Je leest:

G-krachten temmen in de achtbaan

G-krachten temmen in de achtbaan

Hoe ontwerp je de spectaculairste achtbaan?

Auteur: | 18 april 2018
Efteling met toestemming

Toen de Efteling in 1981 de Python opende was het een van de wildste achtbaanritten van Europa. Inmiddels hoort de onlangs gerenoveerde ‘klassieker’ al lang niet meer tot de meest spectaculaire ritten. Attracties zijn tegenwoordig hoger, sneller, en met de gekste duikelingen. Hoe ver kun je gaan?

Eind vorige maand rende een menigte door de Efteling. De bezoekers wilden koste wat kost een van de vijfhonderd moeren in bezit krijgen die het attractiepark verkocht. Het waren niet zomaar moeren. Afkomstig van de oude Python-achtbaan, vormden ze een aandenken aan de attractie die 37 jaar lang sensatiezoekers trok. Terwijl de moeren als warme broodjes over de toonbank gingen, maakte even verderop de geheel vernieuwde Python zijn eerste publieksritjes. Veel veranderd is er overigens niet, weliswaar is de baan volgens de Efteling geoptimaliseerd voor een soepelere rit, maar de essentie is nog steeds: een lift, twee loopings, twee kurkentrekkers en een helix.

Demontage van de oude baan van de Python-achtbaan in de Efteling. De renovatie van de achtbaan kostte 4,5 miljoen euro.
Efteling met toestemming

De Python mag gerust een klassieker heten. Hoewel de échte thrill seeker tegenwoordig liever in een van de vele achtbanen stapt die sneller zijn, vaker over de kop gaan en harder door de bocht vliegen (ook in de Efteling), was dat in 1981 wel anders. Bij de opening was de Python de eerste Europese achtbaan die vier keer over de kop ging.

De recente renovatie heeft alles met de leeftijd van de baan te maken. Jurnan Schilder is docent werktuigbouwkunde aan de UTwente en vindt het niet gek dat het parcours na 37 jaar grotendeels is vervangen. “Vooral bij wisselende krachtbelastingen, zoals achtbaantreintjes die iedere 1,5 minuut passeren, krijg je te maken met metaalmoeheid. Dat effect is het sterkst op plekken waar de baan aan elkaar gelast is. Moeheid ontstaat doordat minuscule (en ongevaarlijke) scheurtjes in het materiaal gestaag groeien en het materiaal verzwakken. Dat proces is overigens goed te monitoren.”

Sloop van de oude Python.
Efteling met toestemming
De zogenoemde kurkentrekker van de Python-achtbaan in de Efteling.
Efteling met toestemming

Misselijkmakende loopings

Groter, sneller en spectaculairder. Pretparken steken elkaar de loef af en claimen de meest sensationele achtbaanritten. De enige beperkende factor bij het ontwerpen van nieuwe achtbanen is het menselijke lichaam zelf. Treintjes kunnen niet nóg sneller door de bocht zonder dat er gewonden vallen. Waar zit de ruimte voor ontwerpers om nóg spectaculairdere en toch leuke achtbanen te ontwerpen?

In de geschiedenis van de achtbaan is niet iedere attractie zo’n langlopend succes als de Python gebleken. De ontwikkeling van de achtbaan in het algemeen is er een van het opzoeken van grenzen, en daar af en toe overheen gaan. Al vroeg waren er achtbanen waar het publiek naar verluidt níet zo formidabel uitkwam. Zo introduceerden ontwerpers in de loop van de 19e eeuw voor het eerst de looping, waarbij de passagiers over de kop gingen.

Een van de eerste achtbanen met een ovaalvormige looping was Loop-the-Loop in New York. De attractie werd in 1903 geopend.

Er was echter een fundamenteel probleem met veel van deze ‘vroege’ loopings: ze waren vrijwel perfect rond. Dat lijkt misschien geen probleem, maar door de hoge snelheid die karretjes vooral in het onderste gedeelte van de looping hadden (zowel bij het binnenrijden als het uitgaan) liepen de krachten op het lichaam zo hoog op dat passagiers klachten kregen, onder andere aan hun nek. De oplossing was simpel. Geen ronde maar meer ovale loopings, waarbij de ‘bocht’ die de trein maakt afvlakt tijdens het snelste stuk en de krachten afzwakken.

Dit laat zien dat de achtbaanbouwer de krachten op de passagiers nauwlettend in de gaten moet houden. Ze moeten binnen bepaalde grenzen van g-krachten blijven, waar bij 1 g gelijk is aan de kracht die een persoon ervaart in stilstand op het oppervlak van de aarde. “Naar beneden toe kan ons lichaam maximaal zo’n 5 g hebben, maar alleen voor korte tijd. Je bent heel even vijf keer zwaarder dan normaal. Het is mogelijk om een spiraal te bouwen waarin je vijf seconden lang deze kracht ervaart, maar dat trekt een mens niet”, zegt Schilder. “Omhoog kun je kracht ongeveer 1 g verdragen, zijdelings is er een maximum van 1,5 tot 2 g. Toch wordt dat laatste doorgaans niet prettig gevonden, een goede snelle achtbaan heeft meestal nauwelijks zijwaartse krachten.”

De krachten die achtbaan-passagiers te verduren krijgen zijn aan strikte regels gebonden.
Efteling met toestemming

Krachtenspel

De g-kracht-normen waarbinnen een achtbaan moet blijven zijn wettelijk vastgelegd en worden in Nederland gecontroleerd door de instantie TÜV Nederland. Zij doen testritten met op verschillende plekken versnellingsmeters. “Je meet op het chassis van het treintje, maar ook op de plek waar ruwweg het hart van de passagiers zit”, zegt Schilder. “Valt (een deel van) de rit buiten de norm dan moet de achtbaan aangepast worden. Je kunt bijvoorbeeld langzamer rijden door andere wielen te gebruiken. In extreme gevallen moet je een stuk van de baan vervangen.”

Als ontwerper heb je dus niet de vrije hand. Bovendien is ‘krachtiger’ niet altijd beter. Volgens Schilder – zelf een fervent achtbaanrijder – levert een heftigere rit niet altijd een leukere ervaring op. “Je wilt geen misselijke gasten”, zegt hij. “Het maken van een leuke achtbaanervaring draait niet om de maximaal haalbare g-krachten, maar juist om de overgang van verschillende krachten. Het is ook belangrijk dat de verschillende elementen in de achtbaan goede overgangen hebben. Dat je een element helemaal afmaakt voordat je aan een volgende begint.”

Verder moet de rit bij het publiek passen. “Een bekend voorbeeld is de achtbaan Indiana Jones et le Temple du Péril in Disneyland Parijs, die werd aangepast om achteruit te rijden. Dat zou extra spannend zijn”, zegt Schilder. “Blijkbaar wat dat iets té spannend, want de populariteit van de attractie ging omlaag. Na vier jaar reden de karretjes weer gewoon vooruit.”

De achtbaan Formula Rossa is te vinden in Ferrari World in Abu Dhabi en is de snelste achtbaan in de wereld. Passagiers versnellen in vier seconden naar ongeveer 240 km/h.

De introductie van geavanceerde computermodellen die het krachtenverloop in een achtbaanrit met grote nauwkeurigheid berekenen, zorgen voor steeds minder ontwerpfouten. “In de jaren 70 kwam het nog wel eens voor dat een achtbaan na de bouw té heftig bleek en er aanpassingen nodig waren. Dat zie je nauwelijks meer”, zegt Schilder. “Bovendien kun je nu als ontwerper ook ‘op kracht’ ontwerpen, waarbij je in eerste instantie niet uitgaat van de baan. Je zegt dan tegen de computer: ‘ik wil eerst een positieve en dan een negatieve kracht’. De computer rekent vervolgens de bijbehorende baan uit. Je krijgt dan elementen zoals de zero-g-roll, een heuvel met een spiraal waarin de passagiers zich gewichtloos voelen. De baan moet hiervoor op een nogal vreemde manier om de passagiers heen draaien, dat was waarschijnlijk nooit bedacht als ontwerpers alleen vanuit de baan hadden geredeneerd.”

In de achtbaan Baron 1898 in de Efteling waant de passagier zich een mijnwerker in een gesaboteerde mijn.
Efteling met toestemming

Zelf heeft Schilder wel een paar favoriete achtbanen. Hij noemt de Manta in SeaWorld Orlando in de Verenigde Staten, een zogenoemde flying coaster waarbij de passagiers naar voren gekanteld onder de rails hangen. Iets dichter bij huis vind je de Taron in Phantasialand die indruk maakt door zijn lengte en meerdere ‘lanceringen’. “Uiteindelijk is het toch het parcours dat een groot deel van het succes van een achtbaan bepaalt”, zegt hij. “Zijn het losse ‘elementen’ zoals loopings en heuvels, of zit er een bewust ritme in de baan? Ik zie het als een goed muziekstuk, of een gerecht, je kunt niet zomaar alles bij elkaar gooien.”

Thema’s

Ook de aankleding van een achtbaan kan een verschil maken. Veel attracties hebben een thema en vertellen een ‘verhaal’, dat de bezoekers al warm maakt voordat ze in het karretje stappen. De laatste jaren is ook virtual reality (VR) in opkomst in de achtbaan. Passagiers krijgen een VR-bril op hun neus en wanen zich in een andere wereld. Plots rij je niet op een metalen baan tussen de bomen met op de achtergrond mensen die in de rij staan voor een ijsje, maar in een futuristische stad die wordt aangevallen door een buitenaardse beschaving.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 april 2018

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.