SE445889B - Rull- eller glidbana for ostyrda akdon - Google Patents

Description

25 50 8iÜ2624~7 ligt en teoretiskt riktig tredimensionell rörelsebana, Härigenom skall undvikas avåkning och fall från banan och tippning av åkdonet även vid åkfel. En på ett åk- don sittande person skall oberoende av den för tillfäl- let rådande hastigheten kunna åka på ett harmoniskt sätt utan pendelrörelser.

Det är känt, att den ideala rörelsebanan för ett àkdon, som från en raksträcka går in i en kurva, utgöres av en Cornu -spiral, eftersom i detta fall centrifugal- kraften icke ökar sprângartat. Denna kunskap har man re- dan sen lång tid utnyttjat vid landsvägs- och järnvägs- byggnad. i Överförandet av erfarenheterna från landsvägs- - och järnvägsbyggnad till konstruktion av en rull- eller glidhana är nu på inget sätt trivialt., eftersom det här rör sig om åkdon, som anländer med ganska olika hastig- heter vid änden av ett rakt banavsnitt och som man måste låta gå i den riktiga höjden och tangentiellt riktade in i de cirkelbågformiga banavsnitten, varvid åkdonen, som kommer med olika hastigheter ut ur de cirkelbëgformiga banavsnitten, måste styras rätt in i de efterföljande ra- ka banavsnitten. Och därför ger kända bobsleigh- ooh ro- delbanor knappast någon ledning för lösning av ovanståen- de uppgift, eftersom dylika banor medvetet är så konstru- erade att den ideala rörelsebanan kommer till stånd först genom styrarbeten Uppgiften att för olika åkhastigheter alltid sä- kerställa en Cornu-spiralformig rörelsebana löser upp- finningen genom kombination av banavsnitt med elliptiska tillika cirkelbågformiga tvärsnitta varvid dessa tvär- snittsformer såsom sådana är i och för sig alltigenom kända. Kännetecknen på en rull- eller glidbana enligt upp- finningen framgår av patentkraven.

Medelst banan enligt föreliggande uppfinning skall ett Lfi ÉÜ 8102624-7 '1 D For-don å ancÉr-a :ticïarl ;F-';':__ godtycklig ha"tighet. Genom denna I Uypnâi en kontinuerlíf fikníny av âkdonets r ërlutninf, så aït för var~ 'alåraficn j<:lL11fí[flv:| r~:n1JLaiflfw| av 1 Uflvx I-I] avel* íßl för det lastade äkd“ne1 kommer att *tå vifkfilrätt mot tan- F) 5 ten till àkbanan. Vid kurvutgängen åïtadkcmmes en konti- nuerlig nedetigning av àkdonet och en knyckfri början på äk- níngen på den anslutanàe raksträckan.

En fvär'nittsprofil enligt uppfinningen, som häll; i huvudsak oförändrad på raksträckorufl, nedför i synnerhet den fördelen att medelst åkfel orsakade wlingringsröreläer av åk- -flonet fi-'fïtmfl knivar* etßitfilisercls ';nz11:»1.~'r;, ezffgerizfnrfl :iíkfïc-net, när det nalkas Jkbanans kant, erfordrar ett relativt Stort lyft- arbete. ___ Uppfinningen kommer i det följande att förklaras närmare genom beskrivning av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogad ritning, på vilken fig. l visar en planvy av den av komponenter el- ler byggelement bestaende banan, fig. 2 visar en snett ovanifrän sedd vy av banan med de i en planvy Cornu-spiralformigt krökta övergångs~ områdena, som ansluter raksträckorna till de cirkelbàg- formiga banavsnitten, fig. 5 visar en tvärsektionsvy av ett dylikt över- gángsomràde vid anslutningsstället till de raka banav~ snitten, ' fig. 4 visar en tvärsektionsvy av övergàngsomrà- det ungefär vid dess längsmitt, fig. 5 visar en tvärsektionsvy av övergàngsområ- det vid dess anslutningsställe till ett enligt en plan- vy cirkelbågformigt krökt banavsnítt med cirkelbàgformig tvärsektion, fig. 6 visar krökningsíörloppet för banan enligt lO 15 25 BO 55 8¶02624==7 uppfinningen mellan två raka banavsnitt, som mellan sig inneslnter en vinkel, figß ? visar förloppet av tvärlutningen för ett âkdon som åker genom denna kurva, fig, 8 visar en sidovy av ett parti av den ur byggelement bestående banan, fig. 9 visar en framifrån sedd vy av ett dylikt byggelement och det stöd som uppbär detsamma, fign lO visar en längdsektionsvy av två på sitt skarvställe med varandra förbundna byggelement och fig. ll visar en sektionsvy av likartat slag som figo 10 genom angreppspunkten för ett stöd.

Fia. l visar en planvy av en bana, som är samman- ställd av en rad byggelement och är förlagd på en slutt- ning, varvid projektionsriktningen är vinkelrät mot sluttningsplanet. Härvid bör påpekas, att byggelementen självfallet även kan vara krökta i ett normalplan mot sluttningen för att kunna följa ett förutbestämt, natur- ligt sluttningsförlopp. Dylika kräkningar eller böjar anordnas emellertid i allmänhet vid sådana byagelement som är raka på planvyn.

Sedd ovanifrån eller på en planvy består denna bana av raka banavsnitt G, cirkelbàgformigt böjda banav- snitt Klo och KZO och övergàngsområden, som består av till varandra fogade övergångsböjar Ul och U2. De mel- lan de cirkelbågformigt böjda banavsnítten K och de ra» ka banavsnitten G inskjutna övergångsböjarna U1 och U2 är i huvudsak Cornu-spiralformigt krökta.

Vid åkning i denna bana, exempelvis med på hjul rullande vagnar, ökar därför centrifugalkraften vid äk- ning in i övergàngsböjarna Ul och U2 kontinuerligt tills dess att de cirkelbågformigt krökta banavsnitten E10 el- ler H20 nås. Här blir centrifugalkraften konstant, me- dan den vid utgången ur kurvorna i övergångsböjarna åter minskar kontinuerligt. Ifall, såsom visats här, cirkel- bågformigt krökta banavsnitt med olika krökningsradier används, exempelvis banavsnitten H20 med sin kräkninga- lO 15 20 25 “då \m 8102624-7 radie av 20 m och banavsnitten K10 med en krökningsradio av 10 m, sa behövs i enlighet härmed även fyra olika krökta övergängsböjar. Härför behöver banan ha tvâ över- gàngsböjar Ul, vilka har spegelvända krökningar och vil- ka möjliggör anslutning av de raka banavsnitten till de krökta banavsnitten Kao, och två övergångsböjar U2 med spegelvända kräkningar, vilka övergångsböjar U2 möjlig- gör en anslutning av övergångeböjarna Ul till avsnitten E10. Beräkningen av krökningsradierna kan härvid genom- föras ganska enkelt i och med att bàglängden antages och Cornu-spiralparametern A beräknas enligt formeln L = A2/R.

Härav inses lätt, att med hjälp av de här beskriv- na byggelementen kan bildas en godtycklig kurvföljd med- elst en motsvarande kombination.

På den på fig. 2 visade snett ovanifrån sedda per- spektivvyn av en bana är ett flertal åklinjer fl, fa, fö, inritade i de krökta banavsnitten Ui, U2, K för vag- nar W med olika hastigheter V. Var och en av dessa åk- linjer fl, fg, fä föreställer på planvyn huvudsakligen en Cornu-spiral. Varje uppkommen Cornu-spiralskara upp- visar en gemensam startpunkt S, som alltid ligger på övergången från ett rakt banavsnitt G till ett övergångs- område U, eftersom åklinjerna fl, fz, fö sammanfaller till en enda àklinje f på de raka banavsnitten G. I de oirkelbågformigt krökta banavsnitten K förlöper åklinjer- na fl, fe, få parallellt med varandra. _ Pig. 5 visar tvärsnittet av övergàngsböjen Ul på anslutningsställena till de raka banavsnitten G. Detta tvärsnitt föreställer en halvellips med ellipsställning- en företagen utefter dess huvudaxel, varvid halva huvud- axeln b är ungefär dubbelt så lång som halva lillaxeln a.

Denna tvärsnittsform ger även för de raka banavsnitten G en optimal åkbaneprofil, eftersom krökningen inom det vä- sentliga åkområdet är i hög grad konstant, medan eventu- ella slingringsrörelser av ett àkdon W stabiliseras snabbt på grund av att dessa erfordrar ett motsvarande lyftarbe- te vid närmandet till åkbanekanten. Såsom framgår av 10 15 20 25 50 8102624-7 fig. 2 ändrar sig ellipsparametrarna a och b för åkytor- na på ytterkurvsidorna kontinuerligt vid avtagande krök- ningsradie R hos övergångsböjarna U1 och U2, varvid för- hållandet b/a mellan halva storaxeln b och halva lillax- eln a minskar med avtagande krökningsradie R.

Fig. 4 visar ett tvärsnitt genom banan vid änden av övergângsböjen Ul, till vilken en övergångsböj U2 el- ler ett cirkelbågformigt krökt banavsnitt KQO ansluter.

Förhàllandet b/a mellan ellipshalvaxlarna har bli- vit mindre. Genom punkten M på en åklinje går resultan- ten P av vagnens vikt g och centrifugalkraft F, som kan uttryckas genom formeln V2/R, där V är vagnens W hastig- het och R Cornu«kurvans krökningsradie i punkten M på planvyn. Tangenten tl i punkten M innesluter tillsam- mans med horisontalen en vinkel B, som motsvarar vinkeln mellan resultanten P och tyngdkraftens g riktning och följaktligen tvärlutningen. Det uppträder inga tvärkraf- ter, eftersom resultanten P står vinkelrätt mot tangen-i ten tl i punkten M på åklinjen. Koordinaterna (X, z) för punkten M på åklinjen hos varje tvärsnittsyta uppvi- sar därför följande storheter, varvid utgångspunkten el- ler 0 ligger i den lägsta punkten hos tvärsnittsytan: x (abskissa) = b sin z (ordinata) = a (l-coed) 9 Härvid gäller: tanß = å tanß ' % och tanß = ïšåš Här betyder: * b = ellipsens stora halvaxel a = ellípsens lilla halvaxel B = vinkeln mellan resultanten P i punkten M och tyngd- kraften g (tvärlutning) 5 = lutningsvinkeln för tangenten tg i en punkt T med or- dinatan z på ellipsens omskrivna cirkel k med radie b l = Cornu-spiralens längd från startpunkten S till punk- ten N längden av det Cornu-spiralformiga övergångsomràdet U V = hastighet i km/h R = Cornu-spiralens krökníngsradie i M b* u U", 10 20 KU V1 §O kx J: 8102624-7 Varje âklinje fl, fe, få inom övergångsomràdet U föreställer i en vertikalprojektion den stigande grenen av en sinuskurva, sem i startpunkten S börjar vid 0. Or- dinatan z för varje punkt M på en àklinje fl, fa, få in- om övergångsområdet U är därför också bestämd genom föl- jande funktion för sinuskurvan: z = š{1 + sinrñrad - I detta uttryck betyder Z maximala höjden av åk- linjerna fl, fz, få vid övergången till det cirkelbågfor- miga banavsnittet Klo, K20, medan 1 och L åter har de ovan angivna betydelserna.

Fig. 5 visar tvärsnittet vid skarvstället mellan övergångsböjen U2 och det på planvyn cirkelformigt krök- ta banavsnittet Klø, vars krökningsradie R är mindre än för banavsnittet K20. Här har förhållandet mellan stora halvaxeln b och lilla halvaxeln a blivit lika med ett, så att åkytans tvärsnitt nu är cirkelbàgformigt krökt.

Företrädesvis väljes en cirkelbàgformig tvärsnittsform för åkytan för varje cirkelbågformigt àkavsnitt Klo, vars krökningsradie R är minst. Banavsnitten KEO med större krökningsradie B20 är därför fortfarande fjärdedelsellips- formiga i sina tvärsnitt.

Det är emellertid även tänkbart, att utforma var- je sådant cirkelformigt avsnitt, som har liten radie och som ofta behövs i bansträckningen, med cirkelbågformig tvärsnittsform på åkytan. Ett enstaka banparti, för vil- ket en ännu mindre krökningsradie behövs för det cirkel- bågformiga banavsnittet, kunde i detta fall återigen upp- visa en fjärdedelselliptisk tvärsnittsform, varvid emel- lertid förhållandet b/a är mindre än 1, dvs att ellips- halvaxeln b är kortare än ellipshalvaxeln a. Före och efter ett dylikt banavsnitt K¿l0 behövs då införande av en ytterligare övergångsböj, vars tvärsnittsform ändras kontinuerligt från cirkelbàgformig vid den ena änden till fjärdedelselliptisk med b/a Vid den på fia. 5 visade utföringsform med cirkel- 10 15 8102624-7 hågformig tvärsnittsform står resultanten P av vikten g och centrifugalkraften F vinkelrätt mot tangenten tl till àkytan i punkten M, varvid i detta fall vinklarna B och 5 är lika stora och tangenterna tl och ta (tangent i den punkt T hos den omskrivna cirkeln som har samma ordinata 2) sammanfaller. Ovannämnda formel för tanß reduceras i detta fail till tanå = tens = såsom nämnts är för- hållandet b/a = 1, likaså även l/L = l, eftersom längden l från startpunkten till punkten M motsvarar totala läng~ den L av Cornu-spiralen.

Alltefter åkhastighet finner således vagnen W en motsvarande tvärkraftsfri åklinje fl, fg, få, varvid ut~ vecklingen enligt uppfinningen av âkytans tvärprofil in- om övergångsområdena U möjliggör, att såväl centrifugal- kraften som även tvärlutningen kontinuerligt ändras un» der ingången till kurvorna eller utgången ur desamma.

På fig. 6 visas banans krökningsradie R mellan två raka banavsnitt, som bildar en vinkel med varandra, medan fig. 7 visar, att fordonets W tvärlutning 6 under åkning- en genom övergångsböjarna U1 och U2 även vid olika has- tigheter H1 och W2 ökar respektive minskar kontinuerligt. han kan observera ett likartat förlopp även för centrifu- galkraften. Såväl på fig. 6 som på fig. 7 framställer banlängden B (i m) abskissan.

Claims (2)

8102624-7

1. Pull- eller glidbana för octyrda äkdon innefattande fsnitt, som i tvar;nitt uppvisar en krökt äk- i planvy raka ban' bana, och i planvy cirkelhågformade banavsnitt, som på ytter- kurvsidan uppvifar en i tvärsnitt cirkelbâgformad akbana, k ä n n Q L Q c k n a d av att mellan de raka och de cirkel- bågformade banavsnitten (G,K) finns Cofnu-spiralformigt förlä- pande övergingsområden (U), varjämte åkytan på ytterkurvsidan i varje övergängsområde (U) utgår vid ena änden från en fjärde- delscllíprformig tvärsnitt form hos åkvtans-ytterkurvzida hos Jwt raka l1n4v;nift@t (G). och föPh5ll~nd«t (D23) mellah e1lio~ sen: halvaxlar (b,ä)minskaP kontinuerligt mot den andra änden tills den överfår till den cirkelbågformiga tvärsnittsformen hos ákytans ytterkurvsida hos det cirkelbâgførmiga banavanit- tet (K) .

2. Pull- eller glidbana enligt trav l, M ä n n e t e c k n a d av »ff Hvwvfiånpsomrädenas (U) ål?tor vid skarvställena till de raka banavßnitten (G) i sitt tvärsnitt utgöfl en utefter sin i huvudsak vågräta huvudaxel (Bb) delad halvellips och att huvudaxeln (Zb) företrädesvis är ungefär dubbelt så lång :om lillaxeln (Za).