От первого куска угля до реактора

Перед началом

Prompt Critical посвящён целому промышленному комплексу, от угольной шахты до замкнутого ядерного топливного цикла. Блоков, которые просто выдают энергию, здесь нет. Котёл набирает давление, шахта наполняется метаном, канат изнашивается, а в отливке без прибыли появляется усадочная раковина. Всё это ядро физики считает по реальным уравнениям.

Механику даёт Create: валы, шестерни, контрапции. Мод добавляет то, что эти валы крутит и что от них работает: паровую машину, вентилятор шахты, подъёмную машину, насосы и станки.

Как устроено развитие

Очков исследований и дерева технологий нет. Следующий шаг открывают материалы. Без стали не будет труб, без труб не будет нефти, а без электричества не будет реакторного графита. Старые отрасли не исчезают: комплекс атомной эпохи по-прежнему добывает уголь и плавит сталь, потому что всё остальное делается из них.

Справочник инженера

• Справочник инженера. Его выдают при первом входе в мир. Главы открываются по ходу игры: когда ставишь блок, получаешь предмет или достижение.
• Инструкция по эксплуатации. Её дают, когда строишь котёл, подъём или вентилятор. Положи её на пюпитр для документов рядом с установкой, и прочитать её сможет любой.

Справочник объясняет физику и учит читать приборы. Текущих значений вашей установки он не показывает: давление смотрят по манометру, газ по лампе и метанометру.

ЭПОХА I0

Уголь и пар

Первая эпоха стоит на двух вещах. Уголь даёт тепло, котёл превращает тепло в пар, паровая машина крутит вал Create. Всё остальное в I0, от шахты и обогащения до литейки и мехцеха, либо добывает уголь, либо работает от этого вала.

1. Найти уголь

Уголь залегает пластами: это плоские тела толщиной 1–4 блока и длиной 48–160 блоков с пологим падением. Ищи их под равнинами, тайгой и болотами. Пласты идут свитами, один под другим, через 6–20 блоков. В почве пласта обычно лежит огнеупорная глина, она понадобится для огнеупорного кирпича. Рядом попадаются пирит и сфалерит.

• Геологическая карта. Лежит в сундуках заброшенных шахт, домах картографов, на затонувших кораблях и в данжах. Нажми ПКМ, и карта покажет расстояние, азимут и глубину центра ближайшего пласта или рудного тела.
• Рядовой уголь. Это то, что падает с пласта. У каждого куска свой анализ места добычи, его видно в подсказке. Куски с разным анализом не складываются в стак.

Анализ состоит из четырёх чисел: влага W, зола A, выход летучих V и сера S. Марку угля определяют по летучим, а марка зависит от глубины (правило Хильта: чем глубже пласт, тем выше марка).

Ванильный уголь Minecraft считается длиннопламенным энергетическим, так что первый котёл можно растопить им.

2. Первый пар

Первая котельная состоит из жаротрубного котла, дымовой трубы над ним и паровой машины сбоку. Машина передаёт вращение в сеть Create. Это первая цель игры, за неё дают достижение «Первый пар».

Что понадобится

• Жаротрубный котёл
  3×3×6, 5 МВт, 1,2 МПа
• Дымовая труба
  около 17 звеньев, 20 м
• Паровая машина
  3×3×5, около 119 кВт
• Цепная колосниковая решётка
  по желанию

Ещё нужны вода (ведро или трубы Create), уголь и огниво, факел или огненный шар. Манометр на фасад ставить не обязательно, но без него работаешь вслепую.

Почему первая растопка не получается

Котёл сам воздух не тянет. Воздух через решётку протягивает труба: столб горячих газов легче такого же столба наружного воздуха, и эта разница давлений называется тягой. Холодная труба тянет плохо. Если сразу загрузить три угля, топке не хватит воздуха. Уголь горит в угарный газ, из трубы валит чёрный дым, КПД падает примерно до 0,3, и пар поднимается больше получаса. Если топить тонким слоем, вал закрутится примерно через 20–25 минут после пустого котла.

По шагам

1. Поставь котёл. Он ставится целиком, 3×3×6, пустым и холодным. Оставь место сбоку под машину и спереди под решётку и манометр.
2. Собери трубу над задней верхней кромкой котла, над газоходом. Высота считается так: 3 м газохода плюс 1 м на каждое звено. Ориентир 20 м, это около 17 звеньев. Короткая труба даёт слабую тягу и долгий прогрев.
3. Поставь паровую машину вплотную к котлу. Она сцепляется с тем котлом, которого касается. Подведи вал Create к муфте машины. Ключ Create на муфте переключает передачу: 16, 32 или 64 об/мин.
4. Залей воду. Ведро или труба Create в любой блок котла наполняет питательный бак на 4 м³. Регулятор питания сам заполнит котёл примерно за 3,5 минуты. Не давай баку опустеть.
5. Подай уголь на решётку. ПКМ по котлу углём: один предмет весит 100 кг, на решётке помещается до 500 кг. Или поставь спереди цепную решётку с валом Create слева, она подаёт 0,3 кг/с при 32 об/мин.
6. Брось один уголь и подожги огнивом, факелом или огненным шаром.
7. Смотри на дым. Дым светлый: добавь ещё уголь. Дым чёрный: подожди, пока посветлеет. По мере прогрева трубы доведи подачу до трёх углей на решётке или 0,3 кг/с.
8. Повесь манометр на фасад котла. Клик пустой рукой по котлу показывает слой на решётке, воду в баке, состояние топки и пробки.
9. Дождись 0,5 МПа, это половина рабочего давления. Стопорный вентиль машины сначала закрыт, открой его ПКМ пустой рукой по машине.
10. Машина встала в мёртвой точке? Shift + ПКМ пустой рукой проворачивает её ломиком на 60°. Это работает только на почти остановившейся машине.
11. Вал крутится, «Первый пар» получен. Поставь на машину катаракт регулятора, чтобы обороты не качались.
12. Убирай шлак время от времени пустой рукой или воронкой. Каждый предмет котельного шлака равен 10 кг золы.

3. Эксплуатация котла

В котле 8–10 т воды. Он медленно набирает пар и так же медленно его теряет, то есть работает как аккумулятор тепла. Сколько пара тебе нужно, котёл не знает. Если машина берёт меньше, чем даёт топка, давление растёт само. Давление держат подачей угля, а не клапаном.

Две защиты без электричества

• Предохранительный клапан. Встроен в котёл. Срабатывает на 1,32 МПа со свистом и облаком пара. Это не авария, а сигнал: убавь уголь или дай машине нагрузку. Каждый подъём клапана означает уголь, выброшенный в небо.
• Легкоплавкая пробка. Оловянный сердечник в потолке жаровой трубы. Если вода опустится ниже потолка, олово расплавится, и струя пара погасит топку. Держи запасную: их делают из меди и касситерита, по две штуки за раз.

Обороты машины держит центробежный регулятор Уатта, первый автоматический регулятор в игре. Под нагрузкой машина идёт примерно на 5 % медленнее, чем на холостом ходу. Для пропорционального регулятора это нормально. Без катаракта обороты качаются после каждого изменения нагрузки.

4. Шахта

Пласт на поверхности быстро заканчивается, настоящая добыча идёт под землёй. Шахта начинается с первого вынутого блока пласта. С этого момента мод следит за воздухом под землёй: сколько в нём метана, угарного газа и кислорода и куда он движется.

Каждый открытый блок пласта выделяет метан: сначала сильно, потом всё слабее, за пару суток. Отбитый уголь отдаёт остаток за час. Метан легче воздуха и копится под кровлей: в тупиках, на возвышениях и в куполах обрушений.

Проветривание

1. Поставь вентилятор в устье выработки (3×3×3, вал Create сзади, номинал 64 об/мин). Он вытягивает воздух из шахты, свежий воздух заходит через другие выходы.
2. Повесь вентиляционные двери так, чтобы воздух не срезал путь к вентилятору, а омывал забой. Открытая дверь замыкает струю накоротко, поэтому всегда закрывай её за собой.
3. Вентилятор работает постоянно, пока в шахте открыт хоть один пласт, даже если внизу никого нет. Если он остановится, в тупике 1 % метана наберётся за десятки секунд, во всей шахте за минуты.

Приборы

• Канарейка в клетке. Чувствует угарный газ и нехватку кислорода, но не метан. Упала с жёрдочки, значит, надо уходить. Живую птицу вынеси на свежий воздух, и она очнётся.
• Бензиновая лампа. С 1 % метана над пламенем появляется голубой ореол. Выше 5 % газ горит внутри сетки: немедленно уходи. При кислороде ниже 17 % лампа гаснет.
• Метанометр. ПКМ измеряет метан у кровли. С 1 % показание становится красным.
• Шкаф аппаратуры газовой защиты. Даёт тревогу при 1 % метана в любой точке шахты. Клик пустой рукой выводит сводку: приток воздуха, пики газа, водоотлив.
• Самоспасатель. Одноразовый. 30 минут дышишь из аппарата, а не воздухом выработки.

Крепь

Кровля держится сама, пока незакреплённый пролёт достаточно мал. Если превысить допустимый пролёт, через некоторое время кровля обрушится куполом. Чем больше превышение, тем выше купол. Обрушение перекрывает выработку и меняет проветривание.

Шахтная крепь (деревянная рама высотой 3 блока) добавляет к пролёту 2 блока. Сначала ставь крепь, потом вынимай следующий блок. Дерево гниёт в сырой выработке, взрыв ломает раму. Самая надёжная опора — целики угля между параллельными выработками. Срезать их ради лишнего угля — частая и дорогая ошибка.

5. Как не взорвать шахту

Взрыв в угольной шахте почти всегда двойной. Вспыхивает метан, ударная волна поднимает осевшую угольную пыль, и дальше по выработкам на сотни метров идёт взрыв пыли.

• Метан взрывается от 5 до 15 %, сильнее всего около 9,5 %. Края богатого скопления тоже проходят через этот диапазон.
• Источники воспламенения: факелы, фонари, костры, огонь, лава и взрывные работы. В газовой шахте освещай промышленными светильниками, а не факелами. Лампа при 5 % метана и струе быстрее 4 м/с пробрасывает пламя через сетку.
• Осланцевание. Осланцеватель с инертной пылью (из кальцита или диорита) за клик рассыпает 100 кг и показывает долю инертного в этой точке. Пыли каменного угля нужно 60–80 % инертного. Осланцовывай регулярно, свежая угольная пыль ложится сверху.
• Взрывозащитные заслоны ставятся поперёк выработок между забоями и остальной шахтой. Нужно не меньше 400 кг пыли на м² сечения, один блок держит около 500 кг.

6. Подъём и водоотлив

Глубокой шахте нужны две службы, которые не останавливаются: подъём, чтобы возить людей и уголь, и водоотлив, чтобы шахту не затопило.

1. Шахтная подъёмная машина: барабан на валу Create, номинал 64 об/мин, до 400 кВт.
2. Копёр из 2–4 секций ставится перед машиной или за ней, не дальше 32 блоков. Под ним по стволу ходит шахтная клеть.
3. Навесь канат: ПКМ по машине стаком стального каната (бухты по 10 м). Нужно на глубину ствола плюс путь через шкив.
4. Приёмные площадки там, где рядом с клетью есть выход: два свободных блока над твёрдым полом. Нижняя площадка — зумпф.
5. Клик пустой рукой по машине открывает пульт: кнопки площадок, «Стоп», «Сброс защиты» и ограничение скорости до 12 м/с.

Перед каждым рейсом машина считает запас прочности каната: разрывное усилие, делённое на наибольшее натяжение с учётом клети, груза (80 кг на человека, 300 кг на вагонетку) и собственного веса каната. Если запас ниже нормы, машина не запустится.

Канат устаёт на шкиве и ржавеет в мокром стволе. Когда пульт сообщит, что канат пора менять, меняй на первой остановке. Изношенный до конца канат рвётся, и клеть либо садится на парашюты, либо падает.

Водоотлив. Каждая добытая тонна вскрывает около кубометра воды, и ещё примерно 2 м³/ч просачивается из пород. Вода стекает в зумпф (около 400 м³). Насос главного водоотлива на валу Create при 64 об/мин качает 100 м³/ч на 150 м и берёт около 58 кВт. Зумпф должен вмещать приток минимум за четыре часа. Если водоотлив встанет, нижние выработки затопит за несколько часов.

7. Лава

Лава — длинный забой вдоль пласта. Комбайн идёт вдоль него и снимает уголь полосой, механизированная крепь держит кровлю. Позади крепи кровлю оставляют обрушаться.

1. Комбайн вынимает участок лавы. Около 220 кВт при 64 об/мин, подача до 6 м/мин. Невынутый уголь он не пропускает. Под уголь проложи вдоль лавы ленту Create.
2. За ним секции по одной разгружают сигналом редстоуна или ручным рычагом, двигают поршнем Create на 1 блок вперёд и распирают снова.
3. За передвинутой крепью кровля обрушается. Это выработанное пространство, туда никто не ходит.

Поставь на контрапцию баки с водой: с орошением шнеков пыли остаётся в пять раз меньше. Лава вскрывает десятки блоков угля в минуту, и каждый выделяет метан. Воздуха ей нужно много, но не быстрее 4 м/с. Цикл «разгрузить, передвинуть, распереть» легко собрать на таймерах редстоуна, а в следующих эпохах его возьмёт на себя контроллер.

8. Обогащение угля

• Отсадочная машина
• Мытый уголь

В рядовом угле есть порода, сростки и пирит. Отсадочная машина делит его по плотности: вода пульсирует через решето, тяжёлые куски оседают быстрее, и постель расслаивается. Привод от вала Create слева: 10 кг/с при 64 об/мин, около 15 кВт. Воды нужно 0,5 л на кг угля (бак 2000 л).

Ключ Create меняет плотность разделения для чистого угля: 1,40, 1,50, 1,60 или 1,70 г/см³. Чем ниже плотность, тем чище уголь, но его меньше. Пиритная сера уходит с тяжёлой фракцией, органическая остаётся в угле.

9. Литейка и мехцех

Корпуса насосов и задвижек, маховики и заготовки шестерён не крафтятся. Их отливают в песчаные формы и доводят на станках.

• Вагранка
• Тигельная печь
• Формовочная машина
• Песчаная форма
• Выбивная решётка
• Токарный станок
• Сверлильный станок

1. Плавка. Вагранка плавит серый чугун из чушкового чугуна или железных слитков на древесном угле (пока вместо кокса). Дутьё даёт воздуходувка на валу Create. Топливо 12 % от металла даёт около 1450 °C, 10 % — холодный чугун на 1345 °C. Тигельная печь плавит медь, бронзу и алюминий, по одному сплаву за раз.
2. Форма. ПКМ моделью отливки перебирает детали: корпус задвижки, корпус насоса, рабочее колесо, заготовка шестерни, колесо, маховик, изложница и корпус подшипника. Shift + ПКМ включает прибыль. Формовочная машина набивает формовочную смесь вокруг модели и за цикл делает одну песчаную форму.
3. Заливка. Печь сама выпускает металл в подготовленную форму рядом. Сигнал редстоуна держит лётку закрытой.
4. Затвердевание. Время растёт с квадратом модуля, то есть объёма, делённого на поверхность (правило Чворинова). Модуль прибыли должен быть хотя бы в 1,2 раза больше модуля отливки.
5. Выбивка. Остывшие формы ставь на выбивную решётку: вернётся отливка и 90 % смеси.
6. Обработка на токарном и сверлильном станках с резцом в слоте инструмента.

Правило станочника. Стойкость резца падает как восьмая степень скорости резания (Тейлор). Удвоишь скорость, и резец проживёт в 256 раз меньше. Подбирай передачу так, чтобы шпиндель крутился умеренно.

Чек-лист I0

• Котёл держит давление на тонком слое без чёрного дыма, машина с катарактом крутит вал.
• У котла лежит запасная легкоплавкая пробка, инструкция на пюпитре.
• Вентилятор шахты работает без остановок, двери закрыты, канарейка жива.
• Выработки закреплены и осланцованы, между забоями и остальной шахтой стоят заслоны.
• Подъём работает в пределах запаса прочности, зумпф вмещает четыре часа притока.
• Отсадка даёт мытый уголь, литейка отливает корпуса насосов и задвижек без раковин.
• Ты знаешь, где лежат глубокие пласты коксующегося угля. Это пропуск в I1.

I1–I4: что дальше

Ничего из этого в игре пока нет. Здесь описано, как спроектированы следующие эпохи; детали и числа ещё поменяются. Картинки — модели-заглушки из репозитория.

Ступени реакторов

Ядро не знает «типов» реакторов. Оно считает физику по решётке, которую ты собрал: топливо, замедлитель, теплоноситель, поглотители. «T2a» получается сам, если собрать решётку из обогащённого UO₂ в лёгкой воде под давлением.

Лестница автоматики

Готового «контроллера реактора» в моде нет. Есть датчики, функциональные блоки и периферия, а систему управления проектируешь ты. Она растёт вместе с комплексом.

1. A0
   Руки и глаза.

   Вентили, рычаги, манометр и водоуказательное стекло. В I0 регулятор — это ты. Единственный автомат — центробежный регулятор машины.

2. A1
   Релейная логика.

   Реле, контакты и таймеры в виде блоков в мире. Например, блокировка, которая отключает насос при низком уровне.

3. A2
   Аналоговые вычислители.

   Сумматоры, интеграторы и регуляторы. ПИ-регулятор без компьютера, с дрейфом интегратора.

4. A3
   ПЛК и ПАЗ.

   Программы на LD, FBD, SFC и ST и матрица причин и следствий для противоаварийной защиты.

5. A4
   РСУ и SCADA.

   Компьютеры CC: Tweaked, телеметрия, тренды, архив.

6. A5
   Уровень завода.

   Планирование и оптимизация, логистика Create под управлением Lua.