Een vliegwiellancering of flywheel launch is een lanceringsmethode die gebruik maakt van, je raadt het al, een vliegwiel om de achtbaantrein te lanceren. Dit lanceringssysteem werd geïntroduceerd in 1978 door de legendarische achtbaanfabrikant Anton Schwarzkopf op zijn Shuttle Loop-achtbanen en wordt vandaag de dag nog steeds door enkele andere fabrikanten gebruikt.
Hieronder bekijken we de originele vliegwiellancering die Anton Schwarzkopf pionierde aan de hand van zijn patentaanvraag uit 1979. Later hebben Zamperla en Golden Horse een variant van dit systeem op de markt gebracht met hun Moto-Coasters. Wellicht is hun lanceringstype zeer gelijkaardig aan het originele lanceringssysteem.
Vliegwiel
Voordat we aan de lancering zelf beginnen, dient eerst het principe van een vliegwiel toegelicht te worden. Een vliegwiel is op zich gewoon een grote, meestal schijfvormige massa en wordt in verscheidene toepassingen gebruikt als een soort van energieopslag. Er kan immers over een lange periode energie aangevoerd worden naar het vliegwiel om deze energie in een korte(re) periode te verbruiken. Het vliegwiel gaat de aangevoerde energie ‘opslaan’ in de vorm van rotationele kinetische energie of makkelijker gezegd: de energie is ‘opgeslagen’ als rotatie-energie in het draaiende vliegwiel. Wanneer de energie van het vliegwiel vervolgens nodig is, wordt de rotationele energie omgezet naar de benodigde energievorm.
Deze benodigde energievorm kan bijvoorbeeld elektriciteit zijn (door een generator aan te sluiten aan het vliegwiel) of een andere soort kinetische energie, zoals dat bij de vliegwiellancering het geval is. De kinetische (draaiende) energie van het vliegwiel wordt immers omgezet naar het versnellen van de achtbaantrein (ook kinetische bewegingsenergie). Naast de vliegwiellancering kunnen we ook vliegwielen terugvinden bij andere lanceringstypes. Zo kan een vliegwiel bijvoorbeeld instaan om bij een LSM-lancering de hoge stroompiek op te vangen.
Onderdelen
Zoals in de originele patent-aanvraag van Schwarzkopf staat beschreven, bestaat het lanceringssysteem zelf ook uit verschillende onderdelen. Op de achtbaantrack vinden we een eerste belangrijk onderdeel van de lancering terug: de lanceerkabel met daaraan een zogenaamde catch car bevestigd. Die catch car haakt vast achteraan de trein en draagt de energie van het vliegwiel over naar de achtbaantrein zodat deze versnelt.
Voor de lancering zelf, verplaatsen we ons naar de machinekamer. Ondanks zijn simpele aard is de lancering niet zomaar een vliegwiel verbonden aan een kabel. Ten eerste hebben we de aandrijving in de vorm van een externe motor. Deze is via een riem verbonden aan een zogenaamde slipping clutch, die dan weer is verbonden aan de ster van de show: een vliegwiel van maar liefst 7,6 ton. Een slipping clutch is een term die gebruikt wordt wanneer de aangedreven as (van het vliegwiel) een lager toerental heeft dan de aandrijvende as (van de motor). Na het vliegwiel bevindt er zich een volgende koppeling die wordt aangestuurd door de controller van de achtbaan wanneer de trein effectief gaat lanceren.
Daarnaast zit er op die as ook een speed reducer, die het toerental van het vliegwiel verlaagt om de trein te lanceren. Die speed reducer bestaat uit een zogenaamd planeetwielmechanisme (planetary gear) dat het mogelijk maakt grote vermogens over te brengen mits tegelijkertijd het toerental te verlagen: in dit geval met een verhouding 4:1. Vervolgens is er nog een rem op de laatste koppeling ingebouwd die ervoor moet zorgen dat het lanceringssysteem terug tot stilstand komt na de lancering. Tot slot is er een tweede, kleine externe motor aangesloten die de catch car terug tot zijn initiële lanceerpositie brengt, klaar voor de volgende lancering.
Lancering
De lancering zelf is vervolgens redelijk simpel. De externe motor levert een constant vermogen van 206 kW met een toerental van 2900 RPM (toeren per minuut), dat doorgegeven wordt naar de eerste as. Door het gebruikt van de slippende koppeling kan het vliegwiel van 7,6 ton aangedreven worden tot een toerental van ongeveer 1044 RPM. Wanneer de operator de achtbaantrein vervolgens vrijgeeft, zorgt de laatste koppeling voor de aansluiting aan het kabelwiel en de lanceerkabel. Door het momentum van het vliegwiel wordt de achtbaantrein vooruit getrokken tot een maximale snelheid van ongeveer 24 m/s (86,4 km/h) in 4,5 seconden. Op het einde van de lancering is die koppeling terug ontkoppeld en remt de kabelschijf af om daarna de catch car terug op zijn initiële positie te zetten met behulp van de kleine externe motor. Tegelijkertijd kan het vliegwiel terug worden opgedreven tot zijn lanceer-toerental. Na de lancering zakt het toerental immers tot ongeveer 872 RPM. Wanneer het vliegwiel terug een toerental van 1044 RPM behaalt, kan de volgende trein lanceren.
In onderstaand filmpje is dit werkingsprincipe te zien. Ondanks de lage videokwaliteit is toch te zien dat het vliegwiel snelheid verliest tijdens de lancering. Let wel dat de getalwaarden in onderstaande video verschillen van onze (meer betrouwbare) bronnen en zijn waarschijnlijk dan ook foutief.
Voor- en nadelen
Vliegwiellanceringen hebben een aantal grote voordelen. Ten eerste hebben vliegwielen het grote voordeel dat er steeds een constante hoeveelheid energie van het net wordt getrokken door de externe motor die het vliegwiel aandrijft. Een dure uitbreiding van de elektriciteitsinfrastructuur is daarom in de meeste gevallen niet nodig. Dat is ook de grote reden waarom in vele moderne toepassingen nog steeds vliegwielen worden gebruikt om grote hoeveelheden energie op te slaan om in een korte periode op te gebruiken. Ten tweede was dit lanceringtype ook uitermate eenvoudig, zowel in werkingsprincipe als in de relatief standaard onderdelen die werden gebruikt.
Er zijn uiteraard ook een aantal nadelen, de ene al wat groter dan de andere, aan deze manier van lanceren. Ten eerste is er een redelijk laag prestatieplafond aan de vliegwiellancering, zowel economisch als praktisch. Wat resulteerde in het feit dat dit lanceringsprincipe praktisch niet kon worden geschaald tot grotere snelheden en krachten. Daarmee zien we het type tegenwoordig enkel nog terug in meer kleinschalige familieachtbanen. Daarnaast is het systeem ook volledig mechanisch: meer bewegende onderdelen resulteert in een hogere onderhoudskost en meer punten waar het systeem kan falen. Dat is iets wat met de modernere LSM en LIM lanceringen minder een probleem is.
Voorbeelden
Het voorbeeld bij uitstek is uiteraard de tweede iteratie van Anton Schwarzkopf zijn iconische Shuttle Loop uit 1978. En wij, in België, hebben een van de laatst geïnstalleerde exemplaren gekregen in 1982: de Sirocco – later Turbine – in Walibi Belgium (nu beter bekend als Psyké Underground). Met de renovatie van Turbine naar Psyké Underground in 2013, werd de lancering veranderd naar een LIM-systeem. Daarvoor had deze Shuttle Loop-achtbaan zijn originele vliegwiellancering. Het kabelwiel en de laatste koppeling zijn nog steeds als decoratie-element te bewonderen in de wachtrij van de vernieuwde attractie.
Dertig jaar na het prototype kwam de Italiaanse fabrikant Zamperla in 2008 echter op de proppen met een eigen versie van de iconische vliegwiellancering op hun zogenaamde Moto Coaster, waarvan er momenteel acht gebouwd zijn. Het dichtstbijzijnde exemplaar is te vinden in het Finse Särkänniemi Amusement Park onder de naam MotoGee. Ook de Chinese fabrikant Golden Horse heeft sinds 2012 een achtbaan met een vliegwiellancering in hun catalogus, toevallig ook met de naam Moto Coaster. Wellicht is het gebruikte lanceringsprincipe bij de twee fabrikanten redelijk gelijkaardig aan het origineel van Schwarzkopf.
Ondanks haar weggeëbde populariteit is de vliegwiellancering een uitermate belangrijke innovatie geweest in de achtbaanindustrie, met de moderne lanceerachtbanen als rechtstreeks gevolg. Meer over deze modernere lanceerprincipes is te lezen in onze andere Coaster Engineering-artikels.
Visuals: Jasper Godeau
Bron: rcdb.com, schwarzkopf-coaster.net, US Patent Office
Foto’s: US Patent Office, Schwarzkopf-coaster.net, Knotts Berry Farm, rcdb.com, Themeparkfreaks.eu
Voor extra informatie/aanvullingen/correcties: contacteer ons.
