Биомеханический гироскоп

[Mexanik]

Для кое-какого дела понадобилось придумать, как запилить в живом организме гироскоп с быстро вращающимися колёсиками. Он нужен не только для чувственного равновесия, но также как само физическое средство поддержания баланса и, ежели получится, движения. Проще говоря, я хочу запилить нечто вроде живого Cubli - ежели кто не знает, это такой робот в виде кубика без внешних подвижных частей от слова совсем. Едва ли подобную систему возможно реализовать одним лишь мясом, поэтому мне хочется поговорить за биомеханоидов - организмы, которые выращивают внутри себя всякие технические штучки таким же образом, как, например, кости или мозги.

 

Желаю обсудить вероятное строение такого органа, необходимые сопутствующие структуры, сам процесс их формирования, эволюционное происхождение и вероятные перспективы - едва ли одним гироскопом всё ограничится. У меня от одного из старых проектов остались кое-какие заметки, которые могут быть весьма полезными, но озвучу я их чуть позже.

 

Ну что, поехали? =)

[Mexanik]

Нет, это уже практически роботы, а я говорю об органике.

[letbur]

Предложу один вариант, как реализовать одним лишь мясом - сделать гироскоп с жидким ротором. Жидкость гонится по круглой трубке с высокой скоростью.  Может использоваться для маневрирования каким-нибудь альтернативным кальмаром.

[Mexanik]

Жидкость гонится по круглой трубке с высокой скоростью.

Боюсь, что не сработает - даже если удастся достичь достаточных скоростей, трубку просто разорвёт нахрен. Не говоря уже о том, как именно гонять жидкость так быстро... Меня интересует именно колесо, которое не связано с остальным организмом - у него может быть очень большое будущее =)

 

Предлагаю начать с того, как его вообще вырастить - даже если оно поначалу не будет работоспособным, это уже огромное достижение. Можно попробовать, например, нечто вроде очень хитро выращенной кости с высоким содержанием металлов... Или просто откладывать в эдакую форму молекула за молекулой нужные вещества.

 

[letbur]

Боюсь, что не сработает - даже если удастся достичь достаточных скоростей, трубку просто разорвёт нахрен.

Все же я бы еще раз одумал на счет жидкости - ведь там все гораздо проще, а проблемы не такие радикальные. ИМХО, у живого силового гироскопа две главные проблемы:

1. Зачем он нужен?

2. Как его сделать?

В первом варианте я пока не могу придумать такой ситуации, когда рулить гироскопом, как специальным органом был проще, чем плавниками, крыльями или лапами.

ЗЫ

Пока печатал гневный пост как вас раскритиковать, ответы на вопросы нашлись.

За основу силового гироскопа нужно взять хвост. У наземных животных он именно функцию балансира и выполняет. Правда немного в другом режиме, но близко. И, я бы предположил, более эффективно. Ну и на последок - проблема падающей кошки из английской википедии. https://en.wikipedia.org/wiki/Falling_cat_problem

[Mexanik]

Как его сделать?

В данном случае это единственный вопрос, который нужно рассмотреть %) Всё остальное сейчас - лишние подробности, которые только запутают. Для чистоты эксперимента представим, что это ГМО, изобретённый как средство дешёвого выращивания запчастей, или типа того.

 

Замена меня конкретно здесь не интересует, речь именно об очень быстро вращающихся колёсиках.

[degreese]

речь именно об очень быстро вращающихся колёсиках.

одним из ключевых вопросов будет обеспечение этого органа энергией. не будет ли потребности в питании перекрывать все потенциальные преимущества от наличия такого гироскопа?

[Mexanik]

обеспечение этого органа энергией

Да, я тоже об этом думал. Здесь есть как минимум два варианта - не могу гарантировать, что хоть один сработает, но всё же.

Разность потенциалов, развиваемая на концах электрических органов, может достигать 1200 вольт (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 киловатт (электрический скат Torpedo occidentalis). Разряды излучаются сериями залпов, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например, электрический скат излучает 10—12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в секунду в зависимости от размера жертвы).

Или тем же биомеханоидным образом выращивать какие-нибуть литиевые аккумуляторы - а заряжать их можно по-всякому.

 

Мне, увыъ, не удалось найти ровным счётом ничего по тому, сколько именно усилий требует такой гироскопчик~ А нужно три.

[Zenitchik]

А зачем нам электричество?

[Mexanik]

А зачем нам электричество?

Им вроде бы удобнее всего раскручивать маховик - не нужно дополнительных подвижных частей и прочего. Особенно с учётом быстрого изменения скорости, когда нужно, включая резкие остановки. А есть способ лучше?..

[Zenitchik]

Газовые сопла для раскрутки и механика для томожения. Раскрутка гироскопов газом с чертовски популярный вариант. В торпедах чуть не с самого начала используется. Это раз.

А во вторых, может не надо резко тормозить? Может лучше гироскопический эффект использовать для изменения ориентации, как это на советских гиродинах было?

[letbur]

Газовые сопла для раскрутки

Думаю, надо сначала определиться, какие у нас гироскопы, силовые, или измерительные-навигационные. Силовые гироскопы (гиродины) нужны чтобы менять свою ориентацию в пространстве.  Их главная проблема - для них нужно очень много энергии. Любопытно, что чем тяжелее такой гироскоп, тем меньше энергии будет тратится на его работу. И везде, где можно без них обойтись обходятся без них. Их применение ограничено там, где кроме гироскопа поворачивать нечем (космический корабль) или критично важна простота конструкции (стабилизация снарядов ).

Другое дело - гироскопы, которые используются для определения своей ориентации в пространстве [именно для того они в торпедах]. Они бывают и с вращабщимся ротором, и всякие хитрые (маятник фуко, например). А еще они могут быть лазерными. У последних вообще нет движущихся частей, они работают за счет интерференции. С точки зрения биологии, мне кажется что классические гироскопы с вращающимся ротором будет сделать сложнее всего. Я бы обратил внимание на вибрационные либо на лазерные гироскопы.

 

Блин, допустил ошибку. Исправил.

Изменено 21 Oct 2015 пользователем letbur

[Zenitchik]

По сабжу - силовые.

Вопрос целесообразности применения не обсуждается.

[Mexanik]

Газовые сопла для раскрутки и механика для томожения.

Хм, не слышал раньше о таких =) Можно попробовать, вот только, эээ, газики внутри организма - тема довольно специфическая. Я погуглю, как оно устроено, и в принципе уже догадываюсь о способе реализации, но всё же пока ничего конкретного не скажу.

 

А во вторых, может не надо резко тормозить?

Кубли движется именно благодаря резкому торможению маховиков - их инерция двигает всё, скажем так, тело. Ну, насколько внятно я могу объяснить Х)

 

http://www.youtube.com/watch?v=n_6p-1J551Y

 

Как это по-умному называется?

[letbur]

Им вроде бы удобнее всего раскручивать маховик - не нужно дополнительных подвижных частей и прочего. Особенно с учётом быстрого изменения скорости, когда нужно, включая резкие остановки. А есть способ лучше?..

Я так подумал на счет электричества. Главная проблема - на раскрутку силового гироскопа уходит очень много энергии. Вот если бы эту энергию потом можно было для чего-нибудь использовать? Например, при рекуперативном торможении, когда двигетель работает в режиме генератора? Выделявшаяся энергия может быть запасена вновь использована для раскрутки силового гироскопа. Газы, ИМХО, плохой вариант. У них КПД мальенький. У живых мышц - тоже, вроде небольшой. А вот у электропривода он может быть очень большим. Вопрос только в том, где взять биологический транзисторы и биологические суперконденсаторы, чтобы эту энергию запасти.  Еще силовые гироскопы могли бы использовать живые существа, у которых высокий КПД мышц, и при этом мышцы обратимы - могут преобразовывать механическую энергию обратно в химическую.

[Zenitchik]

Как там всё действует, я понял. Но я предлагаю другой метод. Воспользоваться гироскопическим эффектом. Конструктивно сложнее, зато не требует торможения гироскопа - наоборот, требует поддержания его оборотов не ниже заданных.

Изменено 21 Oct 2015 пользователем Zenitchik

[Mexanik]

Вопрос только в том, где взять биологический транзисторы и биологические суперконденсаторы, чтобы эту энергию запасти.

Ну, у нас же биомеханоид? Думаю, смогёт =) Надо только понять сам принцип их выращивания - и здесь могут пригодиться наработки по скелетам амбаррской или аноржской фауны.

 

наоборот, требует поддержания его оборотов не ниже заданных.

Из видео я так и не понял, как это может помочь движению - вроде же как раз наоборот?

[Mexanik]

Кстати, я внезапно вспомнил об одной важной вещи - в отличие от костей, гироскопы не растут. Смысле не увеличиваются в размерах с возрастом, и обзаводиться нужно будет сразу готовыми. А это вызывает ряд сложных вопросов - например, зачем они понадобятся, ежели организму так или иначе придётся поначалу жить без них. Возможно, первая их форма будет сидячей, и только по прошествии N лет они научатся ходить? Ну, условно - так-то можно представить и нечто мирно дрейфующее по течению. В морской воде и металла много...

[Serg]

Кстати, я внезапно вспомнил об одной важной вещи - в отличие от костей, гироскопы не растут. Смысле не увеличиваются в размерах с возрастом, и обзаводиться нужно будет сразу готовыми. А это вызывает ряд сложных вопросов - например, зачем они понадобятся, ежели организму так или иначе придётся поначалу жить без них. Возможно, первая их форма будет сидячей, и только по прошествии N лет они научатся ходить? Ну, условно - так-то можно представить и нечто мирно дрейфующее по течению. В морской воде и металла много...

А почему, собственно, гироскоп должен быть обязательно из металла, да и вообще твердым? Какие-то религиозные ограничения?

[letbur]

А почему, собственно, гироскоп должен быть обязательно из металла, да и вообще твердым? Какие-то религиозные ограничения?

Ну из металла не обязательно, но по поводу твердости мы уже убедились: да, религиозное ограничение.

Кстати, я внезапно вспомнил об одной важной вещи - в отличие от костей, гироскопы не растут.

Почему его нельзя сделать растущим? Думаю, главная проблема - подача питательных веществ на ротор. Но, ИМХО, она решаемая.

Но я предлагаю другой метод. Воспользоваться гироскопическим эффектом. Конструктивно сложнее, зато не требует торможения гироскопа - наоборот, требует поддержания его оборотов не ниже заданных.

Правильная мысль. Хотя такой силовой гироскоп будет иметь ограниченное применение. Проблема, что если организм будет пытаться использовать гироскоп как руль направления, то он быстро окажется, за счет прецессии повернут вертикально и потеряет рулящую сопсобность. Но такая ли это беда - ведь на какой то угол мы повернем. Ну а птотом все равно придется делать разгрузку гиродина.

[Zenitchik]

это может помочь движению

Как точка опоры. Я не просто так сказал слово "гиродин".

[Zenitchik]

то он быстро окажется, за счет прецессии повернут вертикально и потеряет рулящую сопсобность

А почему не рулить за счёт прецессии? Увёл ось гироскопа - он вошёл в прецессию, вернул - прецессия прекратилась.

[letbur]

А почему не рулить за счёт прецессии? Увёл ось гироскопа - он вошёл в прецессию, вернул - прецессия прекратилась.

Почему-то мне кажется, что если есть возможность надавить оттолкнуться от внешнего предмета чтобы подействовать на гироскоп, то проще использовать эту возможность непосредственно для руления.

 

[Zenitchik]

Вариант оттолкнуться от внешнего предмета исключён условиями задачи.

[Mexanik]

А почему, собственно, гироскоп должен быть обязательно из металла, да и вообще твердым? Какие-то религиозные ограничения?

Металл прочнее =) Никогда не видел гироскопы из дерева или кости. Только пластмассовые, игрушечные, но там уже не принципиально.

 

Почему его нельзя сделать растущим? Думаю, главная проблема - подача питательных веществ на ротор. Но, ИМХО, она решаемая.

Дисбаланс пойдёт же ж. Это как в KSP навесить на межпланетную ракету ещё пару двигателей в рандомном месте. Впрочем, кабы я разбирался в ентой теме, то не полагался бы на вашу помощь Х)

 

Проблема, что если организм будет пытаться использовать гироскоп как руль направления, то он быстро окажется, за счет прецессии повернут вертикально и потеряет рулящую сопсобность.

Можно добавить некий внутренний палец, чтобы он толкал гироскоп так, как надо, например.

 

Как точка опоры. Я не просто так сказал слово "гиродин".

Я только по видео ориентировался, а там это не слишком-то понятно~ Гугл же выдаёт всякую фигню.