Gadget: Insektenflügel

(Verwandt mit menschlichen Libellenflügeln )

Kontext

Der mutierte Thread ist zurück. Weitere Informationen finden Sie in meinen vorherigen Fragen.

Einer meiner Charaktere ist ein "subtiler" Mutant (kein äußeres Zeichen), der eine Affinität zur Biotechnologie hat. Da er in der Lage war, mit einfachen Organismen zu interagieren und deren Entwicklung zu steuern, entschied er sich für die Verbrechensbekämpfung, indem er eine Reihe von Geräten entwarf, die biologische Mechanismen nutzten, die in der Natur und hauptsächlich in Insekten zu finden sind.

Eines dieser Geräte muss ihn zum Fliegen bringen.

Frage

(Der oben erwähnte Thread fragt nach einer biologischen Lösung. Ich frage nach einer vernünftigen biotechnologischen Lösung.)

Ausreichend Energie vorausgesetzt, untersuchte ich die Vorteile, die zwei leichte und flexible Schlagflügelpaare gegenüber einem einzigen Paar bieten würden. Bisher habe ich ein paar aufgelistet:

  1. Zwei Flügelsätze ermöglichen eine bessere Luftkontrolle und Manövrierfähigkeit, eine schnellere Beschleunigung und einen stationären Flug. Einige Quellen (kommend), die ich gelesen habe, erwähnen auch, dass die Option mit zwei Paaren für den stationären Flug um etwa 20% energieeffizienter ist (das zweite Paar hilft bei der Reduzierung der Energieverschwendung).
  2. Ein Libellenflügel ist vergleichsweise dünner und wiegt weniger als ein Vogelflügel (relativ zu ihrer jeweiligen Größe). Ich nehme an, das bedeutet, dass das Schlagen eines insektenähnlichen Flügels vergleichsweise weniger Energie erfordert als das Schlagen eines vogelähnlichen Flügels. Wenn Sie zwei Sätze haben, können Sie auch die erforderliche Oberfläche zum Abheben zwischen den beiden Sätzen teilen.
  3. Mechanisch wäre es wahrscheinlich einfacher, die Bewegung eines Insektenflügels ohne Gelenke zu emulieren als die Bewegung eines Vogelflügels (der in den Flügel eingebaute Gelenke und Motoren benötigt). Danach könnten Sie Ihre Insektenflügel wahrscheinlich leichter falten als mechanische Vogelflügel.

Der Benutzer dieses "fliegenden Rucksacks" verwendet zwei Flügelpaare:

  1. Verwenden Sie sie im Freien, nicht drinnen, in einer städtischen Umgebung. Sie können also ziemlich groß sein, aber je kleiner, desto besser.
  2. Wird keine Fracht transportieren. Sie brauchen also "nur" den Lift-Off für 90 bis 95 kg Mensch und Ausrüstung.
  3. Hat Zugang zu einer leistungsstarken, kurzzeitigen Energiequelle, so dass er die Flügel wahrscheinlich für einige kurze Strecken (Hunderte von Metern) pro Tag in kurzen Zeiträumen verwenden wird. (Ich weiß nicht, ob die Dauer die Antwort beeinflusst - könnte für die Belastung der Flügel relevant sein.)

Ist ein solches Gerät plausibel (kann es insbesondere genug Auftrieb erzeugen, um tatsächlich zu fliegen, oder muss es mit einer Art Jetpack gekoppelt werden)?
Antworten, die Mathematik in Bezug auf den Auftrieb liefern und die erforderliche Flügelfläche / Spannweite / den relevanten Parameter sowie jeden zusätzlichen Schub, den Sie benötigen, genau angeben können, werden geschätzt.

Der andere Thread erwähnt die Schlaggeschwindigkeit von Libellen. Ich nehme an, dass dies bei der Berechnung des Lifts wichtig ist, sodass jeder andere relevante Parameter vom Antwortenden beantwortet werden muss, warum oder warum nicht.

Bearbeiten 1: Bei der Technologie, die Sie verwenden können, handelt es sich bei dem Charakter um "verbessertes biologisches Zeug". Beispiel veredelte Spinnenseide für kugelsichere Weste. Sie können davon ausgehen, dass die Flügel, aus denen sie bestehen, vergrößerte, verbesserte Versionen ihrer biologischen Gegenstücke sind (so wie Sie es brauchen - widerstandsfähiger, flexibler, bessere Wärmeableitung usw.). Leider kein Kraftfeld.

Bearbeiten 2: Die Frage war etwas verschwommen, also habe ich sie gelöscht, um mich darauf zu konzentrieren: Ist sie plausibel? Ich möchte wissen, ob ich ein solches Gerät in meiner Geschichte verwenden kann, ohne es aus Handwaivium zu machen.
Wie von Lucas A. betont, ist eine andere Anordnung von Insektenflügeln möglicherweise besser geeignet. Sie können also gerne eine Antwort für ein insektenähnliches Flügelflugkit mit einem anderen Flügelmuster posten, solange es insektoid ist und Sie einen Grund dafür angeben können besser geeignet sein. Bearbeiten 3: Auszug aus Kommentaren:

Genau, Stromquelle ist der handgewellte Teil. Zählen Sie ungefähr 80 kg Pilot, 10 kg Ausrüstung und "Batterie" max und der Rest sind die Flügel (die letzten 15 kg sind verhandelbar, ich bin nicht darauf fixiert, dass der Charakter genau 80 kg wiegt)


In der „eingeklappten“ Position müssen die Flügel so wenig störend wie möglich sein. Daher wäre es vorzuziehen, sie in der Körperachse entlang des Rückens zu haben. Also lass uns etwa 50cm (Schulterbreite) mal 1m oder so gehen (Rückenlänge + ein bisschen ist okay)

Mit welcher Technologiestufe können wir das Problem angehen? Kraftfelder würden einige der massebezogenen Probleme bei der Flügelgeschwindigkeit lösen.
Bei der Figur geht es eher um "erweitertes biologisches Zeug". Beispiel: verbesserte Spinnenseide für kugelsichere Weste. Sie können davon ausgehen, dass die Flügel, aus denen sie bestehen, eine vergrößerte, verbesserte Version ihrer biologischen Gegenstücke sind (falls das Ihr Problem war). Leider kein Kraftfeld.
Das SE Q&A-Modell ist eine spezifische Frage/eine beste Antwort. Ich zähle drei Fragen. Darüber hinaus gibt das Hilfezentrum an, dass Fragen der Form „Ihre Antwort wird zusammen mit der Frage bereitgestellt und Sie erwarten weitere Antworten“ nicht akzeptabel sind. Diese Frage ist derzeit zu weit gefasst, enthält zu viele Fragen und kann abgelehnt werden, da sie nicht den Erwartungen an Help Center-Fragen entspricht. Bitte denken Sie daran, dass SE kein Diskussionsforum ist . Ich werde meine VTC und DV zurückziehen, wenn sich Q zufriedenstellend verbessert hat.
Stimmt, die Frage ist schlecht formuliert. Ich werde versuchen, das schnellstmöglich zu korrigieren
@JBH Ist es besser? Irgendwelche Punkte zu verbessern?
Ich ziehe meine enge Abstimmung zurück. Es ist nicht mehr zu breit. Sie beantworten jedoch immer noch Ihre eigene Frage (die erste Liste von 1-3).
@JBH Ich habe die Frage nach Vorteilen gegenüber Einzelflügeln zurückgezogen. Es wäre schön, es zu haben, aber da die erste Antwort bereits ein anderes Design liefert, ist es irgendwie sinnlos. Werde später eine andere Frage stellen, wenn es sein muss.
@JBH Darüber hinaus ist die Auflistung der Vorteile von zwei Flügelpaaren anstelle von einem wahrscheinlich kein direkter "Weltaufbau" und kann wahrscheinlich in einem relevanteren Netzwerk erfragt werden.
Könnten die Leute, die die Stimme ablehnen, bitte einen Kommentar abgeben, damit ich weiß, was das Problem mit dieser Frage ist?
Es ist ganz klar, dass die Antwort nein ist, ich meine ohne das spezielle Element von Handwavium, wie kann man einen breiten Flügel in einem Rucksack falten/entfalten? Sie können alles darauf werfen,! Nanobots oder ... Magie oder ... Transformium, aber diese sind ... aus Handwavium-Partikeln hergestellt ...
"Zugriff auf ausreichend Energie vorausgesetzt" Bedeutet dies, dass Handwavium-Energie das Ding antreiben kann, sodass nur die strukturelle Integrität und die Aktuatorleistung berücksichtigt werden müssen? Wenn ja, wie viel von den 90-95 kg ist die Antriebsquelle und wie viel Gewicht bleibt für die Flügel selbst übrig?
@Dalila Genau, die Stromquelle ist der handgeschwenkte Teil. Zählen Sie ungefähr 80 kg Pilot, 10 kg Ausrüstung und "Batterie" max und der Rest sind die Flügel (die letzten 15 kg sind verhandelbar, ich bin nicht darauf fixiert, dass der Charakter genau 80 kg wiegt)
Ok, es ist auch wichtig anzugeben, wie viel Flügel "falten" erforderlich ist. Selbst wenn man von einer vernachlässigbaren Dicke ausgeht, wäre es viel einfacher, Flügel herzustellen, die sich auf einen Meter mal einen halben Meter "falten", als sich auf einen Viertelmeter mal einen halben Meter zu falten.
In der „eingeklappten“ Position müssen die Flügel so wenig störend wie möglich sein. Daher wäre es vorzuziehen, sie in der Körperachse entlang des Rückens zu haben. Also lass uns etwa 50xm (Schulterbreite) mal 1m oder so gehen (Rückenlänge + ein bisschen ist okay)

Antworten (3)

Ich glaube, es ist sehr plausibel, ja. (Unter der Annahme einer Handwavium-Stromquelle)

Das Hauptproblem von "Personal Flight"-Systemen war schon immer die Energiequelle . Die Verbrennung (Jetpacks) erfordert schweren Treibstoff, der relativ schnell verbraucht wird. Das Gewicht von Batteriepaketen ist im Vergleich zu ihrer Leistung im Allgemeinen zu groß, um sie rentabel zu machen. Externe Quellen, wie Solar, sind nicht effizient genug. Nuklearenergie ist zu gefährlich für den "persönlichen" Gebrauch. usw. Die Handwavium-Energiequelle umgeht all diese Komplikationen.

Das nächste Problem wäre die strukturelle Integrität. Anwendbare tierische (insbesondere Insekten-) Strukturmaterialien, außer vielleicht Knochen oder Leder (die definitiv KEIN insektoides Material sind), werden in diesen Größenordnungen nicht wirklich Belastungstests unterzogen, so dass genaue Festigkeitsinformationen so gut wie unmöglich zu finden sind ( Ich konnte keine finden, die für die in dieser Frage behandelten Größen relevant sind, aber vielleicht existieren sie irgendwo). Allerdings vermute ich, dass Chitin (und andere Bestandteile der Arthropodenkutikula), der Hauptbestandteil von Insektenflügeln und Exoskeletten (sowie die Exoskelette von Kokosnusskrabben und Hummer), für den menschlichen Gebrauch ausreichend vergrößert werden kann immer noch stark genug und leicht genug für den Flug, vorausgesetzt eine geeignete Energiequelle. Wenn wir ein menschliches Ohr auf dem Rücken einer Maus züchten oder Spinnenseide in Ziegenmilch züchten können,

Das letzte Problem ist, es klein zu halten und etwa in die Rucksackgröße zu passen . Je nach gewünschtem Erscheinungsbild und benötigter Mobilität im zusammengeklappten Zustand können die Optionen bei diesem Modell ziemlich variieren. Während insbesondere Libellen ihre eigentlichen Flügel nicht wirklich falten, sondern sie einfach über den Rücken legen, können einige Insektenflügel ziemlich kompakt gefaltet werden . Eine Zwischenoption wären Marienkäfer (Marienkäfer) , die ihre Flügel an 2 Hauptnähten falten, wodurch 3 Hauptabschnitte entstehen. Persönlich würde ich mit 2 Panels / Abschnitten auf jedem der 4 Flügel gehen, insgesamt 8 "Panels". Jedes Paneel ist ungefähr 40–50 cm mal 70–80 cm groß. (was auch die Gesamtfläche des "Rucksacks" ist, wenn er vollständig gefaltet und verstaut ist. Aber das ist nur meine Präferenz

Sie werden etwas Handwavium brauchen, aber zwei Probleme fallen mir auf:

  1. „Danach könnten Sie Ihre Insektenflügel wahrscheinlich leichter falten als mechanische Vogelflügel.“

Insektenflügel falten sich nicht so, wie Sie es sich vorstellen, als ob sie in einen Rucksack passen würden. Die Flügel hätten eine feste Größe und Form, und Ihr Charakter müsste sich ihrer sehr bewusst sein, um nicht darauf zu sitzen, sie gegen Dinge zu stoßen, Türen daran zu schließen usw.

Als Referenz war Meganeuropsis die größte Libelle aller Zeiten und hatte nur eine Flügelspannweite von 28 Zoll (71 cm) und eine Körperlänge von 17 Zoll (43 cm). Ihre Flügel müssen viel größer sein, um einem Charakter, der größer als anderthalb Fuß ist, Auftrieb zu verleihen.

  1. Ob diese extrem den nötigen Auftrieb liefern können, hängt davon ab, wie Sie sie mit Strom versorgen, sowie wie groß und welche Form sie haben.

Meganeuropsis lebte, als der Sauerstoffgehalt viel, viel höher war als heute, und das machte die Versorgung der Flugmuskeln mit Sauerstoff proportional einfacher.

https://en.wikipedia.org/wiki/Meganeuropsis

Ich habe vor einiger Zeit eine ähnliche Frage beantwortet, die die Anatomie von Libellenflügeln betraf. Ich habe gerade überprüft, ob die Links noch gut sind. Sie finden es hier:

Erstellen eines wissenschaftlich halbgültigen Pseudo-Arthropoden-Primaten Teil 1: Pseudo-Libellen-Flügelrippenmuskeln

Während das Falten der Flügel nicht mein Hauptanliegen war, führte mich der bereitgestellte Link nebenbei zu einer Reihe anderer Fragen, die unglaublich wertvoll waren. Löst mein Problem mit der Spannweite immer noch nicht, aber ich kann einige Dinge mit den Informationen der anderen Frage annähern. Also +1
"Insektenflügel falten sich nicht" > Das ist nicht korrekt. "Libellenflügel falten sich nicht" mag sein, aber es gibt definitiv viele Insekten mit Flügeln, die sich in einigen Fällen tatsächlich auf recht komplexe Weise falten.

Dies mag etwas irrelevant erscheinen, aber haben Sie an ein kompaktes Design und ein breiteres Design gedacht?

Ihr breites Design könnte auf Ihrem Libellendesign basieren, es wäre nützlich in großen offenen Gebieten, wo seine Manövrierfähigkeit und Geschwindigkeit glänzen könnten.

Für ein kompaktes Design könnte es auf einer Biene basieren, deren Fluggeheimnisse (früher hatten Luftfahrtingenieure "bewiesen", dass Bienen nicht fliegen können) erst kürzlich entdeckt wurden. Ihre Flügel schwingen in einem 90-Fuß-Bogen zurück und schlagen dann um, wenn sie zurückkommen. Zusätzliche Wirbel werden durch die Drehung des Flügels erzeugt, und da der Flügel in seinem eigenen Kielwasser schlägt, ist dies effizienter als das Schlagen in ruhender Luft. Geheimnisse des Bienenfluges.

Zwei Spitzfindigkeiten. a) niemand hat „bewiesen“, dass die Biene nicht fliegen kann, Menschen haben bewiesen, dass wir nicht in der Lage waren, den Mechanismus zu modellieren, mit dem sie es tat (also haben wir neue Modelle entwickelt, die dies konnten), und b) bienenartiger Flug funktioniert nur in kleinen Maßstäben . In größeren Maßstäben tritt das Quadratwürfelgesetz in Kraft, und diese Art des Fliegens funktioniert nicht mehr.
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