Kan vi bygga ett 3D-manöverutrustning från Attack on Titan?

Kontext

I animén Attack on Titan använder väpnade styrkor en speciell anordning som kallas 3D-manöverutrustning (även kallad vertikal rörelseutrustning) att röra sig genom luften. Systemet är baserat på ett par gripkrokar som skjutits från midjan och komprimerad gas. Gasen används både för att skjuta och rulla tillbaka ledningarna och för att driva användaren i flera axlar genom ett par avgaser på baksidan. Avgaserna är monterade på kardborrband för att möjliggöra rotation. Systemet drivs via ett par trådbundna styrenheter, en för varje sida av användaren.

Här är några scheman:

Schematisk del 1

Schematisk del 2

Och här är saken i aktion:

Kör, Eren, spring!

Jag tror att ett sådant system, i verkliga livet, skulle vara värdelöst för det avsedda syftet (militär handling, speciellt mot jättar). Den främsta anledningen till dess skapande är en blandning av tomt nödvändighet allierad med The Rule of Cool. Jag tycker att det också är anakronistiskt för dess inställning och lite Steampunk-esque.

Men! Antag att någon miljardär från vår verkliga värld ville bygga en funktionell 3D-manöverutrustning. Skulle det vara möjligt?

Mål

Att bygga en bärbar enhet som gör det möjligt för användaren att svänga mellan byggnader, träd eller andra höga / höga delar av sin miljö genom att kombinera gripkrokar , ståltrådar och tryckluft eller någon annan gas.

Målet är att ha en eller flera prototyper – massproduktion är utanför räckvidden.

Edit: Det är inte nödvändigt att uppnå de hastigheter som visas i showen. Alternativ kan till exempel möjliggöra en fritidsuppstigning eller nedstigning.

Begränsningar

Projektet börjar med en tekniknivå som vi förväntas ha de närmaste fem åren. Det är ok (även förväntat) om ny teknik utvecklas för och på grund av projektet.

Det verkliga 3D-manöverutrustningen kan vara större än den fiktiva – en mycket stor ryggsäck skulle accepteras, men borde inte vara tyngre än 60 kg.

Pengar är inte en begränsning.

Motivation

Detta verktyg kan användas av brandmän, sök & räddningspersonal, bergsklättrare och fönsterrengörare. Också The Cool of Rule.

Kommentarer

  • Precis som med Spiderman som slungar runt och (han och Superman) ryckar människor som faller med terminalhastighet, jag förutsäga massor av krossade ryggkotor. Och energitätheten är alltid astronomiskt högre i fiktion än i verkliga livet. Så … nej.
  • Glöm redskapet, jag vill ha knäna till de här killarna som kan landa i de hastigheterna på fötterna och fortsätta springa utan någon skada.
  • Där ’ är också det faktum att mänsklig svarstid är otillräcklig vid de hastigheter som visas i serien. Det är ’ som speedercykeljakten på Endor – vid dessa hastigheter kan människor ’ t undvika oväntade hinder. IRL, de ’ dör bara.
  • En annan viktig punkt: kablar är alltid tjockare och svagare IRL än fiktion. ( Nej , kolnanorör är ingenstans nära bara laboratorieleksaker. Det ’ det är därför de ’ är så bra för fiktivt nonsens som rymdhissar.
  • Och tyngre. Kablar är ganska darnade tunga.

Svar

Del ett svarar inte på de tekniska svårigheterna med en sådan anordning, men en mer grundläggande konceptuell fråga.

Konkurrenskraftiga skärmar är några av de snabbaste människor på jorden (både genom självval i sporten och den darwinistiska aspekten att om du kan vinna tillräckligt många matcher för att du vill fortsätta göra det …) och för oss, skillnaden mellan dig att göra en touch först eller jag att göra en touch först är inställd på 1/32 av en sekund, vilket är hälften av den nedre änden av den mänskliga svarstiden på 1/16 av en sekund.

Och jag måste berätta som fäktare, kampsportartist och en högpresterande motorcyklist – det ”är ganska otroligt snabbt svarstid.

@jdunlop är på en riktigt solid peka här: vid hastigheten som anges i OP och i videon är det väldigt osannolikt att en mänsklig swinger-operatör kan svara tillräckligt snabbt för att inte hamna pannkakor mot ett eller annat byggt miljöelement.

Det är också värt att notera att människor ” tar slut ” snabbt -twitch-beslut ganska snabbt och når ” beslutsutmattning ” när de sannolikt kommer att göra vilda felbedömningar eller misslyckas med att besluta – eller mer typiskt bara … frysning .

I det här scenariot är antingen resultatet troligtvis terminal!

Del två ser ut kortfattat i fysiken (utan matematik)

Materialstyrka är en enorm fråga med detta koncept, både för enheten och dess komponenter och för den inbyggda & naturliga miljöelement används som lyftpunkter för denna idé.

Enheten:

Stålkablar skulle inte ens vara tillräckligt starka eller ha tillräckligt med livslängd under hela tiden varierande stressfaktorer applicerade och skulle snabbt nå metallutmattning och skjuvning. Tänk på att vi ”re inte talar om belastningen på bara massan av swinger-operatören och massan av deras komprimerade gasbehållare och gas inuti, vi pratar också om den inneboende belastningen av själva kabellängden, och mer avgörande, att kraften (förenklat Mass x Acceleration [mer exakt se vektorekvationen nedan]) utövas längs den kabeln (spänning) av den rörliga massan av swinger-operatören och deras utrustning – och sedan massivt förändras i både amplitud och vektor med varje ny anslut-dra-sväng-jet-frånkopplingshändelse. Varje hårdstoppshändelse är en massiv retardation – vilket belastar kablarna enormt – fråga en kranförare om arbetsfaktorer och bromsbelastning – de underlättar de tunga lasterna ner på grund av den enorma påverkan plötsliga förändringar kan ha på lyftkablarna – och faktiskt det andra massiva felfunktionen för lyftkablar är plötslig avstängning efter överbelastning – leder till ett slags rivning / avveckling kallas ” fågelbur ” som sedan körs genom de olika remskivorna och blocken i kranen och kabeln tuggas till heck.

Så det enda materialet vi känner till just nu som kommer nära denna nivå av draghållfasthet, styrka mot vikt och motståndskraft är naturlig spindelsilke.

ange bildbeskrivning här

där vektor p är systemets momentum, och vektor F är th e nettokraft (vektorsumma). Om en kropp är i jämvikt finns det noll nettokraft per definition (balanserade krafter kan ändå finnas närvarande). Däremot säger den andra lagen att om det finns en obalanserad kraft som verkar på ett objekt kommer det att resultera i att objektets momentum förändras över tiden.

Komprimerad gas har massa – och ju mer komprimerad den är, desto tätare, desto högre är massan. Dessutom är tryckkärlen otroligt täta och måste tillverkas efter ganska krävande specifikationer – och de är tung (fråga en dykare) i extrema fall. Detta tillför oerhört till belastningen på det förmodade stålet kablage – och ju mer komprimerad gasen är, desto tätare måste tryckkärlet vara för att begränsa den gasen. Dessutom att ha tillräckligt med gas för att lyfta swinger-operatören genom rymden och backa vektorer när det behövs reservoaren är otroligt stor. Och naturligtvis har du en ständigt eskalerande version av raketlemmet: mer reaktant = mer massa att flytta = mer reaktant behövs – men i det här fallet med tillägget en begränsning som fungerar inuti en 1G-referensram för gravitation.

Seleband / remmar – selen som bärs för att kasta den mänskliga kroppen runt behöver inte bara vara stark och tätt passande (med dessa krafter, även den minsta slack kommer att leda till enorma stötskador från remmarna som slår hem på swinger-operatörens kropp vid varje händelse); remmarna måste vara breda på alla ställen med betydande belastning, och ändå på något sätt anpassningsbara för kroppsformen för att inte vara otroligt obekväma eller led-av-artikulera.

Swinger-operatör – ganska mycket antingen är det inte ”t en oönskad människa till att börja med eller dör väldigt snabbt – även om vi antar att vi på något sätt slog den reaktionstidpunkt som jag tog upp på något sätt, skulle de enorma accelerationsbelastningarna (3-5 tyngdkrafter) i snabb följd i olika riktningar orsaka blackouts, redouts, trasiga lemmar, ledade leder, trasig ryggrad, trasig nacke, halshuggningar …

Byggda eller naturliga miljöelement – var och en av de saker som används som inköpsställe av ” gripkrokar ” skulle kunna utsättas för både kompressions- och dragbelastningar i mycket snabb följd i mycket små punktbelastningsområden, och i de flesta fall kan vi anta saker som betong, sten, glas och andra liknande fasadsystem material – en gång i taget trä och ännu mindre ofta stål eller andra metallytor. Med denna typ av stötar och belastningar kommer gripkrokarna helt enkelt att bryta igenom material när belastningen ökar; när varje gripkrok dyker loss (stansar ut betongfragment från dess fästpunkt så att de blir granatsplinter som rör sig mot vår swinger-operatör) kastar plötsligt vår swinger-operatör ut eller ner i rymden och flyttar inte bara den återstående utan nu ökade belastningen på andra gripkroksförbindelser – även dessa kommer katastrofalt att misslyckas … Jag tror att du får den lurviga, platta och bläckfiska köttiga pannkakan på grundplanidén här.

Kommentarer

  • Huruvida redskapet är oklokt att använda ändrar inte huruvida det kan byggas, eller hur? Vi kommer från ett lopp som tänkte ”Spandex med ekorrvingar? Jag kan hoppa av en klippa i det!
  • En punkt att notera för sammanhang ’ skull är att några av de bästa kämparna i Attack on Titan faktiskt är övermänskliga (t.ex. Ackermans), vilket förklarar hur de effektivt kan använda en sådan enhet. Kanske kan vissa moderna artificiella intelligens- / maskininlärnings- / styrsystem lindra behovet av vissa svarstider som krävs för att göra sådana skarpa svängar.

Svar

Detta är anime, så du vet redan svaret. Varje enskild del av uppgiften har en snöbolls chans i helvetet att arbeta. Men alla arbetar tillsammans … ja. Låt oss bara säga lycka till.

Först, dike den ”trycksatta gasbehållare ”som har långt för låg energitäthet. Det är en icke-starter. Börja åtminstone med en riktig kraftkälla, som att bränna kolväten. En liter bensin går långt.

För det andra ser det ut som att han kastar gripkrokarna. Det finns inget sätt att en människa kommer att kunna dra av det. Gripkroken faller med tyngdkraften i exakt samma takt som klättraren. Så om du vill att det ska gå mycket högre än du, måste du slänga det riktigt hårt. Fysiskt sett har människor inte muskelstyrkan för att göra det. Du kommer att vilja avfyra dessa gripkrokar från vapen som drivs av den bensinmotorn.

För det tredje, pilar tittar på saker. Det är väldigt svårt att designa en pil som bäddar in sig 100% av tiden. En rimlig säkerhetsmarginal skulle innebära att se till att de befintliga pilarna du har på plats kan hindra dig från att bli en splotchet på marken innan du försöker skjuta en annan. Din parkour-utövare kommer troligen att vilja ha 6-10 kablar, och något riktigt kreativt för att hindra dem från att trassla in sig.

För det fjärde är det svårt att ta ut dart som är svåra att bädda in. Det är mycket bra chans att du kommer att vilja dra in en kabel i en riktning den inte vill gå. Du kan inte bara ha bensinmotorns ryck på den, för att ”du kommer att ändra din bana en massa. Du kommer att behöva aktiva pilar som kan bli tunnare på kommando för att koppla ur. Generellt sett är det i motsats till de egenskaper du behöver för att en pil ska tränga in i första hand.

För det femte skulle dessa ledningar skapa några mycket brutala chocker. Du behöver en statisk linje för att undvika sträckning under användning och maximera uthålligheten, men du behöver lite dynamisk stretch när du börjar lägga dig i linjen. Detta är faktiskt det enklaste att lösa en del av pusslet. Var och en av trådspolarna måste sitta på sitt lilla elastiska fäste. Kommer fortfarande att göra ont, men bättre än vad vi ser i anime.

Sedan finns det den mänskliga sidan, som många har nämnt. Träna dessa perfekta reaktioner så att du aldrig en gång gör ett misstag, med din livet på linjen, kommer inte att bli lätt.

På tal om vilka, vet du hur många gånger killen slängde gripkrokarna korrekt i det lilla klippet du länkade? Noll. Inte en enda av dem var korrekta. Han blev faktiskt en blodig liten splotchet flera gånger. Du behöver att ha en kabel som är ovanför dig för att motsätta dig allvaret. Om allt du gör är att starta dem framåt får du aldrig höjd. Han lyckades göra en web-slinger som rörelse en gång där han sköt en åt sidan, men det var felaktigt balanserat, så det gjorde honom bara till en blodig fläck på väggen.

Åh, och den kast som var användbart var också det slag som skulle blicka av stenen, så det var nog en annan röd pöl på marken också. Tuffa vinklar.

Mycket svårt att lära sig.

Kommentarer

  • ” För det andra ser det ut som att han ’ s kastar gripkrokarna. ” I animen é skjuts krokarna från en munstycket på vardera sidan av bältet, drivs av gasen. Hur som helst, bra svar.
  • @Renan Ahh. Det är ’ svårt att säga. Linjerna var skrattretande lösa när de lanserades, så det såg mer ut som ett kast. Raderna borde verkligen vara spända medan de lanserades.

Svar

Titta på den anime, var ganska intresserad och fascinerad med ODM-redskap. Anledningar till att inget sådant någonsin kan existera i det verkliga livet:

  1. Gripkrokar. Det finns inget sätt att tränga igenom något konkret med en skjuten projektil och ha ett tillförlitligt grepp för att upprätthålla en mänsklig vikt. Det är möjligt med träet, men även då kommer du inte att kunna dra ut det tillräckligt enkelt.
  2. Gasoperativsystem. Effektiviteten är löjligt överdriven i den anime. Du kan ibland se folk flyga vertikalt medan du i verkligheten använde hela din reserv och knappt blev några meter hög. För att flyga på tryckluft behöver du hundratals gånger mer tryckluft.
  3. Generellt sett är vi snart kommer att kunna flyga med elmotorer och litiumbatterier. Ett gäng sådant finns redan, och de blir bara bättre. Uppenbarligen är det ett fungerande koncept och låter dig verklig 3D-manövrering var som helst, även om applikationer för det är magra och mestadels är för skojs skull.

Svar

Det kan göras .

Graple guns .- Vi har dem just nu men istället för att använda gas kan kontrollerade explosioner med krut få dem att flyga. Det graple huvudet kan vara utformat för att tränga igenom och deformeras medan det passerar ett material, för att surra och förbli ankare vid det (naturligtvis inte alla material).

Kabeln skulle lossna från grapelhuvudet när den anropades och systemet skulle ställa in en ny för återanvändning.

Motor . – Vi skulle kunna anpassa motorn till en motorcykel för att rulla kablarna när det behövs. Med tillräckligt många prickar skulle det fungera i 15 minuter eller mer med bara några liter bensin.

Kabel .- Vi har tillräckligt starka kablar nu för att stödja en vuxen människa utan problem (vid inställda hastigheter).

Augmented Reality Googles .- Som nämnts i andra svar är 3D-rörlighet svår och komplicerad, det är därför som vår testare skulle behöva stöd av ett navigationssystem som beräknar avstånd, rullningens hastighet, kollision och inriktning av grapelvapen medan föraren bara bestämmer sin destination.

De tror att de i viss utsträckning skulle likna den autonoma biltekniken som vi idag har anpassat till denna nisch.

Du skulle inte kunna göra några av de rörelser som kan ses i anime, men med tillräckligt med träning kunde riktigt cool akrobatik uppnås.

Svar

Jag säger inte direkt att det är omöjligt, men låter oss skapa en checklista över vad som för närvarande kan byggas och vad som måste räknas ut.

1 ) Kraftiga kablar: Kolnanorör lindade in i ett rep. Dumt dyra, men kommer att göra jobbet, lätt.

2) Krok som tränger igenom väggar, tar tag i väggen och släpper på kommando: Alla tre kan vara uppnås genom kontrollerade explosioner så länge kontrolltrådar är byggda i repet. Vid tidpunkten för kontakt med väggen kan explosiv dragkraft från basen av pilkroken användas för att tränga in i väggen och en tidsinställd explosion inifrån kroken, vilket öppnar klaffen utåt, kan hjälpa till att skapa ett grepp. Med en styrtråd kan du dra tillbaka klaffen och lossa greppet, vilket gör det enkelt att rulla tillbaka. Fördelen med detta tillvägagångssätt är det minskade behovet enheter på enheten som startar kabeln, eftersom den inte behöver bry sig om genomträngning, bara nå väggen. Problemet som ska lösas är hur man laddar om explosiva laddningar på ett tillförlitligt sätt. Men jag är säker på att det inte är ett stort problem.

3) Motorn för att starta och dra in kabeln (utan mycket spänning i den): Att starta och dra in kabeln är två väldigt olika saker och kräver olika egenskaper från motorn. Lansering kräver en hög momentan kraft, medan indragning kräver långsammare men stadig, gradvis växlande kraft, annars kommer kabelkroken att piska i ansiktet, tänk dig att du plötsligt drar en tråd bunden till en sten. Elektriska motorer kan användas rimligt bra med några modifieringar, för lansering. Jag skulle rekommendera en kraftfull fjäder som ska sträckas av motorn, att starta kabeln kräver att fjädern släpps.När motorn dras in kan den åter sträcka fjädern via växlar. Du behöver inte längre en gasflaska, bara några batteripaket.

3 b *) Dra dig själv när du drar in repet: Nu är det första och största hindret. Att dra så mycket vikt (cirka 100 kg totalt) med den hastighet som visas i anime är löjligt. Med hjälp av motor- och växelaggregat kan du uppnå både vridmoment (för vikt) och varvtal (för hastighet) men inte samtidigt. En sannolik (men begränsad) lösning skulle vara att använda ett bungee-rep som kabel. Men det låter dig inte röra dig som Levi i luften. Sammanfattningsvis kan du svänga som Tarzan, men Mikasa kommer inte att bli imponerad.

Kommentarer

  • kolnanorör kommer också att bryta ryttarnas nacke, klättrare använder rep med ge av en anledning. explosiv laddning har problem med att göra ” kroken ” mycket tung och att den också går sönder snabbt, känsliga mekanismer och sprängämnen är inte en stabil blandning. En fjäder kommer inte att generera tillräcklig kraft för att flytta kroken och kabeln ett användbart avstånd, inte utan att väga många hundra pund.

Svar

Som vanligt behövs en rambyte för att åstadkomma det som avbildas utan att användaren blir en fläck på trottoaren. De tidigare inläggen har sammanfattat frågorna mycket bra, så jag kommer inte att upprepa dem här.

Jag föreslår att tid och energi och resurser skulle spenderas mycket bättre på någon form av jetpack eller personlig flygande enhet. Raket- och jetdrivna jetpack har funnits sedan 1960-talet, med Bell som banbrytare i ett raketpaket som använde sönderdelningen av högkoncentrerad H2O2 för att skapa en ångraket. Tidiga raketpaket kunde helt enkelt inte hålla tillräckligt med bränsle i mer än några sekunders dragkraft, vilket gjorde dem spektakulära för stuntarbete, men i övrigt opraktiska.

Modern teknik har dock erbjudit flera mer praktiska alternativ (för vissa versioner av ”praktisk”). Personliga flyganordningar som använder stora slutna rotorer har demonstrerats, liksom en ”flyboard” med små turbinmotorer.

ange bildbeskrivning här

Martin Jetpack

ange bildbeskrivning här

Zapata flyboard

Så ur en teknisk synpunkt, få en person in luften och att flyga mellan byggnader och trädtoppar är faktiskt möjligt. Martin Jetpack är troligtvis mer ekonomiskt ur en effektivitetssynpunkt (att accelerera stora luftmassor långsamt är effektivare än att accelerera små mängder luft snabbt), medan flygbrädan är mycket mer kompakt och mobil.

Det verkliga problemet som man har antydt är hastigheten hos mänskliga reflexer och kroppens G-belastning vid snabba riktningsförändringar. Att snabbt flyga en oregelbunden väg genom ett begränsat utrymme (som en stadsmiljö eller skog) kommer att vara utanför en mänsklig pilots förmåga. Det är troligt att maskinen måste vara på autopilot, med den mänskliga piloten som i huvudsak säger något som ”få mig att peka på D via vägpunkterna B och C, och aldrig stiga över taknivån” och lämnar maskinen att göra resten. / p>

Detta skulle också behöva förändras i hur människan bärs i maskinen, eftersom att vara obegränsad (som på flygbrädan) kommer att resultera i att antingen kastas av under flygningen eller får allvarliga skador som du är slängde omkring under flygningen. Martin Jetpack är något bättre i det avseendet, även om personen sannolikt kommer att behöva vara mycket hårdare begränsad och förmodligen ha på sig en ”G” -dräkt för att ge mottryck och förhindra att blod och vätskor samlas för mycket när fordonet slänger sig runt byggnader.

Som ett slags extremt kontrollsumma kan du gå långt snabbare (säg i ett laserdrivet ”lightcraft” som extraherar laserenergi från en satellit som kretsar) om du var packad i ett tätt rör full av syresatt vätska som både omringade dig och också infunderade alla utrymmen inuti din kropp. Att hoppa ut för att konfrontera jättar efter det kan dock vara något problematiskt …

ange bildbeskrivning här

Konceptuell modell för en person personfartyg

Så även om det inte finns något praktiskt sätt att hoppa runt i städer eller andra inställningar med hjälp av kabelapparater som avbildad i showen, om du faktiskt vill kunna göra tredimensionell manöver i höga hastigheter, är det något troligt för en mycket avancerad flygmaskin att göra jobbet, så länge passageraren är ordentligt skyddad och återhållen. Att bekämpa jättar på det här sättet är en helt annan sak.

Svar

inte som i attack på titan, förmodligen, men jag tror alternativ skulle vara genomförbart.till exempel: cryspr på spindlar:

ge dem lojalitet mot människor (som hundar)

korrekta lungor, (buggar och spindlar och sådant har inte andningsmuskler, men har istället en massa rör runt sina kroppar och förlitar sig på passivt syreintag)

en mycket större storlek (igen, hundar som ett exempel: från vargstorlek till små mopsar).

du kan bär sedan spindeln på ryggen och låt den skjuta banor.

Du kan också göra något mekaniskt, men det är för dyrt och tråkigt

Kommentarer

  • Tror du verkligen att det är billigare att utveckla dessa verkliga pok é mon?

Svar

  1. Batteri

  2. Stark motor för att dra i människan och ställa in ”” pistol ”” för att låsa

  3. Pistolliknande del för att skjuta kroken

  4. Växla med fyra olika åtgärder. En omkopplare skulle dra tråden på pressad hela vägen, den andra skulle flytta dig (mänsklig) samma åtgärd men mindre styrka för kroken att inte tas bort, tredje omkopplaren skulle skjuta kroken.

Tråden ska vara tillräckligt stark för att stödja en människa. Miljön är en stor sak för kroken till Grab And Stay there om du inte utlöser den

Kommentarer

  • Vad hänvisar dessa siffror till?
  • Välkommen till webbplatsen, geo k. Observera att Worldbuilding SE är dedikerade till att ge detaljerade svar på specifika frågor som en användare har när han bygger sin fiktiva värld. Svaren bör ge detaljer och stödjande information (och vara välformaterade, även om vi kan hjälpa till med det) som gör svaret användbart och tydligt. Du kanske vill gå igenom detta för att utöka den idé som presenteras här; i annat fall kan den raderas på grund av låg kvalitet. Ta gärna turnén och kolla in vår webbkultur .
  • Detta verkar inte ’ t verkligen svara på frågan …

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras. Obligatoriska fält är märkta *