"

"De"= "D6@Эскиз1"'Делительный диаметр

"me"= "De" / "z1"'Внешний модуль

"a"= 20'угол профиля

"dbv"= "De" * cos ( "a" ) / cos ( "delta" )'Диаметр основной окружности эквивалетного колеса

"psi"= 360 * cos ( "delta" ) / ( 4 * "z1" )'Угловой шаг

"D1@Эскиз2"="dbv" "D2@Эскиз2"="psi"

Параметрические уравнения кривой эвольвенты

-"dbv"*(cos(t)+t*sin(t))/2

"dbv"*(sin(t)-t*cos(t))/2

Можно сразу заметить, что при таком "повороте" орбиты перицентр увеличивается. Значит теоретически может быть такой случай, когда спутник сам выйдет на орбиту. Давайте это проверим и попытаемся найти такой случай

Модель спутника

Так как основы никакой нет, то сами выберем, каким будет спутник. В качестве модели я решил взять конус диаметром 1 м, углом раствора 30 градусов и массой 500 кг. Этакий набор кубсатов под бронированным колпаком :)
В полете важную роль будет играть сопротивление воздуха, поэтому вычислим среднее значение коэффициента сопротивления воздуха. Но не совсем того, что нам дает классическая формула F = p * S * c * v^2 / 2, а немного другого. Запишем формулу ускорения от аэродинамического сопротивления: a = p * S * c * v^2 / 2m, заметим, что все, кроме p и v, - это константы. p, то есть плотность среды, мы заменим на p0 * e^(k * H), то есть аппроксимируем плотность от высоты при помощи экспоненты. Перепишем формулу ускорения: a = (p0 * S * c /2m) * v^2 * e^(k * H). Теперь все константы перепишем в одну a = C * v^2 * e^(k * H). Вот эту C мы и найдем
Сама по себе C - это не константа, так как коэффициент сопротивления воздуха для одной и той же формы разный при разных скоростях. Однако на больших скоростях он колеблется незначительно (что мы дальше и увидим), поэтому его можно принять константой (в целом, для более точного решения нужно C найти через интерполяцию его значений при конкретных скоростях, но для этого нужно взять довольно много точек, что делать не особо хочется, да и на точность это сильно не повлияет, зато прибавит лишней работы)
Ну коль надо измерять сопротивление воздуха, то нам понадобится САПР, в моем случае это SolidWorks. Запускаем, создаем модель, заходим во FlowSimulation и создаем проект:

Скорость -30000 м/с - один из расчетных случаев

Теперь поставим в проекте цель находить силу по оси Oy и по несколько раз запустим расчет, каждый раз меняя значение скорости потока воздуха. Я буду измерять с 8000 м/с до 30000 м/с с шагом в 1000 м/с. Для каждой скорости записываем действующую силу. Дальше, возвращаясь к формуле ускорения, мы избавимся от e^(k * H). Так как в SolidWorks-е воздух имеет такую же плотность, что и воздух у поверхности Земли при н.у., то переменная H становится равна нулю, а экспонента - единице. Ну а чтобы вычислить тот самый коэффициент, мы будем силу делить на массу и на квадрат скорости (сила на массу даст ускорение, а если ускорение поделить на квадрат скорости, то получим только коэффициент, ну и еще экспоненту, но мы от нее избавились). Короче говоря, пишем таблицу в экселе:

1-ый столбец - скорость, 2-ой - искомый коэффициент, 3-ий - сила, действующая на модель при данной скорости
Осталось найти среднее значение. Но как это сделать? Будем действовать так же, как при нахождении средней скорости: проинтегрируем функцию C(v), полученную интерполяцией табличных значений, а затем разделим на разность пределов интегрирования. В качестве пределов интегрирования будут использованы минимальная и максимальная скорость, что логично. Запускаем Wolfram Mathematica, пишем и выполняем следующий код:

Можно заметить, что сам коэффициент колеблется незначительно, что нам на руку

В целом, это все, что нужно знать про модель. В решении мы пренебрежем уменьшением массы от испарения аблятора, напряжения и деформацию рассматривать не будем (так как первое нам не нужно, а второе будет очень маленьким). Также примем, что наш конус при движении острием вперед устойчив, то есть его ось всегда совпадает с вектором скорости воздуха. На деле так случается не всегда, все зависит от центра масс, но будем считать, что спутник мы сделали устойчивым

Плотность атмосферы

У нас остался неизвестный коэффициент при экспоненте, его тоже надо найти (конечно, можно и плотность интерполировать, но для этого нужно много точек при больших высотах, что, опять же, делать не очень приятно, к тому же приближение через экспоненту работает довольно точно). Находим ГОСТ 4401-81 Атмосфера стандартная и из него берем плотности воздуха при разных высотах, далее записываем их в эксель и строим график. Создаем линию тренда, делаем ее экспоненциальной и выводим уравнение на график

Тут же сразу замечаем, что у полученной функции в нуле плотность не равна плотности воздуха при нулевой высоте. Поэтому полученный прежде коэффициент для сопротивления воздуха нужно переделать. В нем есть начальная плотность, которая как раз равна 1,225 кг/м^3. А при приближении экспонентой она должна быть равна 1,3611 кг/м^3. Поэтому сам коэффициент разделим на 1,225 и домножим на 1,3611. На картинке он есть, вон в низу красуется)

Составление модели полета

Вводные данные есть - значит можем приступать к самой модели полета. Сразу определимся, что в ней будем учитывать, а что не будем. Во-первых, в учет пойдут только сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Остальные силы очень малы, поэтому ими можно пренебречь. Помимо этого не будем учитывать моменты. Мы заранее приняли, что аппарат будет устойчив, поэтому можно не записывать уравнения моментов и не вводить зависимость сопротивления воздуха от ориентации: спутник всегда направлен по движению (a.k.a. по програду). Также по мелочи, не будем учитывать изменение радиуса Земли (и эллиптичность самой Земли в сечении) при разной широте старта
Систему координат возьмем декартову, трехмерную. Нуль координат будет совпадать с центром Земли
Приступим к формулам. Нам надо выразить ускорения по 3 осям
Начнем с силы тяжести. При помощи чертежа находим, как будет зависеть проекция силы на ось от координат тела:

Выражение записано только для оси Ox, однако оно аналогично для и для Oy и Oz
Теперь выражаем F, вернее a, и записываем проекции ускорения от силы тяжести на каждую из осей

Теперь строим чертеж для силы сопротивления воздуха:

И также выражаем ускорение от АС, а затем и ускорение в проекциях

Однако здесь можно сразу заметить один нюанс: мы не все выразили через x, y и z и их производные. Дело в том, что Земля крутится, а вместе с ней и атмосфера. При помощи чертежа определим, как зависит скорость воздуха от координат и перезапишем v-шки через них:

Перезапишем формулы для сопротивления воздуха:

И составим сами уравнения модели:

Казалось бы все, модель готова. Но тут есть нюанс. Работать с трехмерной моделью полета не очень удобно, к тому же это более ресурсозатратно (а еще у меня Wolfram может сильно косячить с графиками в 3D). Поэтому сократим количество измерений до 2
Для этого примем, что орбита находится в одной плоскости (на деле она чуть-чуть смещается, как раз из-за вращения атмосферы, но это смещение довольно мало). Плоскость орбиты должна проходить через место старта и нуль системы координат. Из этого следует, что ее наклон к плоскости Oxy равен широте места старта. Теперь для удобства примем, что ось Ox принадлежит этой плоскости (это соответствует случаю, когда x-координата места старта равна нулю). Теперь на этой плоскости проведем систему координат Ox0y0, причем x0 совпадает с x (поэтому вместо x0 будем писать просто x). Построим чертеж и выразим y и z через y0, а также запишем их производные первого и второго порядка:

Перепишем систему в двух измерениях. y0 выразим из y (выражение через z и y дают разные формулы, которые численно не сильно отличаются. Это как раз из-за того, что на деле орбита не находится в одной плоскости):

Вот теперь модель готова

Поиск решений для задачи

Теперь надо найти такие комбинации начальных скоростей по обеим осям, чтобы аппарат вышел на орбиту (или убедиться, что их нет). Так как данная модель не имеет аналитического решения, то придется просто перебирать решения (сразу добавлю, что для всех параметров сразу все же можно найти решение, для этого нужно решить систему R(t0) = (6371000 + 180000) м) и R'(t0) = 0 (здесь вводится полярная система координат), однако я не нашел способа сделать это в Wolfram-е, а также для такого решения банально не хватает мощностей моего компьютера). Это не даст стопроцентный ответ на поставленный в начале вопрос, но по самим траекториям можно будет предположить, каков ответ
Как будем перебирать? Я решил выбрать более менее подходящий вариант между точностью и затратами на расчет, поэтому выбрал ограничения для начальных горизонтальной и вертикальной скоростей в 3000 м/с и 8000 м/с соответственно снизу и 30000 м/с сверху (да, стоило в начале посчитать коэффициент вплоть до 30000*Sqrt(2) м/с, но коэффициент ведь считаем постоянным, а поэтому можно использовать и тот, что есть). Шаг для обеих скоростей выберу в 500 м/с. В итоге получим 2475 траекторий, которые надо отсмотреть и проанализировать
Также в решении надо будет ввести ограничение по времени внутри системы (то есть от какого до какого момента моделировать полет). Для этого нижнее (оно же начальное) значение времени будет равно 0, а верхнее я решил принять равным орбитальному периоду для спутника на эллиптической орбите с апогеем ровно на границе сферы тяготения и перигеем в 180 км (число взято не совсем из головы, изначально я предполагал вводить уплощенную модель, которая имеет аналитическое решение, чтобы определить, среди каких скоростей искать решение, и вот там как раз спутник должен был выйти на орбиту с перигеем в 180 км. Но решение этой модели давало вообще неправильные цифры (для примера - чтоб хотя бы просто не упасть на Землю, нужна была горизонтальная скорость в ~150 км/с, что в полной модели давало достижение второй космической), поэтому я от него отказался)
Итак, пишем код, запускаем его и идем пить чай, че еще делать то)

Через несколько минут приходим назад и мотаем вниз в поиске кучи надписей Null в фигурных скобочках. Если они есть и новых графиков не появляется, значит расчет окончен. Можем приступать к анализу
Но перед этим сразу определим, какие графики мы можем теоретически получить. Их 4 типа:

1. Прямая с малой кривизной. На координатных осях значения до примерно 1*10^11. Это случай, когда аппарат набрал вторую космическую скорость и покинул сферу тяготения Земли

2. Прямая с малой кривизной. На координатных осях очень большие значения, больше чем в первом типе. Это случай когда спутник упал на Землю. Из-за экспоненциальности плотности воздуха и учета вращения атмосферы спутник, оказавшись под поверхностью планеты, начинает испытывать очень сильное действие силы сопротивления воздуха, которое не останавливает его, а заставляет двигаться. В купе с этим из-за перехода к 2 измерениям спутник не движется по "орбите" под землей, а очень сильно ускоряется крутящейся атмосферой, из-за чего набирает гигантскую скорость и улетает от Земли на миллионы световых лет

3. Разомкнутый эллипс. Это тот случай, когда апогей оказался не сильно выше границы сферы тяготения. Так как есть ограничение по времени, заданное максимально высокой орбитой, то при апогее ниже границы, эллипс должен быть замкнутым (или почти замкнутым, но там расстояние между началом и концом кривых должно быть маленьким)

4. Замкнутый эллипс. Это как раз стабильная орбита. Эллипс может быть чуть-чуть разомкнутым, об этом написал выше

И теперь скроллим все две с половиной тысяч графиков и смотрим на них. Пока прикреплю пару примеров:

Первый тип траектории

Второй тип траектории. Видны очень большие значения координат на осях

Эллипс, который "не шмог" ) Неизвестно, какой у него перигей, но вот апогей оказался выше границы сферы тяготения, поэтому на такую траекторию в реальности все же не выйти. Ах да, это третий тип

Еще один довольно причудливый график. Здесь спутник вышел из атмосферы, сделал виток и упал на Землю (об этом говорит последний кусок траектории), после чего полетел далеко-далеко от Земли. Ну и это второй тип траектории

Как вы могли заметить, я не привел пример 4 типа графиков. А все потому что таковых не было. Хоть выборка и довольно грубая (шаг аж в 500 м/с), она дает понять, что скорее всего выйти на орбиту без включения двигателей не получится (на самом деле то довольно много есть итераций, в которых спутник покинул атмосферу, но потом упал на Землю). Что ж, удручающе, хотелось найти какое-нибудь решение. Хоть и такой результат неудивителен

Как все же можно выйти на орбиту?

Но представим, что нам ну очень хочется на орбиту. Мы уже и пушку купили, и спутник. Логичным становится то, что к спутнику нужно приделать ступень. Представили, что приделали, теперь надо узнать, как из пушки нужно выстрелить и сколько надо дельты
Пусть мы хотим выйти на круговую орбиту радиусом R + R0. Если в описанной прежде системе закрепить угол наклона к горизонту и менять только скорость, то можно заметить, что при росте скорости растет апогей (ну то есть высота апогея от скорости - функция монотонная). А значит, для данного угла существует только одно значение скорости, которому соответствует требуемое значение апогея. Тогда общее множество решений для случая, когда апогей равен R, является некоторой кривой (при решении R(t) = R + R0 это будет поверхность t(v0, a), и это будут все траектории, проходящие через R + R0. Так как при увеличении скорости растет апогей, то нам для каждого угла a нужна одна скорость, которая будет минимальна для этого угла a в t(v0, a). А это как раз и получается кривая)
Теперь из этого множества решений нужно взять одно подходящее. И оно соответствует той комбинации угла наклона и начальной скорости, при которой последняя будет минимальна. Это следует из того, что с ростом скорости максимальное значение силы сопротивления воздуха растет квадратично, а скорость в апогее - приблизительно линейно. В данном случае увеличение скорости незначительно понизит нужную дельту (линейно уменьшится), зато сильно повысит массу конструкции спутника и ступени (будет также увеличиваться квадратично). Учитывая сильный рост массы конструкции, чтоб дельты было достаточно, нужно будет также увеличить начальную массу по сравнению со случаем для минимальной скорости (это следует из того, что нужная дельта убывает медленнее, чем растет масса конструкции). В итоге получим большие затраты по топливу, материалам для ступени, большие ограничения на спутник из-за перегрузок и большие энергозатраты на запуск из пушки. А это нам не особо надо. Конечно, могут быть случаи, когда подходящая начальная скорость не равна минимальной. Но тут уже нужно конкретно рассматривать конкретную ступень и спутник.
Если сократить, то получим, что для выхода на орбиту нужно решить один из вариантов модели полета из поста (в идеале - трехмерную, используя плотность и коэффициент сопротивления воздуха как функции, полученные интерполяцией, а также учитывая все все все силы, испарение аблятора, моменты и т.д.) в параметрическом виде, причем в полярных координатах (перейти к ним не сложно: выражаем декартовы координаты через произведения радиуса и синусов/косинусов угла/углов -, так что это не проблема), далее найти функцию t(v0, a), удовлетворяющую условию R(v0, a)(t) = R + R0, затем найти кривую, в которой каждому a соответствует минимальная v0 и среди v0, принадлежащих этой кривой, найти либо минимальную v0 (то есть минимальную v0 для t(v0, a)), либо найти такую v0, которая даст минимум массы спутника со ступенью (в большинстве случаев она совпадает с минимальной). Затем по v0 найти a, решить модель с заданными параметрами и уже по ней определить все остальные требования к спутнику (дельта, прочностные характеристики и т.п.). Замечу, что процесс итерационный, так как коэффициент сопротивления воздуха берется из модели аппарата, а модель из характеристик, которые берутся из решения модели полета, для которой нужен коэффициент сопротивления воздуха...

Ну а на этом пост заканчивается, ведь ответы на все вопросы из его начала получены. Надеюсь, читать было интересно, а содержание было понятным. Если есть какие-либо вопросы или что-то оказалось непонятным - пишите в комментариях, постараюсь более подробно разобрать. Буду рад критике, советам и дополнениям к содержанию поста.

Всем добра и с прошедшим Новым годом)

Я тож мучался с грязью в бассейне, в комплекте шла щетка для сбора мусора, к ней должен подключаться садовый шланг с напором воды, а грязь должна собираться в мешочек. Но мне эта система не понравилась, мелкая грязь всё равно оставалась. Начертил и распечатал на 3D принтере насадку-пылесос для установки на палку штатного сачка, к нему прикрутил шланг для дренажных насосов (38 мм кажется). Шланг вторым концом вставляю в заборное отверстие штатного циркуляционного насоса и можно пылесосить. Из минусов - за время чистки бассейна надо 3-4 раза промывать фильтр в насосе. Но теперь с лайфхаком про салфетки на фильтр процесс пойдет веселее, спасибо Пикабу!)

P.S.: ещё печатал вот такие держалки для штуцеров на бассейне.

P.S.: и вот такой фонтан

Решил проверить КПД своей деятельности в диких условиях. Заряжаться нужно было ходить 4 км по горным тропам до ближайшей цивилизации. На 5 часов хватало (как раз мой средний рабочий цикл).
Может есть знатоки и подскажут варианты компактных солнечных панелей? Ноут может работать от подачи 20В 3,5А на USB Power Delivery.

Для походных условий на скорую руку собрал перед отъездом такой защитный бокс из композита. Чтобы можно было сунуть в набитый походный рюкзак.

Стремный участок горной тропы:

Меганом: