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Steueranlage für die Schnürbodenmaschinerie von Bühnen
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Die Erfindung betrifft eine Steueranlage für die Schnürbodenmaschinerie
von Bühnen, bestehend aus mehreren Antrieben von ortsfesten und beweglichen Zügen
für Kulissen, Beleuchtungseinrichtungen, Sichtbegrenzungen udgl.
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Für das Heben, Senken usw. von Kulissen, Beleuchtungseinrichtungen
usw. werden in üblicher Weise ortsfeste und bewegliche Seilzüge odgl. verwendet,
die durch das Bühnenpersonal vom Schnürboden oder von der Seitengalerie aus bedient
werden. Änderungen des Bühnenbildes und damit Ortsveränderungen der Kulissen, gegebenenfalls
der Austausch ganzer Kulissen, sind dabei häufig nicht nur während der Aufführungspausen
erforderlich, sondern auch während der Auf führung für szenische Bühnenbildbewegungen.
Dabei müssen Prospekte, Plafond's udgl. in vielfältiger Weise sowohl einzeln als
auch in Gruppen bewegt werden. Diese Bewegungen wiederum müssen gleichzeitig oder
zeitlich versetzt, im Gegenlauf, in Wellenform, in Schaukel- und in Kippabläufen
usw. durchführbar sein.
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Bildbewegungen, die z.B. einen wellenförmigen Verlauf oder eine szenische
Neigungsänderung für ein Plafond durchführen, erfordern einen hohen technischen
Aufwand von geschultem und konzentriert arbeitendem Bühnenpersonal.
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Solche Arbeiten sind nicht nur schwer und kompliziert, sondern auch
sehr risikoreich, weil die teilweise tonnenschweren Kulissen, Beleuchtungskörper
usw. über den Schauspielern hängen. Ein falscher Handgriff des Personals kann dann
dazu führen, daß ungewollt eine Kulisse oder ein anderes Teil abgesenkt wird oder
zwei Ortsveränderungen statt nacheinander parallel und kollidierend erfolgen. Dadurch
wird nicht nur der Ablauf des Geschehens auf der Bühne gestört, sondern es ergeben
sich erheb-
liche Gefahren für die Schauspieler.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steueranlage der eingangs
genannten Art zu schaffen, die bei Entlastung des Bühnenpersonals eine automatisierte,
speicherfähige und gesicherte sowie freizügige Bewegung von Kulissen und ähnlichen
Teilen ermöglicht, wobei auch komplizierte Bewegungsabläufe möglich sind, in allen
Fällen aber insbesondere das Risiko von Fehlbewegungen und somit einer Gefährdung
von Schauspielern und Personal wesentlich verringert ist.
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Ausgehend von einer Steueranlage der eingangs genannten Art wird
diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst: 1. Jedem Antrieb ist ein autonomer
Antriebsrechner zugeordnet; 2. alle Antriebsrechner sind zusammen mit einem gemeinsamen
Vermittlungsrechner an eine gemeinsame Sammelleitung angeschlossen; 3. einem Bedienpult
ist ein Bedienrechner zugeordnet, der mit dem Vermittlungsrechner in Verbindung
steht; 4. den Antriebsrechnern werden über Istwertgeber Positionsdaten ihres jeweiligen
Antriebs zugeführt, sie steuern und überwachen abhängig von Befehlen des Vermittlungsrechners
ihren Antrieb einschließlich der Errechnung und Regelung von GeschwindigkeAten und
geraeni ben Positionsdaten und Fehlermeldungen an>'vermittlungsrechner; 5. der
Bedienrechner überwacht und verwaltet Befehlstasten, Schalter und Anzeigen des Bedienpultes,
interpretiert Gruppenzusammenstellungen von Antrieben, speichert Datenketten für
vorgegebene Bewegungsabläufe und übermittelt Fahrbefehle an den Vermittlungsrechner;
6. der Vermittlungsrehner überwacht den Datenverkehr von und zum Bedienrechner sowie
von und zu den Antriebsrechnern, führt Listen mit Istwerten aller Antriebe und über
andauernde Fehlerzustände, prüft laufend die Datenwege zu allen übrigen Rechnern
und führt im Fehlerfall die erforderlichen Schaltungsmaß-
nahmen
durch.
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Eine solche Steueranlage mit einem funktionsgerecht verteilten Rechnernetzwerk
bietet ideale Voraussetzungen für die Ausführung auch komplizierter Bewegungsvorgänge,
wobei die einzelnen Bewegungsabläufe gespeichert sein können und auch parallel und
abgestimmt aufeinander durchführbar sind. Kulissen und andere Teile, die an mehreren
Zügen hängen, können auch bei ungleicher Lastverteilung nicht nur synchron bewegt,
sondern auch gekippt und geschwenkt werden, wobei die hierfür erforderlichen Geschwindigkeitsabstufungen
automatisch errechnet werden.
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Besonders wichtig ist auch, daß alle Bewegungen der Züge einzeln und
unter Beachtung von gegenseitigen Kollisionen überwacht werden, so daß die Risiken
für die Schauspieler und das Personal wesentlich verringert sind.
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Die Steueranlage nach der Erfindung läßt sich besonders vorteilhaft
und bei niedrigem Aufwand auch für sehr große Bühnen mit einer Vielzahl von beispielsweise
80 oder mehr Zügen verwenden. Spätere Erweiterungen oder Änderungen sind ohne Schwierigkeiten
und bei geringen Kosten möglich.
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Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßig kann beispielsweise vorgesehen sein, daß die Antriebsrechner so ausgelegt
sind, daß sie unter Auswertung von Fahrtrichtungs-, Geschwindigkeits-und Gruppenzusammenstellungsbefehlen
laufend die Soll-Lage ihres Antriebs errechnen und bei Abweichungen zwischen der
jeweiligen Ist- und Soll-Lage Korrekturen veranlassen. Wenn dabei die festgestellten
Abweichungen zwischen der Ist- und der Soll-Lage einen vorgegebenen Maximalwert
übersteigen, schalten die Antriebsrechner ihren Antrieb ab. Die Antriebsrechner
sind darüber hinaus zweckmäßig so ausgelegt, daß sie eine Sicherheitsüberwachung
ihres Antriebs durchführen, insbesondere eine Schleppfehler- und Schlaffseilüberwachung
sowie eine über wachung von Vor- und Not-Endschaltern. Es wird also jeder Antrieb
individuell durch den eigenen Rechner auf kritische Punkte hin überwacht. Unabhängig
davon erfolgt eine
zentrale überwachung auch hinsichtlich der gegenseitigen
Abhängigkeiten durch den Vermittlungsrechner. Gefahren für das Personal und die
Schauspieler werden dadurch weitgehend ausgeschaltet, selbst wenn eine der Überwachungen
ausfällt.
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Eine zusätzliche Weiterbildung ist darauf gerichtet, daß der Vermittlungsrechner
über eine serielle Schnittstelle und eine serielle Reserve-Schnittstelle sowie zugehörige
Leitungen mit dem Bedienrechner verbunden ist und bei Störungen des Datenverkehrs
automatisch auf die Reserveschnittstelle umschaltet. Diese Art des Datenverkehrs
zwischen dem Vermittlungsrechner und dem Bedienrechner ermöglicht lange und wenig
aufwendige Leitungen zwischen den Antriebsrechnern und dem Vermittlungsrechner einerseits
und dem Bedienpult mit dem Bedienrechner andererseits, so daß die beiden Baugruppen
an der jeweils günstigsten Stelle untergebracht werden können. Andererseits stellt
die automatische Umschaltung sicher, daß auch im rauhen Betrieb Ausfälle der Anlage
durch Leitungsstörungen weitgehend vermieden werden.
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Als Sicherheitsmerkmal sieht die Erfindung in ihrer weiteren Ausbildung
vor, daß dem Bedienrechner die Positionsdaten der Istwertgeber zugeführt sind und
daß der Vermittlungsrechner bei Gruppenzusammenstellungen von Antrieben unabhängig
von den Antriebsrechnern der Gruppen den Synchronismus der Antriebe innerhalb der
Gruppen durch Vergleichen der Positionsdaten prüft. Selbst bei einer Störung eines
Antriebsrechners ist dann sichergestellt, daß keine fehlerhaften Bewegungen erfolgen.
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Das Bedienpult kann zweckmäßig einen oder mehrere Meisterschalter
aufweisen, die für die Gruppenzusammenstellungen von Antrieben über den Bedienrechner
eine Einstellung der Gruppenfahrgeschwindigkeit ermöglichen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen Ausschnitt einer Bühne mit Seilzügen und einer
Kulisse inmehreren Positionen; Fig. 2 die Struktur des Rechnernetzwerks.
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Bei dem stark schematisierten Bühnenausschnitt gemäß Fig. 1 steht
ein Kulissenteil 1 auf dem Boden 2 der Bühne und ist an fünf Seilzügen 3 befestigt.
Die ebenfalls nur schematisch dargestellten Antriebe 4 befinden sich zusammen mit
weiteren Antrieben auf dem Schnürboden 5. Wie nachfolgend noch genauer beschrieben
werden soll, kann das Kulissenteil 1 mit den Seilzügen 3 synchron nicht nur vollständig
in die Position 1' hochgezogen, sondern auch beispielsweise in die Position 1" gekippt
oder beliebig anders bewegt werden.
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Jedem der Antriebe 4 ist individuell je ein Antriebsrechner 10 zugeordnet,
wobei bei einem Ausführungsbeispiel dreiundsiebzig solcher Antriebsrechner für dreiundsiebzig
Antriebe vorgesehen sind. Die Steuerung des jeweiligen Antriebs 4 durch den zugeordneten
Rechner 10 erfolgt in an sich bekannter Weise über Leitungen 11 und beim Antrieb
angeordnete Leistungs-Elektronikschaltungen bekannter Art mit integrierten Schaltungen,
Transistoren, Halbleiterschaltern, Relais usw. Im wesentlichen bestimmt dabei der
jeweilige Antriebsrechner die augenblickliche Geschwindigkeit (Drehzahl) des zugeordneten
Antriebs zwischen dem Wert 0 bis zur Maximalgeschwindigkeit.
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Über je eine Sammelleitung 12 werden den Antriebsrechern Daten bezüglich
der Lage des zugeordneten Antriebs zugeführt. Zur Gewinnung der Daten besitzt jeder
Antrieb einen oder mehrere Istwertgeber (nicht dargestellt) bekannter Art. Außerdem
erhält jeder Antriebsrechner 10 über eine Leitung 13 Signale von einem oder mehreren
zugeordneten Endschaltern (nicht dargestellt), wobei aus Sicherheitsgründen jeweils
ein Vorendschalter und ein Notendschalter vorgesehen sein können. Schließlich werden
den Antriebsrechnern 10 über Leitungen 14 Störungsmeldungen zugeführt, beispielsweise
von Seilüberwachungseinrichtungen und dem Antrieb 4 mit seiner Steuerschaltung.
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Die Verbindung der Antriebsrechner untereinander sowie mit einem
noch zu beschreibenden Vermittlungs-
rechner 15 erfolgt über eine
vieladrige Sammelleitung (Bus) 16. Die Antriebsrechner 10 sind im wesentlichen identisch
aufgebaut und enthalten beispielsweise einen Mikroprozessor vom Typ Intel 8085 mit
zugeordnetem Programm- und Schreiblesespeicher sowie peripheren Schaltungen. Die
einzelnen Antriebsrechner 10 lassen sich auf zwei Druckschaltungskarten vom doppelten
Europa format unterbringen und belegen aufeinandergesteckt zusammen einen Bussteckplatz
üblicher Art. Ein Programm mit einer Länge von etwa 4 Kilobyte reicht zur Steuerung
jedes Antriebsrechners aus. Alle Antriebsrechner 10 sind zweckmä-Big zusammen mit
dem ähnlich aufgebauten Vermittlungsrechner 15 in einem gemeinsamen Schaltschrank
(nicht gezeigt) untergebracht, der auch die erforderlichen Stromversorgungseinrichtungen
enthält.
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Wie bereits erwähnt, ist der Vermittlungsrechner 15 ähnlich und unter
Verwendung des gleichen Mikroprozessors aufgebaut. Zusätzlich besitzt der Vermittlungsrechner
15 jedoch zwei serielle Schnittstellen V 24, die über zugeordnete Leitungen einen
Datenverkehr mit 9200 Baud mit einem Bedienrechner 20 und zugeordnetem Bedienpult
21 ermöglichen. Die Leitungen 17, 18 können verhältnismäßig lang sein, beispielsweise
50 m.
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Räumlich ist der Bedienrechner 20 im Bedienpult 21 untergebracht,
das unter besonderer Berücksichtigung der Kenntnisse und Fähigkeiten des Schnürbodenpersonals
und abhängig vom Funktionsumfang auf die Bedürfnisse des jeweiligen Theaterbetriebs
zugeschnitten ist. Der Rechner ist auf einer Anzahl von Druckschaltungskarten im
Europaformat um einen Mikroprozessor als Kern herum angeordnet.
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Neben den Schnittstellenschaltungen auf besonderen Karten ist ein
Programmspeicher mit beispielsweise 40 Kilobyte und ein batteriegepufferter Schreiblesespeicher
mit beispielsweise 16 Kilobyte erforderlich. Das Bedienungspult besitzt bei einem
Ausführungsbeispiel etwa 300 Tasten, 250 Leuchtdioden und 100 Ziffernanzeigedekaden,
die ebenfalls auf Druckschaltungskarten angeordnet sind. Der Anschluß an den Bedienrechner
20 erfolgt über eine getrenn-
te Eingangs/Ausgangssammelleitung
(nicht gezeigt).
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Vor der Beschreibung eines speziellen Beispiels für die Ausführung
einer Bedienung sollen die Aufgaben der einzelnen Rechner mit zugeordneten Schaltungsanordnungen
sowie deren Zusammenwirken erläutert werden.
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Die jeweils einem Antrieb 4 zugeordneten Antriebsrechner 10 führen
unter Verwendung der über die Sammelleitung 12 übertragenen Daten von zugeordneten
Gebern Lagemessungen des jeweiligen Antriebs durch und erkennen Geberfehler. Sie
ermöglichen jeweils einen disziplinierten Zugriff zur gemeinsamen Sammelleitung
16 zur Entgegennahme von Fahrbefehlen sowie Befehlen zur Zusammenstellung von Gruppen
von Antrieben 4 sowie zur Rückmeldung von Fehlern und Lage-Istwerten. Anhand des
geforderten Wegsynchronismus zu den übrigen Gruppenmitgliedern ermitteln die Antriebsrechner
10 jeweils Geschwindigkeitssollwerte und regeln die Geschwindigkeit des zugeordneten
Antriebs 4. Die Geschwindigkeitsregelung kann mit einem Proportional- und einem
Integralteil erfolgen, wobei Proportionalreglerbauteile bekannter Art verwendet
werden und der Integralanteil mit Hilfe des Rechnerprogramms verwirklicht ist. Schließlich
führt jeder Antriebsrechner 10 noch eine Sicherheitsüberwachung durch, insbesondere
eine Schleppfehler- und Schlaffseilüberwachung sowie eine Überwachung von Endschaltern.
Die zugehörigen Signale werden über die Leitungen 13 und 14 zugeführt.
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Der Vermittlungsrechner hat folgende Aufgabe: Er führt den Datenverkehr
mit dem Bedienrechner 20 über die seriellen Schnittstellen und die Leitungen 17,
18 durch, wobei automatisch eine Umschaltung von der normalen Schnittstelle mit
der Leitung 17 auf eine Ersatzschnittstelle mit der Leitung 18 im Fall von Störungen
erfolgt.
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Außerdem überträgt der Vermittlungsrechner 15 die jeweiligen Datenfolgen
an die Antriebsrechner 10 und den Bedienrechner 20, wobei eine Interpretation und
Zwischenspeicherung in ausreichend großen Puffern erfolgt. Im Vermittlungsrechner
wird auch eine Liste der jeweiligen Leitantriebe von Gruppenzusammenstellungen als
Ansprechpartner
für die jeweiligen Geschwindigkeits-, Fahr- und
Haltbefehle geführt. Weitere Listen im Vermittlungsrechner 15 enthalten die Istwerte
aller Antriebe, wobei die jeweiligen Daten durch vom Antriebsrechner unabhängiges
Auslesen der Istwertgeber erfolgt. Anhand der Istwerte kann der Vermittlungsrechner
15 durch Vergleich der Mitglieder einer Gruppenzusammenstellung eine zusätzliche
Synchronismus-Uberprüfung durchführen. Der Vermittlungsrechner 15 überträgt auch
Fehlermeldungen von den Antriebsrechnern 10 zum Bedienrechner 20 und führt dabei
eine Fehlerliste, um Mehrfachmeldungen bei andauernden Fehler zuständen zu vermeiden
und Fehlerquittierungsmeldungen vom Bedienpult 21 zu registrieren. Schließlich überprüft
der Vermittlungsrechner 15 die Datenwege zu allen übrigen Rechnern und leitet bei
auftretenden Fehlern entsprechende Maßnahmen ein, beispielsweise Umschalten auf
eine Reserve, Fehlmeldung, Abschaltung der entsprechenden Antriebsgruppe, Notaus.
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Der Bedienrechner 20 verwaltet die Tasten und Anzeigen des Bedienpultes
21, speichert Fahrbefehlsabläufe, verwaltet den zugehörigen Speicher, editiert Gruppenzusammenstellungen
und interpretiert die jeweiligen Zusammenstellungen. Außerdem übermittelt der Bedienrechner
20 Fahrbefehle und Zusammenstellungsbefehle über die seriellen Schnittlinien und
die zugehörigen Leitungen 17, 18 an den Vermittlungsrechner 15. Schließlich verwaltet
der Bedienrechner 20 vier Meisterschalter im Bedienpult, die Fahrhebel für die Gruppengeschwindigkeit
von Antriebszusammenstellungen darstellen.
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Es sei jetzt ein Bedienbeispiel betrachtet. Ein Kulissenteil 1 (Fig.
1) hängt an sechs Zügen 3, wobei die Maximalzahl der Züge im wesentlichen von der
Starkstromspeisung der Gesamtanlage bestimmt wird. Das Kulissenteil 1 soll eine
Position A auf dem Bühnenboden 2, eine dazu geneigte Position B in 2 m Höhe und
eine Parkposition C unter dem Schnürboden 5 in beispielsweise 17 m Höhe einnehmen.
In der Einrichtphase werden zunächst die beteiligten Züge 3 in Einzelfahrt in die
zur Position A passende
Stellung gefahren und in das Kulissenteil
1 eingehängt.
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Diese Position ist dann die untere Endlage einer Bewegung, die anschließend
mittels des Bedienpultes 21 in ein sogenanntes Gruppenfeld eingegeben wird. über
ein Zifferntastenfeld des Bedienpultes werden anschließend die Positionswerte von
zwei Zügen 3, beispielsweise den beiden Zügen an den beiden Enden des Kulissenteils
1 in der gewünschten Position B eingetastet. Der Bedienrechner 20 errechnet dann
automatisch die Positionswerte für die übrigen Züge 3. Damit ist dann die obere
Endlage der Bewegung ermittelt und die Programmierung des Gruppenfeldes beendet.
In ein weiteres Gruppenfeld gibt man dann anschließend die Positionswerte für die
obere Endlage der beiden ausgewählten Züge 3 aus der vorigen Bewegung als neue untere
Endlage ein sowie zusätzlich entsprechende Werte für die Position C als obere Endlage.
Der Bedienrechner 21 ermittelt dann wiederum alle übrigen Positions-und Geschwindigkeitswerte,
wobei die Geschwindigkeit der einzelnen Züge 3 wegen der geforderten Neigung des
Kulissenteils 1" in der Position B entsprechend dem Strahlensatz voneinander abweichen.
Dem ersten Gruppenfeld wird ein Meisterschalter zugeordnet, so daß die Bewegung
des Kulissenteils 1 von der Position A zur Position B mit beliebiger Geschwindigkeit
ausgeführt werden kann. Entsprechend wird dem zweiten Gruppenfeld ein weiterer Meisterschalter
zugeordnet, so daß auch die Bewegung aus der Position B in die Parkposition C mit
gewünschter Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Die Richtung und Geschwindigkeit
der Bewegung entspricht dabei der Richtung und dem Betrag, mit dem der Meisterschalter
ausgelenkt wird.
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Falls gewünscht, kann jederzeit eine Richtungsumkehr durchgeführt
und im Rahmen der Meßgenauigkeit zum Ausgangspunkt zurückgefahren werden. Da die
Bewegungen der Einzelantriebe 4 über den jeweiligen Weg synchronisiert sind, verändert
auch eine häufige Richtungsumkehr die Lage (Figur) des Kulissenteils 1 nicht.
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Gespeicherte Bewegungen können beliebig oft als
Folgebewegungen
durchgeführt werden.
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Die normalen Bewegungsabläufe Heben, Senken und Schrägstellen von
rechnergesteuerten Prospektzügen ermöglichen räumliche und selbstrotierende Bewegungsabläufe,
die ohne zusätzliche Aufwendungen eine filmische Objektbewegung für eine Vielfalt
von theatertechnisch bisher nicht oder nur mit einem nicht zu vertretenden Aufwand
zu lösenden Aufgaben zulassen. Es ist z.B. ein Bewegungsablauf, der das Stampfen
und Schlingern eines Schiffes nachvollzieht, durchführbar, wobei die Größe (Amplitude)
und die Geschwindigkeit der Bewegungen beliebig variiert werden können. Analog zu
Schiffsbewegungen können Bewegungsabläufe wie beim Flugzeug, dem Auto, der Bahn,
bei Erdbeben usw. auftreten, nachvollzogen werden, so daß ein vielfältiger Anwendungsbereich
der bisher nur begrenzt einsetzbaren Prospektzüge zur Verfügung steht. Auch können
Prospektzugkombinationen mit rechnergesteuerten Antrieben simulatorgleiche Bewegungsabläufe
durchführen.
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Auch das Umsetzen einer Kreisbewegung,wobei Diagonal gegenüberliegende
Antriebsdrehpunkte den Bewegungsablauf von Fahrradpedalen nachvollziehen,ist möglich.
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Ein in dem Rotierenden Körper eingehängtes Pendel-Gegengewicht sorgt
hierbei für die räumliche Stabilität des rotierenden Objektes. Dabei nur zu hälfte
durchgeführte Abläufe ergeben Schaukelbewegungen, die in jedem Winkel zur Bühnenachse
erfolgen können.
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