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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bremse für ein Fahrzeug einer Achterbahn-Rundstrecke, ein
Fahrzeug, das mit einer solchen Bremse ausgestattet ist, und eine
Achterbahn-Rundstrecke, die ein solches Fahrzeug aufweist.
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Die
Vergnügungsparks
verzeichnen einen stets wachsenden Erfolg, sowohl in den Vereinigten Staaten,
wo sie ihren Ursprung haben, als auch in der übrigen Welt. Eine der spektakulärsten und
eindruckvollsten Attraktionen ist jene, die unter der Bezeichnung "Achterbahn" oder "Roller Coaster" bekannt ist. Diese
Achterbahnen umfassen ein oder mehrere Fahrzeuge, die einen Zug
bilden und auf den Schienen einer Rundstrecke mit stark geneigten
Streckenabschnitten fahren. Die Fahrgäste schätzen diese Attraktion wegen
der starken Eindrücke,
die sie bietet. Diese Eindrücke
rühren
in einem hohen Maße
von den verschiedenen Beschleunigungsempfindungen her, welche die
Fahrstrecke vermittelt; sie entstehen auch durch subjektive Empfindungen,
nämlich
Gefühle
von Schwindel, Angst, scheinbarer Gefahr oder Überraschung angesichts des
Auftretens unerwarteter Phänomene,
die der Konstrukteur durch die Anordnung der Rundstrecke zu erzeugen
versucht.
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Das
Patent
US 3,167,024 beschreibt
eine Achterbahn-Rundstrecke,
die eine Bobabfahrt simuliert und die gegen Ende der Rundstrecke,
vor dem Einfahren in die Station, ein Wasserbecken aufweist. Die
Schienen durchlaufen das Becken unter der Wasseroberfläche. Der
untere, stromlinienförmige Teil
der Fahrzeuge dringt beim Durchqueren des Beckens in das Wasser
ein, was diese unter Auftürmung einer
Wassergar be abbremst. Diese Anlage weist mehrere Nachteile auf:
Im Augenblick des Eintritts des Fahrzeugs in das Wasser ist ein
Stoß quasi
unvermeidbar; in diesem Augenblick und während der Durchquerung des
Beckens übt
der Wasserwiderstand eine Kraft mit einer beträchtlichen vertikalen Komponente
auf das Fahrzeug aus, die darauf gerichtet ist, dieses von den Schienen
zu trennen, und die von den Teilen des Fahrwerks kompensiert werden
muss. Die mechanischen Belastungen, die das Fahrwerk erfährt, sind
also besonders hoch bei diesem System. Der Kontakt mit dem Wasser
führt zu
einer Entfernung von Schmierstoff von den Lagern. Die wiederholten
Stöße sowie
die Korrosion infolge des häufigen
Wasser-Luft-Übergangs
bewirken einen schnellen Verschleiß des Fahrwerks. Überdies
besteht beim geringsten Mangel an Dichtigkeit des Rumpfes die Gefahr,
dass die Fahrgäste
nass werden.
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Das
Patent
CH 689857 des
Anmelders beschreibt eine Rundstrecke, die in ein Wasserbecken führt und
so angelegt ist, dass den Fahrgästen
der Eindruck einer Wasserlandung vermittelt wird. Die Ebene des
Schienenstranges in dem Wasserbecken befindet sich unter dem Wasserspiegel.
Aufgrund der Tatsache, dass die Fahrzeuge dafür ausgelegt sind, fest mit
den Schienen verbunden zu bleiben, sind diese Fahrzeuge dann teilweise
in das Wasser eingetaucht, was einerseits eine starke Bremsung bewirkt und
andererseits große
Wassergarben erzeugt. Auf diesen Streckenabschnitt folgt eine kleine
Rampe, um den Fahrzeugzug auf die Höhe der Station zu bringen.
Diese Rundstrecke bereitet ebenfalls die Probleme, die mit der spezifischen
Gestaltung von Fahrzeugen zusammenhängen, die einer sehr großen Zahl
an Berührungen
mit dem Wasser des Becks standhalten müssen.
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Ein
Ziel der Erfindung ist es, eine Achterbahn-Rundstrecke vorzuschlagen,
bei der die Fahrzeuge die Bremswir kung einer Wassermasse nutzen können, während zugleich
die oben erwähnten
mechanischen Materialbelastungen vermieden werden.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist die Möglichkeit zur Erzeugung von
Wassergarben auf einem Streckenabschnitt einer Rundstrecke, um die ästhetische
Wirkung und den psychologischen Überraschungseffekt,
welche sie bei den Fahrgästen
hervorrufen, zu nutzen, wobei zugleich die Möglichkeit besteht, sie in Höhe und/oder
Stärke
so zu regulieren, dass die Fahrgäste
nicht nass werden oder im Gegenteil von Wassertropfen getroffen
werden, wenn es die Wetterbedingungen zulassen und dies zu ihrem
Vergnügen
beitragen kann.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, diese Bremsung und diese Wassergarben
zu erzielen, ohne dass Fahrzeuge mit umhüllenden dichten Rümpfen verwendet
werden müssen,
da die Tendenz bei der Konstruktion von Rundstrecken vielmehr zu allseitig
offenen Fahrzeugen geht, was den Nervenkitzel bei den Passagieren
erhöht.
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Diese
Ziele werden durch eine Bremse für ein
Fahrzeug einer Achterbahn-Rundstrecke erreicht, die von einer Düse, welche
derart gebogen ist, dass das Einströmen von Flüssigkeit und der Ausstoß von Flüssigkeit
in verschiedenen Richtungen erfolgt, und von Befestigungsmitteln
zur Befestigung der Düse
an dem Chassis eines Fahrzeugs gebildet wird.
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Erfindungsgemäß ist die
Bremse an dem Fahrzeug derart angeordnet, dass die Flüssigkeitseinströmöffnung der
Düse zum
Vorderteil des Fahrzeugs hin gerichtet ist.
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Der
Ausdruck "Vorderteil
des Fahrzeugs" bezeichnet
hier den Teil des Raumes, der sich beim Fahrzeug vorne befindet,
und nicht die Elemente, die den vorderen Teil des Fahrzeugs bilden.
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Die
Achterbahn-Rundstrecke, auf der das Fahrzeug fährt, umfasst ein Wasserbecken,
das so angelegt ist, dass, wenn das Fahrzeug dieses durchquert oder
an ihm entlangfährt,
die Einströmöffnung der
Bremsdüse
in das Wasser eindringt, jedoch die Schienen vorzugsweise nicht
mit dem Wasser in Kontakt sind.
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Wenn
die Einströmöffnung der
Düse in
das Wasser eindringt, entsteht eine Relativbewegung zwischen den
Wänden
der Düse
und der Wassermasse, die sich zu diesem Zeitpunkt im Innern befindet.
Aufgrund der Krümmung
der Düse
wird der Wassermasse, die sich momentan im Innern der Düse befindet,
eine Komponente dieser Relativbewegung in einer anderen Richtung
als die der Bahn des Fahrzeugs verliehen, und zwar durch Übertragung
der kinetischen Energie des Fahrzeugs auf diese Wassermasse, was
das Fahrzeug folglich bremst. Am Ausgang der Düse wird eine Wassergarbe in
die Richtung entsendet, in der dieses Wasser aus der Düse ausgestoßen wird,
was einen schönen
optischen Effekt erzeugt.
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Der
Fachmann wird verstehen, dass, wenn die Düse gerade und parallel zur
Bahn des Fahrzeugs ausgerichtet wäre, die von der Düse durchquerte
Wassermasse fast nicht in Bewegung versetzt würde und dass, wenn die Düse gerade,
aber anders ausgerichtet wäre,
beim Eintritt in das Wasser eine Stoßwirkung und eine gewaltige
mechanische Belastung auf die Befestigungsmittel ausgeübt würden, die zu
einem Abreißen
der Düse
führen
könnten.
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Der
vordere Teil der Düse,
welcher die Einströmöffnung aufweist,
und der hintere Teil der Düse, welcher
die Ausstoßöffnung aufweist,
können
aus einem oder mehreren Rohrabschnitten bestehen. Dieses Rohr oder
diese Rohrabschnitte können
insbesondere zylindrisch, regelmäßig oder
unregelmäßig konisch
oder kegelzylindrisch sein. Der vordere Teil und der hintere Teil
sind untereinander durch einen gekrümmten Rohrteil verbunden.
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Der
Wassermengendurchfluss durch die Düse hängt im We sentlichen von dem
Querschnitt der Einströmöffnung und
der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ab. Der Querschnitt der Ausstoßöffnung kann
gleich groß sein
wie der Querschnitt der Einströmöffnung.
Wenn der Querschnitt der Ausstoßöffnung kleiner
ist als der Querschnitt der Einströmöffnung, hat das Wasser beim
Austritt eine größere Geschwindigkeit,
und die Wassergarbe besitzt eine größere Reichweite. Wenn der Querschnitt
der Ausstoßöffnung größer ist
als der Querschnitt der Einströmöffnung,
ist die Fließgeschwindigkeit
beim Austritt geringer und ist der Wasserstrahl kürzer.
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Vorzugsweise
ist die erfindungsgemäße Düse derart
gekrümmt,
dass die Richtung des ausgestoßenen
Wasserstrahls um einen Winkel von mehr als 30° und vorzugsweise mehr als 50° von der
Einströmrichtung
abweicht, damit eine beträchtliche Menge
an kinetischer Energie von dem Fahrzeug auf das in Bewegung versetzte
Wasser übertragen
wird. Bei einem Winkel von 90° ist
die Reichweite des Wasserstrahls am größten. Der Winkel am Scheitel des
Bogens der Düse,
der die Krümmung
derselben erzeugt, beträgt
vorzugsweise zwischen 30° und 180°.
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Die
Düse kann
am Chassis des Fahrzeugs mittels einer Gruppe von Stangen und/oder
Leisten befestigt sein, die diese damit fest verbinden, wobei zugleich
die Möglichkeit
besteht, den Abstand der Düse
in Bezug auf das Fahrwerk des Fahrzeugs einzustellen.
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Anstelle
einer Gruppe von Abstandsstangen oder zusätzlich zu einer solchen Gruppe
von Stangen können
die Mittel zur Befestigung der Düse
am Chassis des Fahrzeugs eine Platte oder ein flügelförmiges Karosserieteil umfassen,
die bzw. das dazu geeignet ist, eine Abschirmung zwischen den Fahrgästen des Fahrzeugs
und den Flüssigkeitsspritzern
zu bilden, wenn das Fahrzeug ein Wasserbecken durchquert und die
Düse in
Aktion tritt. Die Befestigungsmittel in Form von Stangen und/oder
Platten können
außerdem
dazu beitragen, die Struktur der Düse zu versteifen.
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Das
erfindungsgemäße Fahrzeug
für eine Achterbahn-Rundstrecke trägt vorzugsweise
ein oder mehrere Paar(e) solcher Bremsen, die seitlich und symmetrisch
zur Längssymmetrieebene
des Fahrzeugs angeordnet sind.
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Die
seitliche Anordnung der Bremse in Bezug auf das Chassis ermöglicht das
Inkrafttreten der Bremse, wenn das Fahrzeug an einer Wassermasse entlangfährt, die
zu diesem Zweck entlang seiner Bahn vorgesehen ist. Die symmetrische
paarweise Anordnung ermöglicht
ein Ausbalancieren der Bremskräfte
bei der Interaktion jeder Düse
mit Wassermassen, die sich zu beiden Seiten der Schienen befinden,
wo das Fahrzeug fährt.
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Vorzugsweise
ist die Flüssigkeitsausstoßöffnung der
Düsen in
eine aufsteigende Richtung gerichtet, um aufsteigende Wasserstrahlen
zu erzeugen. Diese Anordnung ist nicht nur ästhetisch, sondern dient dazu,
durch mechanische Rückstoßwirkung
das Fahrzeug gegen die Schiene zu drücken, statt es anzuheben, wie
dies bei den Vorrichtungen des bisherigen Stands der Technik der
Fall war. Insbesondere kann die Achse des vorderen Teils einer Düse im Wesentlichen
parallel zur Achse des Fahrzeugs und die Einströmöffnung im wesentlichen senkrecht
zur dieser Achse des vorderen Teils sein; diese Öffnung kann auch in einer Ebene
enthalten sein, die in Bezug auf die Achse des vorderen Teils derart
geneigt ist, dass sich die Oberkante der Einströmöffnung weiter vorne befindet
als die Unterkante dieser Öffnung.
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Damit
das Chassis selbst oder der Rumpf des Fahrzeugs nicht die Wasseroberfläche berührt, die
das Fahrzeug durchquert, können
die Einströmöffnungen
der Düsen
mit Hilfe von Befestigungsmitteln in Höhe des Fahrwerks des Fahrzeugs angeordnet
sein, insbesondere in Höhe
der Kontaktpunkte dieses Fahrwerks mit der Schiene der Rundstrecke, ja
sogar noch tiefer. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umgrenzen auf jeder Seite eines Fahrzeugs die Gruppe
von Teilen, welche das Fahrwerk des Fahrzeugs bilden, die Unterseite des
Chassis des Fahrzeugs und die Teile, welche die erfindungsgemäße Bremse
bilden, einen nach unten offenen freien Raum. Bei dieser Anordnung
der Teile des Fahrzeugs können
sich die erfindungsgemäße Bremse
und die übrigen
Teile des Fahrzeugs an beiden Seiten einer Trennwand vorbeibewegen,
die entlang der Schiene angeordnet ist. Die entsprechende Achterbahn-Rundstrecke
kann einen Kanal aufweisen, der von zwei parallelen Trennwänden gebildet wird,
wobei auf beiden Seiten des Kanals ein Wasserbecken angeordnet ist.
Das Schienensystem der Rundstrecke läuft durch diesen Kanal, wobei
es im Trockenen bleibt. Die Wände
des Kanals sind so gestaltet, dass ihre Oberkanten in den oben erwähnten freien
Raum ragen, wenn das Fahrzeug den Kanal durchfährt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann aus der ausführlichen
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung ersichtlich werden,
wobei
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1 einen
Seitenriss einer erfindungsgemäßen Bremse
zeigt,
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2 eine
perspektivische Ansicht der gleichen Bremse zeigt,
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3 eine
Seitenansicht eines Fahrzeugzugs zeigt, der ein Wasserbecken einer
Rundstrecke durchquert,
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4 ein
Querschnitt eines Fahrzeugs entlang der Ebene XX' von 3 ist.
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Die
in 1 und 2 dargestellte Düse 1 besteht aus
einem Rohr von zylindrischem Querschnitt, das in seinem mittleren
Teil 1b gekrümmt
ist. Das Ende des vorderen Teils 1a, das die Einströmöffnung 8 der
Düse definiert,
ist in Bezug auf die Achse Z dieses Rohrteils abgeschrägt geschnitten.
Das Ende des hinteren Teils 1c, das die Flüssigkeitsausstoßöffnung 9 definiert,
ist in Bezug Z' dieses
Rohrteils ebenfalls abgeschrägt
geschnitten. Der vordere Teil 1a weist in Längsrichtung
zwei Einschnitte 2 und 3 auf, die sich diametral
gegenüberliegen
und in der von den Achsen Z und Z' definierten Ebene enthalten sind. Die
Richtung der Achse Z' weicht
von der Richtung der Achse Z um einen Winkel von etwa 70° ab, so dass
der Winkel am Scheitel (Z, Z')
etwa 110° beträgt. Die
Ebenen, welche die Öffnungen 8 und 9 definieren,
sind senkrecht zu der von Z und Z' definierten Ebene.
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Die
Düse 1 kann
mit Hilfe einer Befestigungsplatte 4 an einem Fahrzeug
befestigt sein. Die Platte 4 ist in ihren oberen Teil annähernd trapezförmig und
mit sechs Löchern
durchbohrt, die Bolzen aufnehmen können. Eine Seite 4a des
unteren Teils der Platte 4 weist eine abgerundete Kontur
auf, die sich der inneren Krümmung
des Rohrs, das die Düse 1 bildet,
anpasst. In der unteren Verlängerung
des Teils 4a weist die Platte 4 einen Auswuchs 4b auf,
der seinerseits trapezförmig
ist und dessen Abmessungen derart sind, dass er die Schlitze 2 und 3 der
Düse 1 durchdringt,
wobei er über
den unteren Schlitz 2 und die Öffnung 8 des vorderen
Teils 1a ganz geringfügig
hinausragt.
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Auf
einer der Seiten weist die Platte 4 einen Verstärkungsstab 5 und
zwei Träger 6 und 7 auf,
die ihrerseits die Verbindung zwischen dem Verstärkungsstab 5 und der
Platte 4 verstärken.
Ein Ende des Stabs 5 weist einen Ausschnitt von elliptischem Querschnitt
auf, der den hinteren Teil 1c der Düse 1 in der Nähe der Ausstoßöffnung 9 umschließt. Alle oben
beschriebenen Teile sind aus Stahl gefertigt und sind miteinander
verschweißt,
wodurch sie eine starre Struktur bilden.
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4 stellt
schematisch die Montage eines Paares Bremsen am Chassis eines Fahrzeugs
einer Achterbahn-Rundstrecke dar. In 4 ist die
Befestigungsplatte 14 nicht eben wie in 1,
sondern besitzt die Form eines Karosserieflügels, der aus zwei ebenen Bereichen
besteht, die durch eine schräge Stufe
verbunden sind. Die Platten 14 sind auf jeder Seite des
Chassis 15 mit Bolzen befestigt. Die Düse 11 ähnelt der
Düse 1 von 1 und 2. 4 zeigt
schematisch die Schienen 12 und das Fahrwerk 13 des
Fahrzeugs; die Struktur solcher Fahrwerke 13 ist im übrigen bekannt
und ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung. Es ist festzustellen,
dass zwischen dem Fahrwerk 13, der Unterseite des Chassis 15 und den
Platten 14, auf jeder Seite ein freier Raum A vorgesehen
ist, der im Querschnitt betrachtet im Großen und Ganzen ein umgekehrtes
U bildet.
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Die
Schienen 12 sind an einer Stahlstruktur 16 befestigt,
die ihrerseits in einem Kanal 17 angeordnet ist, der von
einem Boden 18 und zwei niedrigen Wänden aus Mauerwerk 19 und 20 gebildet
wird. Die Höhe
und Dicke der Wände 19 sowie
die Form der Befestigungsplatte 14 sind so gewählt, dass, wenn
das Fahrzeug 10 auf den Schienen fährt 12, das obere
Ende der Wand 19 in das Innere des Raumes A hineinragt,
ohne das Fahrwerk 13, die Unterseite des Chassis 15,
die Platte 14 oder die Düse 11 der Bremse zu
berühren.
Dies gilt mutatis mutandis auch für die Wand 20.
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Auf
beiden Seiten der Wände 19 und 20 ist ein
Wasserbecken angeordnet, so dass diese zwischen sich einen trockenen
oder fast trockenen Kanal 17 abgrenzen: Wasser kann über das
obere Ende der Wände 19 und 20 schwappen
und den Boden des Kanals füllen,
was von der Ferne die optische Illusion vermittelt, das dieser ebenfalls
mit Wasser gefüllt
ist. Die Rundstrecke ist jedoch derart angelegt, dass der Wasserspiegel
in dem Kanal 17 stets deutlich unter der Höhe der Schienen 12 bleibt,
so dass das Fahrwerk 13 nicht in das Wasser eindringt,
wenn das Fahrzeug 10 diesen Kanal durchfährt 17.
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3 stellt
schematisch in Seitenansicht die Durchfahrt eines Fahrzeugzuges,
der Fahrgäste transportiert,
durch das Wasserbecken dar. In der linken Zone trifft das Fahrzeug
aus einem stark abschüssigen
Teil ein, und es wird mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben.
Die Krümmung
der Schienen ist derart, dass der vordere Teil der Düsen praktisch
tangential, das heißt
annähernd
parallel zur Achse Z, in das Wasser eindringt. Der mittlere Teil von 3 zeigt
die Bremszone, in der die Bewegung der Fahrzeuge eine Bewegung der
die Düsen
durchströmenden
Wassermasse erzeugt. Aufgrund der Krümmung der Düsen erfährt die anfänglich ruhende Wassermasse
eine Beschleunigung nach oben und wird mit großer Geschwindigkeit ausgestoßen, wie dies
in 3 dargestellt ist. Das Fahrzeug verliert folglich
kinetische Energie, die zur Erzeugung von Wassergarben verwendet
wird, welche es beiderseits umgeben, so dass es den Kanal des Wasserbeckens mit
verringerter Geschwindigkeit verlässt.
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In 3 und 4 sind
die Achsen der hinteren Teile der Düsen in einer vertikalen Ebene
angeordnet und leicht nach hinten geneigt, so dass sich die Wassergarben
im Großen
und Ganzen in einer vertikalen Ebene befinden und zum hinteren Teil
des Fahrzeugs hin gelenkt werden. Der Fachmann wird verstehen, dass
die Wassergarben durch andere Orientierungen des hinteren Teils
der Düsen
in sämtliche
gewünschte
Richtungen gelenkt werden können. Die
Wassergarben können
insbesondere auf beiden Seiten seitlich nach außen gelenkt werden, damit die Fahrgäste keinerlei
Gefahr laufen nass zu werden. Dagegen können die Düsen insbesondere während des
Sommerbetriebs des Vergnügungsparks
so ausgerichtet sein, dass die Wassergarben vorübergehende Bögen über dem
Fahrzeugzug bilden.