DE2504011A1

DE2504011A1 - Vergnuegungsbahn

Info

Publication number: DE2504011A1
Application number: DE19752504011
Authority: DE
Inventors: Karl Walter Bacon
Original assignee: Arrow Development Co Inc
Current assignee: ARROW HUSS Inc MOUNTAIN VIEW CALIF US
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1975-08-21
Also published as: CA1011770A; US3889605A; FR2261031A1; HK54182A; GB1490018A; DE2504011B2; DE2504011C3; CH588255A5; DE7502904U

Description

Priorität: 19. Februar 1974 - USA - Serial No. 443 814

Zusammenfassung

Eine in sich geschlossene Vergnügungsbahn wird beschrieben, bei der ein Passagierfahrzeug über zwei Schienen läuft, die einen Teil aufweisen, in dem jede Schiene, der gleichen Wendelform mit Bezug auf eine gemeinsame, im wesentlichen horizontale Achse folgt, so daß durch die komplexen und sich ändernden Kräfte, die auf den Passagier wirken, einzigartige Eindrücke für den Passagier erzeugt werden.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein Vergnügungsbahnen und insbesondere solche Vergnügungsbahnen, bei denen Passagiere tragende Fahrzeuge .

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ORIGINAL INSPECTED

längs einer endlosen Spur geführt werden.

Vergnügungsbahnen nach Art einer Berg- und Talbahn sind sehr populär, üblicherweise weisen diese Bahnen ein Fahrzeug oder einen Zug aus gekuppelten Fahrzeugen auf, die längs zweier paralleler Schienen laufen, die schnell ansteigen und absteigen, um verschiedene Kräfte auf den Benutzer zu entwickeln, die erregende Eindrücke ergeben. Gelegentlich werden gewisse Variationen verwendetem den Reiz einer Fahrt zu erhöhen. Eine dieser Variationen ist eine Schleife, in der das Fahrzeug kopfüber gedreht wird. Solche Bahnen mit einer Schleife sind bekannt (US-Patentschriften 609 164 (1898); 812 595 (1906); 1 441 404 (1923); 2 567 438 (1951); und 3 411 783 (1968). Es ist eine weitere Variation bekannt, bei der eine Einschienenbahn mit geschlossener Schleife einen Schienenteil aufweist, der als Wendel mit senkrecht orientierter Achse ausgebildet ist (US-Patentschrift 750 246 (1904).

Durch die Erfindung soll eine solche Vergnügungsbahn verfügbar gemacht werden, die für Passagiere einen Reiz ergibt, der sich erheblich von den bekannten Vergnügungsbahnen dieser Art unterscheidet.

Durch die Erfindung soll ferner eine komplex geformte Vergnügungs-Schienenbahn mit verbesserter Konstruktion verfügbar gemacht werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Kurz gesagt, ist die Fahrzeugführungsstruktur nach der Erfindung so geformt, daß ein Passagierfahrzeug durch einen komplexen Weg nach Art einer Kunstflugrolle in wenigstens einem Teil der Bahn geführt wird. Dem Fahrzeug wird eine erhebliche Vorwärtsbewegungskomponente erteilt, kombiniert mit einer gleichzeitigen Rotation des Fahrzeuges in einem im wesentlichen kreisförmigen Weg um eine Achse der Bahn, die sich in Richtung der Vorwärtsbewegung erstreckt.

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Diese Achse ist im wesentlichen horizontal.

Eine solche Fahrzeugbewegung wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch einen Abschnitt eines Fahrzeugführungsschienenpaares erreicht, der einer Wendel mit einem Steigungswinkel größer als 40° folgt, wobei dieser Winkel sich allmählich an jedem Ende des wendeiförmigen Teils vergrößert, um den Öbergangs-Schienenabschnitt zu bilden, der in den wendel formigen Abschnitt hinein und aus diesem herausgeht.

Jede der Schienen folgt dem gleichen Wendelweg, wobei eine Schiene axial um eine kleine Distanz gegenüber der anderen versetzt ist, um einen erforderlichen Raum zwischen den Schienen zu bilden, um das Fahrzeug darauf abzustützen. Eine spezifische Schienenstruktur, die im folgenden näher beschrieben wird, hat die Form einer zylindrischen Wendel.

Die resultierende Kraft, die auf einen Passagier ausgeübt wird, der durch einen solchen Fahrzeugführungsabschnitt fährt, ist komplex, wobei die verschiedenen Komponenten sich schnell ändern, so daß ein stärkerer Reiz auf den Fahrgast ausgeübt wird. Die Rotation des Fahrzeuges um eine im wesentlichen horizontale Achse ergibt eine Zentrifugalkraft, die eine erhebliche positive Netto-Kraft auf den Passagier gegen den Fahrzeugsitz aufrechterhält. Gleichzeitig mit der Zentrifugalkraft, die sich aus der Rotation des Fahrzeuges ergibt, ist eine erhebliche Geschwindigkeitskomponente in Vorwärtsrichtung vorhanden, d.h. parallel zur im wesentlichen horizontalen Achse.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 allgemein eine Vergnügungsbahn mit insgesamt

geschlossener Schleife, bei der die Erfindung verwendet wird;

Fig. 2 ein Teil der Bahn nach Fig. 1;

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Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils oer Bahn nach Fig. 1;

Fig. 3A die Parameter einer Wendel;

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3; und

Fig. 5 Details einer speziellen Struktur zur Verwirklichung

des Schienenweges gemäß Fig. 3.

In Fig. 1 ist allgemein eine in sich geschlossene Vergnügungsbahn dargestellt. Eine Anzahl Passagierfahrzeuge 11 sind in Form eines Zuges gekuppelt und laufen auf zwei endlosen Schienen 13 und 15. Eine Einsteigestation 17 kann nahe dem tiefsten Punkt der in sich geschlossenen Fahrzeugbahn angeordnet sein. Ein steiler aufwärtsführender Teil 19 ist vorgesehen, um mechanisch einen Zug von der Einsteigestation 17 an eine Stelle 21 zu führen, die der höchste Punkt der Bahn ist. Wie üblich wird ein Zug aus Passagierwagen den steilen Anstieg 19 mit einem nicht dargestellten mechanischen Antriebssystem aufwärtsbewegt und dann freigegeben. Der Zug wird durch den Rest der Bahn durch die Schwerkraft bewegt, bis er zur Einsteigstation 17 zurückkehrt, wo er angehalten wird. Der Zug wird anfänglich durch seinen Abstieg längs des Schienenteils 23 auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt.

Wie insbesondere aus Fig.1 und 3 ersichtlich ist, beginnt die Schiene 13 am Punkt 25 einen wendelförmig geformten Abschnitt, und etwa bei 27 endet die Wendel form. In ähnlicher Weise tritt die Schiene 15 etwa an der Stelle 29 in einen wendelförmig geformten Teil ein, während der wendelförmig geformte Teil etwa bei 31 endet. Ein Übergangsabschnitt 33 der beiden Schienen existiert angrenzend an das vordere Ende der wendeiförmigen Schienensegmente, wo der Zug 11 am schnellsten läuft. In ähnlicher

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Weise existiert ein Übergangsabschnitt 35 der beiden Schienen angrenzend an das gegenüberliegende Ende der wendeiförmigen Schienenteile. Die öbergangsabschnitte 33 und 35 ergeben einen weichen Eingang und Ausgang der Fahrzeuge in die Schienensegmente mit wendeiförmigem Weg hinein und aus diesem heraus, so daß ein Passagier keinen abrupten, unkomfortablen Stoßen ausgesetzt ist. Die wendeiförmigen Schienenabschnitte sind symmetrisch um eine imaginäre Achse 37. Die Achse 37 ist im wesentlichen horizontal, vorzugsweise mit einer kleinen Abwärtsneigung, um dazu beizutragen, die Geschwindigkeit des Zuges 11 beim Durchlauf aufrechtzuerhalten. Diese Neigung und die Höhe des Schienenteils 21 relativ zur Erhebung der wendeiförmigen Schienenteile sind so berechnet, daß eine Minimalgeschwindigkeit des Zuges 11 durch den Wendel teil auf einem Wert gehalten wird, bei dem eine erhebliche Zentrifugalkraft der Zugwagen gegen die Schienen aufrechterhalten wird.

Wie besonders aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, hat der wendeiförmige Teil der Schiene 13 zwischen den Punkten 25 und 27 exakt die gleiche Form wie der wendel fdrmige Teil der Schiene 15 zwischen den Punkten und 31."Diese beiden Schienenteile folgen dem Weg einer zylindrischen Wendel und sind um einen festen Abstand in Richtung längs der Achse gegeneinander versetzt. Der Abstand irgendeines Punktes einer dieser Schienen im wendeiförmigen Teil ist gleich dem Abstand "r" von der Achse 37. Es ist auch möglich, daß die wendel fdrmigen Schienenabschnitte sich von der dargestellten zylindrischen Form unterscheiden, so daß sich eine konische Wendel ergibt.

Eine Steigung t (Fig. 3) der wendel fdrmigen Schienensegmente ist so gewählt, daß sie größer als 40° ist, um den Passagierzug, der durch den wendel fdrmigen Schienenabschnitt läuft, eine erhebliche Vorwärtskomponente zu erteilen. Definitionsgemäß ist die Steigung einer Wendel der Winkel zwischen einer Tangente an einem Punkt und einer Linie oder Ebene, die senkrecht zur Achse 37 der Wendel steht. Die Steigung t

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ist in Aufsicht für einen Teil der Schiene 15 innerhalb des Wendelabschnitts in Fig. 3 dargestellt. Eine maximale Steigung für eine solche Vergnügungsbahn beträgt etwa 70°. Aufgrund der mathematischen Definition einer Wendel ist die Steigung für jeden Punkt längs der Wendel gleich. Bei der Anwendung auf die dargestellte Bahn kann der Steigungswinkel im Wendel abschnitt der Bahn jedoch in gewissem Umfang variieren, ohne daß der Eindruck auf die Passagiere merklich beeinflußt wird.

Die in der Zeichnung dargestellten Wendel abschnitte sind etwa 1 1/2 Zyklen lang. Ein Zyklus einer Wendel erfolgt von einem Bezugspunkt, wenn sich die Wendel in einem Kreis zurück zu diesem Bezugspunkt bewegt, gesehen in einer Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Achse. Die Übergangssektionen 33 und 35 zu den wendeiförmigen Schienensegmenten haben Neigungen (von denen die WendelSteigung gemessen wird), deren Winkel in dem Übergangsabschnitt wachsen, wenn der Abstand vom Wendelsegment weg wächst. Beispielsweise ist eine imaginäre Wendel-Bezugskurve 39 in Fig. 3 im Ausgangsübergangsabschnitt 35 dargestellt. Die Kurve 39 ist eine Verlängerung des Wende!segments der Schiene 13, das an der Stelle 27 endete. Ersichtlich steigt der Steigungswinkel der Schiene 13 im übergangsabschnitt 35 mit wachsendem Abstand von der Stelle 27.Das Gleiche gilt für den Eingangs-Übergangsabschnitt 33 gemäß Fig. 3 bezüglich einer Kurve 41, die eine Verlängerung des Wendelsegments der Schiene 15 darstellt.

Die Steigung der Schiene kann auch als Neigungswinkel (Tangente) der Schiene mit Bezug auf die Achse 37 in einer Ebene ausgedrückt werden, die durch die Tangente und die Achse gebildet wird. Ein solcher Führungswinkel α beträgt maximal 50° in der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform (90° abzüglich eine Maximalsteigung von 40°). Der Neigungswinkel der Schienenabschnitt in den Übergangssegmenten 33 und

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mit Bezug auf die Achse 37 wird kleiner mit wachsendem Abstand von den Wendel abschnitten.

Mit Bezug auf Fig. 3A wird die Natur einer Wendel, wie sie in der vorliegenden Vergnügungsbahn verwendet wird, noch auf andere Weise beschrieben. Es soll ein Zyklus der Schiene 31 betrachtet werden, der in Fig. 3A auf der Oberfläche eines imaginären Zylinders beschrieben wird. Wenn der Zylinder 30 eine Umdrehung aufwärts über Fig. 3A über eine ebene Fläche gerollt wird, bilden die Punkte, an denen die Wendel 31 die Ebene berührt, eine gerade Linie 31: eine Line 32 kann in ähnlicher Weise durch ein Ende des Zylinders 30 gebildet werden. Die Länge der Linie 32''istgleich dem Umfang des Zylinders 30. Eine Linie 34, die in der ebenen Oberfläche senkrecht zur Linie 32 gebildet wird, bildet ein rechtwinkeliges Dreieck. Die Hypotenuse ist die Linie 31', die den Steigungswinkel t mit der Linie 32 bildet und den Vorhaltewinkel α mit der Linie 34.

In Fig. 5 sind Details einer speziellen Schienenkonstruktion ersichtlich. Fig. 5 zeigt einen Teil des wendeiförmigen Schienenabschnittes, der in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden ist. Fig. 5 zeigt zusätzlich die Stützstruktur für die Schienen 13 und 15 in diesem Bereich. Die Stützstruktur weist eine Stützschiene 43 auf, die durch die Länge der Bahn durchlaufen kann. Die Stützschiene 43 wird selbst mit geeigneten Strukturen abgestützt, die mit dem Grund verankert sind, beispielsweise einem Pfosten 45. Haltearme sind periodisch längs der Länge des Stützrohres 43 angeordnet, um die Schienen 13 und 15 daran zu halten. Gemäß Fig. 5 ist ein Arm 47 an einer Außenfläche der Schiene 13 verankert und wird von dieser um einen gewissen Abstand entfernt, ehe er quer zur Stützschiene 43 verläuft. Ein ähnlicher Arm 49 hält die Schiene 15 mit Bezug auf die Stützschiene 43. Diese Armstruktur erlaubt es, einen Wagenzug zu verwenden, wie in

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Fig. 2 dargestellt, bei dem Räder derart vorgesehen sind, daß sie auf gegenüberliegenden Seiten der Schienen laufen, um die Wagen daran zu hindern, von der Bahn abzufallen, während sie umgekehrt sind, falls die Geschwindigkeit durch irgendeine Fehlfunktion auf einen niedrigen Wert herabgesetzt wird. Zusätzliche, nicht dargestellte Räder sind an der Unterseite jedes Wagens vorgesehen und laufen auf der Innenseite der Schienen, um die Wagen längs dieser zu führen.

Die Raumform, der die Stützschiene 43 in dem wendelförmigen Schienenabschnitt folgt, ist ebenfalls eine Wendel mit der gleichen Steigung wie die Schienen 13 und 15 im Wendel abschnitt gemäß Fig. 3. Der zylindrische Wendelweg, dem die Stützschiene 43 folgt, hat jedoch einen Radius, der größer ist als der Radius r der Wendelwege, denen die Schienen 13 und 15 folgen,die mit Einrichtungen wie den Armen und 49 verankert werden sollen, in der Weise, daß sich ein hindernisfreier Raum längs der Schienen ergibt, der den Fahrzeugen erlaubt, unter das Niveau der Schienen herabzureichen, damit ein tiefliegender Schwerpunkt bezüglich der Schienen erreicht werden kann.

Jeder der Wagen des Zuges 11, beispielsweise der voreilende Wagen und der nächste Wagen 53 im Zug (Fig. 2) werden so ausgebildet, daß ihr Schwerpunkt so tief wie möglich liegt. Die Bodenstruktur jedes Wagens hängt nach unten in den Raum zwischen den Schienen 13 und 15, der dadurch freigehalten wird, daß die Schienen an der Stützschiene gehaltert werden. Dadurch wird die Position der Passagiere mit Bezug auf die Schienen erniedrigt. Jeder der Wagen weist auf jeder Seite drei Räder auf, die mit einer einzelnen Schiene in Berührung stehen. Im vorderen Wagen 51 sind zwei Räder 55 und 57 am vorderen Ende so konstruiert, daß sie den Wagen unter normalen Umständen auf der Schiene abstützen. Aus Sicherheitsgründen ist auch ein Rad 59 in dieser Radanordnung vorgesehen, um den Wagen für den Fall abzustützen, daß sich versehentlich Kräfte bilden, die dazu neigen, den Wagen von den Schienen zu entfernen. Der rückwärtige Teil des, vorderen

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Wagens 51 wird mit einer ähnlichen Radanordnung an der Vorderseite des nächsten Wagens 53 abgestützt, der hinter dem vorderen Wagen 51 befestigt ist. Wenn die Räder auf diese Weise zusammengefaßt werden, und zwei Wagen sich in die Abstützung teilen, kann der Schwerpunkt mit Bezug auf die Schienen 13 und 15 niedrig gelegt werden.

In einer speziellen, dargestellten Struktur besteht jede der . Schienen 13 und 15 vorzugsweise aus einem hohlen, steifen Metallrohr mit kreisförmigem Querschnitt. Die Stützschiene 53 hat eine ähnliche Querschnittsform, nur daß vielleicht dieStützschiene 43 zur Erzielung höherer Festigkeit größere Abmessungen hat. Die Verwendung von Schienen 13 und 15 und Stützschiene 43 mit kreisförmigem Querschnitt erlaubt ihre Verformung in die verschiedenen oben diskutierten Formen, ohne daß Betrachtungen hinsichtlich der Orientierung einer flachen Oberfläche in irgendeiner speziellen Weise angestellt werden müssen.

Ersichtlich ergibt die in der Zeichnung dargestellte Bahn eine Anzahl von unabhängig wirkenden Kraftkomponenten, die auf einen in einem Wagen des Zuges fahrenden Passagier wirken, wenn dieser über die wendelförmig geformten Schienenteile läuft. Wegen des großen Steigungswinkels hat der Passagier merklich das Gefühl einer Vorwärtsbewegung durch den Wendelteil. Eine Zentrifugalkraft wird ebenfalls entwickelt, wenn der Wagen um die Achse 37 der wendeiförmigen Schienensegmente verdreht wird. Darüberhinaus ändert eine Längsachse des Wagens, die sich von der Vorderseite zur Rückseite erstreckt, schnell ihre Richtung mit Bezug auf die Erde. Eine solche Fahrzeugachse ist allgemein parallel zu den Tangenten des wendeiförmigen Schienensegments, über das das Fahrzeug läuft. Durch die Drehung um die Achse 37 dreht jeder Wagen auch um diese seine eigene Achse.

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Claims

Patentansprüche

/ 1.) Vergnügungsbahn mit wenigstens einem Passagiere aufnehmenden Fahrzeug und einem Schienenpaar, das mit Bezug auf den Boden fest montiert ist, um das Fahrzeug zu tragen und über einen vorgegebenen Weg zu führen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen einen Teil aufweisen, in dem jede Schiene des Paares einem Weg im Raum folgt, der im wesentlichen an eine Wendel form mit gemeinsamer, im wesentlichen horizontaler Achse angepaßt ist, daS die Wendel form sich über eine Länge erstreckt, die für wenigstens einen vollen Zyklus ausreicht, und die beiden Schienen des Schienenpaares gleiche Wendel form haben, in axialer Richtung jedoch gegeneinander verschoben sind.
2. Bahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steigungswinkel der Wendel form größer als 40° ist.
3. Bahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelform die einer zylindrischen Wendel mit konstantem Radius hinsichtlich der gemeinsamen Achse ist.
4. Bahn nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an beide Enden des Wendel teils der Schienen Übergangsschienenteile vorgesehen sind, die mit wachsendem Abstand von dem Wendelteil allmählich anwachsende Steigung aufweisen.
5. Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4,. dadurch gekennzeichnet, daß eine Stützstruktur vorgesehen ist, die einer Wendel form folgt, die die gleiche gemeinsame Achse hat wie die Wendelform der Schienen, die Stützstruktur einen größeren Wendelradius hat als die beiden Schienen, und die Stützstruktur in der Nachbarschaft der Schienen angeordnet ist, wobei Tragarme die Schienen mit der

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Stützstruktur verbinden und die Stützstruktur am Boden verankert ist.
6. Bahn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schienen kreisförmigen Querschnitt haben und die Stützarme fest und periodisch auf die Länge verteilt an der wendelförmigen Stützstruktur befestigt sind und zu einem Oberflächenteil jeder Schiene führen, der am weitesten von der anderen Schiene entfernt ist.
7. Bahn nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstruktur im wesentlichen zwischen den Schienen angeordnet ist.
8. Bahn nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Einrichtungen aufweist, mit denen es auf den Innenflächen der Schienen durch den wendeiförmigen Teil läuft, so daß ein darin befindlicher Passagier kopfüber gedreht wird, unddaß' die Bahn Einrichtungen aufweist, mit denen wenigstens ein Fahrzeug mit ausreichender Geschwindigkeit durch die Bahn gefördert wird, um eine Netto-Kraft des Fahrzeuges nach außen gegen die Schienen aufrechtzuerhalten, so daß ein Passagier im Fahrzeug ebenfalls eine Auswärtskraft auf die Schienen zu erfährt.
9. Bahn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Räder am Boden aufweist, die einen derartigen Abstand aufweisen, daß das Fahrzeug längs der Schienen getragen wird, wobei der Fahrzeugboden die Schienen im wesentlichen parallel zu sich zwischen diesen erstreckenden geraden Linien überspannt, und daß das Fahrzeug wenigstens einen Fahrgastsitz aufweist, der so angeordnet ist, daß ein Passagier in einer aufrechten Sitzstellung mit Bezug auf den Boden des Fahrzeuges gehalten wird.
10. Bahn nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug aus einer Hehrzahl von einzelnen Wagen besteht, die zu einem Zug zusanniengekuppelt sind, wobei jewßils einer von unmittelbar aneinander gekuppelten Wagen des Zuges gemeinsame Räder aufweist.

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