Технология боевых мехов: учебное пособие

 

—Запись лекции специальных технологических отделов, “Основы боевых мехов”, Штутгартская школа обороны, Каумберг, 12 мая 3070 г.

 

Уважаемые участники конференции, меня зовут профессор Дитрих Мазерс, и меня попросили представить вам обзор боевых мехов. Как я понимаю, несколько ваших редакторов попросили эту лекцию, потому что сеть Каумберга стала довольно жаркой для вас. По-видимому, легионы кабинетных мехвоинов ведут священный крестовый поход, чтобы исправить технические неточности в ваших отчетах.

...Я подозреваю, что мог бы выбрать выражение получше, чем “священный крестовый поход”, учитывая нынешнее дрянное поведение блейкистов…Во всяком случае, более подготовленные петиции "чокнутых мехов", должно быть, повредили вашим рейтингам, иначе вы не пришли бы ко мне сюда, в Штутгартскую школу обороны.

Кстати, то, чего я надеюсь достичь сегодня, - это не полностью посвятить вас во все тайны технологий боевых мехов, а, скорее, объяснить достаточно, чтобы, когда ваши будущие доклады будут касаться боевых мехов, вы знали, что нужно задавать корректные вопросы и получать факты. Таким образом, вы должны – теоретически - уйти отсюда, зная, как избежать горя от прыщавых кабинетных мехвоинов.

Итак, вот мой план урока на сегодня. Сначала я расскажу вам, что такое боевой робот. Затем я расскажу вам об их внутренностях, начиная с костей и заканчивая основными компонентами. Наконец, я собираюсь закончить все это, объяснив, как все это воплощается в жизнь. Мы готовы? Хорошо.

 

ТЕРМИНОЛОГИЯ

Теперь, прежде чем я опишу основы, позвольте мне объяснить мою терминологию. Во-первых, когда я говорю “боевые мехи”, я имею в виду боевые мехи и омнимехи. Если мне есть что сказать только об омнисе, я скажу “омнимех.” Но если я просто говорю “мех”, я имею в виду любой тип меха, включая промышленные мехи.

Кроме того, я полагаю, что некоторые из вас получили неприятности от мехводов за то, что те слишком буквально восприняли ваши биологические аналогии с мехами.Прежде чем я начну путать вас, я хочу предупредить вас прямо сейчас, что, хотя я буду использовать такие термины, как “кости”, “суставы” и “мышцы”, имейте в виду, что я говорю о механических системах.Например, “кости” шасси боевого робота - это составные конструкционные элементы, которые могут выдерживать меганьютонные нагрузки, поддерживают внешнюю оболочку брони, рассеивают избыточные электрические токи от ударов ППЧ, несут плотную паутину данных и линий питания, и удерживают пучки миомеров. В результате они выглядят не более похожими на человеческие кости, чем крылья большого самолета на крылья птицы.

 

БОЕВЫЕ МЕХИ: ОСНОВЫ

Нужно быть слепым, глухим и немым обитателем затерянной колонии глубокой периферии, чтобы не знать, что такое боевой мех. Но на всякий случай, боевой мех - это гигантский бронированный робот с огромными пушками, пилотируемый теми современными рыцарями, которых называют мехвоинами.

Это, конечно, упрощение. Как многие из вас, без сомнения, поняли, в этих машинах есть нечто большее.

Ваши недавние проблемы возникают не только из-за того, что люди кричат на вас за технические ошибки, но и из-за нарушения культурных табу в отношении боевых мехов.Например, в некоторых “чистых залах"я был бы мудр носить асбестовые трусы, если бы осмелился назвать этих сияющих и величественных титанов войны чем-то таким грубым, как "гигантские бронированные роботы с огромными пушками.” Итак, чтобы избавиться от культурного бремени, накопленного боевыми мехами за последние полвека, позвольте мне дать вам это расширенное определение боевого меха:

Боевой мех - это бронированная боевая машина.

Это правда. Не обманывайтесь скульптурными доспехами и живыми движениями его конечностей. Боевой мех - это просто танк на ногах. Руки - это сложные турели, но тем не менее турели. Ноги - это сложная вездеходная двигательная установка. И орудия, и броня боевого меха существенно не отличаются от тех, что встречаются на любых другихбронированных боевых машинах, используемых сегодня.

Есть, конечно, несколько тонких различий.

 

ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА

Прежде всего, это сочлененная структура ног, которая отличает мехов (боевых или других) от другой техники. Ни одна другая машина не имеет сочлененных ног, столь же способных, как у меха.

Соорудить эти ноги позволяет шасси, внутренняя структура которого совершенно отличается от других машин. Существует очевидная степень сочленения – суставы - не встречающиеся в жестких корпусах обычных машин. И когда первые конструкторы мехов попытались использовать миомерыв 24-м веке, чтобы лучше активировать конечности своих промышленных мехов, они обнаружили, что самый простой подход - имитировать строение людей и других развитых животных: эндоскелет.

Наличие эндоскелетного каркаса означает, что многие системы меха находятся на внешней стороне каркаса, а не внутри него, примерно так же, как ваш скелет служит внутренней опорой для мышц и органов. Какой бы жесткой и неподатливой не казалась броня боевого меха, немногие конструкции мехов используют броню, чтобы помочь несущей способности внутренней структуры. Броня боевых мехов слишком тонка, чтобы ее ширина и высота были чем-то иным, кроме шаткого листа.

Погодите, “шаткий” - еще одно неудачное слово, не так ли?

 

Каркас

Итак, давайте начнем говорить о компонентах внутренней структуры с костей. Мех обычно имеет только от шестнадцати до двадцати пяти "костей". Отчасти это связано с тем, что некоторые конструкции, которые могут быть собраны из дюжины или более костей человека, такие как грудная клетка, являются цельной секцией в мехах. В других областях мехи просто не нуждаются в сложности человеческой модели, как нога, где используются ударные подушки. Одним из конечных результатов этой структурной оптимизации по сравнению с человеческим аналогом является то, что мехи обычно обладают меньшей гибкостью и артикуляцией, чем их органические создатели.

Так называемые кости меха различаются между классами мехов. Дешевые, тяжелые кости промышленных мехов, например, сильно отличаются от костей боевых мехов и выходят за рамки этого обсуждения. Между тем кости боевых роботов в настоящее время делятся на две основные модели: стандартную структуру и эндо-стальную структуру.

Стандартная структура боевых мехов использует основные компоненты, которые представляют собой соединения из вспененного алюминия…

А? Да? Не могли бы вы немного поговорить в микр...

Спасибо. Нет, когда я говорю “соединение”, я имею в виду его в правильном инженерном смысле - “материал, состоящий из нескольких различных компонентов.” Я не имею в виду экспериментальную и хрупкую “составную внутреннюю структуру”, о которой вы слышали от SolarisTechMonthly. Сегодня я не собираюсь освещать подобные эксперименты. Надеюсь, после того, как мы закончим здесь, вы сможете исследовать эти темы самостоятельно.

Так или иначе, основные компоненты - основные “кости” стандартной внутренней структуры - это составные конструкции с сердцевиной из сверхлегкого вспененного алюминия, окутанные оболочкой из карбида кремния. Затем вся эта конструкция покрывается легированной титаном сталью. Волоконный слой также имеет различные структурные датчики и линии передачи данных, вплетенные в него, в то время как внешняя сторона приспособлена для установки разнообразного оборудования. Наружу от костей выступают балки, чтобы держать броню, не мешаяоборудованиюмиомеров. Крепления оружейной рамы разработаныспециально для каждого меха.

 

Эндо-Сталь

Внутренняя структура из эндо-стали в основном такая же, как и стандартная структура по сборке, но отличается по материалам. Конструкция из эндо-стали использует эндоморфную сталь (отсюда и название). Эндо-сталь намного прочнее, чем сталь стандартных рам боевых мехов, что позволяет стенкам конструкций из нее быть тоньше и легче при той же прочности. Более тонкие стенки сделали бы кости менее жесткими для того же диаметра кости, поэтому эндо-стальные кости должны быть заметно больше.

Да? Я вас слушаю... Нет. Жесткость и прочность - не одно и то же. Толстая картонная панель более жесткая и менее подвержена изгибу, чем тонкий лист металла, хотя металл намного прочнее. Эндо-сталь прочнее, но из-за того, что она тоньше, у нее возникают проблемы с изгибом, если вы не сделаете кости шире. Вот как картон превращает тонкие листы бумаги в жесткую структуру: он делает конструкцию толще с помощью гофрированной бумаги между двумя внешними листами. Эндо-сталь использует большую пенопластовую сердцевину внутри более тонкой оболочки.

Так… Из-за своего состава, эндо-сталь производится в невесомости, чтобы избежать химического разделения. Э-э, то есть некоторые из легирующих веществ хотят разделиться, как масло и вода, и таким образом сделать сталь хрупкой и мягкой, но они будут оставаться смешанными в невесомости до затвердения. Конструкторы также изготавливают пенопластовую сердцевину эндо-стали в невесомости, где пенопласт образует более правильный размер пор и, таким образом, обладает превосходной прочностью. Обработка в нулевой гравитации делает эндо-сталь дорогостоящей, но исключение волоконного слоя позволяет производить ее быстрее, чем стандартную структуру.

Итак, это кости мехов. Далее: суставы, которые связывают их вместе.

 

 

Приводы

Суставы меха обычно называют его приводами. Сие включает в себя не только шарниры между костями. Привод включает в себя сам шарнир, связанные с нимпучкимиомеров и блоки управления двигателем.

Фактический сустав обычно представляет собой сферический шарнир, как ваше бедро, или шарнир, как ваш локоть, и это самый простой компонент привода. Шарниры герметизируются и обычно заполняются сухими смазочными материалами, такими как графит.

Шарниры приводятся в движение миомерами, точно так же, как ваши суставы приводятся в движение связанными с ними мышцами. Однако прежде чем я перейду к миомерам, я хочу описать, как контролируются миомеры и шарниры.Каждый шарнир имеет связанный с ним блок управления двигателем (MCU, для краткости), который посылает команды - в виде электрической энергии - на пучки миомеров. MCU -это местные менеджеры, которые организуют тысячи миомерных волокон в каждом пучке миомеров, сокращая их и контролируя реакцию. MCU, в свою очередь, регулируются системами управления более высокого уровня, которые интерпретируют входные сигналы мехвоина в работу этих блоков.

 

Миомеры

Мышцы меха, называемые миомерами, состоят из пучков микроскопически тонких пластиковых трубок, заполненных сжимающимся веществом. Каждая трубка, в основном изготовленная из полиацетилена, индивидуально выдавливается в микроскопических тонких формах и закручивается в пучок.Сокращающийся наполнитель, называемый акти-страндулярным волокном, выкачивается из чанов с генно-инженерными бактериями, подобно тому, как происходит производство алкоголя. Этот активированный первичный материал, процеженный из чанов, смешивается со специфическими полимерами, а затем впрыскивается в трубки.Затем полиацетиленовые трубки электризуются, и первичный акти-страндулярный материал выстраивается в запутанные, сложные наноразмерные структуры, подобные сократительным белковым сетям в естественных мышцах (миозиновым и актиновым сетям).

Когда акти-страндулярные волокна стимулируются достаточной электрической энергией, они резко сокращаются. Процесс практически идентичен сокращению белковых нитей в естественных мышцах, но с электрическим источником энергии, а не химическим.Также как и в естественных мышцах, сокращение - это процесс "все или ничего". Уровень силы, генерируемой пучками миомеров, регулируется количеством активированных миомерных волокон, а не величиной самого тока. Поскольку миомеры намного мощнее по весу, чем естественные мышцы, и могут быть построены в больших масштабах, именно их использование делает эффективность мехов возможной.Относительно недавняя разработка “миомеров тройной силы” NAIS довольно похожа на обычные миомеры, но работает более эффективно при нагревании из-за простой и обратимой эндотермической химической реакции внутри миомеров.

Так вот, я пытался поколебать некоторые из ваших неправильных представлений о боевых мехах ранее, называя их шагающими танками. На этом этапе я хочу сделать то же самое с миомерами, потому что вы не можете просто думать о них как об обычных пластических мышцах. Миомеры - это электрические двигатели, причем мощные. Даже маленькие пучки в пальцах меха - это многокиловаттные двигатели, в то время как у ног они намного мощнее. Но также важно знать, что миомеры не являются особенно эффективными электрическими двигателями из-за их высокого электрического сопротивления; без интенсивного охлаждения они могут поджариться.

И пока мы говорим о миомерах как об электрических двигателях, я хотел бы воспользоваться моментом, чтобы отбросить теорию, которую распинывают вокруг - это был журнал Лазеры и Пули? - что простой способ вывести из строя мехов - это поразить их оглушающими пулями для борьбы с беспорядками.Извините, нет. Небольшой разряд электричества от пули не заставит миомеры меха дергаться так же, как батарея фонарика не шевельнет многомегаваттные моторы термоядерного электрического грузового поезда.

В связи с этим существует неправильное представление о том, что молнии и ППЧ (которые на самом деле не имеют ничего общего с молнией) должны вызвать судороги у меха и разрывать его миомеры на части. Мехи защищают себя от этих электрических опасностей так же, как ваш дом защищает себя громоотводами. Броня и скелеты мехов предназначены для обеспечения путей с низким сопротивлением для безопасного заземления от шального электричества, даже не проходя через миомеры. И как только броня исчезнет... Ну, как только броня исчезнет, вы будете стрелять из ППЧ в пучки пластика. Ущерб будет нанесен так или иначе.

 

 

БРОНЯ

Броня - это последний из “глухих” компонентов в боевом мехе, прежде чем я доберусь до сочных вещей.

 

Слои

Стандартная броня боевых роботов состоит из нескольких слоев. Только два из этих слоев являются броней в самом прямом смысле. Два других слоя играют вспомогательную роль.

Внешний слой брони - чрезвычайно прочный, чрезвычайно твердый сплав железа... Сталь. Он предназначен для фрагментации снарядов и/или - эй, вы слышали, чтобы кто-нибудь раньше использовал “и/или” вслух? - для фрагментации снарядов и/или защиты от энергетических атак.Гранулы этой стали, то есть ее кристаллы, тщательно выровнены для достижения максимальной прочности и обработаны радиацией для дальнейшей жесткости и твердости. Несмотря на феноменальную прочность и жесткость, сталь платит за эти свойства тем, что она довольно хрупкая. На самом деле сталь настолько хрупка, что второй слой брони, который поддерживает сталь, представляет собой керамический кубический нитрид бора.

Смысл слоя нитрида бора состоит в том, чтобы служить ловушкой для частиц и плазмы стали. Еще один очень прочный, очень твердый материал с проблемой хрупкости, нитрид бора, тщательно обрабатывается, чтобы избежать любой пористости, и включает в себя дополнительную сетку искусственных алмазных волокон, чтобы сделать керамику надежной основой для внешнего слоя стали.

Во время Наследных Войн некоторые производители брони утратили технологию изготовления волокон и прибегли к алмазным порошкам, которые изготавливались из природных алмазов.Это повысило спрос и послужило отличным предлогом для некоторых из величайших ограблений драгоценностей в истории. Хорошая новость заключается в том, что возрождение технологии изготовления алмазов за последние полвека практически исключило природные алмазы как промышленный товар, и поэтому стоимость ювелирных изделий с бриллиантами вернулась к норме.Плохая новость заключается в том, что вокруг работает множество мошенников. Те из вас, кто пожертвовал драгоценности “Благотворительному фонду реконструкции брони” и другим “благотворительным учреждениям”, чтобы помочь Каумбергу в недавнем всплеске охотников за бандитами...Да, вас обманули.

Следующий слой под нитридом бора - это соты из титанового сплава. Соты не обеспечивают защиты как таковой, но вместо этого используются для поддержки слоев брони. Первый и второй слои брони очень тонкие - миллиметровые и сантиметровые - потому что мехи имеют большую площадь поверхности, покрываемую относительно небольшим количеством брони.Поскольку это делает броню удивительно тонкой для ее длины и ширины, очень похожей на большое стекло, титановые соты удерживают броню на месте и не дают ей слишком сильно прогибаться под нагрузкой. Помните дискуссию об эндо-стали и картоне? Тот же принцип применим и здесь.

Наконец, остается слой полимерного герметика. Поскольку броня состоит из нескольких отдельных сменных панелей, этот герметик необходим для обеспечения герметичности меха как в воздухе, так и в воде. Полимеры, выбранные для этой роли, обычно обладают некоторой способностью к самогерметизации, достаточной для устранения небольших проколов и разрывов. Хотя они меркнут по сравнению с Клановой системой Харджел, именно этот слой позволяет боевым роботам работать под водой и в вакууме.

 

Другие Материалы

Конечно, стандартная броня не охватывает все на мехе. Броня над приводами может быть представлена широким спектром защитных материалов, от баллистических/абляционных тканей до тщательно сочлененных пластин стандартной брони. Купола кабины используют широкий спектр прозрачных комбинаций брони, от ферростекла до чередующихся алмазных и полимерных листов.

 

Новые виды Брони

Новая чудо-броня тридцать первого века... И старая Звездная Лига, я думаю... И Кланы... Гм, позвольте мне найти небольшой анимационный клип…

Ферроволоконная броня: Один из самых старых и новейших типов брони - ферроволоконная, которая мало чем отличается от стандартной брони, за исключением добавления переплетения алмазных волокон к самому стальному слою. На самом деле это большое достижение, поскольку расплавленное железо и углерод прекрасно уживаются друг с другом, если вы понимаете, что я имею в виду.

...А если нет, то железо вступает в реакцию с углеродом, так что алмаз распадется, если вы не будете умны. Применяемые методы защиты волокон приводят к более громоздкой, но более легкой броне. Впервые появившаяся в эпоху Звездной Лиги, эта технология была потеряна для нас на некоторое время, но Кланы (конечно) имели больше практики с этой технологией. У них есть еще более эффективная версия, которая несколько плотнее, а также может быть лучше сформирована, чтобы максимизировать внутренний объем. Ферроволокну Внутренней Сферы, по сравнению с ней, из-за своей массы трудно придать какую-либо форму, кроме плоских пластин.

С другой стороны, различные группы во Внутренней Сфере добились некоторого революционного прогресса, варьируя количество волокон в броне. “Легкая” ферроволоконная броня имеет меньшее укрепление волокнами, что делает ее менее громоздкой, но и менее защищенной, в то время как “тяжелая” ферроволоконная броня использует больше волокон, чтобы получить защитные возможности, большие, даже чем Клановая броня, но с огромным объемом. Лично я думаю, что названия поменялись местами, так как так называемое “тяжелое ферро” легче по весу, чем “легкое ферро”, но со мной не советовались во время процесса присвоения имен, так что…

Стелс-броня: Печально известная стелс-броня, разработанная Капелланцами, на самом деле является вариацией стандартной ферроволоконной брони. Она пытается воспроизвести давно утраченную Систему Нулевой Сигнатуры Звездной Лиги, но для достижения своих возможностей ей приходится использовать специальный комплект ECM.Стелс-броня включает в себя ряд материалов для подавления сигналов, которые имеют вес, что делает ее примерно такой же эффективной, как стандартная броня по своему весу и объему. Однако ее эффект достигается не только с помощью материалов.Даже архитектура боевого меха нуждается в тщательном рассмотрении, чтобы использовать стелс-броню, с теплоотводами, перенаправленными таким образом, чтобы их можно было подавить, в то время как углы и поверхности должны быть сформированы для контроля радиолокационных отражений, а внутренние перегородки помогали маскировать даже массивное магнитное поле самого двигателя.

 

Итак, это простые, “глухие” части мехов. Хотя на самом деле они не так уж тупы; и структура, и миомеры пронизаны датчиками, линиями передачи данных и...Эй, я вспомнил. Слои волокон в броне также часто включают сенсорные и информационные волокна. Позже это будет важным моментом в этой лекции.

 

 

ГИРОСКОП

Гироскоп боевого меха - это устройство, которое удерживает боевого меха в вертикальном положении во время бега по пересеченной местности, прыжков или сопротивления с повреждениями в бою. Приводы мехов слишком медленные и неуклюжие для быстрого и точного приложения силы, необходимой для удержания Меха в вертикальном положении, и поэтому эта сила исходит от гироскопа, размещенного в сердце торса каждого меха.

Гироскоп боевого робота состоит из двух частей: механизма, считывающего равновесие, и механизма, генерирующего силу.

 

Баланс

Датчики баланса обычно состоят из небольшого компьютера в кабине пилота, который имеет один или несколько чипов, включающих виджеты для определения баланса. Виджеты (и я действительно говорю виджеты в техническом смысле) работают на нескольких различных принципах, таких как лазерные гироскопы, гармонические вибрационные гироскопы - я слышал, что Капелланцы использовали бусины ртути во время третьей Войны за Наследство. Этот чувствительный к балансу компонент мало отличается от инерциальных датчиков, часто встречающихся в вашем компьютере, и может также функционировать как инерционная навигационная система меха.

 

ГрубаяСила

Часть гироскопа, о которой все думают при упоминании гироскопа, находится в туловище. Это многотонная конструкция из колес реакции. Колеса реакции похожи на традиционную концепцию гироскопа: вращающиеся кольца. Называть их “колесами реакции” - просто моя придирка.Когда боевой робот начинает падать, гиромеханизм захватывает одно из быстро вращающихся колес и, как следствие, дергается в направлении вращения колеса. Или он толкает колесо, чтобы заставить его двигаться быстрее, и в качестве реакции отталкивается в противоположном направлении. Действие-реакция.Вы можете попробовать это дома, перевернув велосипед вверх ногами и крутя одно из колес, а затем схватив его...И прежде чем кто-нибудь подаст на меня в суд за ампутированные пальцы, будьте осторожны. Компоновка гироскопа туловища отличается от производителя к производителю, но всегда имеет по крайней мере три колеса реакции, установленных под углом 90 градусов друг к другу.

Некоторые гироскопы еще более усложняются, устанавливая колеса в свободно вращающейся сфере. Смысл этого в том, чтобы избежать того, чтобы колеса реакции тормозили движение боевого робота с нежелательными гироскопическими эффектами.В этой конструкции, когда мех нуждается в помощи баланса от гироскопа, он фиксирует сферу и нажимает на колеса. Другие гироскопы используют шесть колес, жестко закрепленных на внутренней конструкции.Они сконфигурированы в три встречно вращающиеся пары, что также отменяет гироскопические проблемы. Только один дизайн не особенно лучше другого.

Хотя гироскопическая система может довольно хорошо удерживать боевой мех в вертикальном положении, предоставленный самому себе, ее довольно легко обмануть. Мех особенно плохо определяет, когда он должен быть выведен из равновесия, что может быть удивительно полезно в бою. Вот тут-то и появляются мехвоин и его нейрошлем. На самом деле, это основная цель нейрошлема: сказать боевому меху, когда он может потерять равновесие, и помочь ему восстановить его.

О, и в отличие от детских книг, таких как "Маленький Атлас", гироскоп не может быть использован, чтобы помочь вам парить в воздухе над ловушкой или перемещать вас в пространстве.Колеса реакции могут только качать меха, они не могут “перемещать” его - то есть они не могут двигать его вверх, вниз, вбок, назад или вперед. Чтобы “перемещать” объект, вам нужно оттолкнуться от какого-то другого внешнего объекта (как колесо или нога, отталкивающаяся от земли) или выбросить что-то в другом направлении (как ракета).

 

ДВИГАТЕЛЬ

А, двигатель. Теперь эта рукотворная звезда является одним из компонентов, которые придают боевым мехам часть их очарования. По крайней мере, так было во время Войн за Наследие, когда термоядерные двигатели были редкостью.