Natuurkunde op de wip?

Bezoekers van het Swiss Science Center Technorama in het Zwitserse Winterthur kunnen op maar liefst 500 plekken proefjes en experimenten uitvoeren en zo van dichtbij kennismaken met fenomenen uit de natuur en de techniek. Met een wipwap wordt bijvoorbeeld de werking van een hefboom direct voelbaar maakt. Voor de demping voor het draaipunt is samengewerkt met ACE Stoßdämpfer en BIBUS.

Winterthur, in het noorden van Zwitserland, is met meer dan 100.000 inwoners de zesde stad van het land en tot buiten de landsgrenzen bekend – en dat niet alleen dankzij zijn zestien musea. Een echte publiekstrekker is het Swiss Science Center Technorama, met ruim 300.000 bezoekers per jaar goed voor meer dan de helft van alle museumbezoekers in Winterthur. In het Science Center komen bezoekers op een interactieve manier in aanraking met honderden fenomenen uit de natuur en techniek.

Hefboomwerking ervaren

“Wat dit zo aantrekkelijk maakt is de mix. Naast interactieve tentoonstellingen over natuurverschijnselen zijn er spectaculaire presentaties, demonstraties en boeiende workshops over biologie, scheikunde en natuurkunde. In onder andere zeven laboratoria en, afhankelijk van het seizoen, ook in de buitenlucht kunnen bezoekers volop experimenteren”, aldus Juliana Campos van Technorama.

Dat laatste is in de zomermaanden bijvoorbeeld mogelijk bij een constructie met een wipwap waarop één persoon tot wel drie anderen kan optillen – ook al zijn deze samen veel zwaarder. Om de krachten aan den lijve te ondervinden, kan de persoon op het lange deel van de wipwap aan een tot drie meter verschuifbare zitplaat trekken en de afstand aanpassen om vervolgens één, twee of zelfs drie mensen op de kortere kant in evenwicht houden of zelfs hoger te heffen.

Demping onvoldoende

Omdat dergelijke experimenten vaak meer tot de verbeelding spreken dan die in een laboratorium of klaslokaal, wilde het team onder leiding van hoofd werkplaats Jürg Oppliger deze constructie zo veilig en duurzaam mogelijk ontwerpen. Tijdens de testfase voorzag Simon Michel, de verantwoordelijke technicus, de constructie op de draaipunten aanvankelijk van massieve dempers om de krachten die op de twee balken van verschillende lengte inwerken te vertragen.

Dit bleek qua demping onvoldoende; de wipwap ging namelijk schommelen. “We merkten dat de draaimomenten op de steunen in de eindpositie te hoog waren en besloten de demping te verbeteren. Op die manier moest het wippen voor de bezoekers soepeler verlopen en moest er bovendien voor worden gezorgd dat de constructie langer meegaat.”

Het was dankzij de dempingsexperts van BIBUS AG, die Simon Michel inschakelde na de nodige research op internet, dat de hydraulische industriële stootdempers die nog op de ontwerptekening te zien waren, uiteindelijk niet werden gebruikt. Voor industriële stootdempers en soortgelijke componenten vertrouwt het bedrijf al tientallen jaren op oplossingen van ACE Stoßdämpfer GmbH. Daarom schakelden zij op hun beurt Christoph Berning van de afdeling technical sales bij ACE ingeschakeld.

Onconventioneel

“We vinden dit een leuke toepassing, omdat kinderen en jongeren zo spelenderwijs kunnen kennismaken met de wetten van de hefboomwerking. Vergeleken met onze andere dagelijkse werkzaamheden was deze toepassing behoorlijk onconventioneel, ook wat betreft het ontwerp van de dempingselementen”, vertelt Berning.

Omdat er te veel variabelen waren, was het lastig om de demping op de draaipunten nauwkeurig te berekenen. Het ontwerpteam uit Winterthur concludeerde dat er een bepaalde mate van demping moest worden bereikt en een groot deel van de energie moest worden opgenomen, terwijl er tegelijkertijd genoeg energie in de constructie moest overblijven om de wipbeweging mogelijk te maken en de funfactor te behouden.

Veiligheidsdempers als ideale oplossing

Uiteindelijk kon Simon Michel de geplande hydraulische veiligheidstootdempers uiteindelijk vervangen door TUBUS veiligheidsdempers van ACE. De dempers danken hun naam aan het buisachtige uiterlijk van de componenten, die gemaakt zijn van co-polyester elastomeer. In totaal biedt ACE meer dan 150 verschillende basistypen van deze constructie- en veiligheidsdempers in acht verschillende series voor vrijwel elk dempingsdoel aan.

Plezier gegarandeerd

Uiteindelijk viel de keuze op het basistype TC83-73-S als de meest geschikte dempingsoplossing. Met een energieopname van 1.940 Nm/slag en een maximale slag van 73 mm doet de demper betrouwbaar zijn werk. Bezoekers en de wipwap worden nu perfect door de eenvoudig te monteren dempers beschermd. “Met de TUBUS konden we de gewenste wiphoek van 7 graden gewoon aanhouden, waardoor het terugslageffect minder wordt en plezier gegarandeerd is, ongeacht of je op het kortere of langere deel van de wip zit”, aldus Oppliger.