¿Podemos construir un equipo de maniobra 3D de Attack on Titan?

Contexto

En el animé Attack on Titan, las fuerzas armadas usan un dispositivo especial llamado equipo de maniobra 3D (también llamado equipo de movimiento vertical) moverse por el aire. El sistema se basa en un par de ganchos de agarre disparados desde la cintura y gas comprimido. El gas se usa tanto para disparar y enrollar los cables como para impulsar al usuario en múltiples ejes a través de un par de escapes en la parte posterior. Los escapes están montados sobre cardanes para permitir la rotación. El sistema se opera a través de un par de controladores cableados, uno para cada lado del usuario.

Aquí hay algunos esquemas:

Esquemas parte 1

Esquemas parte 2

Y aquí está la cosa en acción:

¡Corre, Eren, corre!

Creo que un sistema así, en la vida real, sería inútil para su propósito previsto (acción militar, especialmente contra gigantes). La razón principal de su creación es una mezcla de necesidad de trama aliada con la Regla de lo cool. Creo que también es anacrónico por su entorno, y un poco estilo Steampunk.

¡Sin embargo! Supongamos que algún multimillonario de nuestro mundo real quisiera construir un equipo de maniobra 3D funcional. ¿Sería posible?

Objetivo

Construir un dispositivo portátil que permitiera al usuario columpiarse entre edificios, árboles u otros elementos altos / altos de su entorno, combinando ganchos de agarre. , alambres de acero y aire comprimido o algún otro gas.

El objetivo es tener uno o más prototipos; la producción en masa está fuera de alcance.

Editar: No es necesario alcanzar las velocidades que se ven en el programa. Las alternativas pueden permitir un ascenso o descenso de ocio, por ejemplo.

Restricciones

El proyecto comenzará con un nivel tecnológico que se espera que tengamos en los próximos cinco años. Está bien (incluso se espera) si se desarrollan nuevas tecnologías para y debido al proyecto.

El equipo de maniobra 3D de la vida real puede ser más grande que el ficticio; se aceptaría una mochila muy grande, pero debería no pesar más de 60 kg.

El dinero no es una limitación.

Motivación

Esta herramienta puede ser utilizada por bomberos, busque & personal de rescate, escaladores y limpiacristales. También la regla de lo cool.

Comentarios

  • Al igual que con Spiderman dando vueltas, y (él y Superman) arrebatando gente que cae a velocidad terminal, yo predice lotes de vértebras rotas. Y las densidades de energía son siempre astronómicamente más altas en la ficción que en la vida real. Entonces … no.
  • Olvídate del equipo, quiero las rodillas de estos tipos que pueden aterrizar a esas velocidades de pie y seguir corriendo sin ninguna lesión.
  • Ahí ‘ s también el hecho de que a las velocidades mostradas en la serie, el tiempo de respuesta humano es insuficiente. Es ‘ como la persecución de motos deslizantes en Endor: a esas velocidades, la gente puede ‘ esquivar obstáculos inesperados. IRL, ‘ simplemente morirían.
  • Otro punto crucial: los cables son siempre más gruesos y débiles en IRL que la ficción. ( No , los nanotubos de carbono están lejos de ser nada más que juguetes de laboratorio. Es ‘ la razón por la que ‘ son tan buenos para tonterías de ficción como los ascensores espaciales).
  • Y más pesados. Los cables son bastante pesados.

Respuesta

La primera parte no responde a las dificultades técnicas de dicho dispositivo, pero una cuestión conceptual más fundamental.

Esgrimistas competitivos son algunos de los más rápidos humanos en la Tierra (tanto por autoselección en el deporte como por el aspecto darwiniano que si eres capaz de ganar suficientes combates para querer seguir haciéndolo …) y para nosotros, la diferencia entre que marques un toque primero o yo que marque un toque primero se establece en 1/32 de segundo, que es la mitad del tiempo de respuesta humano del extremo inferior de 1/16 de segundo.

Y tengo que decirle como esgrimista, artista marcial y motociclista de alto rendimiento: eso es bonito asombrosamente rápido tiempo de respuesta.

Entonces @jdunlop está en un apuntar aquí: en la velocidad Como se indica en el OP y el video, es muy poco probable que un operador-swinger humano pueda responder lo suficientemente rápido como para no terminar chocado contra algún elemento del entorno construido u otro.

También vale la pena señalar que los humanos » se quedan sin » de rápido -interrumpir decisiones con bastante rapidez, llegando a » fatiga de decisiones » cuando es probable que cometan errores de juicio o no tomen una decisión, o más típicamente simplemente … congelar .

En este escenario, cualquier resultado probablemente sea terminal.

La segunda parte parece brevemente en la física (sin matemáticas)

La resistencia de los materiales es un problema inmenso con este concepto, tanto para el dispositivo y sus componentes como para el & elementos del entorno natural que se utilizan como puntos de elevación para esta idea.

El dispositivo:

El cableado de acero no sería ni siquiera lo suficientemente fuerte o tendría suficiente longevidad bajo el se aplican diferentes factores de estrés y alcanzarían muy rápidamente la fatiga y el cizallamiento del metal. Tenga en cuenta que «re no hablando de la carga de solo la masa del operador swinger y la masa de su bote de gas comprimido y el gas en el interior, estamos también hablando sobre la carga inherente de la longitud del cableado en sí y, lo que es más importante, la fuerza (simplistamente Masa x Aceleración [ver con más precisión la ecuación vectorial a continuación]) que se ejerce a lo largo de ese cable (tensión) por el movimiento masa del swinger-operador y su equipo, y luego cambió masivamente tanto en amplitud como en vector con cada nuevo evento de conexión-tracción-oscilación-chorro-desconexión. Cada evento de parada brusca es una desaceleración masiva, lo que ejerce una tensión inmensa en esos cables; pregúntele al operador de la grúa sobre los factores de carga de trabajo y la tensión de frenado; ellos facilitan bajar esas cargas pesadas debido al enorme impacto que los cambios repentinos pueden tener en los cables del polipasto y, de hecho, el otro modo de falla masiva del cableado del polipasto es la distensión repentina después de una sobrecarga, Desenredar / deshacer llamado » jaula de pájaros » que luego pasa a través de las diversas poleas y bloques en la grúa y el cable se mastica a la mierda.

Por tanto, el único material que conocemos en este momento que se acerca a este nivel de resistencia a la tracción, resistencia al peso y elasticidad es la seda de araña natural.

ingrese la descripción de la imagen aquí

donde el vector p es el impulso del sistema, y el vector F es th e fuerza neta (suma vectorial). Si un cuerpo está en equilibrio, la fuerza neta es cero por definición (no obstante, pueden existir fuerzas equilibradas). En contraste, la segunda ley establece que si hay una fuerza desequilibrada actuando sobre un objeto, el impulso del objeto cambiará con el tiempo.

El gas comprimido tiene masa, y cuanto más comprimido está, más denso, mayor es la masa; además, los recipientes a presión son increíblemente densos y deben fabricarse con especificaciones bastante exigentes, y son pesado (pregúntele a un buzo) en el extremo. Esto agrega inmensamente a la carga sobre el acero putativo cableado, y cuanto más comprimido sea el gas, más denso debe ser el recipiente a presión para restringir ese gas. Además, tener suficiente gas para levantar el operador swinger a través del espacio e invertir los vectores cuando sea necesario significa que El depósito es asombrosamente grande. Y, por supuesto, tiene una versión cada vez mayor del lema de cohetería: más reactivo = más masa para mover = más reactivo necesario, pero en este caso con la adición restricción al operar dentro de un marco de referencia de gravedad 1G.

Correas / correas del arnés: el arnés que se usa para arrojar ese cuerpo humano debe ser no solo fuerte y ajustado (con estas fuerzas, incluso la más mínima la holgura dará lugar a un inmenso daño por impacto de las correas que golpean el cuerpo del operador swinger con cada evento); las correas tendrían que ser muy anchas en cualquier lugar que soporten una carga significativa y, sin embargo, de alguna manera lo suficientemente adaptables a la forma del cuerpo para no ser increíblemente incómodas o desarticularse las articulaciones.

Swinger-operator – prácticamente cualquiera de los dos no es «Para empezar, un ser humano no aumentado o muere muy rápido, incluso suponiendo que de alguna manera superemos con agitación el punto de tiempo de reacción que mencioné anteriormente, las enormes cargas de aceleración (3-5 gravedades) en rápida sucesión en diferentes direcciones inducirían apagones, interrupciones, interrupciones extremidades, articulaciones desarticuladas, columna rota, cuello roto, decapitaciones …

Elementos del entorno natural o construido: cada uno de los elementos se utiliza como punto de compra por los » ganchos de agarre » estaría sujeto a cargas de compresión y tracción en una sucesión muy rápida en áreas de tamaño de carga puntual muy pequeñas, y en la mayoría de los casos podemos asumir cosas como hormigón, piedra, vidrio y otros sistemas de fachada similares materiales: de vez en cuando madera, e incluso con menos frecuencia acero u otras superficies metálicas. Con este tipo de impactos y cargas, los ganchos de agarre simplemente romperán los materiales a medida que aumenta la carga; a medida que cada gancho de agarre se suelta (perforando fragmentos de concreto de alrededor de su punto de sujeción de modo que se conviertan en metralla que se mueva hacia nuestro operador-swinger) de repente sumergiendo a nuestro operador-swinger hacia afuera o hacia abajo en el espacio y cambiando no solo la carga restante sino ahora aumentada sobre otras conexiones de gancho de agarre: estas también fallarán catastróficamente … Creo que aquí tienes la idea del panqueque peludo, plano y carnoso en el plano de tierra.

Comentarios

  • Si el equipo es terminalmente imprudente o no, no cambia si se puede construir, ¿no? Venimos de una raza que pensaba ¿Spandex con alas de ardilla? ¡Puedo saltar de un acantilado en eso!
  • Un punto a tener en cuenta para los contextos ‘ es que algunos de los mejores luchadores en Attack on Titan son en realidad sobrehumanos (por ejemplo, los Ackerman), que explica cómo pueden utilizar de manera eficiente dicho dispositivo. Quizás algunos sistemas modernos de inteligencia artificial / aprendizaje automático / control podrían aliviar la necesidad de algunos de los tiempos de respuesta necesarios para hacer giros tan bruscos.

Respuesta

Esto es anime, así que ya conoces la respuesta. Cualquier elemento de la tarea tiene muchas posibilidades de funcionar. Sin embargo, todos trabajan juntos … bueno. Digamos buena suerte.

Primero, deshazte de los «presurizados contenedor de gas «que tiene mucho una densidad de energía demasiado baja. No es un comienzo. Al menos comience con una fuente de energía real, como la quema de hidrocarburos. Un litro de gasolina rinde mucho.

En segundo lugar, parece que está tirando los ganchos de agarre. No hay forma de que un humano pueda lograrlo. El gancho de agarre cae con la gravedad exactamente a la misma velocidad que el escalador. Entonces, si quieres que llegue mucho más alto que tú, tendrás que lanzarlo muy fuerte. Físicamente hablando, la gente no tiene la fuerza muscular para hacer eso. Vas a querer disparar estos ganchos de agarre desde pistolas impulsadas por ese motor de gasolina.

En tercer lugar, los dardos rebotan las cosas. Es realmente difícil diseñar un dardo que se incruste solo el 100% del tiempo. Un margen de seguridad razonable implicaría asegurarse de que los dardos existentes que tiene en su lugar puedan evitar que se convierta en una mancha en el suelo antes de intentar disparar otro. Su practicante de parkour aéreo probablemente querrá de 6 a 10 cables y algo realmente creativo para evitar que se enreden.

En cuarto lugar, los dardos que son difíciles de insertar son difíciles de sacar. Hay una muy Es muy probable que desee retraer un cable en una dirección en la que no quiere ir. No puedes simplemente hacer que el motor de gasolina se mueva, porque eso cambiará un montón tu trayectoria. Vas a necesitar dardos activos que pueden volverse más delgados a la orden para desengancharse. En términos generales, eso se opone a las propiedades que necesitarás para que un dardo penetre en primer lugar.

En quinto lugar, estos cables crearían algunos golpes muy brutales. Necesita una línea estática para evitar estirarse durante el uso y maximizar la resistencia, pero necesita un poco de estiramiento dinámico cuando comienza a colocarse en la línea. En realidad, esta es la parte más fácil de resolver del rompecabezas. Cada uno de los carretes de alambre debe estar en su propio soporte elástico pequeño. Todavía va a doler, pero mejor de lo que vemos en el anime.

Luego está el lado humano, que muchos han mencionado. Entrena estas reacciones perfectas para que nunca te equivoques ni una sola vez, con tu la vida en la línea, no va a ser fácil.

Hablando de eso, ¿sabes cuántas veces el tipo lanzó correctamente los ganchos de agarre en el pequeño clip que vinculaste? Cero. Ni uno solo de Ellos estaban en lo correcto. De hecho, se convirtió en una pequeña mancha con sangre varias veces. Usted necesita tener un cable que esté sobre usted para oponerse a la gravedad. Si todo lo que hace es lanzarlos hacia adelante, nunca gana altura. Una vez se las arregló para hacer un movimiento de lanza-telaraña en el que disparó a uno hacia un lado, pero no estaba bien equilibrado, por lo que solo le hizo una mancha ensangrentada en la pared. El lanzamiento que era útil también era del tipo que rebotaba en la piedra, por lo que probablemente también era otro charco rojo en el suelo. Ángulos difíciles.

Muy difícil de aprender.

Comentarios

  • » En segundo lugar, parece que ‘ s lanzando los ganchos de agarre. » En el anim é, los ganchos se disparan desde un bozal a cada lado del cinturón, impulsado por el gas. De todos modos, gran respuesta.
  • @Renan Ahh. Es ‘ difícil de decir. Las líneas estaban ridículamente sueltas cuando se lanzaron, por lo que parecía más un lanzamiento. Las líneas realmente deberían estar tensas mientras se lanza.

Responder

Vi ese anime, estaba bastante interesado y fascinado con engranaje ODM. Razones por las que nada como eso no puede «y nunca» existirá en la vida real:

  1. Ganchos de agarre. No hay forma de penetrar nada parecido al concreto con un proyectil y tener un agarre confiable para sostener un peso humano. Es posible con la madera, pero incluso entonces no podrás sacarla con la suficiente facilidad.
  2. Sistema operativo de gas. Su eficiencia es ridículamente exagerada en ese anime. A veces puedes ver a personas volar verticalmente con él, mientras que en la vida real gastarías toda tu reserva y apenas alcanzarías unos pocos metros de altura. Para volar con aire comprimido necesitarías cientos de veces más aire comprimido.
  3. En general, pronto estaremos Podrás volar con motores eléctricos y baterías de litio. Ya existen un montón de cosas así, y solo van a mejorar. Obviamente, es un concepto funcional y le permite maniobrar en 3D real en cualquier lugar, aunque las aplicaciones para eso son escasas y son principalmente por diversión.

Responder

Se puede hacer .

Pistolas de garfio .- Las tenemos ahora mismo pero en lugar de usar gas, las explosiones controladas con pólvora podrían hacerlas volar. La cabeza de la garra puede diseñarse para penetrar y deformarse mientras atraviesa un material, para sujetarlo y permanecer anclado en él (no todos los materiales, por supuesto).

El cable se soltaría de la cabeza de la uva cuando se llamara y el sistema debería establecer uno nuevo para su reutilización.

Motor .- Podríamos adaptar el motor de una motocicleta para enrollar los cables cuando sea necesario. Con suficientes retoques, funcionaría durante 15 minutos o más con solo unos pocos litros de gasolina.

Cable .- Ahora tenemos cables lo suficientemente fuertes como para sostener a un humano adulto sin problemas (a velocidades establecidas).

Google de realidad aumentada .- Como se indicó en otras respuestas, la movilidad 3D es difícil y complicada, por eso nuestro probador necesitaría el apoyo de un sistema de navegación que calcule distancias, velocidad del carrete, colisión y orientación de las pistolas de grapel mientras que el conductor solo establece su destino.

La idea sería, en cierta medida, como la tecnología del automóvil autónomo que hoy hemos adaptado a este nicho.

No podrías hacer algunos de los movimientos que se pueden ver en el anime, pero con suficiente entrenamiento se podrían lograr acrobacias realmente geniales.

Respuesta

No diré abiertamente que es imposible, pero creemos una lista de verificación de lo que se puede construir actualmente y lo que debe resolverse.

1 ) Cables lo suficientemente fuertes: nanotubos de carbono enrollados en una cuerda. Estúpidamente caros, pero harán el trabajo, fácil.

2) Gancho que atraviesa paredes, se agarra a la pared y se suelta cuando se lo ordena: los tres pueden ser Se logra mediante explosiones controladas, siempre que los cables de control estén integrados en la cuerda. En el momento del contacto con la pared, se puede usar un empuje explosivo desde la base del gancho de flecha para penetrar la pared, y una explosión cronometrada desde el interior del gancho, abriendo el solapa hacia afuera, puede ayudarlo a crear un agarre. Con un cable de control, puede retraer la solapa y soltar el agarre, lo que facilita el enrollado hacia adentro. La ventaja de este enfoque es la reducción de requisitos ents en el dispositivo que lanzará el cable, ya que no necesita molestarse con la penetración, simplemente alcance la pared. El problema a resolver es cómo recargar de forma fiable las cargas explosivas. Pero estoy seguro de que eso no es un gran problema.

3) El motor para lanzar y retraer el cable (sin mucha tensión en él): Lanzar y retraer el cable son dos negocios muy diferentes y requieren diferentes características del motor. El lanzamiento requiere una gran fuerza instantánea, mientras que la retracción requiere una fuerza más lenta pero constante, que cambia gradualmente, de lo contrario, el gancho del cable golpeará su cara, imagínese tirando repentinamente de un hilo atado a una piedra. Se pueden usar motores eléctricos razonablemente bien con algunas modificaciones, para el lanzamiento. Yo recomendaría un resorte poderoso para ser estirado por el motor, lanzar el cable requeriría soltar el resorte.Mientras se retrae, el motor puede volver a estirar el resorte mediante engranajes. Ya no necesitas un cilindro de gas, solo algunos paquetes de baterías.

3 b *) Tirar de ti mismo al retraer la cuerda: Ahora es el primer y principal obstáculo. Tirar de tanto peso (alrededor de 100 kg en total), a la velocidad que se muestra en el anime, es ridículo. Con un conjunto de motor y engranaje, puede lograr tanto el par (para el peso) como las rpm (para la velocidad), pero no simultáneamente. Una solución probable (pero limitada) sería utilizar una cuerda elástica como un cable. Pero no te permitirá moverte como Levi en el aire. En conclusión, puedes balancearte como Tarzán, pero Mikasa no se dejará impresionar.

Comentarios

  • Los nanotubos de carbono también romperán el cuello de los ciclistas, los escaladores usan la cuerda por una razón. la carga explosiva tiene un problema para hacer que el » gancho » sea muy pesado y también hace que se descomponga rápidamente, los mecanismos sensibles y los explosivos no son una mezcla estable. Un resorte no va a generar suficiente fuerza para mover el gancho y el cable una distancia útil, no sin pesar muchos cientos de libras.

Respuesta

Como de costumbre, se necesita un cambio de marco para lograr lo que se está representando sin convertir al usuario en una mancha en el pavimento. Las publicaciones anteriores han resumido los problemas muy bien, así que no los repetiré aquí.

Sugeriría que el tiempo, la energía y los recursos se gastarían mucho mejor en algún tipo de jetpack o dispositivo de vuelo personal Las mochilas propulsoras propulsadas por cohetes y a reacción han existido desde la década de 1960, y Bell fue pionera en una mochila que utilizaba la descomposición de H2O2 altamente concentrada para crear un cohete de vapor. Los primeros paquetes de cohetes simplemente no podían contener suficiente combustible para más de unos segundos de empuje, lo que los hacía espectaculares para el trabajo de acrobacias, pero por lo demás poco prácticos.

Sin embargo, la tecnología moderna ha ofrecido varias alternativas más prácticas (por cierto versiones de «práctica»). Se han demostrado dispositivos de vuelo personales que utilizan rotores grandes cerrados, así como un «flyboard» con motores de turbina pequeños.

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Martin Jetpack

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Flyboard Zapata

Entonces, desde un punto de vista tecnológico, hacer que una persona entre el aire y volar entre edificios y copas de árboles es realmente posible. El Martin Jetpack es probablemente más económico desde el punto de vista de la eficiencia (acelerar grandes masas de aire lentamente es más eficiente que acelerar pequeñas cantidades de aire rápidamente), mientras que el flyboard es mucho más compacto y móvil.

El problema real a lo que se ha aludido es la velocidad de los reflejos humanos y la carga G del cuerpo al realizar cambios rápidos de dirección. Volar rápidamente en un camino errático a través de un espacio limitado (como un entorno urbano o un bosque) va a estar más allá de la capacidad de un piloto humano. Es probable que la máquina tenga que estar en piloto automático, con el piloto humano esencialmente diciendo algo como «llévame al punto D a través de los puntos de paso B y C, y nunca te eleves por encima del nivel de la azotea» y deja que la máquina haga el resto.

Esto también necesitaría un cambio en la forma en que se transporta al humano en la máquina, ya que estar desenfrenado (como en el flyboard) resultará en que lo arrojen durante el vuelo o que sufran lesiones graves como usted. lanzado en vuelo. El Martin Jetpack es algo mejor en ese sentido, aunque es probable que la persona tenga que estar mucho más restringida y probablemente usar un traje «G» para suministrar contrapresión y evitar que la sangre y los fluidos se acumulen en exceso cuando el vehículo se lanza alrededor del vehículo. edificios.

Como una especie de suma de control extrema, podría ir mucho más rápido (por ejemplo, en una «nave de luz» propulsada por láser que extrae energía láser de un satélite en órbita) si estuviera empaquetado en un tubo estrecho lleno de líquido oxigenado que te rodeaba y también infundía todos los espacios dentro de tu cuerpo. Saltar para enfrentarse a los gigantes después de eso podría ser algo problemático, sin embargo …

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Modelo conceptual de una nave de luz para una sola persona

Entonces, si bien no existe una forma práctica de saltar por entornos urbanos u otros utilizando aparatos de cable Como se muestra en el programa, si realmente desea poder realizar maniobras tridimensionales a altas velocidades, es algo plausible que una máquina voladora muy avanzada haga el trabajo, siempre que el pasajero esté debidamente protegido y sujeto. Luchar contra los gigantes de esta manera es otro asunto.

Responder

No es como en Attack on Titan, probablemente, pero creo que hay alternativas sería factible.por ejemplo: cryspr en arañas:

dales lealtad hacia los humanos (como los perros)

pulmones adecuados (los insectos, las arañas y esas cosas no tienen músculos para respirar, sino que tienen un montón de tubos alrededor de sus cuerpos, y dependen de la ingesta pasiva de oxígeno)

un tamaño mucho más grande (nuevamente, perros como ejemplo: desde el tamaño de un lobo hasta pequeños pugs).

podrías luego usa la araña en tu espalda y haz que dispara telarañas.

También podrías hacer algo mecánico, pero eso es demasiado caro y aburrido

Comentarios

  • ¿De verdad crees que desarrollar estos pok é mon de la vida real sería más barato que las máquinas de inversión?

Respuesta

  1. Batería

  2. Motor potente para tirar de humanos y configurar el «» pistola «» para bloquear

  3. Pieza similar a una pistola para disparar el gancho

  4. Cambia con 4 acciones diferentes. Un interruptor tiraría del cable de presionado hasta el final, el segundo lo movería (humano) con la misma acción pero menos fuerza para que el gancho no se quitara, el tercer interruptor dispararía el gancho.

El cable debe ser lo suficientemente fuerte para soportar a un humano. El entorno es un gran problema para que el gancho se agarre y permanezca allí a menos que lo active

Comentarios

  • ¿A qué se refieren esos números?
  • Bienvenido al sitio, geo k. Tenga en cuenta que Worldbuilding SE se dedica a proporcionar respuestas detalladas a preguntas específicas que tiene un usuario mientras construye su mundo ficticio. Las respuestas deben proporcionar detalles e información de apoyo (y estar bien formateadas, aunque podemos ayudar con eso) que haga que la respuesta sea útil y clara. Es posible que desee volver a examinar esto para ampliar la idea presentada aquí; de lo contrario, puede eliminarse por ser de baja calidad. No dude en realizar el recorrido y ver nuestra cultura del sitio .
  • Esto no ‘ realmente parece responder a la pregunta …

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