Die Entwicklung unserer Wagen

Wir entwickelten fünf Wagengenerationen, an denen wir immer wieder die Fehler des vorherigen Wagens behoben. Angefangen mit Spielereien aus Fischertechnik, entwickelten wir Wagen mit Inlinerkugellagern und Alu-Profilen aus dem Baumarkt und gingen später zum serienreifen Wagen aus Kunststoff und Aluminium über.

Erste Versuche mit Fischertechnik

Unser erster Wagen bestand aus Fischertechnik. Er besaß vier obere Führungsräder und zwei seitliche, die in einem Spalt in der Schiene laufen. Die Schiene bestand aus Fischertechnik-Statikelementen. Wir bauten einige Kurven und merkten schnell, dass diese Systeme für unseren Streckenverlauf nicht geeignet waren, da der Wagen in Hügeln bei zu viel Schwung entgleiste und bei zu wenig Schwung in Schräg- und Überkopflagen herausfiel. Wir brauchten untere Führungsräder, die den Wagen in der Schiene hielten, oder, wie bei alten Holzachterbahn üblich, einen Bremser in jedem Wagen, der die Geschwindigkeit reguliert. Wir versuchten dieses Problem beim Bau des nächsten Wagens zu korrigieren.

Neukonstruktion der Schiene und des Fischertechnikwagens

Um ein Entgleisen des Achterbahnwagens zu verhindern, bauten wir einen Wagen mit oberer, seitlicher und unterer Führung. Dies realisierten wir durch Fischertechnikräder, die auf beiden Seiten Radkappen hatten und so seitlich um die Schiene griffen. Da diese allein das Gewicht des Wagens nicht halten konnten, kamen noch zwei Räder hinzu, die über der Schiene liefen.
Außerdem entschieden wir uns dafür, einen Inverted Coaster (Hängeachterbahn) zu bauen, da uns dieser besser gefiel. Wir suchten nach einer passenden Schiene und fanden Windrispenband bei uns im Keller. Diese nutzten wir wie auf dem Foto abgebildet als Schiene.
Dieser Wagen war jedoch zu instabil, weshalb wir eine neue Generation entwickelten. Abgesehen davon hatte er eine zu große Rollreibung, was zu einem schnellen Verlust der kinetischen Energie führte.

Umstieg auf Eigenbauwagen aus Aluminium und Kugellagern

Wir mussten bei diesem Wagen zwei Probleme des vorherigen Wagen beheben: die große Rollreibung wie auch die Instabilität. Um eine gute Rollreibung zu erreichen, nutzten wir Kugellager, die wir aus Inlinern ausbauten. Damit der Wagen nicht mehr entgleisen konnte, bauten wir jeweils vier Kugellager über, neben und unter die Schiene. Die Kugellager wurden in Aluminiumprofilen befestigt. Wir nutzten auch bei diesem Wagen zunächst Windrispenband als Schiene. Da allerdings Windrispenband eine zu raue Oberfläche hat und es sehr schwer zu biegen ist, nutzten wir PVC als Laufschiene. Bei zu starken Drehungen der Schiene verkantete sich jedoch der Wagen und bremste stark ab, da der Spalt zwischen den oberen und den unteren Kugellagern zu gering war.

Verbesserung des Eigenbauwagens

Wir bauten einen Wagen dessen Aufbau sehr dem vorherigen Wagen glich, denn wir ersetzten nur die unteren Kugellager gegen eine Achse aus Lego die wir mit einer Kugelschreiberfeder und Schaumstoff federten. Dadurch konnte der Wagen nicht mehr stecken bleiben und hatte auch bei geraden Strecken nicht zu viel Spielraum. Wenn der Wagen allerdings mit wenig Schwung kopfüber fuhr, verkantete sich die Schiene zwischen den seitlichen Kugellagern und den gefederten unteren Legorädern.

Entwicklung eines serienreifen Wagens

Wir griffen den Aufbau der dritten Generation wieder auf, vergrößerten aber den Abstand zwischen der oberen und der unteren Achse genau so weit, dass die Schiene nicht zwischen die Kugellager rutschen und sich dort verklemmen kann. Um ein möglichst genaues Ergebnis zu erhalten und weitere Fehlversuche zu vermeiden, bestimmten wir die Abstände der Kugellager zueinander mit einem CAD-Programm. Da wir Zuhause nicht die technischen Mittel besitzen, um genau genug handwerklich arbeiten zu können, suchten wir eine professionelle Werkstatt. Außerdem wollten wir diesmal vier Wagen anfertigen, da in der Realität nur wenige Personen in einer gewissen Zeit mit einer Achterbahn mit nur einem Wagen fahren könnten. Eine Fahrt dauert etwa 2min, und in einen Wagen sollen 4-6 Personen passen. Hochgerechnet kämen wir somit auf eine Abfertigung von etwa 100 pph (people per hour), was für eine reale Achterbahn ziemlich miserabel ist. Mit mehreren Wagen, die auf der Achterbahnstrecke gleichzeitig betrieben werden, wird die Kapazität erhöht. Diese Wagen müssen baugleich sein, da wir sonst Probleme mit dem Anpassen der Strecke bekommen. Auch hier ist das präzise Arbeiten in einer professionellen Werkstatt von Nöten. Unsere Schule hat eine Kooperation mit der Firma Griesson - de Beukelaer, welche eine gut ausgestattete Ausbildungswerkstatt für Industriemechaniker besitzt. Wir setzten uns mit einem Technischen Leiter der Firma zusammen und erklärten ihm die erforderlichen Eigenschaften, die die Wagen haben müssen und nannten ihm die Abstände der Kugellager untereinander. Er schlug uns daraufhin vor, für die Wagen Kunststoff (POM) zu verwenden, da es leicht zu bearbeiten und trotzdem stabil genug ist. Unsere Gruppe erstellte dann genaue Baupläne mit einem CAD-Programm. Daraufhin fertigten wir die Wagen selbstständig an zwei aufeinanderfolgenden Tagen in der Ausbildungswerkstatt unter Aufsicht des Werkstattleiters. Die Wagen bestehen aus weißem Kunststoff (POM), Gewindeschrauben und Kugellagern. Die Grundplatte wurde zweimal gewechselt: Zuerst bestand sie aus Blech, in das wir allerdings die Löcher sehr ungenau gebohrt hatten. Deshalb und aus ästhetischen Gründen wechselten wir zu POM, aus dem auch der restliche Wagen bestand. Dieser Werkstoff erwies sich allerdings als zu flexibel. In der Wirbelstrombremse wurden die Kugellager so stark von den Magneten angezogen, dass sich der Wagen auseinander bog, was dazu führte, dass er an diesen hängen blieb. Wir entschieden uns für 6mm starkes Aluminium, welches wir in der Werkstatt von Griesson - de Beukelaer zuschnitten. An den Seiten des Wagens wurden Kupferplatten angebracht, welche als Bremsschwerter der Wirbelstrombremse dienen und zwischen den unteren Kugellagern befindet sich ein Mitnehmer, der sich in die Kette des Kettenzugs einhakt. Nun haben wir vier nahezu identische Wagen, welche die Strecke in derselben Geschwindigkeit durchlaufen. Die Wagen fahren nun auch in jeder Lage gleichgut. Da die Wirbelstrombremse nicht funktionierte, wenn der Wagen ferromagnetische Materialien (Eisen, Kobalt, Nickel) enthält, tauschten wir die Stahlgewindestangen- und Schrauben gegen Kunststoff aus. Ebenso ersetzten wir die Inlinerkugellager durch Kunststoffkugellagern mit Glaskugeln.