Nieuw concept + prototyping 08/10

Om de stoeltjes op een veilige manier op en neer te laten bewegen, hadden we reeds eerder bedacht om potentiële energie op te slaan in een veer en vervolgens te gebruiken om het kind omhoog te trekken. Onderstaande figuur geeft aan hoe de constructie van de speeltuinattractie er zou kunnen uitzien met een dergelijk mechanisme (rotatie – translatie) in combinatie met conische/haakse tandwielen. 

Aan dit mechanisme zijn er echter enkele nadelen:

• Er moet rekening gehouden worden met de veerconstante.
• Een groot deel van de constructie zal zich ofwel onder de grond bevinden ofwel boven de     grond in de omgevingsruimte van de stoeltjes. Dit is niet efficiënt.
• De paal wordt op zijn geheel omhoog gestuwd door een piston. Op schaal kan dit mogelijk zijn, maar in werkelijkheid is de paal te zwaar voor de ouder. Het zou ook mogelijk zijn om alleen aan de kabels van de stoeltjes te trekken. De paal moet dan niet telkens omhoog gestuwd worden.

Daarom werd een nieuw concept bedacht, waarbij er steeds 2 kinderen op de attractie moeten zitten. Doordat de kinderen elkaar in evenwicht houden, is er geen veer meer nodig. Dit concept is geïnspireerd op het werkingsprincipe van een scheepslift.

De speeltuinattractie zou er als volgt uitzien:

De constructie bestaat uit een aantal onderdelen:

•     Een holle buis verbonden met de schijf waaraan de stoeltjes hangen
•     Een vaststaande as verbonden met een schijf
•     Een flens waarin de buis kan draaien
•     Een groot conisch tandwiel
•     Een klein conisch tandwiel
•     2 katrollen
•     Een touw
•     Lagers
•     Een hendel

De ouder draait aan de hendel (beweging 1) waardoor de as in de lagers en het daarmee verbonden conisch tandwiel begint te draaien. Het tandwiel haakt zich vervolgens in een groter conisch tandwiel, waardoor het eveneens begint te draaien (mechanisme 1). Het kleine tandwiel moet meer omwentelingen maken om het groot tandwiel 1 omwenteling te laten maken. Het tweede tandwiel draait dus langzamer dan het eerste, maar levert wel meer kracht (koppel) als gevolg van de grotere diameter.

De paal van de molen (holle buis) is verbonden met de schijf waaraan de stoeltjes hangen. Doordat de paal zit ingeklemd in het grote, ronddraaiende tandwiel begint de paal en de molenschijf te draaien (beweging 2). De holle buis wordt onderdaan ondersteund door een flens zodat deze stabiel staat. Indien deze attractie op schaal 1/1 zou gemaakt worden, zou een draaikrans nodig zijn.

Binnenin de holle buis zit een as, onderaan ingeklemd in de flens, waardoor deze niet meedraait met de paal. Bovenop deze as zit een schijf met daarop een astap. Op de molenschijf bevinden zich twee keerschijven. Langs de astap loopt een kabel vanaf het ene stoeltje naar het andere stoeltje via deze twee keerschijven. De horizontale kabel wordt via de keerschijven verticaal afgebogen naar de stoeltjes. De openingen in de molenschijf waar de kabel doorloopt, zouden eventueel vervangen kunnen worden door een omgekeerde afgeknotte kegel op de schijf te plaatsen, met de grootste opening naar boven zodat de kabel langs alle kanten er gemakkelijk kan inlopen. De schijf op de as staat stil, terwijl de molenschijf ronddraait. Door het ronddraaien van de molenschijf, verplaatst de kabel zich in de keerschijven (mechanisme 2). Hierdoor zullen de stoeltjes afwisselend omhoog en naar beneden gaan (eindbeweging).

Om veilig op en af te stappen zou er best een remsysteem voorzien worden op de as van de hendel.  Op deze manier zou een rem opgezet kunnen worden na het naar beneden laten van het eerste stoeltje. De ouder kan dan het eerste kind in het stoeltje helpen. Vervolgens wordt de rem terug losgemaakt en wordt het ander stoeltje naar beneden gelaten. Het tweede kind kan nu op het stoeltje geholpen worden. Hoe dit remsysteem precies zou werken, zullen we nog verder moeten bekijken.

Samenvatting van de constructie:

Beweging 1 (de ouder draait aan de hendel) -> Mechanisme 1 (conische tandwielen) -> Beweging 2 (de paal en de molenschijf draaien) -> Mechanisme 2 (de kabel beweegt in de keerschijven door de draaibeweging van de molenschijf) -> Eindbeweging (de stoeltjes gaan beurtelings op en neer)

We hebben ook een prototype gemaakt om de werking van dit nieuwe concept aan te tonen zoals te zien is op onderstaande figuur.