VerslagAchtbaan 1

Achtbanen

Bedrijfsverslag VEKOMA

VerslagAchtbaan 2

Achtbaanelementen

• Station: Instappen, starten, stoppen• Transportbaan: Versnellen trein

– met rolaandrijving

– met magnetische inductie

• Lift: Naar hoogte brengen– met ketting

– met kabel

• Geleidingsbaan: – met krommingen langs en dwars op de rijrichting

• Ondersteuningen• Trein

VerslagAchtbaan 3

Aanbiedingsproces

• Terrein van pretpark/opdrachtgever is uitgangspunt

• Op terrein staan soms al andere attracties/obstakels

• Opdrachtgever wil bepaalde punten in de baan opnemen

• Eerste stap: bepalen baan

VerslagAchtbaan 4

Bovenaanzicht

• Uitgangspunten bijv.:– Trein van 6 wagons vergt station van 15 meter

– Klant wil beginnen met een transportbaan i.p.v. een lift

– Klant wil station op gelijke hoogte hebben van ingang van een restaurant

– Baan moet een lus maken op een bepaald stuk van het terrein

– Nadat bovenaanzicht globaal bestaat wordt de derde dimensie (hoogte) ingevuld

VerslagAchtbaan 5

Overzicht van een baan

VerslagAchtbaan 6

Baanberekeing in 2D (uitgangspunt is lengte, deze bepaalt grofweg de hoogte)

• 3D baan uitrollen naar 2D

Kromtestralen

Verticale versnellingen (< 5g)

Voorwaartse en zijdelingse versnellingen

Baanhoogte

Snelheid

Vuistregel voor verlies 2 %

VerslagAchtbaan 7

Invloed treinlengte

VerslagAchtbaan 8

Invloed lengte trein

Werkelijke baan

Eerste wagon ‘valt’ alLaatste wagonmoet nog naartop

VerslagAchtbaan 9

Moeilijkheidsfactor

• Als baan niet alleen in hoogte een kromtestraal heeft, maar ook zijdelings, dan zal punt voor punt een ideale zijdelingse kantelhoek moeten worden bepaald.

• Ook deze kantelhoek moet gemiddeld worden berekend wegens de verschillende snelheden van de voorste en achterste treinwagon

VerslagAchtbaan 10

Relatie afstand tot hoogte

• M.g.h : Potentiele Energie

• 0,5 .M. v2 : Kinetische energie

• X(t) = V.t + 0,5 a. t2

– Snelheid op hoogste punt: >> NUL– Wrijvingsenergie ongeveer 2% ‘hoogteverlies’

(vergelijk dit met de wet van Bernouilli)

VerslagAchtbaan 11

Aanbieding

• Als globale baanberekeningen aantonen dat de baan ‘voldoet’ dan zijn voornaamste zaken als lengte, hoogte, aantal bochten en lussen bekend

• Met deze gegevens en de overzichttekening wordt offterte gedaan – Ca 100 offertes per jaar ca 10 werkelijke

opdrachten

VerslagAchtbaan 12

Baan Engineering

• Baan kan 18 uur per dag, 360 dagen per jaar en 20 jaar lang gebruikt worden: dit levert als er elke 5 minuten een trein vertrekt een zeer groot aantal belastingswisselingen op

• Trackberekening gaat voornamelijk in op:– bepalen plaatsen hoogste spanningen

vergelijken van deze spanningen met buig/wissel vermoeiingsspanning

VerslagAchtbaan 13

Wohler curve

Toelaatbare spanning

10 7 wisselingen

25 N/mm2

VerslagAchtbaan 14

Track constructie

VerslagAchtbaan 15

Belastingsgevallen

• Eigen gewicht

• Rem/aandrijfkrachten (treinkracht)

• Windbelasting

• Aarbeving

• Temperatuurbelastingen

VerslagAchtbaan 16

Verdere berekeningen

• Aandrijvingen: lengte van transportbanen, hoogte van lift

• Plaats van ondersteuningen, maximum overbrugging, vooral bepaald door de diameter van de ‘backbone’

• DIN 4112: spanningscontrole aan omtrek en bij lasverbindingen

• DIN 15018: normen voor staal en kraanbouw• DIN 18800: statische en externe controle, knik

VerslagAchtbaan 17

VerslagAchtbaan 18

Rolaandrijving

F veer

F wrijving

M aandrijving

VerslagAchtbaan 19

Rolaandrijving

F veer

M aandrijving

F normaal

F wrijving

Systeemgrens

VerslagAchtbaan 20

Versnellen

Vin krijgt versnellingskracht

Schijnkracht dietraagheid voorstelt

VerslagAchtbaan 21

Remmen

Vin krijgt remkracht

Schijnkracht dietraagheid voorstelt

Drukkracht uitgoefend doorblaasbalg (3 bar regelbare luchtdruk)

VerslagAchtbaan 22

Berekening

• F = m.a– m : stel 1000 kg (per kar)– a : stel 5 m/s2

– F : 5000 N (dit is wrijvingskracht)– DUS: normaalkracht moet liggen bij 5.000 N

• als wrijvingcoefficient 0,5 en rekening wordt gehouden met twee rollen

VerslagAchtbaan 23

Magnetische inductie (wie wil nog vrije module halen?)

• Langs de transportbaan zijn electrische spoelen gemonteerd die een magneetveld opwekken: LSM = lineaire synchroon motor

• Het magneetveld veroorzaakt een krachtenveld op de vin onder de trein

• Door de magneetvelden snel aan en uit te schakelen (met de waargenomen verplaatsing van de trein als ingangsmaat) wordt de trein naar voren gestuwd

VerslagAchtbaan 24

Wielconfiguratie

VerslagAchtbaan 25

VerslagAchtbaan 26

VerslagAchtbaan 27

Frameberekening

Ligging zwaartepunt

Zijdelingsekracht

Wielkrachten?

?

Wielkrachten bepalen ‘spindeltjes’ (asdiameters)

Framebepaling

Ligt Z nog daar?

VerslagAchtbaan 28

‘Karren’ (treinonderdelen)

VerslagAchtbaan 29

VerslagAchtbaan 30

VerslagAchtbaan 31

VerslagAchtbaan 32

VerslagAchtbaan 33

Niet alle achtbanen maken gebruik van een lifthelling; er zijn er ook die meteen gelanceerd worden tot een bepaalde snelheid. Dit kan op meerdere manieren gebeuren.

- BandenNet zoals men banden kan gebruiken voor een lifthelling kan men deze banden ook sneller laten draaien wat een lanceereffect geeft. Aangezien hier geen zeer hoge snelheden mee bereikt kunnen worden moet de lanceerstrook schuin omhoog lopen om de trein meer potentiële energie mee te geven aangezien de lancering zelf niet voldoende is om de trein het hele traject te laten afleggen. In feite is deze vorm van lancering niet meer dan een zeer snelle lifthelling. Dit systeem vinden we onder andere terug in Islands of Adventure bij 'the Incredible Hulk'.

VerslagAchtbaan 34

- LIM

LIM staat voor lineaire inductiemotor. Het systeem is relatief eenvoudig, maar wordt toch nog maar enkele jaren toegepast op achtbanen omwille van de hoge kostprijs. Bij een achtbaan die werkt met een lineaire inductiemotor bevat het treintje permanente magneten. De lanceerstrook, dit is een recht stuk op de achtbaan waar de lancering plaats vindt, bevat elektrische magneten die in eerste instantie de trein aantrekken, en wanneer de trein deze magneten passeert, wordt de polarisatie van de elektromagneten veranderd zodat ze de trein wegduwen. Door dit systeem blijft de trein versnellen tot aan het einde van de lanceerstrook.

VerslagAchtbaan 35

- LSM

LSM is de afkorting van lineaire synchrone motor. Dit systeem verschilt slechts weinig van de lineaire inductiemotor. Het onderscheid is dat bij de lineaire synchrone motor de elektromagneten niet rechtstreeks het treintje doen bewegen, maar wel een klein karretje onder het spoor dat een permanente magneet bevat. Door middel van een haak zit het treintje vast aan het karretje onder het spoor, en wanneer het karretje aan het einde van de lanceerstrook terug wordt afgeremd rijdt het treintje gewoon verder. Het treintje gaat exact even snel als het lopend veld, vandaar de benaming lineaire synchrone motor.

VerslagAchtbaan 36

Vliegwiel

Het vliegwiel werd op de latere versies van dezelfde “Shuttleloop-coaster” gebruikt. Dit systeem bestaat uit een motor die een groot vliegwiel aandrijft waarrond de kabel zit die het treintje over de hele lanceerstrook trekt. Een voorbeeld van een “Shuttleloop-coaster” die gebruik maakt van een vliegwiellancering, is de Turbine in Six Flags Belgium.

VerslagAchtbaan 37

Weightdrop

Dit is een lanceringtechniek die de Duitser Anton Schwarzkopf gebruikte op de eerste versies van zijn “Shuttleloop-coaster”. Het lanceermechanisme bestaat uit een grote ronde cilinder waarin een blok van ongeveer 40 ton (nummer 11) op-en-neer kan bewegen. Door middel van een kabel wordt het blok tot op zijn hoogste punt getakeld, waarna het blok wordt losgelaten, met als tegengewicht het treintje. De vrije val van dit blok levert voldoende kracht om het treintje 86 km/h mee te geven tijdens de lancering.

VerslagAchtbaan 38

Luchtdruk

Het Amerikaanse bedrijf S&S dat over de hele wereld bekend is voor zijn torenattracties, begon vanaf 2000 ook achtbanen te bouwen. Ze bedachten een volledig nieuwe soort achtbaan met een sterke lancering. Om deze lancering te verwezenlijken, gebruiken ze de luchtdruklancering die ze ook in hun torenattracties gebruiken. Eind 2001 verbraken ze hiermee het record van snelste achtbaan ter wereld. Deze achtbaan, Dodonpa in Fuji-Q Highlands (Japan), haalt een snelheid van 172 km/h in 1.8 seconden.

Hoe raar het ook lijkt, dit record is ondertussen alweer gebroken. In de lente van 2003 opent in het Amerikaanse Park Cedar Point een luchtdrukachtbaan van Intamin die maar liefst 193 km/h haalt. Naast dit snelheidsrecord is de achtbaan met zijn hoogte van 128 meter ook de hoogste achtbaan ter wereld, en de achtbaan met de langste helling.

VerslagAchtbaan 39

Studie onderwerpen mechanica en werktuigbouw

• Beweging puntmassa’s (kinematica)

• Traagheidskrachten en zijdelingse versnellingen

• Wrijving en weerstand in lucht

• Wrijving bij remmen

• Aandrijfkrachten via wielomtrek

• Magnetische inductie (buitenbeentje)

• Berekenen statische constructie

• Spanningsleer

• Invloed lasverbinding op toelaatbare spanning

• Vermoeiingsleer

• Constructieleer: assen, lagers, balken, plaat