Можно ли перестроить летающие мышцы дракона, чтобы обойти закон квадрата-куба?

Когда я был подростком, у нас было обычным делом иметь 50-кубовый скутер, который по закону не мог развивать скорость выше 50 км/ч. Когда некоторые из нас хотели настроить скутер и получить больше от двигателя, одним из способов было заменить карбюратор или выхлопную систему (или и то, и другое). ( не пытайтесь делать это дома, ехать со скоростью 110 км/ч по нормальным дорогам с чем-то, рассчитанным на 50, не только незаконно, но и очень глупо, и это быстрый способ устроить ранние похороны )

Этот трюк позволил бы двигателю выдавать большую мощность при том же объеме цилиндра и той же конструкции.

Как это относится к вашим драконам? Ну, вам не нужно переделывать мускулы/двигатель, просто увеличьте метаболизм зверя, позволяя ему сжигать больше питательных веществ и вырабатывать больше энергии при той же структуре.

Между прочим, это тот же трюк, который используют птицы, чтобы они могли летать.

Ваши драконы в настоящее время большие голуби: гигантские грудные при движении вниз, предположительно пропорционально маленькие суперклювовидные при движении вверх. Фоновое чтение

Но вы можете воспользоваться преимуществом графена и правилом крутости и смоделировать своих драконов на основе уникальной птицы: колибри .

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

Большинство парящих птиц имеют крылья с большим удлинением, которые подходят для полета на низкой скорости. Колибри — уникальное исключение — они лучше всех умеют парить. Полет колибри отличается от полета других птиц тем, что крыло вытянуто на протяжении всего хода, что представляет собой симметричную восьмерку, при этом крыло создает подъемную силу как при движении вверх, так и при движении вниз. Колибри взмахивают крыльями примерно 43 раза в секунду, в то время как другие могут достигать 80 раз в секунду.

Колибри летают, как насекомые. Их крылья двигаются как бы гребными, а грудные и суперклювовидные мышцы в своем вкладе ближе к симметричным. Они генерируют вихри как часть своего подъемного механизма, что было бы круто для дракона, потому что создавало бы пылевые вихри близко к земле.

Можно возразить, что драконы слишком большие и тяжелые, чтобы летать, как колибри. Я отсылаю этих скептиков выше к «графену и правилу прохлады» и предлагаю им направить свою скептическую энергию на проблемы, связанные с дыханием огня.

как можно перестроить большую грудную мышцу и соединяющуюся с ней кость, чтобы производить больше энергии при той же массе?

Большая грудная мышца соединяется с костью руки, поэтому я собираюсь предложить решение, которое является биологически правдоподобным:

Из-за некоторых мутаций некоторые драконы рождаются с частично сросшимися передними ногами и крыльями. Это добавляет много мышечной силы к каждому взмаху крыла.

На протяжении тысячелетий (или, может быть, более длительных периодов) драконы эволюционировали, чтобы иметь только четыре конечности. Крылья становятся еще более мускулистыми, достигая желаемого результата.

Вы можете посмотреть на птерозавра по имени Кетцалькоатль . Считается, что это самое большое летающее животное с размахом крыльев 10-11 метров. По современным оценкам его вес составляет 200-250 кг. По более ранним оценкам размах их крыльев составлял целых 21 м, так что мы должны предположить, что это возможно для такого зверя — и дракон с размахом крыльев в 20 м и весом (скажем) в 400 кг был бы весьма внушительным.

Существуют разные теории относительно того, насколько хорошо они летали, но недавняя компьютерная модель предполагает, что Кетцалькоатль был способен летать со скоростью до 80 миль в час в течение 7-10 дней на высоте 15 000 футов.

Кетцалькоатль был построен совсем не так, как дракон, с крыльями далеко назад (см. Рисунок), но важно то, что существовал летательный аппарат такого размера, и, следовательно, дракон такого же размера должен быть возможен без искажения физики. Если ваш дракон дышит огнём, он может извергать под собой огонь, чтобы создать кратковременные термики для быстрого подъема.

Нет, закон квадрата-куба применим ко многим аспектам полета, крылья должны перемещать достаточно воздуха, чтобы противодействовать весу животных.

Что касается изменения мышц, это не поможет, укорочение мышцы также уменьшает расстояние, которое она может пройти, то есть изменение длины во время сокращения, ваши мышцы будут супермощными, но будут двигаться всего на полдюйма. Это означает, что ваш дракон не может махать крыльями. обмен длины на толщину не дает вам возможности летать. генерируемая общая подъемная сила не улучшается за счет того, что мышцы становятся короче и шире.

Укрепление костей помогает уменьшить общий вес животного и, в частности, уменьшить вес крыльев. Более легкому крылу требуется меньше усилий для перемещения того же количества воздуха (поскольку мышцы должны перемещать крыло так же, как и воздух). Из-за этого прибыль, которую вы можете получить, довольно мала, не незначительна, но и не так уж велика. Крылья по-прежнему должны перемещать достаточно воздуха, чтобы противодействовать весу животного, что является настоящим убийцей закона квадрата-куба, массы животного и количества воздуха, которое вам нужно вытеснить, чтобы противодействовать ему.

Отношение мощности к массе мышц – довольно жесткий предел, птицы сделали все возможное, сохранив при этом мышцы функциональными. У вас может быть система для восстановления этой энергии (хвосты кенгуру), но первоначальная энергия все равно должна исходить от мышц. Пока драконы носят с собой лишние конечности, им будет трудно даже достичь того же размера, что и у птиц.

Основные проблемы с большим драконом в порядке возрастания важности:

• Плотность мышечной силы

Могут быть линейные двигатели (в широком смысле, что такое мышцы), достаточно мощные по массе или объему. Для необычной эволюции, которая решила последние проблемы, это было бы достаточно просто. Как мы увидим позже, это даже не ограничивающий фактор человеческой силы при нормальных обстоятельствах.

• Мышечная сила

Мышца не должна разрывать себя и свои опоры (что-то делают человеческие мышцы, если вы используете их на максимальной мощности). Поищите симптомы столбняка - или нет, но мускулы на полную мощность - ужасная штука. Но существуют материалы, более прочные, чем человеческие ткани, и они могут усилить ткани дракона. Углеродные нанотрубки и графен в настоящее время довольно популярны. Агрегированные алмазные наностержни также могут быть использованы для получения довольно хороших костей.

• Забор топлива

Мышцам нужен кислород и сахар (или что-то еще, что этот организм может использовать). Которые переносятся кровью. Уровень сахара может значительно увеличиться при правильной биохимии, если он может метаболизировать свои запасы (вероятно, жир) достаточно быстро, чтобы не отставать. С кислородом немного сложнее. Кровь могла бы нести больше, но потребление кислорода ограничено легкими. Им потребуются не только большие, но и, возможно, что-то более эффективное, вроде биологического нагнетателя . Отходы, такие как углекислый газ, необходимо удалять, но растворы для всасывания здесь должны удваиваться как выхлопы.

• Управление теплом

Вероятно, наиболее важным и часто считающимся самым большим ограничителем мышечной силы для крупного организма является закон квадрата-куба: объем мышц (и теоретически сила, но также и тепловыделение) увеличивается с объемом, в то время как поверхность мышц ( и его способность отводить отработанное тепло) увеличивается с поверхностью. Так что дракону понадобится чрезвычайно эффективная система кровообращения, чтобы избавляться от жара — от воды вы не станете намного лучше, так что вам придется перекачивать больше крови быстрее и по большему количеству сосудов. Это относится как к потреблению тепла, так и к потреблению топлива, поскольку потребление топлива также ограничено поверхностью.

Тогда это тепло должно будет куда-то деваться. Вышеупомянутый нагнетатель мог бы помочь, но также и гигантские крылья, которые нужны дракону, чтобы летать, и это сделает хорошие радиаторы - крылья также должны увеличиваться из-за закона квадрата-куба. вы даже можете повеселиться и направить нагнетатель вниз, с его обжигающе горячим выхлопом, немного похожим на широкое оружие.

Может потребоваться повышенное потоотделение, особенно через нагнетатель. В мышцах также могут быть небольшие холодные узелки, которые помогают избавиться от тепла во время короткого интенсивного усилия, хотя проектирование такой биологической системы, которая должна быть маленькой и достаточно легкой, может быть проблемой.

Должен быть баланс между непрактично большими крыльями (для лучшего планирования) и непрактично мощными мышцами (для полета с двигателем), в зависимости от того, насколько эффективны эти системы и насколько прочны ткани дракона. В любом случае, для этого может потребоваться либо искусственный дизайн, либо очень необычная эволюция, но это может помочь вырастить драконов немного больше. Я подозреваю, что дракон был бы способен только к пунктуальным интенсивным усилиям, чтобы взлететь, а затем в основном скользить, как вымерший Кетцалькоатль, упомянутый в ответе Клауса Æ. Могенсен.

У дракона был бы очень плоский и широкий профиль, очень похожий на ската манта, но это могло бы соответствовать вопросу. Взмахи крыльев вверх и вниз будут сильно отличаться от всего, что происходит на земле. Если бы у вас был сросшийся плечевой пояс с верхней костью крыла с очень небольшим диапазоном движений, мышцы туловища работали бы, скручивая верхнюю кость крыла (нашу юмористическую кость), вращая нижнее крыло при ваших движениях вверх и вниз. (от локтя до запястья), эта часть крыла будет короткой и толстой по сравнению с тем, что мы обычно представляем себе как крыло. Подавляющее большинство крыльев по площади поверхности и подъемной силе будут «руками», как у летучей мыши. Любые мысли и возможные проблемы с этим? Между прочим, вероятно, потребуется специальная система сухожилий, чтобы передать огромную силу вниз к кончикам крыльев, чтобы предотвратить превращение легкого скелета вашего дракона в пыль.