Kan vi bygge et 3D-manøvreringsutstyr fra Attack on Titan?

Kontekst

I animé Attack on Titan bruker væpnede styrker en spesiell enhet kalt 3D manøvreringsutstyr (også kalt vertikal bevegelsesutstyr) å bevege seg gjennom luften. Systemet er basert på et par gripekroker skutt fra livet og komprimert gass. Gassen brukes både til å skyte og rulle ledningene tilbake, og for å drive brukeren i flere akser gjennom et par eksos på baksiden. Eksosene er montert på gimbals for å tillate rotasjon. Systemet betjenes gjennom et par kablede kontrollere, en for hver side av brukeren.

Her er noen skjemaer:

Skjemaer del 1

Skjematisk del 2

Og her er tingen i aksjon:

Løp, Eren, løp!

Jeg tror at et slikt system i det virkelige liv ville være ubrukelig for det tiltenkte formålet (militær handling, spesielt mot giganter). Hovedårsaken til opprettelsen er en blanding av plotnødvendighet alliert med Rule of Cool. Jeg tror det også er anakronistisk for innstillingen, og litt Steampunk-aktig.

Imidlertid! Anta at noen milliardærer fra vår virkelige verden ønsket å bygge et funksjonelt 3D-manøvreringsutstyr. Ville det være mulig?

Mål

Å bygge en bærbar enhet som gjør det mulig for brukeren å svinge seg mellom bygninger, trær eller andre høye / høye elementer i omgivelsene sine, ved å kombinere gripekroker , ståltråder og trykkluft eller annen gass.

Målet er å ha en eller flere prototyper – masseproduksjon er utenfor omfanget.

Edit: Det er ikke nødvendig å oppnå hastighetene som vises i showet. Alternativer kan for eksempel tillate en fritidsoppstigning eller nedstigning.

Begrensninger

Prosjektet vil starte med et teknologinivå som vi forventes å ha de neste fem årene. Det er ok (til og med forventet) hvis nye teknologier blir utviklet for og på grunn av prosjektet.

Det virkelige 3D-manøvreringsutstyret kan være større enn det fiktive – en veldig stor ryggsekk vil bli akseptert, men bør ikke være tyngre enn 60 kg.

Penger er ikke en begrensning.

Motivasjon

Dette verktøyet kan brukes av brannmenn, søk & redningspersonell, fjellklatrere og vindusvaskere. Også The Rule of Cool.

Kommentarer

  • Akkurat som med Spiderman som slenger rundt, og (han og Superman) snapper folk som faller med terminalhastighet, jeg forutsi mange knuste ryggvirvler. Og energitettheter er alltid astronomisk høyere i fiksjon enn i virkeligheten. Så … nei.
  • Glem utstyret, jeg vil ha knærne til disse karene som kan lande i de hastighetene på føttene og fortsette å løpe uten skade.
  • Der ‘ er også det faktum at menneskelig responstid ved hastighetene vist i serien er utilstrekkelig. Det ‘ er som motorsykkeljakten på Endor – med de hastighetene kan folk ‘ ikke unnslippe uventede hindringer. IRL, de ‘ dør bare.
  • Et annet viktig poeng: kabler er alltid tykkere og svakere IRL enn fiksjon. ( Nei , karbonnanorør er ikke i nærheten bare laboratorieleker. Det er ‘ hvorfor de ‘ er så flott for fiktivt tull som romheiser).
  • Og tyngre. Kabler er ganske darnede tunge.

Svar

Del en reagerer ikke på de tekniske problemene med en slik enhet, men et mer grunnleggende konseptuelt problem.

Konkurransedyktige skjermere er noen av raskeste mennesker på jorden (både ved selvvalg i sporten og det darwinistiske aspektet at hvis du er i stand til å vinne nok kamp for å fortsette å gjøre det …) og for oss, forskjellen mellom deg å score en touch først eller meg å score en touch først er satt til 1/32 av et sekund, som er halvparten av den nedre enden av menneskelig responstid på 1/16 av et sekund.

Og jeg må fortelle deg som en fekter, kampsportartist og en høytytende motorsyklist – at «er ganske utrolig rask responstid.

@jdunlop er på en veldig solid peker her: på hastigheten Som angitt i OP og videoen, er det veldig usannsynlig at en menneskelig svingeroperatør kan svare raskt nok til ikke å ende opp med en pannekake mot et eller annet bygd miljøelement.

Det er også verdt å merke seg at mennesker » går tom for » raskt -veksler avgjørelser ganske raskt og når » tretthet i beslutningen » når de sannsynligvis vil gjøre vill feilvurderinger eller unnlater å avgjøre – eller mer typisk bare … fryse .

I dette scenariet vil sannsynligvis enten resultatet være terminal!

Del to ser ut kort på fysikken (uten matematikk)

Materialets styrke er et enormt problem med dette konseptet, både for enheten og dens komponenter og for den innebygde & naturlige miljøelementer blir brukt som heisepunkter for denne ideen.

Enheten:

Stålkabler vil ikke være engang nær sterke nok eller ha lang levetid under kontinuerlig varierende stressfaktorer brukt, og vil raskt komme til metallutmattelse og skjæring. Husk at vi «re ikke snakker om belastningen på bare massen til swinger-operatøren og massen av deres komprimerte gassbeholder og gass inni, vi snakker også om den iboende belastningen på selve kablingen, og mer avgjørende, at kraften (forenklet Masse x Akselerasjon [mer nøyaktig se vektorligningen nedenfor]) blir utøvd langs den kabelen (spenningen) av den bevegelige massen til svingeroperatøren og utstyret deres – og deretter massivt endret i både amplitude og vektor med hver nye forbindelse-trekk-sving-jet-frakoblingshendelse. Enhver hard stopp-hendelse er en massiv retardasjon – som legger store belastninger på disse kablene – spør en kranfører om arbeidsbelastningsfaktorer og bremsespenning – de letter de tunge lastene ned på grunn av den enorme innvirkningen plutselige endringer kan ha på heisekabler – og faktisk er den andre massive sviktmodusen for heisekabler plutselig spenning etter overbelastning – fører til en slags utrulling / avvikling kalt » fuglebur » som deretter kjøres gjennom de forskjellige trinsene og blokkene i kranen og kabelen tygges til pokker.

Så det eneste materialet vi kjenner til for øyeblikket som kommer nær dette nivået av strekkfasthet, styrke mot vekt og motstandsdyktighet, er naturlig edderkoppsilke.

skriv inn bildebeskrivelse her

der vektor p er momentum i systemet, og vektor F er th e netto (vektorsum) kraft. Hvis et legeme er i likevekt, er det per definisjon null nettokraft (balanserte krefter kan være til stede likevel). Derimot sier den andre loven at hvis det er en ubalansert kraft som virker på et objekt, vil det resultere i at objektets momentum endres over tid.

Komprimert gass har masse – og jo mer komprimert den er, jo tettere, jo høyere er massen. I tillegg er trykkbeholdere utrolig tette og må produseres til ganske krevende spesifikasjoner – og de er tung (spør en dykker) ekstremt. Dette tilfører enormt belastningen på det antatte stålet kabling – og jo mer komprimert gassen din er, desto tettere må trykkbeholderen være for å begrense gassen. Dessuten å ha nok gass til å løfte svingeroperatøren gjennom rommet og reversere vektorer når det er nødvendig betyr at reservoaret er svimlende stort. Og selvfølgelig har du en stadig økende versjon av rakett-lemmaet: mer reaktant = mer masse å flytte = mer reaktant nødvendig – men i dette tilfellet med tillegg Al begrensning som opererer inne i en 1G tyngdekraftsreferanseramme.

Selebånd / stropper – selen som brukes for å kaste menneskekroppen rundt, trenger ikke bare å være sterk og tettsittende (med disse kreftene, til og med den minste slakk vil føre til enorm slagskade fra stroppene som slår hjem på svingeroperatørens kropp med hver hendelse); stroppene må være brede på et hvilket som helst sted med betydelig belastning, og likevel på en eller annen måte i samsvar med kroppsformen til å ikke være utrolig ubehagelig eller ledd-artikulerende.

Swinger-operatør – stort sett er det ikke «t et menneske til ikke å begynne med til å begynne med eller dør veldig raskt – selv om vi antar at vi på en eller annen måte håndbøyende slo reaksjonstidspunktet jeg hevet ovenfor, ville de enorme akselerasjonsbelastningene (3-5 gravitasjoner) i rask rekkefølge i forskjellige retninger indusere blackouts, redouts, ødelagte lemmer, avledd ledd, brukket ryggrad, nakkesvikt, halshugging …

Byggede eller naturlige miljøelementer – hver av tingene som brukes som et kjøpssted av » gripekroker » vil være utsatt for både trykkbelastning og strekkbelastning i veldig rask rekkefølge i veldig små punktbelastningsområder, og i de fleste tilfeller kan vi anta ting som betong, stein, glass og annet lignende fasadesystem materialer – av og til tre, og enda sjeldnere stål eller andre metalloverflater. Med slike slag og belastninger vil gripekrokene ganske enkelt bryte gjennom materialer når belastningen øker; når hver gripekrok spretter fritt (stikker ut betongfragmenter rundt festepunktet slik at de blir granatsplinter som beveger seg mot vår svingeroperatør) kaster plutselig vår svingeroperatør ut eller ned i rommet og skifter ikke bare den gjenværende, men nå økte belastningen på andre gripekrokforbindelser – også disse vil katastrofalt mislykkes … Jeg tror du får den lodne, flate og blekksprutete kjøttfulle pannekaken på grunnplanideen her.

Kommentarer

  • Hvorvidt giret er uklokt å bruke eller ikke, endrer ikke om det kan bygges, sikkert? Vi kommer fra et løp som tenkte ‘Spandex med ekornvinger? Jeg kan hoppe av en klippe i det!
  • Et poeng å merke seg for sammenhenger ‘ skyld er at noen av de beste krigerne i Attack on Titan faktisk er overmenneskelige (f.eks. Ackermans), som forklarer hvordan de effektivt kan bruke en slik enhet. Kanskje noen moderne moderne kunstig intelligens / maskinlæring / kontrollsystemer kunne lindre behovet for noen av responstidene som kreves for å gjøre slike skarpe svinger.

Svar

Dette er anime, så du vet allerede svaret. Ethvert element i oppgaven har en snøball «sjanse i helvete med å jobbe. Imidlertid jobber alle sammen … vel. La oss bare si lykke til.

Først skal du kaste» det trykksatte gassbeholder «som har langt for lav energitetthet. Det er en ikke-startpakke. Start i det minste med en ekte kraftkilde, som å brenne hydrokarboner. En liter bensin kommer langt.

For det andre ser det ut til at han kaster gripekrokene. Det er ingen måte et menneske vil være i stand til å trekke det av. Gripekroken faller med tyngdekraften i nøyaktig samme hastighet som klatreren. Så hvis du vil at det skal gå mye høyere enn deg, må du slenge det veldig hardt. Fysisk sett har ikke folk muskelstyrken til å gjøre det. Du vil ønske å skyte disse gripekrokene fra våpen drevet av den bensinmotoren.

For det tredje ser dart av ting. Det er veldig vanskelig å designe en pil som forankrer seg 100% av tiden. En rimelig sikkerhetsmargin vil innebære å sørge for at de eksisterende pilene du har på plass, kan forhindre deg i å bli en splotchet på bakken før du prøver å skyte en annen. Parkour-utøveren din vil sannsynligvis ha 6-10 kabler, og noe veldig kreativt for å hindre dem i å vikle seg inn.

For det fjerde er det vanskelig å ta ut dart som er vanskelig å legge inn. Det er veldig god sjanse for at du vil trekke inn en kabel i en retning den ikke vil gå. Du kan ikke bare ha bensinmotoren rykk på den, for det vil «endre banen din en haug. Du» trenger aktive piler som kan bli tynnere på kommando for å løsne. Generelt sett er det i motsetning til egenskapene du trenger for en pil å trenge inn i utgangspunktet.

For det femte vil disse ledningene skape noen veldig brutale støt. Du trenger en statisk linje for å unngå å strekke under bruk og maksimere utholdenheten, men du trenger litt dynamisk strekk når du begynner å legge deg i linjen. Dette er faktisk den enkleste å løse en del av puslespillet. Hver av trådspolene må være på sitt eget lille elastiske feste. Fortsatt kommer til å gjøre vondt, men bedre enn det vi ser i anime.

Så er det den menneskelige siden, som mange har nevnt. Trener disse perfekte reaksjonene slik at du aldri en gang tar feil med din livet på linjen, kommer ikke til å være lett.

Når det er snakk om, vet du hvor mange ganger fyren korrekt kastet gripekrokene i det lille klippet du koblet til? Null. Ikke en eneste av dem var korrekte. Han ble faktisk en blodig liten splotchet flere ganger. Du trenger å ha en kabel som er over deg for å motarbeide tyngdekraften. Hvis alt du gjør er å starte dem fremover, får du aldri høyde. Han klarte å gjøre et web-slinger som trekk en gang der han skjøt en til siden, men det var feil balansert, slik at det bare gjorde ham til en blodig flekk på veggen.

Åh, og den ene kaste som var nyttig, var også den typen som kunne se av steinen, så det var nok en annen rød sølepytt også på bakken. Tøffe vinkler.

Veldig vanskelig å lære.

Kommentarer

  • » For det andre ser det ut til at han ‘ s kaster gripekrokene. » I animasjonen é blir krokene skutt fra en snuten på hver side av beltet, drevet av gassen. Uansett, flott svar.
  • @Renan Ahh. Det ‘ er vanskelig å fortelle. Linjene var latterlig løse da de ble lansert, så det så mer ut som et kast. Linjene burde være stramme mens de ble lansert.

Svar

Så den anime, var ganske interessert og fascinert med ODM-utstyr. Årsaker til at ingenting slikt aldri kan eksistere i det virkelige liv:

  1. Gripekroker. Det er ingen måte å trenge gjennom noe konkret med et skuddprosjektil og ha et pålitelig grep for å opprettholde en menneskelig vekt. Det er mulig med treverket, men selv da vil du ikke kunne trekke det lett nok ut.
  2. Gassoperativsystem. Effektiviteten er latterlig overdrevet i den anime. Du kan noen ganger se folk fly vertikalt mens du i det virkelige livet ville brukt opp hele reserven din og knapt få meter høy. For å fly på trykkluft trenger du hundrevis av ganger mer trykkluft.
  3. Generelt sett er vi snart kommer til å kunne fly med elektriske motorer og litiumbatterier. En rekke ting eksisterer allerede, og de blir bare bedre. Åpenbart er det et fungerende konsept og lar deg virkelig 3D-manøvrering hvor som helst, selv om applikasjoner for det er magre og mest for moro skyld.

Svar

Det kan lages .

Graple kanoner. – Vi har dem akkurat nå, men i stedet for å bruke gass, kan kontrollerte eksplosjoner med krutt sende dem flygende. Det graple hodet kan være designet for å trenge gjennom og deformere mens det krysser et materiale, for å piske og holde seg anker på det (ikke alle materialer selvfølgelig).

Kabelen løsner fra grapelhodet når den blir kalt, og systemet skal sette en ny for gjenbruk.

Motor . – Vi kunne tilpasse motoren til en motorsykkel for å spole kablene når vi trenger det. Med nok flikking ville det fungere i 15 minutter eller mer med bare noen få liter bensin.

Kabel .- Vi har sterke nok kabler som nå kan støtte et voksent menneske uten problemer (ved innstilte hastigheter).

Augmented Reality Googles .- Som nevnt i andre svar, er 3D-bevegelse vanskelig og komplisert, det er derfor testeren vår trenger støtte fra et navigasjonssystem som beregner avstander, hastighet på spolingen, kollisjon og målretting av grapel pistolene mens sjåføren bare setter sin destinasjon.

De tror at de til en viss grad vil være som den autonome bilteknologien som vi i dag har tilpasset denne nisje.

Du ville ikke være i stand til å gjøre noen av bevegelsene som kan sees i anime, men med nok trening kan du virkelig oppnå kul akrobatikk.

Svar

Jeg vil ikke si det rett ut at det er umulig, men la oss lage en sjekkliste over hva som kan bygges for øyeblikket og hva som må utklares.

1 ) Kraftige nok kabler: Nanorør av karbon viklet inn i et tau. Dumt dyrt, men vil gjøre jobben, lett.

2) Krok som trenger inn i vegger, griper veggen og frigjør på kommando: Alle tre kan være oppnådd med kontrollerte eksplosjoner, så lenge kontrollkabler er bygd i tauet. Ved kontakt med veggen kan eksplosiv skyvekraft fra bunnen av pilkroken brukes til å trenge gjennom veggen, og en tidsbestemt eksplosjon fra kroken, som åpner klaffen utover, kan hjelpe den med å skape et grep. Med en kontrolltråd kan du trekke inn klaffen og løsne grepet, noe som gjør det enkelt å rulle inn igjen. Fordelen med denne tilnærmingen er det reduserte kravet enheter på enheten som skal starte kabelen, siden den ikke trenger å bry seg med gjennomføring, bare nå veggen. Problemet som skal løses er hvordan man pålitelig kan laste eksplosjonsladningene på nytt. Men jeg er sikker på at det ikke er noe stort problem.

3) Motoren for å starte og trekke kabelen inn (uten mye spenning i den): Å starte og trekke inn kabelen er to veldig forskjellige saker, og krever forskjellige egenskaper fra motoren. Oppskyting krever høy øyeblikkelig kraft, mens inntrekking krever langsommere, men jevn, gradvis skiftende kraft, ellers vil kabelkroken piskes inn i ansiktet ditt, tenk deg plutselig å trekke en tråd bundet til en stein. rimelig bra med noen få modifikasjoner, for lansering. Jeg vil anbefale en kraftig fjær som skal strekkes av motoren, og lansering av kabelen vil kreve at fjæren slippes.Under tilbaketrekking kan motoren igjen strekke fjæren via gir. Du trenger ikke lenger en gassflaske, bare noen batteripakker.

3 b *) Trekk deg selv når du trekker tauet inn: Nå er det første og viktigste hinderet. Å trekke så mye vekt (omtrent 100 kg totalt), i hastigheten som er vist i anime, er latterlig. Ved å bruke en motor- og girenhet kan du oppnå både dreiemoment (for vekt) og o / min (for hastighet), men ikke samtidig. En sannsynlig (men begrenset) løsning ville være å bruke et strikketau som en kabel. Men det vil ikke la deg bevege deg som Levi i luften. Avslutningsvis kan du svinge som Tarzan, men Mikasa vil ikke bli imponert.

Kommentarer

  • karbon nanorør vil også knekke rytterens nakke, klatrere bruker tau med gi av en grunn. eksplosjonsladningen har et problem med å gjøre » kroken » veldig tung og også gjøre at den brytes raskt, følsomme mekanismer og eksplosiver er ikke en stabil blanding. En fjær vil ikke generere tilstrekkelig kraft til å bevege kroken og kabelen en nyttig avstand, ikke uten å veie mange hundre kilo.

Svar

Som vanlig er det behov for en rammeendring for å oppnå det som blir avbildet uten å gjøre brukeren til en flekk på fortauet. De forrige innleggene har oppsummert problemene veldig bra, så jeg vil ikke gjenta dem her.

Jeg vil foreslå at tid og energi og ressurser vil bli brukt mye bedre på en slags jetpack eller personlig flygende enhet. Rakett- og jetdrevne jetpakker har eksistert siden 1960-tallet, og Bell var banebrytende for en rakettpakke som brukte nedbrytningen av høykonsentrert H2O2 for å lage en damprakett. Tidlige rakettpakker kunne ganske enkelt ikke holde nok drivstoff i mer enn noen få sekunders skyvekraft, noe som gjorde dem spektakulære for stuntarbeid, men ellers upraktiske.

Imidlertid har moderne teknologi tilbudt flere flere praktiske alternativer (for visse versjoner av «praktisk»). Personlige flyinnretninger som bruker store lukkede rotorer har blitt demonstrert, samt et «flyboard» som bruker små turbinmotorer.

skriv inn bildebeskrivelse her

Martin Jetpack

skriv inn bildebeskrivelse her

Zapata flyboard

Så fra et teknologisk synspunkt, å få en person inn luften og å fly rundt mellom bygninger og tretoppene er faktisk mulig. Martin Jetpack er sannsynligvis mer økonomisk sett fra et effektivitetssynspunkt (å akselerere store luftmasser sakte er mer effektivt enn å akselerere små mengder luft raskt), mens flybrettet er langt mer kompakt og mobilt.

Det virkelige problemet som er blitt antydet er hastigheten til menneskelige reflekser og G-belastningen av kroppen når det gjør raske retningsendringer. Å raskt fly i en uberegnelig sti gjennom et begrenset rom (som en urbane omgivelser eller skog) kommer til å være utenfor evnen til en menneskelig pilot. Det er sannsynlig at maskinen må være på autopilot, mens den menneskelige piloten i det vesentlige sier noe som «få meg til å peke D via veipunkter B og C, og aldri stige over taknivået» og la maskinen gjøre resten. / p>

Dette vil også trenge en endring i hvordan mennesket blir båret i maskinen, siden det å være uhemmet (som på flybrettet) vil føre til at det enten blir kastet av under flyturen, eller får alvorlige skader som du er kastet seg rundt i flukt. Martin Jetpack er noe bedre i den forbindelse, selv om personen sannsynligvis må være langt mer begrenset, og sannsynligvis ha på seg en «G» -drakt for å gi mottrykk og forhindre at blod og væsker samler seg for mye når kjøretøyet slenger seg rundt bygninger.

Som en slags ekstrem kontrollsum, kan du gå langt raskere (si i et laserdrevet «lightcraft» som henter ut laserenergi fra en satellitt i bane) hvis du var pakket i et tett rør fullt av oksygenholdig væske som både omringet deg og også tilførte alle rom inne i kroppen din også. Å hoppe ut for å konfrontere giganter etter det kan imidlertid være noe problematisk, men …

skriv inn bildebeskrivelse her

Konseptuell modell for en enkeltpersons lettfartøy

Så selv om det ikke er noen praktisk måte å hoppe rundt i urbane eller andre omgivelser ved hjelp av kabelapparat som vist i showet, hvis du faktisk vil være i stand til å gjøre tredimensjonal manøver i høye hastigheter, er det noe sannsynlig for en veldig avansert flymaskin å gjøre jobben, så lenge passasjeren er ordentlig beskyttet og behersket. Å kjempe mot giganter på denne måten er en annen sak helt.

Svar

ikke som i angrep på titan, sannsynligvis, men jeg tror alternativer ville være gjennomførbart.for eksempel: kryp på edderkopper:

gi dem lojalitet mot mennesker (som hunder)

riktige lunger, (insekter og edderkopper og ting har ikke pustemuskler, men har i stedet en haug med rør rundt kroppen, og stole på passivt oksygeninntak)

en mye større størrelse (igjen, hunder som et eksempel: fra ulvestørrelse til små mops).

du kunne bruk deretter edderkoppen på ryggen og få den til å skyte nett.

Du kan også gjøre noe mekanisk, men det er for dyrt og kjedelig

Kommentarer

  • Tror du virkelig å utvikle disse virkelige pok é mon ville være billigere enn inve ting maskiner?

Svar

  1. Batteri

  2. Sterk motor for å trekke mennesker, og sette «» pistol «» for å låse

  3. Pistollignende del for å skyte kroken

  4. Bytt med 4 forskjellige handlinger. Én bryter ville trekke ledningen av presset hele veien, den andre ville bevege deg (menneske) den samme handlingen, men mindre styrke for at kroken ikke skulle bli fjernet. / ol>

    Ledningen skal være sterk nok til å støtte et menneske. Miljøet er en stor sak for kroken til Grab And Stay there med mindre du utløser det

    Kommentarer

    • Hva refererer disse tallene til?
    • Velkommen til nettstedet, geo k. Vær oppmerksom på at Worldbuilding SE er dedikert til å gi detaljerte svar på spesifikke spørsmål en bruker har mens han bygger sin fiktive verden. Svarene skal gi detaljer og støtteinformasjon (og være godt formatert, selv om vi kan hjelpe med det) som gjør svaret nyttig og oversiktlig. Det kan være lurt å se på nytt for å utvide ideen som presenteres her; Ellers kan den slettes for å være av lav kvalitet. Ta gjerne turen og sjekk ut nettstedskulturen .
    • Dette ser ikke ‘ ikke ut til å svare på spørsmålet …

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *