Podemos construir um equipamento de manobra 3D do Attack on Titan?

Contexto

No ataque animé a Titã, as forças armadas usam um dispositivo especial chamado equipamento de manobra 3D (também denominado equipamento de movimento vertical) para se mover pelo ar. O sistema é baseado em um par de ganchos atirados da cintura e gás comprimido. O gás é usado para atirar e enrolar os fios de volta e para impulsionar o usuário em vários eixos através de um par de escapamentos na parte traseira. Os exaustores são montados em cardan para permitir a rotação. O sistema é operado através de um par de controladores com fio, um para cada lado do usuário.

Aqui estão alguns esquemas:

Esquemas parte 1

Esquemas parte 2

E aqui está a coisa em ação:

Corra, Eren, corra!

Acredito que tal sistema, na vida real, seria inútil para o fim a que se destina (ação militar, especialmente contra gigantes). O principal motivo de sua criação é uma mistura de necessidade de enredo aliada à Regra de Cool. Eu acho que também é anacrônico por sua configuração, e um pouco ao estilo Steampunk.

No entanto! Suponha que algum bilionário do nosso mundo real quisesse construir um equipamento de manobra 3D funcional. Isso seria possível?

Objetivo

Construir um dispositivo vestível que permitiria ao usuário balançar entre edifícios, árvores ou outros elementos altos / altos de seus ambientes, combinando ganchos de luta , fios de aço e ar comprimido ou algum outro gás.

O objetivo é ter um ou mais protótipos – a produção em massa está além do escopo.

Editar: Não é necessário atingir as velocidades vistas no show. As alternativas podem permitir uma ascensão ou descida de lazer, por exemplo.

Restrições

O projeto vai começar com um nível de tecnologia que se espera ter nos próximos cinco anos. Está tudo bem (até esperado) se novas tecnologias forem desenvolvidas para e por causa do projeto.

O equipamento de manobra 3D da vida real pode ser maior do que o fictício – uma mochila muito grande seria aceita, mas deveria não pesar mais que 60 kg.

O dinheiro não é uma restrição.

Motivação

Esta ferramenta pode ser usada por bombeiros, pesquise & pessoal de resgate, alpinistas e limpadores de janelas. Também a regra do legal.

Comentários

  • Assim como o Homem-Aranha se atirando e (ele e o Superman) pegando pessoas que caem em velocidade terminal, eu preveja muitas vértebras quebradas. E as densidades de energia são sempre astronomicamente mais altas na ficção do que na vida real. Então … não.
  • Esqueça o equipamento, eu quero os joelhos desses caras que podem pousar nessas velocidades com os pés e continuar correndo sem se machucar.
  • Lá ‘ s também o fato de que nas velocidades mostradas na série, o tempo de resposta humana é insuficiente. É ‘ como a perseguição de bicicleta speeder em Endor – nessas velocidades, as pessoas podem ‘ evitar obstáculos inesperados. IRL, eles ‘ simplesmente morrem.
  • Outro ponto crucial: cabos são sempre IRL mais grossos e fracos do que ficção. ( Não , os nanotubos de carbono estão longe de serem qualquer coisa além de brinquedos de laboratório. É ‘ por que eles ‘ são ótimos para absurdos fictícios, como elevadores espaciais.
  • E mais pesados. Os cabos são bastante pesados.

Resposta

A primeira parte não responde às dificuldades técnicas de tal dispositivo, mas uma questão conceitual mais fundamental.

Esgrimistas competitivos são alguns dos mais rápidos os humanos na Terra (tanto pela auto-seleção no esporte quanto pelo aspecto darwiniano de que se você é capaz de vencer lutas suficientes para querer continuar vencendo …) e para nós, a diferença entre você marcando um toque primeiro ou eu marcando um toque primeiro é definido como 1/32 de segundo, que é a metade do tempo de resposta humano inferior de 1/16 de segundo.

E eu tenho que digo a você como esgrimista, artista marcial e motociclista de alto desempenho – isso “é muito surpreendentemente rápido tempo de resposta.

Então, @jdunlop está realmente sólido ponto aqui: na velocidade Conforme indicado no OP e no vídeo, é muito improvável que um operador de swinger humano pudesse responder com rapidez suficiente para não ser atingido por algum elemento do ambiente construído.

É também importante notar que os humanos ” ficam ” de rápido – altere as decisões muito rapidamente, atingindo ” fadiga de decisão ” quando é provável que façam julgamentos errados ou deixem de decidir – ou, mais tipicamente, apenas … congelar .

Neste cenário, qualquer resultado provavelmente será terminal!

A parte dois parece brevemente na física (sem matemática)

A resistência dos materiais é um grande problema com esse conceito, tanto para o dispositivo e seus componentes quanto para o & elementos do ambiente natural sendo usados como pontos de içamento para esta ideia.

O dispositivo:

O cabeamento de aço não seria nem perto de forte o suficiente ou teria longevidade suficiente sob o vários estressores aplicados e atingiriam muito rapidamente a fadiga e o cisalhamento do metal. Lembre-se de que “re não falando sobre a carga de apenas a massa do operador do oscilador e a massa de seu cilindro de gás comprimido e gás dentro, estamos também falando sobre a carga inerente do comprimento do próprio cabeamento e, mais crucialmente, a força (simplisticamente Massa x Aceleração [ver mais precisamente a equação vetorial abaixo]) sendo exercida ao longo desse cabo (tensão) pelo movimento massa do operador do swinger e seu equipamento – e então, subsequentemente, mudou maciçamente em amplitude e vetor com cada novo evento conectar-puxar-girar-jato-desconectar. Cada evento de parada brusca é uma desaceleração massiva – colocando imensa pressão sobre os cabos – pergunte a um operador de guindaste sobre os fatores de carga de trabalho e estresse de frenagem – eles facilitam as cargas pesadas diminuem devido ao grande impacto que mudanças repentinas podem ter nos cabos da talha – e de fato o outro modo de falha massiva para o cabeamento da talha é o desprendimento repentino após a sobrecarga – leva a uma espécie de desenrolamento / desenrolamento chamado ” gaiola de pássaros ” que então é executado através de várias polias e blocos no guindaste e o cabo fica mastigado para pedaços.

Portanto, o único material que conhecemos no momento que se aproxima desse nível de resistência à tração, resistência ao peso e resiliência é a seda de aranha natural.

insira a descrição da imagem aqui

onde o vetor p é o momento do sistema, e o vetor F é o e força líquida (soma vetorial). Se um corpo está em equilíbrio, há força líquida zero por definição (forças equilibradas podem estar presentes, no entanto). Em contraste, a segunda lei afirma que se houver uma força desequilibrada agindo sobre um objeto, isso resultará na mudança do momento do objeto ao longo do tempo.

O gás comprimido tem massa – e quanto mais comprimido for, mais denso, maior será a massa; além disso, os vasos de pressão são incrivelmente densos e devem ser fabricados de acordo com especificações bastante exatas – e eles são heavy (pergunte a um mergulhador) ao extremo. Isso aumenta imensamente a carga sobre o aço putativo cabeamento – e quanto mais comprimido seu gás, mais denso o vaso de pressão deve ser para restringir esse gás. Além disso, ter gás suficiente para elevar o operador do oscilador através do espaço e inverter vetores quando necessário significa que seu reservatório é incrivelmente grande. E, claro, você tem uma versão cada vez maior do lema dos foguetes: mais reagente = mais massa para mover = mais reagente necessário – mas, neste caso, com a adição Restrição al operando dentro de um quadro de referência de gravidade 1G.

Cintas / correias de arnês – o arnês usado para jogar aquele corpo humano ao redor precisaria ser não apenas forte e apertado (com essas forças, mesmo a mais leve a folga levará a imensos danos por impacto das correias que batem no corpo do operador do swinger em cada evento); as alças precisariam ser muito largas em qualquer lugar que suportasse uma carga significativa e, ainda assim, de alguma forma adaptável o suficiente ao formato do corpo para não ser incrivelmente desconfortável ou articular desarticulante.

Operador de Swinger – praticamente qualquer um não é “Para começar, um ser humano não aumentado ou morre muito rapidamente – mesmo supondo que de alguma forma superamos o ponto de tempo de reação que elevei acima, as enormes cargas de aceleração (3-5 gravidades) em rápida sucessão em direções variadas induziriam apagões, reduções, falhas membros, articulações desarticuladas, coluna quebrada, pescoço quebrado, decapitações …

Elementos do ambiente natural ou construído – cada uma das coisas sendo usada como um ponto de compra pelos ” ganchos ” estaria sujeito a cargas de compressão e tração em sucessão muito rápida em áreas muito de tamanho pequeno de carga pontual e, na maioria dos casos, podemos assumir coisas como concreto, pedra, vidro e outro sistema de fachada semelhante materiais – de vez em quando madeira, e ainda menos frequentemente aço ou outras superfícies metálicas. Com esses tipos de impactos e cargas, os ganchos de luta simplesmente quebrarão os materiais conforme a carga aumenta; conforme cada gancho se solta (arrancando fragmentos de concreto de seu ponto de fixação de modo que se tornem estilhaços se movendo em direção ao nosso operador swinger) de repente mergulhando nosso operador swinger para fora ou para baixo no espaço e transferindo não apenas o restante, mas agora a carga aumentada outras conexões de gancho – essas também falharão catastroficamente … Acho que você entendeu a ideia da panqueca peluda, chata e carnuda do plano de terra.

Comentários

  • O fato de o equipamento ser ou não totalmente imprudente de usar não muda se ele pode ser construído, certo? Viemos de uma raça que pensava “Spandex com asas de esquilo? Posso pular de um penhasco com isso!
  • Um ponto a ser observado para os contextos ‘ é que alguns dos melhores lutadores do Ataque a Titã são na verdade sobre-humanos (por exemplo, os Ackermans), que explica como eles podem usar esse dispositivo com eficiência. Talvez alguns sistemas modernos de inteligência artificial / aprendizado de máquina / controle possam aliviar a necessidade de alguns dos tempos de resposta necessários para fazer curvas fechadas.

Resposta

Isso é anime, então você já sabe a resposta. Qualquer elemento da tarefa tem uma chance de bola de neve no inferno de funcionar. No entanto, todos eles trabalhando juntos … bem. Vamos apenas dizer boa sorte.

Primeiro, descarte o “pressurizado recipiente de gás “com densidade de energia muito muito baixa. É um não iniciante. Comece pelo menos com uma fonte de energia real, como a queima de hidrocarbonetos. Um litro de gasolina é muito útil.

Em segundo lugar, parece que ele está jogando os ganchos de luta. Não há como um humano ser capaz de fazer isso. O gancho cai com a gravidade exatamente na mesma velocidade do escalador. Então, se você quiser que ele vá muito mais alto do que você, você vai ter que arremessar com muita força. Fisicamente falando, as pessoas não têm força muscular para fazer isso. Você vai querer disparar esses ganchos de luta armas movidas por aquele motor a gasolina.

Terceiro, os dardos desviam as coisas. É realmente difícil projetar um dardo que se encaixa 100% do tempo. Uma margem de segurança razoável envolveria certificar-se de que os dardos existentes podem evitar que você se torne uma mancha no chão antes de tentar atirar outro. Seu praticante de parkour aéreo provavelmente vai querer de 6 a 10 cabos e algo realmente criativo para evitar que eles se enrosquem.

Quarto, dardos que são difíceis de encaixar são difíceis de tirar. Há muito boa chance de que você queira retrair um cabo em uma direção que ele não deseja ir. Você não pode simplesmente deixar o motor a gasolina girar nele, porque isso mudará bastante a sua trajetória. Você vai precisar de dardos ativos que podem ficar mais finos ao comando para desengatar. De modo geral, isso se opõe às propriedades de que você precisa para que um dardo penetre em primeiro lugar.

Quinto, esses fios criariam alguns choques muito brutais. Você precisa de uma linha estática para evitar o alongamento durante o uso e maximizar a resistência, mas precisa de algum alongamento dinâmico quando começar a colocar a linha. Esta é realmente a parte mais fácil de resolver do quebra-cabeça. Cada uma das bobinas de fio precisa estar em sua própria pequena montagem elástica. Ainda vai doer, mas melhor do que o que vemos no anime.

Depois, há o lado humano, que muitos mencionaram. Treine essas reações perfeitas para que você nunca cometa um erro, com o seu a vida na linha não vai ser fácil.

Falando nisso, você sabe quantas vezes o cara jogou corretamente os ganchos no pequeno clipe que você vinculou? Zero. Nem um só de eles estavam corretos. Na verdade, ele se tornou uma pequena mancha sangrenta várias vezes. Você precisa de um cabo acima de você para se opor à gravidade. Se tudo o que você faz é lançá-los para frente, você nunca ganha altitude. Ele conseguiu fazer um movimento de lançador de teia uma vez, onde atirou um para o lado, mas estava mal balanceado, de modo que apenas fez dele uma mancha de sangue na parede.

Ah, e aquele O lance que era útil também era o tipo que desprezaria a pedra, então provavelmente era outra poça vermelha no chão também. Ângulos difíceis.

Muito difícil de aprender.

Comentários

  • ” Em segundo lugar, parece que ele ‘ s jogando os ganchos. ” No anim é, os ganchos são disparados de um focinho de cada lado do cinto, movido a gás. De qualquer forma, ótima resposta.
  • @Renan Ahh. É ‘ difícil de dizer. As linhas estavam ridiculamente soltas quando foram lançadas, então parecia mais um lançamento. As linhas realmente deveriam estar esticadas ao serem lançadas.

Resposta

Assisti aquele anime, fiquei bastante interessado e fascinado com engrenagem ODM. Razões pelas quais nada assim não pode e nunca existirá na vida real:

  1. Ganchos de luta. Não há como penetrar em algo parecido com concreto com um projétil e ter uma empunhadura confiável para sustentar um peso humano. É possível com a madeira, mas mesmo assim você não conseguirá puxá-la com facilidade.
  2. Sistema operacional a gás. Sua eficiência é ridiculamente exagerada naquele anime. Às vezes, você pode ver pessoas voando verticalmente com ele, enquanto na vida real você usaria toda a sua reserva e mal conseguiria alguns metros de altura. Para voar em um ar comprimido, você precisaria de centenas de vezes mais ar comprimido.
  3. Em geral, logo estaremos vai poder voar com motores elétricos e baterias de lítio. Já existe um monte de coisas assim, e elas só vão ficar melhores. Obviamente, é um conceito funcional e permite que você faça manobras 3D reais em qualquer lugar, embora os aplicativos para isso sejam escassos e sejam principalmente para diversão.

Resposta

Pode ser feito .

Pistolas Graple .- Nós os temos agora, mas em vez de usar gás, explosões controladas com pólvora poderiam fazê-los voar. A cabeça da garra pode ser projetada para penetrar e deformar enquanto atravessa um material, para amarrar e ficar ancorada nele (nem todos os materiais, é claro).

O cabo se desprenderia da cabeça do grapel quando chamado e o sistema deveria definir um novo para sua reutilização.

Motor .- Podemos adaptar o motor de uma motocicleta para enrolar os cabos quando necessário. Com ajustes suficientes, ele funcionaria por 15 minutos ou mais com apenas alguns litros de gasolina.

Cabo .- Nós temos cabos fortes o suficiente agora para suportar um humano adulto sem problemas (em velocidades definidas).

Googles de realidade aumentada .- Conforme afirmado em outras respostas, a mobilidade 3D é difícil e complicada, é por isso que nosso testador precisaria do suporte de um sistema de navegação que calcula distâncias, velocidade de enrolamento, colisão e direcionamento das armas de grapel enquanto o motorista apenas define seu destino.

A ideia deles seria em certa medida como a tecnologia de carro autônomo que hoje adaptamos para esse nicho.

Você não seria capaz de fazer alguns dos movimentos que podem ser vistos no anime, mas com treinamento suficiente, acrobacias realmente legais poderiam ser alcançadas.

Resposta

Não direi abertamente que é impossível, mas vamos criar uma lista de verificação do que pode ser construído atualmente e do que precisa ser descoberto.

1 ) Cabos fortes o suficiente: nanotubos de carbono enrolados em uma corda. Estupidamente caros, mas farão o trabalho com facilidade.

2) Gancho que penetra nas paredes, agarra a parede e se solta sob comando: Todos os três podem ser realizado por explosões controladas, desde que os fios de controle sejam construídos na corda. No momento do contato com a parede, o impulso explosivo da base do gancho de flecha pode ser usado para penetrar na parede e uma explosão cronometrada de dentro do gancho, abrindo o a aba para fora pode ajudar a criar uma empunhadura. Com um fio de controle, você pode retrair a aba e soltar a empunhadura, tornando mais fácil rolar para dentro. A vantagem dessa abordagem é a necessidade reduzida ents no aparelho que vai lançar o cabo, já que não precisa se preocupar com a penetração, basta atingir a parede. O problema a ser resolvido é como recarregar as cargas explosivas de forma confiável. Mas tenho certeza de que não é um grande problema.

3) O motor para lançar e retrair o cabo (sem muita tensão nele): lançar e retrair o cabo são dois negócios muito diferentes e exigem características diferentes do motor. O lançamento requer uma alta força instantânea, enquanto a retração requer uma força mais lenta, mas constante, mudando gradualmente, caso contrário, o gancho do cabo irá chicotear seu rosto, imagine puxar de repente um fio amarrado a uma pedra. Motores elétricos podem ser usados razoavelmente bem com algumas modificações, para o lançamento. Eu recomendaria uma mola poderosa para ser esticada pelo motor, o lançamento do cabo exigiria a liberação da mola.Enquanto retrai, o motor pode esticar novamente a mola por meio de engrenagens. Você não precisa mais de um cilindro de gás, apenas algumas baterias.

3 b *) Puxar-se ao retrair a corda: agora é o primeiro e principal obstáculo. Puxar tanto peso (cerca de 100 kg no total), na velocidade mostrada no anime, é ridículo. Usando um conjunto de motor e engrenagem, você pode obter torque (para peso) e rpm (para velocidade), mas não simultaneamente. Uma solução provável (mas limitada) seria usar uma corda elástica como um cabo. Mas não vai deixar você se mover como Levi no ar. Em conclusão, você pode balançar como Tarzan, mas Mikasa não ficará impressionado.

Comentários

  • nanotubos de carbono também irão quebrar o pescoço do ciclista, os alpinistas usam corda para dar uma razão. a carga explosiva tem o problema de tornar o ” gancho ” muito pesado e também fazê-lo quebrar rapidamente, mecanismos sensíveis e explosivos não são uma mistura estável. Uma mola não vai gerar força suficiente para mover o gancho e o cabo a uma distância útil, não sem pesar muitas centenas de libras.

Resposta

Como de costume, uma mudança de quadro é necessária para realizar o que está sendo representado sem deixar o usuário em uma mancha no pavimento. Os posts anteriores resumiram os problemas muito bem, então não os repetirei aqui.

Eu sugeriria que o tempo, a energia e os recursos seriam muito mais bem gastos em algum tipo de jetpack ou dispositivo voador pessoal Os jetpacks movidos a foguete e jato existem desde 1960, com a Bell sendo pioneira em um pacote de foguete que usava a decomposição de H2O2 altamente concentrado para criar um foguete a vapor. Os primeiros foguetes simplesmente não conseguiam manter combustível suficiente para mais do que alguns segundos de impulso, o que os tornava espetaculares para trabalhos de dublê, mas de outra forma impraticáveis.

No entanto, a tecnologia moderna ofereceu várias alternativas mais práticas (com certeza versões de “prático”). Dispositivos pessoais de vôo usando grandes rotores fechados foram demonstrados, bem como um “flyboard” usando pequenos motores de turbina.

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Martin Jetpack

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Flyboard Zapata

Portanto, do ponto de vista tecnológico, conseguir que uma pessoa o ar e voar entre edifícios e copas das árvores é realmente possível. O Martin Jetpack é provavelmente mais econômico do ponto de vista da eficiência (acelerar grandes massas de ar lentamente é mais eficiente do que acelerar pequenas quantidades de ar rapidamente), enquanto o flyboard é muito mais compacto e móvel.

O verdadeiro problema a que se aludiu é a velocidade dos reflexos humanos e a carga G do corpo ao fazer mudanças rápidas de direção. Voar rapidamente em um caminho errático através de um espaço restrito (como um ambiente urbano ou floresta) vai estar além da habilidade de um piloto humano. É provável que a máquina tenha que estar no piloto automático, com o piloto humano essencialmente dizendo algo como “faça-me apontar D através dos pontos B e C, e nunca suba acima do nível do telhado” e deixando a máquina para fazer o resto.

Isso também precisaria de uma mudança na forma como o humano é transportado na máquina, uma vez que estar desenfreado (como no flyboard) vai resultar em ser arremessado durante o vôo ou sofrer ferimentos graves enquanto você arremessado em vôo. O Martin Jetpack é um pouco melhor nesse aspecto, embora a pessoa provavelmente terá que ser muito mais rigidamente restringida e provavelmente usar um traje “G” para fornecer contrapressão e evitar que sangue e fluidos se acumulem excessivamente enquanto o veículo se arremessa ao redor do edifícios.

Como uma espécie de soma de verificação extrema, você poderia ir muito mais rápido (digamos, em uma “nave de luz” impulsionada por laser extraindo energia de laser de um satélite em órbita) se estivesse embalado em um tubo apertado cheio de fluido oxigenado que tanto o cercou quanto infundiu todos os espaços dentro do seu corpo. Saltar para enfrentar gigantes depois disso pode ser um tanto problemático, entretanto …

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Modelo conceitual de uma nave leve para uma pessoa

Portanto, embora não haja uma maneira prática de pular em ambientes urbanos ou outros usando aparelhos de cabo como retratado no show, se você realmente quer ser capaz de fazer manobras tridimensionais em altas velocidades, é um tanto plausível que uma máquina voadora muito avançada faça o trabalho, desde que o passageiro esteja devidamente protegido e contido. Lutar contra gigantes dessa forma é outra questão.

Resposta

não como no ataque ao titã, provavelmente, mas acho que alternativas seria viável.por exemplo: cryspr on spiders:

dar-lhes lealdade para com os humanos (como cães)

pulmões adequados, (insetos e aranhas e outras coisas não têm músculos respiratórios, mas sim um monte de tubos ao redor de seus corpos e dependem de ingestão passiva de oxigênio)

um tamanho muito maior (novamente, cães, por exemplo: do tamanho de lobo a pequenos pugs).

você poderia em seguida, vista a aranha nas costas e faça com que ela atire teias.

você também pode fazer algo mecânico, mas isso é muito caro e chato

Comentários

  • Você realmente acha que desenvolver esses poks da vida real é mon seria mais barato do que máquinas de inventar?

Resposta

  1. Bateria

  2. Motor forte para puxar humanos e configurar o “” arma “” para travar

  3. Arma como parte para atirar no gancho

  4. Alterne com 4 ações diferentes. Um interruptor puxaria o fio pressionado até o fim, O segundo moveria você (humano) na mesma ação, mas com menos força para o gancho não ser removido, o terceiro interruptor dispararia o gancho.

O fio deve ser forte o suficiente para suportar um humano. O ambiente é muito importante para o gancho de agarrar e ficar lá, a menos que você o dispare

Comentários

  • A que esses números se referem?
  • Bem-vindo ao site, geo k. Observe que o Worldbuilding SE se dedica a fornecer respostas detalhadas a perguntas específicas que um usuário tem durante a construção de seu mundo fictício. As respostas devem fornecer detalhes e informações de apoio (e ser bem formatadas, embora possamos ajudar com isso) que tornam a resposta útil e clara. Você pode querer revisitar isso para expandir a ideia apresentada aqui; caso contrário, pode ser excluído por ser de baixa qualidade. Sinta-se à vontade para fazer o tour e verificar nossa cultura do site .
  • Isso não ‘ realmente parece responder à pergunta …

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