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1 / 16 Die Kette leistet die Arbeit Eine Kette zieht den Zug mit 3 m/s einen 40° steilen Hang hinauf, bis die Fahrgäste 42,5 m hoch und 40 m über dem Tal sind. Jedes Kilogramm gewinnt 9,81 × 40 = 392 Joule. Nach der Kuppe wirkt bis zu den Bremsen kein Motor. Mit Ton hört man die Rücklaufsperren über die Zahnstange klackern.
Ziehen zum Drehen. Mausrad oder zwei Finger zum Zoomen.
Rundgang Teile Steuerung
01 Die Kette leistet die Arbeit Eine Kette zieht den Zug mit 3 m/s einen 40° steilen Hang hinauf, bis die Fahrgäste 42,5 m hoch und 40 m über dem Tal sind. Jedes Kilogramm gewinnt 9,81 × 40 = 392 Joule. Nach der Kuppe wirkt bis zu den Bremsen kein Motor. Mit Ton hört man die Rücklaufsperren über die Zahnstange klackern.
02 Höhe wird Geschwindigkeit Bergab wird Lageenergie zu Bewegungsenergie: ½v² = g·h. Ohne Verluste ergeben 40 m und die 3 m/s vom Lift 28,2 m/s (101 km/h). Mit Reibung und Luftwiderstand erreicht das Modell unten 99 km/h.
03 Unten wird es schwer Im Tal krümmt sich das Gleis nach oben. Der Sitz muss zusätzlich zur Gewichtskraft eine Kraft von v²/R je Kilogramm aufbringen. Der Bogen steigert die Last sanft auf etwa 3,5 g. Die Figur neben der Fahrtaste zeigt die Kraft am Körper, die rote Kurve ihren Zeitverlauf.
04 Der Loopingscheitel Über Kopf kann allein die Schwerkraft die Bahn zum Kreis mit Radius r biegen, wenn v² = g·r gilt. Der Zug kommt mit 53 km/h an: v² beträgt 214 m²/s² gegenüber g·r = 9,81 × 8,2 = 80. Fahrgäste bleiben mit etwa 1,7 g im Sitz.
05 Ein Kreislooping belastet Diese ältere Bauart hat einen 12 m hohen Kreislooping. Beim Übergang aus der Geraden beginnt die Krümmung schlagartig; unten springt die Last auf über 8 g. Der Klothoidenlooping der Stahlbahn erreicht etwa 4,5 g.
06 Über dem Hügel schweben Die Kuppe ähnelt der Flugbahn eines geworfenen Balls. Das Gleis fällt fast so schnell wie der Körper, daher drückt der Sitz mit weniger als der halben Gewichtskraft, hier etwa 0,45 g. Unter 0,2 g zählt die Anzeige die Zeit als Schwebezeit.
07 Hügel für Schwebezeit Die Holzbahn hat keine Loopings. Ihre fünf Hügel sind am Scheitel für etwa 0 g geformt; die Fahrgäste heben dort aus den Sitzen: etwa 7,7 s Schwebezeit je Fahrt, gegenüber keiner bei der Stahlbahn.
08 Abschuss statt Lift Linearmotoren an einer 116 m langen Abschussstrecke schieben mit 1,4 g und erreichen aus Schritttempo in etwa 3,8 s 194 km/h. Die Energie kommt in Sekunden von Motoren statt von einer Kette.
09 Über den Top Hat Bei 54 m/s erlaubt die Energieformel 149 m Aufstieg. Der Top Hat ist 135 m hoch; mit Reibung und Luftwiderstand fährt der Zug mit etwa 42 km/h darüber. Bei 52 m/s Abschussgeschwindigkeit rollt er zurück und wird von den Bremsen der Abschussstrecke aufgefangen.
10 Unter der Schiene hängen Bei der hängenden Achterbahn liegen die Schienen über den Köpfen. Die Zero-g-Rolle dreht sich auf der Flugbahn eines geworfenen Balls, sodass Fahrgäste bei der Drehung über Kopf nahezu 0 g spüren.
11 Um die Brustlinie rollen Die Modellbahn folgt der Herzlinie durch die Brust der Fahrgäste. Bei einer Herzlinienrolle drehen sich die Schienen darum, während die Brust geradeaus fährt. Die Fahrgäste drehen sich nur um und hängen in der Mitte mit -1 g.
12 Drehende Sitze Bei der 4D-Bahn dreht sich jedes Sitzpaar um eine eigene Achse. Das Gleis ist für alle gleich, doch der Sitz dreht den Körper. Dieselbe Last kann dadurch in den Sitz, entlang des Rückens oder aus dem Sitz wirken.
13 Rückwärts durch den Looping Das Shuttle hat keinen Rundkurs. Ein Abschuss führt mit bis zu 94 km/h durch den Looping einen senkrechten Turm hinauf. Der Wagen hält an, rollt rückwärts durch den Looping und den hinteren Turm hinauf, kehrt zur Station zurück und wird angehalten.
14 Magnetbremsen Kupferplatten am Gleis passieren Magnete unter dem Zug. Ihre Wirbelströme erzeugen eine mit der Geschwindigkeit wachsende Gegenkraft; die Geschwindigkeit fällt linear mit dem Weg. Hier wird vor der Kurve von 90 auf 50 km/h gebremst.
15 Drei Räder um die Schiene An jeder Wagenecke sitzen oben ein Laufrad, seitlich ein Führungsrad und unten ein Unterrad. Über Kopf oder auf einem Schwebehügel hält das Unterrad den Wagen am Gleis. John Miller patentierte es 1919.
16 Wie viel g ist zu viel Die Familienbahn bleibt zwischen 0,6 und 2,5 g. Kleinkinderbahnen bleiben oft nahe 2 g, Familienbahnen nahe 3 g. Viele große Bahnen überschreiten für ein oder zwei Sekunden 4 g.
Kettenlift Ein 40° steiler Hang mit laufender Kette zwischen den Schienen. Mitnehmer unter den Wagen greifen ein; die Kette zieht den Zug mit 3 m/s hinauf. Eine Zahnstange daneben verhindert Zurückrollen bei Kettenstillstand. Abschussstrecke Linearmotoren in einer langen Geraden schieben den Zug mit konstanter Kraft, hier bis 1,4 g. Ohne Kette und Lifthügel kommt die Energie in wenigen Sekunden. Erste Abfahrt Die Kuppe biegt sanft ab, dann fällt die Strecke steil. Der Talbogen ist für etwa 3,5 g geformt, damit die Last sanft ansteigt. Vertikallooping Bei der Stahlbahn 26 m hoch. Als Klothoide schrumpft der Radius von sehr groß am Eingang auf 8,2 m am Scheitel. Klothoidenlooping ausschalten ergibt einen gleich hohen Kreis. Schwebehügel Ein runder Hügel mit einer Kuppe nahe der Flugbahn eines geworfenen Balls. Der Sitz drückt daher mit weniger als der Gewichtskraft auf die Fahrgäste. Top Hat Senkrecht mit 90° hinauf, über einen runden Scheitel und wieder senkrecht hinab. Nur ein abgeschossener Zug besitzt genug Energie für diese Höhe. Rollen und Korkenzieher Bauteile für Überschläge: eine Zero-g-Rolle auf einer Wurfparabel, eine Herzlinienrolle um die Brustlinie und ein Korkenzieher um eine Linie neben dem Gleis. Magnetbremsen Kupferplatten entlang der Strecke. Magnete unter dem Zug erzeugen darin Wirbelströme, die bremsen, bei höherer Geschwindigkeit stärker. Sie bremsen vor einer Kurve und am Ende. Gleis Zwei Stahlschienen im Abstand von 1,1 m auf Schwellen, getragen von einem großen Rückgratrohr, bei der Holzbahn von einem Holzdeck. Kurven sind überhöht, damit die Kraft in den Sitz statt seitlich wirkt. Senkrechter Turm Ein Sackgassenturm des Shuttle-Loopings. Der Wagen fährt bis zum Stillstand hinauf und kehrt rückwärts zurück. Stützen Stahlstützen auf Betonfundamenten, A-Rahmen in großer Höhe, Holzgerüste bei der Holzbahn. Hängende Gleise hängen an Armen über dem Zug. Station Einstiegsplattform mit Bedienkabine. Antriebsreifen im Gleis setzen den Zug in Bewegung und halten ihn nach der Fahrt wieder an. Zug Je nach Strecke drei bis sieben Wagen: normale Sitzwagen, hängende Wagen, Flügelsitze oder 4D-Sitze mit eigener Drehachse. Im Modell voll besetzt 6000 kg. Radgruppen An jeder Wagenecke umschließen drei Räder die Schiene: Lauf-, Führungs- und Unterrad. Eine Kupferplatte unter dem Wagen zeigt den Angriffspunkt der Magnetbremse. Laufrad Rollt oben auf der Schiene und trägt Wagen und Fahrgäste. Polyurethanreifen sind leiser als Stahl und rollen mit weniger Reibung als Gummi. Führungsrad Rollt an der Schienenseite und hält den Wagen in Kurven mittig. Unterrad Läuft unter der Schiene. Wenn der Wagen über Kopf oder auf einem Schwebehügel abheben würde, hält dieses Rad ihn am Gleis. Rücklaufsperre Zahnstange neben der Kette und bewegliche Sperrklinke unter dem Wagen. Beim Aufstieg fällt die Klinke klackernd in jeden Zahn und fängt den Wagen beim Zurückrollen auf. Magnetbremse Magnetreihen mit einer Kupferplatte dazwischen. Die bewegte Platte trägt Wirbelströme, die ihrer Bewegung entgegenwirken. Die Kraft steigt mit der Geschwindigkeit und verschwindet bei Stillstand.
