tekst amanda verdonk

In een FerrarI-karretje met 240 km/h scheuren, van een hoogte van 140 m vallen

oF twaalF keer over de kop: In de achtbaanwereld moet het altIjd sneller, hoger

en extremer. met geavanceerde ontwerpsoFtware laat het lImburgse vekoma zo’n

rItje toch comFortabel laten verlopen. een van ’s werelds grootste achtbaan-

bouwers evolueerde van de ruwe en hobbelIge python tot de soepele rIt op de

grIllIge hoeFIjzers van de orkanen.

ACHTBAANBELEVING EEN KWESTIE VAN RUIMTELIJK REKENEN

Het G-gevoel

Met twee loopings, twee kur- kentrekkers en een lengte van 750 meter had de Efteling er in 1981 een topattractie van we-reldniveau bij. ‘De Python was toen het neus-je van de zalm: hij werd volgens de nieuwste ontwerpmethode gebouwd’, vertelt ir. Benja-min Bloemendaal, concept engineer bij Ve-

koma. Veld-koning Machinefa-briek, uit het Limburgse Vlodrop, maakte sinds 1926 land-bouwwerk-

tuigen en leverde daarna staalconstructies aan de Limburgse mijnbouw en petrochemie. Maar met deze adrenalinerit in de sprookjes-wereld van de Efteling zette Vekoma zijn naam als achtbaanbouwer wereldwijd op de kaart.

TK IS VERpLAATSTEen achtbaan bouwen was toen nog am-

bachtelijk werk: er kwamen schietloden aan te pas en de referentiepunten van de baandelen werden op de werkvloer met krijt uitgetekend. Het eindresultaat kwam niet tot op de milli-meter overeen met de bouwtekeningen. Met als gevolg: een spectaculaire, maar ook ruwe en hobbelige achtbaan. Bloemendaal: ‘De trei-nen van de Python hebben veel te verduren. Daarom zijn ze extra robuust ontworpen voor dit type klassieke achtbanen. Tegenwoordig hebben we een 3D wals-machine die de baan-delen van onze nieuwe ontwerpen veel nauw-keuriger en met meer constante kwaliteit pro-

duceert. De afwijkingen zijn nu minimaal en de kwaliteit is hoger.’

Na de Python realiseerde Vekoma onder andere de hangende achtbaan El Condor in Walibi Holland en de meeste Disney-achtba-nen zoals Space Mountain en Big Thunder Mountain. In al die jaren is niet alleen de bouwwijze maar ook de ontwerpmethode grondig veranderd. Anders dan de concurren-tie neemt Vekoma het ontwerpen van achtba-nen zelf voor rekening. Bloemendaal: ‘Veko-ma was in de jaren tachtig een van de pioniers op het gebied van achtbaanontwerp. Binnen het bedrijf is deze discipline verder geëvolu-eerd.’ Afhankelijk van de wensen van de op-drachtgever kan de doorlooptijd vanaf het eer-ste concept tot aan de opening een jaar (bij een standaardbaan) tot wel zes jaar duren (bij een verregaande klant specifieke baan). Ont-werpen begint met de conceptfase. Op basis van de wensen van de klant wordt een grove schets gemaakt. Soms geven klanten niet meer wensen door dan het terreinoppervlak, het bud-get, de gewenste oplever-termijn en de doelgroep (familiecoaster of thrill-coaster). Andere klanten hebben zelf al conceptte-keningen gemaakt. Maar bovenal zijn budget en planning bepalend: ‘Vaak valt dan al 80 % van de mogelijkheden af en wordt het een standaardbaan.’

stuk werden de krachten en het snelheidsver-loop berekend. Maar geometrie is niet het beste uitgangspunt om je ontwerp te optima-liseren. De beleving, de slijtage, het afvoeren van krachten over kolommen, hoe lang een attractie meegaat, de investeringen in onder-houd: het wordt allemaal direct bepaald door de overgangen en de hoogte van de krachten. Dat krachtenverloop is moeilijk te beredene-ren door tweedimensionale vlakken over el-kaar heen te leggen. Bij een familieachtbaan met vlakke glooiing is dat nog wel te doen. Maar bij een thrillcoaster, die over de kop gaat

moet worden bekeken of het verloop in snel-heid en krachten, zoals G-krachten, binnen de normen blijft. In de klassieke ontwerpmetho-de werd de loop van de baan, de geometrie, als uitgangspunt genomen. Bloemendaal: ‘Deze methode stamt uit de jaren zeventig. Dit ontwerp in een 2D ruimte noemen we ook wel “PlatCAD”.’ Het ontwerp bestond uit twee samengevoegde tweedimensionale on-derdelen: een bovenaanzicht en een profiel (de afwikkeling van de baan zoals de trein er overheen rijdt). ‘De haalbaarheid van het ont-werp werd quasi-statisch getoetst. Per baan-

Dat is een baan die Vekoma eerder heeft ge-maakt, waarbij slechts beperkte aanpassingen nodig zijn, of die zelfs direct vanaf de origine-le productietekeningen kan worden gebouwd. Ing. Jan Philippen, hoofd afdeling Concepts/ R&D vult aan: ‘We willen zoveel mogelijk mo-dulair werken. Soms kun je elementen kopië-ren van een ander project. Het liefst is het sta-tion en de lifthoek bij het station hetzelfde. Maar je moet altijd elementen finetunen, zo-als de snelheid of de G-krachten.’

Bij deze ontwerpfase wordt de precieze loop van de baan nog niet vastgelegd. Eerst

‘Tegenwoordig hebben we een 3D-walsmachine

die veel nauwkeuriger produceert.’

FOTO

’S EN

ILLU

STRA

TIE VA

N VE

KOMA

De Stingray in Suzhou (China) draait de inzittenden bovenaan van een lig- naar een vliegpositie.

Battlestar Galactica in Universal Studios Singapore in aanbouw.

5 juli 2013•de ingenieur•11 5 juli 2013•de ingenieur•1124 25

Met het nieuwe ontwerpproces zijn andere vormen mogelijk, zoals een horse shoe: een bocht in hoefijzervorm, die rechtop in de lucht steekt. ‘De driedimensionale geometrie van dit soort elementen is zo complex, dat zou met de klassieke ontwerpmethode on-haalbaar zijn.’ De Orkanen in het Deense pretpark Fårup Sommerland, in juni geo-pend, heeft zo’n horse shoe. Bij dit soort gril-lige vormen zal het niet blijven.‘ De nieuwe ontwerpmethode biedt meer vrijheid en crea-tieve mogelijkheden. Ik kan nu baanelemen-ten tekenen die nog niet eens een naam heb-ben.’

CALAMITEITIn deze fase van het ontwerp wordt ook al

rekening gehouden met de gewenste capaci-teit; het aantal passagiers per uur. In drukke parken als Disneyland rijden meerdere trei-nen tegelijkertijd over de baan. In Space Mountain (Disneyland Parijs) zijn dit er wel vijf. Mocht er een calamiteit zijn met een van de treinen, dan moeten de andere treinen worden stilgezet. De baan wordt dan in blok-ken opgedeeld. Elk blok wordt bewaakt door een remsectie zodat er maar één trein per blok wordt toegelaten. Deze blokken worden voorzien van een aandrijving, zodat de trei-nen na een stop weer verder kunnen rijden.

en veel verticale elementen heeft, is het ont-zettend lastig een correct bovenaanzicht bij een afwikkeling te tekenen.’

Samen met de universiteit van San Diego (VS) ontwikkelde Vekoma een nieuwe ont-werpmethode die het iteratieproces omdraait. Het is een programmacode die de achtbaan-bouwers in het technische softwareprogram-

ma Matlab kunnen inle-zen. Het pro-gramma laat de verande-ring in het krachtenpa-troon van de achtbaanrit door de tijd zien. Bloe-

mendaal kijkt dan vooral naar de grootte van de krachten en de overgangen. Verticale krachten groter dan 5G zijn zeer onwenselijk voor zowel mens als constructie. Als een baanverloop zulke grote krachten laat zien,

dan passen de tekenaars dit aan door bijvoorbeeld de bocht ruimer te maken of de afdaling minder diep te ma-ken zodat de trein minder snel gaat. Laterale (zijwaart-se) G-krachten zijn nog eer-der ondraaglijk. De mens kan hiervan maar 1G verdragen. Als oplossing kunnen ze de baan laten kantelen om die krachten te verminderen. ‘Om de rit zo soepel mogelijk te maken wil je alle krachten zo veel mogelijk verticaal richten. Daar is het menselijk lichaam op gebouwd. Een bé-tje daarvan afwijken is wel spannend, maar die lasten kunnen niet te hoog zijn.’

Het programma laat met verschillende lij-nen het ontworpen krachtenverloop geduren-de de virtuele rit zien. Hoge pieken gevolgd door diepe dalen duiden op heftige overgan-gen. ‘Als ik in korte tijd van een lage naar gro-

te G-kracht ga, of andersom, dan ervaar ik dat als een klap, omdat door zijn massatraagheid mijn lichaam die krachtverandering niet kan volgen. Die ‘jerk’ of ruk aan het lichaam wil je zo beperkt mogelijk houden. Dan creëer je een soepele rit. Wel spannend en hard, dus je voelt wel de krachten, maar de overgang is

‘Om de rit zo soepel mogelijk te maken wil je alle krachten

zoveel mogelijk verticaal richten.’

soepel.’ Te langzame overgangen kunnen een achtbaanritje juist weer saai maken. Het eufo-rische achtbaangevoel ontstaat op momenten van onverwachte, verrassende wisselingen in krachten en snelheid, weet Bloemendaal. ‘Maar dat moet je dus niet te snel doen. Je moet daarin het midden zien te vinden.’

GoEdKoop RECoRdS BREKENEchte waaghalzen laten zich met onmenselijke snelheid van enorme hoogtes naar beneden vallen. In For-mula Rossa in Abu Dhabi kun je met 240 km/h in een Ferrari-achtig treintje over de baan scheuren. Kingda Ka in New Jersey (VS) is recordhouder als hoogste achtbaan: je maakt hier een duik van 140 meter, de snel-heid loopt op tot 206 km/h. Jan Philippen van Vekoma maak je er niet blij mee. ‘Je ziet wel eens foto’s van mensen met het vel van hun wangen achter de oren. De Kingda Ka is ’s avonds wel mooi verlicht, maar dan zijn er ook veel muggen en eindig je met een bloedbad op je shirt.’ Vekoma richt zich vooral op achtbanen voor het gezin, met aankleding, zoals voor Disney. ‘Tien jaar geleden waren thrillcoasters de trend’, weet Benjamin Bloemendaal van Vekoma. ‘Er was een soort wedloop gaande: wie heeft de grootste, snelste, hoogste G-krachten. Daarna werden achtbanen meer gericht op beleving, design en aankleding. Nu zijn de budgetten krapper en moet het soberder, maar willen de pretparken de bezoeker nog wel verleiden met ogenschijnlijke records zoals: onze achtbaan is het hoogste, of gaat het vaakst over de kop. Maar het ont-werp moet goedkoop. Ze noemen het wel een one trick pony. Ze willen een knaller bij de seizoensopening. Zo’n attractie moet zich in één à twee seizoenen terugverdienen, want daarna is de glans eraf.’

Ontwerptekening van de Orkanen in het Deense Fårup Sommerland. Links is het hoefijzer te zien.

Voor het hoefijzer gaan de karretjes in een tunnel onder het water door.

Vekoma maakt de treinen in Vlodrop en test ze zelf ter plekke, zoals bij de nieuwe attractie Orkanen in het Deense Fårup Sommerland.

5 juli 2013•de ingenieur•11 5 juli 2013•de ingenieur•1126 27

Europa en China, de treinen, stati-onsdelen, remsecties en de lift wor-den in Vlodrop geassembleerd. Ook bij het installeren, testen en keuren op locatie is Vekoma betrokken. ‘We zijn nu bezig met een volledige over-stap naar Eurocode 3. Een zware norm’, aldus Bloemendaal. Deze norm schrijft lagere toelaatbare span-ningen voor, met als gevolg dat de achtbaanbouwers nu onderdelen uit één stuk frezen in plaats van aan el-kaar lassen. ‘Veiligheidsaspecten wor-den met klanten vaak niet eens be-sproken. Eurocode 3 en een TüV-keuring zegt ze genoeg.’ Toch gaat het nog wel eens mis. Maar vol-gens Bloemendaal moet je je niet blindstaren op statistieken en kran-tenberichten. ‘Negen van de tien keer is het een menselijke fout als er iets gebeurt, geen technisch falen.’ Vooral Chinese pretparken zijn berucht. ‘Er zijn daar grote verschillen in product-kwaliteit omdat de Chinese normen en toetsing inhoudelijk nog niet zo ver ontwikkeld zijn als in de Westerse wereld. Als wij in China bouwen is dat vaak voor een Westerse partij die daar een keuringsdienst inschakelt.’ Ook schadelijk voor Vekoma is het Chinese kopieergedrag. El Condor is in meerdere Chinese pretparken – op het gezicht – letterlijk nagebouwd. ‘Ze kennen daar geen copyright. Op internationale beurzen gaan ze onder onze maquettes liggen om het aantal bouten te tellen en wanddiktes te me-ten. En de volgende dag staat in hun

flyer een foto van onze attractie. Af en toe lijkt het er van de buitenkant zoveel op, dat je niet eens ziet of het ons product wel of niet is. Tot-dat je er een dwarsdoorsnede van zou nemen en ziet dat ze geen verstand van wanddiktes en volumes hebben. Levensgevaarlijk, ze heb-ben geen idee wat ze doen.’

dodENRITAchtbaanbouwers willen de grenzen van het betamelijke nog wel eens opzoeken, maar zullen zich toch aan de normen willen houden. Dat geldt niet voor de Litouwse ontwerper Julijonas Urbonas. Hij bedacht de Euthanasia Coaster, die de passagier met 10 G (dubbel zoveel als de norm) onherroepelijk de dood in jaagt. De rit ziet er als volgt uit: in twee minuten tijd klimt de levensmoede passagier naar een hoogte van 359 meter. In die twee minuten kan hij de zin van het leven nog eens overdenken en zelf de beslissing nemen om de ‘fall’-knop in te drukken. Zo ja, dan stort hij naar beneden en ondergaat hij met een snelheid van 359 km/u zeven loopings. De eerste of tweede looping is vermoedelijk al dodelijk: door de G-krachten en centrifugale krachten krijgen de hersenen geen bloed en geen zuurstof en verliest de passagier het bewust-zijn. Urbonas noemt zijn dodenrit ‘een hypothetische euthanasiemachine in de vorm van een achtbaan, gebouwd om op menselijke wijze – met elegantie en euforie – iemand het leven te ontnemen’, vertelde hij aan Malaysian Digest. Vooralsnog bestaat de Euthanasia Coaster slechts op papier. Volgens Benjamin Bloemendaal van Vekoma zal dat ook wel zo blijven. ‘Het is een grimmig, fysiek onhaalbaar idee dat geen enkele relatie met de werkelijke pretparkindustrie heeft.’

‘Als een klant weinig budget heeft dan leggen we de blokbewaking ook wel eens onder een hoek aan, zodat de trein met behulp van zwaartekracht verder rolt naar het station.’

In deze eerste conceptfase bekijken de achtbaanbouwers dynamische scenario’s: wat gebeurt er met de trein als hij vol is of juist leeg? Wat is de invloed van het gewicht van de treinen en van de constructie? Hoe werken de rem-en aandrijfkrachten op de baan? Wat ge-beurt er onder extreme weersomstandighe-den, zoals hitte, strenge vorst, stormen en aardbevingen? Koud weer is met name pro-blematisch voor achtbanen. De smeermidde-len van de wiellagers van de treinen zijn dan

stugger waardoor de trein het station mogelijk niet haalt.

Na deze conceptfase maakt Vekoma een of-ferte en een animatie. Bij een laag budget of korte levertijd wordt zo’n animatie met een-voudige interne software gemaakt. Voor een grote klantspecifieke opdracht besteedt Veko-ma dit uit aan een grafisch vormgever die er een gedetailleerde ‘belevenis’ van maakt voor de klant. Als deze akkoord is, wordt het ont-werp verder uitgedetailleerd door de enginee-ringafdelingen. De conceptengineers maken ook nog een zogenaamd vrij ruimte profiel; een computersimulatie om te zien of er geen obstakels zijn die de passagier met uitgesto-ken armen of benen zou kunnen raken.

pLAGIAATDe productie van de staalconstructie heeft

plaats bij vaste onderaannemers in Oost-

Vekoma onderscheidt zich vooral door achtbanen met aankleding in een gecreëerd landschap, op de foto links van de Bandit Bomber in in Yas Water-wold, Abu Dhabi en rechts van Walt Disney World in Florida.

www.vekoma.com Vekoma

www.rcdb.com Database van alle achtbanen wereldwijd, inclusief de 272 Vekoma-achtbanen.

http://www.rcstengel.com Het Duitse ingenieursbureau Stengel ontwierp maar liefst 600 achtbanen, waaronder de imposante Topthrill Dragster, maar bouwt ze niet zelf.

http://youtu.be/zCy-p47qoBAHier is een animatie van de Orkanen is te zien.

INTERNETBRoNNEN

De Bandit Bomber in Yas Waterwold, Abu Dhabi, is uit-gerust met waterspuwende tonnen en lasergeweren.

5 juli 2013•de ingenieur•11 5 juli 2013•de ingenieur•1128 29