Ein Anzug, der realistisch vor Stößen, Stürzen, Herumschleudern schützt?

Wir alle wissen, dass VIEL aus dem sanften Sci-Fi/Science-Fantasy/Mecha-Genre schwere Dosen von Handwavium auf plötzliche Verzögerungen und Aufprallverletzungen anwenden. Iron Man würde realistischerweise in seinem Anzug verflüssigt werden, sollte er tatsächlich bis zum Stillstand landen, nachdem er mit Mach 1 geflogen ist. Exoskelette in vielen militärischen Science-Fiction-Filmen ermöglichen es Menschen, durch die Luft zu rasen, durch Wände geschleudert zu werden, von Gebäuden zu fallen, von Übermenschen/Monstern/Robotern/welchen großen Feinden auch immer geschlagen werden.

Realistisch gesehen schützt eine starre Plattenpanzerung nicht wirklich vor Stürzen, plötzlicher Verzögerung, Bombenexplosionen oder anderen Einschlägen. Wie würden wir einen Anzug für militärische Sci-Fi entwerfen, der ein kraftsteigerndes Exoskelett sowie eine Möglichkeit enthält, den Träger vor einigen halbwegs anständigen Stößen zu schützen, wie z von einem Auto mit welcher Geschwindigkeit auch immer getroffen wird, diesen Kräften einigermaßen angemessen ist?

Denken Sie an „leichten/mittleren Schutz“ – also nichts auf dem Niveau von Iron Man oder anderen Genres. Von einem Wolkenkratzer zu fallen bringt dich immer noch um; aber der Riese aus Game of Thrones muss dich vielleicht ein paar Mal schlagen, bevor du aufhörst zu atmen.

Viel Spaß damit, ich denke, es gibt nicht so viel, wie man erwarten würde, im Internet über die Besonderheiten der Herstellung dieser Arbeit zu finden.

science-basedschließen fast jede Antwort aus, aber "Es ist nicht der Sturz, der dich umbringt, es ist die Landung"
Kannst du nicht einfach die kraftabsorbierende Rüstung als innere Rüstung machen, während du die Platte als äußere Rüstung trägst oder umgekehrt? wie Gambeson-Kleidung in Kettenhemd oder Platte oder umgekehrt mit Plattenrüstung unter Wappenrock oder Jupon?
Sie brauchen wirklich irgendeine Art von Higgs-Feldmanipulationstechnologie, aber ich bin nicht schlau genug, um Einzelheiten zu nennen. Obwohl selbst das vielleicht nicht ausreicht, ist der Großteil der Ruhemasse der hadronischen Materie auf die eigene Farbkraft der Quarks zurückzuführen, nicht wahr?
Motorradschutzanzüge können relevante Beispiele aus dem wirklichen Leben sein, die den Träger so genau wie möglich davor schützen sollen, etwa 20 Fuß durch die Luft geschleudert zu werden und anschließend auf Asphalt zu fallen, möglicherweise nachdem er von einem Auto angefahren wurde. Sie machen Sie für solche Dinge nicht unverwundbar, aber es gilt als viel, viel besser als nichts.
Sie könnten sich von dem Physikexperiment der Klasse, dem Eiertropfen, inspirieren lassen. youtu.be/nsnyl8llfH4
Ich kenne mindestens eine Person, die diese Frage "experimentell" beantwortet hat: Troy Hurtubise, der "Bear Suit Guy": youtube.com/watch?v=1MEUOW7cERI Das Video ist ein Nachrichtensegment, in dem er über seine spricht hausgemachten "Bärenanzug" und demonstriert ihn, indem er ihn mit einem Lastwagen rammt.
Ein starrer Anzug/Exoskelett verteilt die Last über die gesamte Körperoberfläche und verhindert gebrochene Rippen oder Schädel; aber irgendwann ist die Beschleunigung so groß, dass du an inneren Verletzungen stirbst (dein Ironman-Beispiel). Um G-Lasten zu reduzieren, müssen Sie daher die Auswirkungen über Zeit und Raum verteilen. Sie könnten zwei Mechanismen verwenden, die von Mars-Landern verwendet werden: Raketen, die Sie vor dem Aufprall abbremsen, und einen Airbag-Mechanismus.

Antworten (12)

Hier gibt es zwei Probleme. Einer besteht darin, Ihren Körper davor zu schützen, durch den Aufprall eines Riesen, der Ihre unglückliche Seele schlägt, physisch zerquetscht zu werden. Dafür braucht man eine Rüstung, und die wird nicht leicht sein. Ein solides, nicht komprimierbares Exoskelett würde verhindern, dass der Träger komprimiert wird. Es würde wie ein Geschirr aussehen, aber wenn Sie sich nicht um Stich- oder Schusswunden kümmern, würde ein Käfig auch funktionieren.

Das andere Problem ist die plötzliche Beschleunigung, wenn der Tritt Sie antreibt, oder die Verzögerung (was Beschleunigung aus einem anderen Blickwinkel ist), wenn Sie mit großer Geschwindigkeit auf etwas Festes treffen. Für Maßnahmen zum Schutz vor diesen Kräften braucht man sich nur Jetpiloten anzusehen, die diesen Kräften regelmäßig ausgesetzt sind, wenn sie in einem Flugzeug mit Schallgeschwindigkeit enge Kurven fahren.

Eine Sache, die sie tun, ist, ihren Körper so zu positionieren, dass die Beschleunigung aus der Richtung kommt, die der Körper am besten bewältigen kann. Wenn Sie nach oben beschleunigt werden, verlässt Blut Ihr Gehirn und Sie werden ohnmächtig. Die beste Richtung ist nach vorne und drückt Sie in Ihren Sitz. Im Kampf sollten Sie also darauf achten, sich von dem abzuwenden, was Sie treffen wird, obwohl dies problematisch ist, da Sie diese Zeit möglicherweise damit verbringen möchten, sich zu bewegen, um dem Aufprall auszuweichen.

Es gibt nicht so viele andere Optionen; Der Körper ist einfach nicht dafür ausgelegt, solche Schläge zu ertragen. Die exotischste Idee im Umlauf ist die Flüssigkeitsatmung . Sehen Sie, der Körper besteht hauptsächlich aus Wasser, das wirklich schwer zu komprimieren ist. Wenn Sie spritzen, sind es die leeren Taschen in Ihrem Körper, hauptsächlich Ihre Lungen, die kollabieren und einem Organ Platz machen, das dort nicht vorgesehen ist. Auf Wiedersehen Brustkorb. Aber wenn Sie Ihre Lunge mit einer Flüssigkeit füllen würden, die Sauerstoff so gut transportieren kann wie Luft, dann kann sie sich nicht mehr so ​​​​leicht komprimieren, was bedeutet, dass Sie einer größeren Beschleunigung standhalten könnten. Deshalb wird diese Idee für Jet-Piloten erforscht; Wenn Sie engere Manöver ausführen können, ohne Ihr Leben zu riskieren, haben Sie einen strategischen Vorteil. Es gibt ähnliche Bedenken für Astronauten.

Bisher haben nur Ratten Flüssigkeit geatmet und überlebt; es ist theoretisch und beängstigend. Aber es ist nicht unmöglich, und ein Supersoldat der nahen Zukunft möchte es vielleicht benutzen, wenn er glaubt, dass er Riesen gegenüberstehen wird.

Kleiner Punkt zu G-Kräften und Positionierung: Dauer zählt. Es ist wahrscheinlich nicht hilfreich, Ihren Körper so zu orientieren, dass er hilft, ein zehnsekündiges 5-g-Manöver zu überleben, wenn Sie versuchen, ein 0,1-sekündiges 10-g-Manöver zu überleben.
Es ist nicht der Sturz, der dich umbringt, es ist der plötzliche Stopp am Ende. Wenn Sie die Verzögerung über eine gewisse Entfernung / Zeit verteilen können, ist sie viel überlebensfähiger. So machen Bouldermatten Stürze aus 4,5m Höhe mehr oder weniger ungefährlich.
@Michael, von wie großer Knautschzone sprechen wir hier? Und sogar eine, die sich selbst wieder aufbaut? Und Sie brauchen zwei – einen für den Punsch, einen für den Boden.
@JohnDvorak: Bouldermatten sind meist nur zwischen 10 und 20cm dick, sehr langlebig und wiederverwendbar. Natürlich kann es unpraktisch sein, sich (insbesondere Füße und Hände) mit einer 20 cm dicken Polsterung zu bedecken.
Auf der anderen Seite könnten kleine Raketentriebwerke auf der Rüstung einen Aufprall spüren und Sie vorher beschleunigen und auch in die andere Richtung brennen, um Sie zu verlangsamen, bevor sie gegen die Wand prallen. - Ich denke, so wird die Haltbarkeit von Iron Man in vielen Fällen erklärt.
Sehr, sehr ähnlich wie bei der Flüssigkeitsatmung: Ich habe in der Vergangenheit selbst viel über dieses Problem nachgedacht und bin immer nur auf Dinge gekommen, um die Kräfte zu reduzieren. Sehr intelligenter Weg, um dieses Problem vollständig zu umgehen! Ich konnte immer noch sehen, dass Sie bei ausreichend hohen Geschwindigkeiten Probleme mit unterschiedlichen Dichten im Körper haben, aber dies umgeht das fast vollständig. Gute Antwort.
@Michael Leute haben Airbags ein paar Mal erwähnt. Solange Ihre Panzerung einen Aufprall vorhersagen kann, könnten ausreichend große Airbags den Effekt einer Bouldermatte erzielen, ohne dass diese Dicke konstant sein muss.
"Das ist problematisch, weil man diese Zeit vielleicht damit verbringen möchte, sich zu bewegen, um dem Aufprall auszuweichen." In diesem Fall sitzen Sie rückwärts in Ihrem mechanisierten Anzug und kontrollieren alles mit Kameras. Natürlich könnten Sie nicht normal Beine und Arme haben, also müssten Sie einfach in der Mitte sitzen, in diesem Fall könnten Sie sie genauso gut abschaffen und spezialisierte Manipulatoren und Blas haben ... oh verdammt hab gerade Daleks erfunden

Wie würden wir einen Anzug für militärische Sci-Fi entwerfen, der ein kraftsteigerndes Exoskelett sowie eine Möglichkeit enthält, den Träger vor einigen halbwegs anständigen Stößen zu schützen, wie z von einem Auto mit welcher Geschwindigkeit auch immer getroffen wird, diesen Kräften einigermaßen angemessen ist?

Wenn Sie an ein Exoskelett denken, entwerfen Sie eigentlich ein Fahrzeug .

Wir können sicherlich Fahrzeuge so konstruieren, dass sie für uns Aufprallschäden erleiden – das ist es, was Knautschzonen tun. Es könnte möglich sein, einen "Anzug" zu entwerfen, der in diesem Sinne Schutz bietet. Dies erfordert, dass der "Anzug" in Bezug auf eine Struktur flexibel ist, die so ausgelegt ist, dass sie sich beim Aufprall verformt. Es ist die Verformung der Knautschzonen, die Energie absorbiert und Verzögerungskräfte auf den Insassen reduziert.

Ein solcher Skelettanzug würde einen Kern benötigen, der sich nicht verformt, und einen äußeren Teil, der sich verformt, um die Aufprallenergie zu absorbieren. Dadurch kann der Kern relativ langsam abbremsen, während er unverändert bleibt.

Beachten Sie, dass die Aufprallenergie vom Quadrat der Geschwindigkeit abhängt. Doppelte Geschwindigkeit und Sie vervierfachen die Energie, die Sie absorbieren müssen.

Eine andere Sichtweise ist, dass die Kraft des Aufpralls vom umgekehrten Quadrat der Zeit bis zum Anhalten abhängt. Je langsamer der Aufprall (für den Kernschutzkäfig), desto besser. Der Zweck des externen "Absorptionskäfigs" besteht darin, diesen Aufprall für den Sicherheitskäfig zu verformen und zu verlangsamen.

Von einem Auto angefahren zu werden, ist nicht unbedingt tödlich. Wenn Sie eine Geschwindigkeitsbegrenzung in einem Stadtgebiet sehen, die beispielsweise auf 30 km/h eingestellt ist, wurde sie gewählt, weil unterhalb dieser Geschwindigkeit das Überleben wesentlich wahrscheinlicher ist als oberhalb dieser Geschwindigkeit.

20 Fuß geworfen zu werden, ist nicht das Problem. Es ist genau so, wie Sie überhaupt angetrieben wurden (das könnte selbst gefährliche Kräfte beinhalten) und genau wie Sie landen. Wenn ich dich an den Kopf werfe, bist du sowieso in Schwierigkeiten, da ich dir das Genick brechen könnte. Wenn Sie landen und Ihren Kopf auf den Boden schlagen (mit oder ohne Helm), können Sie eine Gehirnerschütterung oder Schlimmeres davontragen.

Sie möchten, dass die Fahrzeuginsassen Nacken und Wirbelsäule stützen, um die Gefahr von Nacken- und Wirbelsäulenschäden zu verringern. Schauen Sie sich F1-Fahrer an und Sie werden sehen, dass sie eine Stütze haben, die sie an Nacken und Schultern tragen, die diese Funktion erfüllt. Im Auto ist die sogenannte Kopfstütze eigentlich dazu da, Kopf und Nacken bei einem Aufprall abzustützen und zu verhindern, dass sie heftig nach hinten geschleudert werden.

Ebenso ist es der Zweck von Gurten (wie Sicherheitsgurten), Bewegungen zu reduzieren und zu verhindern, dass Sie gegen Gegenstände geschleudert werden (einschließlich anderer Personen, wenn Sie sich auf dem Rücksitz befinden!). Airbags und andere Sicherheitssysteme dienen dazu, die Auswirkungen eines Aufpralls (sowohl den anfänglichen Aufprall als auch die "Rückprall"-Effekte) zu reduzieren.

Sie würden höchstwahrscheinlich die Funktionen der Stärke von den Funktionen der Sicherheit trennen. Auch hier ist es in Ihrem Interesse, dass der Insasse durch den Kraftteil des Geräts vor plötzlicher Krafteinwirkung geschützt wird (da es für jede Kraft eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion gibt), also möchten Sie nicht, dass der "Kraft" -Teil dies verhindert "Sicherheits"-Teil von seiner Arbeit.

Möglicherweise können Sie komplexe Sensoren verwenden, um problematische Beschleunigungen oder Verzögerungen am Sicherheitskäfig zu erkennen und den „Verformungsmodus“ des Anzugs zu aktivieren, indem Sie Systeme ausschalten, die den Kraftteil starr machen. Der Insasse kann relativ hohen Belastungen für sehr, sehr kurze Zeiten standhalten, daher sollte dies die Sicherheit nicht wesentlich beeinträchtigen - hey, es ist das Militär - ein gewisses Risiko ist für bestimmte Szenarien akzeptabel.

Theoretisch ist es also möglich, ein solches Exoskelett herzustellen.

Wenn ich an einen kompletten Anzug denke, würde ich damit beginnen, die Knautschzonenfähigkeit in der Außenhaut mit einer Just-in-Time-Aufpralldämpfung in der Innenhaut zu kombinieren.

Konzept

Ich bin sicher, wir alle kennen diese Art von Spielzeug:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Beim Zerquetschen "quellen" die weichen Teile aus dem Netz. Betrachten Sie dieses Spielzeug nun als Metapher für die Konstruktion unseres Exos.

Konstruktion

Erstens wären die äußeren (und überlappenden) Platten extrem steif, so dass Stöße über einen größeren Bereich verteilt werden. Dies wären Platten im mandalorianischen Rüstungsstil, aber viele mehr. Sie wären nicht glatt, sondern eher knubbelig mit vielen Kurven, um die Ablenkung von Projektilen zu unterstützen.

Hinter den Platten wäre ein starkes, aber flexibles, durchgehendes ineinandergreifendes Netz, vielleicht so etwas: Geben Sie hier die Bildbeschreibung einNicht in einzelnen Stücken, wie auf dem Bild, sondern durchgehend über den gesamten Anzug. Flexibel genug, um die Bewegung der Gliedmaßen zu ermöglichen, aber stark genug, um seine Form während der Kompression beizubehalten. Bemerkenswerterweise ist das Netz nach außen hin dicker und stärker und wird dünner und flexibler, je näher wir der Haut kommen (oder vielleicht umgekehrt - ein paar Crashtests werden helfen, festzustellen, welche). Dazu stelle ich mir ein 3D-gedrucktes Netz vor: Dann wäre es nicht nur möglich, den Anzug exakt an den Träger anzupassen, sondern auch die Verzahnung, die mit herkömmlicher Fertigung nicht möglich wäre.

Die Netzschicht ist sowohl innen als auch außen mit einer Membranbeschichtung versehen. Ein bisschen wie ein Neoprenanzug, nur wesentlich reißfester als Neopren, wobei die äußere Membran viel stärker ist als die innere. Das ineinandergreifende Netz ist mit der Membran verbunden (sowohl innen als auch außen). Es ist wichtig zu beachten, dass die innere Membran am ganzen Körper glatt auf der Haut anliegen muss. Es dürfen keine Lücken entstehen. Dies sollte nicht schwierig sein, da der Anzug perfekt zum Träger passt.

Zwischen den Membranen befindet sich die "matschige" Schicht. Dies ist eine dicke viskose Flüssigkeit, die das Netz umgibt und den gesamten Raum zwischen der inneren und äußeren Membran einnimmt.

Wie es funktioniert

Bei einem Aufprall dient die Panzerung dazu, sie über eine größere Fläche zu verteilen, wodurch die tatsächlich auf den Körper einwirkende Kraft in PSI verringert wird.

Aber wenn sich die Panzerplatte gegen die äußere Membran bewegt, biegt und verbiegt sich das Netz beim Aufprall, verteilt die Kraft noch weiter (aufgrund seiner ineinandergreifenden Natur) und überträgt sie in die Flüssigkeit.

Die Flüssigkeit (die nicht komprimierbar ist) stört die innere Membran nur geringfügig und wiederum über einen noch größeren Bereich, wodurch sichergestellt wird, dass der tatsächliche Aufprall, der den Körper erreicht, nur ein kleiner Bruchteil der Kraft ist, mit der er begonnen hat. Zur Veranschaulichung: Ein "Superman-Schlag" in die Brust könnte als erhöhter Druck auf der gesamten Vorderseite des Oberkörpers empfunden werden ... würde jedoch nicht ausreichen, um einen erheblichen inneren Schaden zu verursachen.

Optionale Extras

Das Netz könnte aus Nanopolen bestehen, die winzige Mengen an Elektrizität erzeugen, wenn die Pole zusammengedrückt werden. Und die Flüssigkeit könnte elektrisch reagieren und in den Bereichen dicker werden, in denen Strom angelegt wird. Das Ergebnis ist, dass sich die Flüssigkeit automatisch und sofort in den Bereichen verdickt, in denen die Stangen durch Stöße zusammengedrückt werden.

Brillant! Kam hierher, um eine Flüssigkeitsschicht vorzuschlagen, die einen Innenanzug umgibt, unterstützt von abbrechbaren Streben, aber Ihr Netz ist viel besser. Denken Sie auch daran, etwas Energie in einmalige Projektile zu übertragen, sogar in flüssige - ein Anzug, der Wasser aus einer Reihe von Ventilen sprüht, wäre eine großartige visuelle Beschreibung. Und unabhängig davon: Sie könnten einen Mechanismus wie Sicherheitsgurte verwenden, die langsam herausgezogen werden können, aber verriegeln, wenn sie schnell gezogen werden, um den Träger vom Ragdolling abzuhalten - vielleicht winzige Räder mit angelenkten Gewichten, die sich drehen, wenn sich die Gelenke des Anzugs biegen, Verriegelung durch Zentripetalkraft, wenn es sich zu schnell biegt.

Raumschifftruppen (Heinlein). Die angetriebene Rüstung enthält Raketen in den Füßen, um Stürze abzufedern. Fügen Sie eine Ladung von denen hinzu, die sich in Ihre Bewegungsrichtung drehen können, und feuern Sie dann genau zum richtigen Zeitpunkt, um Sie sicher zu stoppen. Job erledigt.

Stürze über kurze Entfernungen sind durch das Null-G erkennbar, und das Exoskelett hat möglicherweise Zeit, einige Teleskopstoßdämpfer in Vorbereitung auf die Landung schnell auszufahren - ein gutes Gefühl, ein Sturz von 5-7 m erfordert keine übermäßigen Entfernungen Die maximale Beschleunigung bei der Landung in einem überlebensfähigen Bereich, schließlich beträgt die Aufprallgeschwindigkeit aus 7 m (23 Fuß) 11,71 m / s oder nur 42,17 km / h.

Schutz davor, von einem Auto getroffen zu werden – große Aufprallfläche – kann durch eine Reihe von „Umgebungsbewusstseinssensoren“ + „defensiver KI“ möglich sein, die in das Exoskelett eingebettet sind, um dieselben Stoßdämpfer einzusetzen und den Aufprall abzufangen. Es wäre jedoch schwieriger, einen Treffer - mit der gleichen Energie - eines Baseballschlägers oder der Spitze eines Speers / einer Kugel abzufangen.

Einige Berechnungen auf der Rückseite der Serviette: Das Abbremsen von 12 m/s bis zum vollständigen Stopp, ohne die Grenze von überlebensfähigen 8 g zu überschreiten, erfordert eine Verzögerungszeit von 153 ms, die über eine Verzögerungsstrecke von 0,92 m erreichbar ist. Die Verwendung von Stoßdämpfern von etwa 1,2 m sollte also ausreichen.

Die Gesamtenergie eines 120 kg (80 kg der Mensch, 40 kg Exoskelett) fallenden 120 kg aus 7 m Höhe beträgt 8232 J. Selbst für heutige Mechaniker nicht sehr beeindruckend zu zerstreuen. Es kann ein Problem geben, ein Projektil bei diesem Energieniveau zu stoppen, es ist fast gleichbedeutend damit, mit zwei Schüssen einer 12-Gauge-Schrotflinte aus kürzester Entfernung geschossen zu werden .

Was sonst?? Ah, die Reibung, die erforderlich ist, um den Boden zu halten, während der Stoßdämpfer einen Schlagwert von 8232 J abführt ... Unter der Annahme eines Stoßdämpfers mit konstanter Reibung bedeutet die Ableitung von 8232 J über 0,9 m eine Reibungskraft von 9146 N = 932 kgf.
Wenn Sie auf einem ebenen Boden stehen, werden Sie abheben, es sei denn, das Exoskelett kümmert sich darum, Sie an Ort und Stelle zu halten (ich weiß nicht, setzt eine Stütze auf der gegenüberliegenden Seite des Schlags ein oder startet dort eine Rakete), da Sie auf keinen Fall abheben Die Reibung zwischen Ihnen und dem Boden kann fast 1 Tonne-f betragen. Und wenn das Exoskelett kompensiert, nur um Sie an Ort und Stelle zu halten, sollten Sie besser hart sein, denn eine Druckkraft von 1 Tonne ist nicht zu verachten.


Siehe auch:

Frühe Experimente zeigten, dass ungeschulte Menschen je nach Expositionszeit eine Reihe von Beschleunigungen tolerieren konnten. Dies reichte von 20 g 0 für weniger als 10 Sekunden bis zu 10 g 0 für 1 Minute und 6 g 0 für 10 Minuten für beide Augäpfel innen und außen

Go-Go-Gadget-Federn!!
@JoeBloggs oder hydraulische Dämpfer
Ein Sturz von 5 m ist mit Bouldermatten, die nur etwa 20 cm dick sind, problemlos zu überstehen. Vor allem, wenn Sie ein Exoskelett haben, das Sie vor gebrochenen Knöcheln oder Handgelenken schützt.
@Michael Ich habe 8 g als Obergrenze gewählt, was weit innerhalb des "überlebensfähigen" Gebiets liegt. Wenn höhere Grenzwerte akzeptiert werden, können die Stoßdämpfer kürzer sein. an exoskeleton which protects you from broken ankles or wrists.Wohlgemerkt, es hilft nicht, wenn Ihre Knöchel geschützt sind, wenn Ihre inneren Organe reißen oder am nächsten Knochen gequetscht werden (z. B. Gehirnerschütterung).
@AdrianColomitchi: Ja, bei tödlichen Verletzungen spielt ein gebrochener Knöchel keine Rolle (oder könnte sogar von Vorteil sein). Aber Handgelenks-, Knöchel-, Knie- und Schulterverletzungen sind beim Bouldern sehr häufig und könnten mit einem Exoskelett vermieden werden (macht die Matten oder andere Stoßdämpfer jedoch nicht obsolet).
Die Matte schützt Ihre Knöchel und Knie. Die Knöchel und Knie schützen dann den Rest von Ihnen, indem sie Ihre Beine in Stoßdämpfer verwandeln. Ihre Beine mögen einen Meter lang sein, aber um als meterlanger Stoßdämpfer zu fungieren, müssen sie mit fast voller Streckung auf den Boden auftreffen, was hart für die Füße ist, es sei denn, der Boden ist weich.

Airbag-Anzüge

Vielleicht interessiert es Sie zu wissen, dass so etwas bereits von verschiedenen Unternehmen für Motorradfahrer entwickelt wird. Zugegeben, es ist eher eine Sache für den einmaligen Gebrauch, aber es schützt vor Stößen und durch die Luft geschleudert zu werden.

In Ihrem Fall würde der Exosuit wahrscheinlich eine Art Sensoren benötigen, um einen Aufprall zu erkennen, damit die Airbags rechtzeitig ausgelöst werden. Hier ist ein Beispiel und ein Link unten.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

https://www.bikebandit.com/blog/dainese-d-air-motorcycle-airbag-technology-next-wave-in-safety

Ihr Anzug verhindert und reagiert für Sie auf Stöße

Decken Sie den Anzug mit Sensoren und Triebwerken ab. Wenn es einen Aufprall aus einer bestimmten Richtung sieht, beginnt es, Sie in die gleiche Richtung zu beschleunigen. Wenn der Aufprall vorbei ist, beginnt es, Sie abzubremsen, um einen Aufprall bei der Landung zu vermeiden.

Dies würde Ihren Wunsch erfüllen, es in die Lage zu versetzen, einigen Schlägen eines Riesen zu widerstehen, bis Ihre Sensoren/Triebwerke zu stark beschädigt sind oder Sie zwischen dem Schlag des Riesen und zB dem Boden eingeklemmt werden.

Aber solange Sie keine Triebwerke mit genügend Kraft zulassen, um Sie zum Fliegen zu bringen, können sie den Sturz von einem Wolkenkratzer nicht ausreichend abmildern.

Dies hätte auch alle möglichen faszinierenden Nebeneffekte für den Kampf - wie die Verwendung dieses Mechanismus bei einem Gegner, um den Anzugträger z. B. unter ein fallendes Gebäude zu zwingen, und der Versuch, Angriffe / Winkel zu finden, die die Anzüge nicht erkennen, um das zu durchdringen Rüstung, oder sie mit genug Kraft einklemmen, um sie zu zerquetschen ...

Sie könnten auch Computersysteme hinzufügen, die den Anzug intelligent genug machen, um auszuweichen – dh, es kommt eine Riesenfaust, der Anzug kann den Aufprall reduzieren, indem er davon weg beschleunigt, oder der Anzug kann zur Seite drücken und ihm ausweichen.

Bearbeiten: Diese Antwort erfordert möglicherweise ein höheres technisches Niveau als das, was wir haben, aber auch ein brauchbares Exoskelett jeglicher Art.

Sie wissen, was man sagt: Das Handwavium des einen ist die Wissenschaft und Technik des anderen.

Wie auch immer, lasst uns Spaß damit haben! Folgendes würde ich vorschlagen:

Jede „Platte“ unseres Exoskeletts kann eine Kombination von MEMS-Technologien (mikroelektromechanisches System) verwenden, um die kinetische Energie des Beschleunigungs-/Verzögerungsereignisses in verschiedene Energieformen umzuwandeln (die wir anderweitig verwenden oder umleiten können).

Unsere MEMS-Kombination könnte aus Folgendem bestehen (von größer nach kleiner):

  1. Jede Bulk-"Platte" ist eigentlich eine Reihe von Platten mit sorgfältig platzierten Elektromagneten auf jeder Platte. Die Elektromagnete auf jeder Platte können ein Feld erzeugen, so dass sich bestimmte Platten abstoßen/anziehen. Auf diese Weise können die Platten als eine Art dynamisch angetriebene Magnetfeder wirken.

  2. Ein nicht-newtonsches flüssigkeitsverstärktes piezoelektrisches Knautschnetz und ein thermoelektrischer Regenerator (zwischen den Plattenreihen): Es würde ähnlich wie eine viskose Kupplungseinheit funktionieren ( https://en.wikipedia.org/wiki/Viscous_coupling_unit ), aber mit die Zugabe von piezoelektrischen Zellen, die die mechanischen Kräfte der schieren verdickten Flüssigkeit in Elektrizität umwandeln. Die thermoelektrischen Zellen nehmen die dabei entstehende Wärme auf und wandeln sie in elektrischen Strom um; während gleichzeitig das Gerät gekühlt wird.

  3. Vortex Tube + Pyroelectric Crystal-System: Neben der flüssigen Flüssigkeit zwischen den Platten können auch gasförmige Flüssigkeiten vorhanden sein. Wenn sich bestimmte Platten zusammenziehen, könnten die Gase in Mikrokanäle zu einem Wirbelrohr geleitet werden ( https://en.wikipedia.org/wiki/Vortex_tube ). Die entstehende Wärme könnte genutzt werden, um pyroelektrische Kristalle schnell aufzuladen, die unter thermischer Belastung eine große Spannung (dh 600 V) erzeugen.

Die kombinierte Spannung und Ladung, die von der 2. und 3. Stufe erzeugt wird, treibt die Federwirkung der Platten in der ersten Stufe an. Der Anzug ist so konstruiert, dass der größte Teil des Impulses in den Rahmen des Anzugs übertragen wird. Die damit verbundene kinetische Energie wird von den Platten des Anzugs absorbiert. Alle oben beschriebenen Prozesse sind physikalische Prozesse, sodass die Schilde regeneriert werden können (ohne zusätzliche Masse hinzuzufügen).

Es ist erwähnenswert, dass diese Kombination von Technologien als pyroelektrisches Fusionsgerät ( https://en.wikipedia.org/wiki/Pyroelectric_fusion ) hergestellt werden könnte/einschließen könnte. Grundsätzlich würde das Gas zwischen den Platten als Fusionsbrennstoff dienen. Die Platten (oder ein Teil davon) würden aus Graphit hergestellt, so dass die bei der Reaktion erzeugten Neutronen von diesem Graphit absorbiert würden und Wärme erzeugen würden (der Wigner-Effekt). Der erhitzte Graphit könnte ferner die pyroelektrischen Kristalle oder das thermoelektrische Modul antreiben.

Auf diese Weise würden die Platten sowohl als Energiequelle als auch als Abschirmung dienen. Da die Leistung in der Regel das größte praktische Hindernis für solche Anzüge darstellt, ist die Mehrzweckfunktionalität möglicherweise sehr willkommen.

Eine Anleihe bei Neal Stephensons Smart Wheels in Snow Crash. https://en.wikipedia.org/wiki/Snow_Crash#Smartwheels

Bedecken Sie einen Anzug mit Sensoren und Panzerungen, die von Teleskoparmen getragen werden. Wenn der Anzug ein ankommendes Objekt (z. B. eine riesige Faust) wahrnimmt, könnten sich die Platten ausdehnen und das Objekt abfangen und beginnen, seine Kraft früher als normalerweise zu absorbieren. genauso wie ein Airbag oder die Knautschzone eines Autos die Kraft eines Aufpralls über die Zeit verteilt.

Sollte der Benutzer feststellen, dass er aus großer Höhe fällt, könnte der Anzug dasselbe tun, indem er den Aufprall des Benutzers mit der Zeit auf den Boden ausdehnt und verteilt, so wie es eine Schaumstoffmatte oder ein Airbag tun würde, wenn Menschen bei Stunts stürzen.

Die Piloten des Anzugs sind in einer Beschleunigungskapsel eingeschlossen, die den Exosuit über eine neurale Schnittstelle steuert. Die eiähnliche Kapsel enthält ein formschlüssiges Aerogel-Kissen, das mit einer sauerstoffreichen Flüssigkeit gepumpt wird, bis es die gleiche Dichte wie der Pilot hat. Die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit wird auch in die Lunge des Piloten gepumpt und ersetzt die Luft. Dies ermöglicht es dem Pod, die Auswirkungen von Druckwellen abzuschwächen, indem er die Menge der Druckwellen minimiert, die reflektiert werden, wenn sie von einem Medium mit höherer/niedrigerer Dichte übergehen, und die Auswirkungen einer hohen Beschleunigung abschwächt, indem er die Komprimierbarkeit der Lunge verringert. Das Aerogel-Kissen dient auch dazu, Stöße über die gesamte Oberfläche des Piloten zu verteilen, wodurch lokalisierte Spitzenkompressionen reduziert werden.

Der Pod ist in einem aktiv gesteuerten Aufprallgurt aufgehängt, der am Rahmen des Exosuits befestigt ist. Das Gurtzeug verfügt über computergesteuerte Verbindungspunkte, mit denen der Pod und die Spannung der Kabelbinder angepasst werden können, um die Intensität eines Aufpralls zu verringern, indem die Dauer des Aufpralls verlängert wird. Ziehen Sie zum Beispiel den Pod vom geschätzten Aufprallpunkt so weit wie möglich in den Hohlraum des Gurtzeugs und verringern Sie die Spannung der Verbindungsdrähte, sodass der Pod die gesamte Länge des Hohlraums des Gurtzeugs über beispielsweise eine Sekunde abbremsen kann, anstatt auf einmal in einer Millisekunde .

Die Kapsel dient in Notfällen auch als Schleudersitz/Fluchtkapsel.

Der wirkliche Nachteil eines Piloten-Pod-Systems besteht darin, dass ein Exosuit, der ein durch eine neuronale Schnittstelle gesteuertes Pod-System verwendet, die Kraft des Piloten ersetzt oder verbessert und natürlich erheblich teurer ist, als nur einen Piloten in einen kraftsteigernden Exoskelett-Anzug zu schnallen. Der Vorteil ist jedoch, dass Ihre Piloten und ihre Anzüge viel länger halten, wenn eine Annäherungsexplosion, die nicht einmal die Rüstung der Anzüge durchdringen kann, Ihren Piloten ausschalten kann.

Oragami-Rüstung

Kein Witz.

Oragami hat das Potenzial, zur Kraftabsorption verwendet zu werden, und mit einem geeigneten Metamaterial und der richtigen Struktur, Größe und Dichte wäre es nützlich, die Aufprallkräfte auf den Träger zu minimieren.

Verweise:

Oragami Ballistische Barriere

USAF-Darpa-Patent

Oragami / DNA-basierte Nanotechnologie

3D-gedruckte dynamische Oragami-Metamaterialien

3D-gedruckte Nano-Oragami-Gitter

Oragami-Metamaterial

Ich werde mich damit amüsieren.

Ich denke, Sie möchten einen kompakten, tragbaren, leistungsstarken kinetischen Energiewandler und -projektor. Jedes Projektil, das auf den Träger abgefeuert wird, trägt eine enorme Menge an kinetischer Energie in sich. Beim Kontakt mit der Panzerung wandelt der Konverter die kinetische Energie nicht in Dehnungsenergie um, sondern entzieht der sich nähernden Masse schnell die Energie. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Projektils ohne herkömmliche Verzögerung auf Null gesetzt. Das funktioniert allerdings nur in unmittelbarer Nähe. Eine größere Granate, ein schwerer Knüppel, ein Fahrzeug oder ein Gebäude üben immer noch Kraft auf die Panzerung aus.

Hier kommt der Projektor ins Spiel: Die absorbierte Energie kann in einem kinetischen Kondensator gespeichert werden, bereit, um in den Körper des Trägers übertragen zu werden. Ein starker Aufprall lässt den Träger immer noch fliegen. Wenn jedoch seine gesamte Masse in gleichem Maße auf Geschwindigkeit gebracht wird, nimmt sein Körper keinen Schaden. Beim Aufprall auf die nächste Wand, den nächsten Feind oder den Boden greifen die gleichen Mechanismen, aber umgekehrt.

Das System hat seine Grenzen, sodass es den Träger nicht unbesiegbar macht. Die Schaltkreise neigen zur Überhitzung, insbesondere wenn sie in längeren Kämpfen überbeansprucht werden. Völlig wirkungslos gegen alle Arten von Strahlangriffen.

Der kinetische Energiewandler wird von derselben Firma hergestellt, die die Trägheitsdämpfer an die Star Trek Federation liefert. Ich habe immer vermutet, dass Tony Stark eine Art Prototyp in seinen Anzügen hat. Nach seinem Kommentar zu urteilen, vermute ich, dass John O für sie gearbeitet hat, kann aber aufgrund einer Geheimhaltungsvereinbarung keine Einzelheiten nennen.