고정된 트랙을 활주하는 비행기 훈련 및 오락기구{AIRPLANE TRAINING AND AMUSEMENT DEVICE FOR TRAVELING ON A FIXED TRACK}
좌석이 하나 또는 여러 개인 항공기는 레일 위, 레일 아래, 또는 레일의 위아래 양쪽 동시에 운전될 수 있다. 계획된 최대속도는 165 km/h(102.5 mph)이지만, 200 km/h도 물론 생각할 수 있다. 많은 사람들이 운전면허를 가지고 있지만, 개인 조종사면허를 가지고 있는 사람은 극소수이다. 비행기 트랙은 사람들에게 실제 비행의 느낌에 친숙하게 하고 스스로 비행기를 조종할 기회를 제공한다. 조종사는 비행기 트랙 상에서 0 내지 165 km/h에 달하는 범위에서 각자의 속도로 운전할 수 있기 때문에, 2이상의 항공기를 포함하는 추돌(rear-end collision)을 방지하는 차단 및 제어시스템이 설치된다. 바람직하게는, 폐쇄된 코스가 운전된다. 그러나, 왕복 코스(항공기가 동일한 코스상에 되돌아오는)가 또한 가능하다.
본 발명은 고정된 트랙을 따라 활주하는 비행기 훈련 및 오락기구로 구성된 장치에 관한 것이다. 트랙에서, 비행기는 트랙 지지부 상에 지상위로 지지된 운전 레일을 따라 강제적으로 안내되고, 조종사에 의해 여러 가지 속도로 운전된다. 비행기 트랙은 레저 사용에 관련되어 있지만, 개별적인 개인수송의 사용과도 관련될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부된 도면과 관련하여 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 도면은 본 발명의 한계를 정의하기 위해서가 아니라 단지 예시를 위한 것임을 이해해야 한다. 도면에서 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 부여한다. 도 1은 레일 위아래의 항공기를 갖춘 본 발명에 따른 시스템의 정면도이다. 도 2는 그 측면도이다. 도 3은 레일 위의 항공기를 나타내는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 정면도이다. 도 4는 도 3에 나타낸 실시예의 측면도이다. 도 5는 전체 트랙 조합과 스테이션의 측면도이다.
따라서, 본 발명의 목적은 고정된 트랙을 활주하는 비행기 훈련 및 오락기구를 제공하는 것이다. 실제 비행의 느낌을 시뮬레이션하기 위하여, 항공기의 한 타입, 바람직하게는, 원래의 엔진과 조종석, 조종실 인테리어를 가지는 좌석이 4개이고, 단기통 엔진 타입이 선택된다. 동체(fuselage)와 날개에 대하여는, 사람의 손에 의해 움푹 들어가거나 스테이션에 있는 항공기에 접근할 수 있는 비숙련자에 의해 긁히지 않는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 동시에, 원래의 항공기의 외관은 유지되어야 한다. 동체는 3곳의 위치에서 상향 또는 하향으로 지지된다. 이 지지부는 모든 하중을 기체(airframe)로부터 별도의 하부구조로 전달한다. 이 하부구조는 롤러 코스터용 차량의 구조에 유사한 기능을 하도록 설계된다. 하부구조는 강체축(rigid axle), 연결부, 및 조인트 축 또는 피봇가능한 축 (axle)을 구비한다. 조인트 축(jointed axle)은, 램프, 수평기울기의 만곡부와 수직기울기의 만곡부가 압착되거나 억지로 밀어 넣어지는 일 없이 통과할 수 있도록 설계된다. 항공기의 기체는 강체축 상에 2곳, 및 회전축(swiveling axle)의 영역내에서 한번 지지된다. 직경 500mm 이상의 주행 휠과, 직경 400mm 이상의 가이드 휠과, 직경 300mm 이상의 카운터 휠이 각각의 강체축과 조인트 축상에 설치된다. 가이드 휠은 레일에 수직인 모든 양의 수직하중(positive vertical load)을 제거한다. 주행 휠은 레일에 평행인 수평하중을 제거한다. 카운터 휠은 트레일에 수직인 부의 하중 (negative load)을 제거한다. 결과적으로, 항공기의 탈선은 불가능하다. 휠은 바람직하게는 폴리우레탄으로 된 것이다. 3가지 타입의 휠 모두의 영역에 받침대(skid)가 채용된다. 이 받침대는 휠의 과도한 마모나 손실의 경우에 탈선하는 것을 방지하고, 항공기가 레일상에 계속하여 활주하도록 한다. 3가지 타입의 휠 모두의 앞뒤에 시이트 금속판(sheet metal plate)을 설치하는데, 이는 레일로부터 장애물을 옮기거나 제거하여 항공기가 그러한 장애물 위로 운전하거나 휠과 레일사이에 장애물을 조이는 것을 방지하기 위한 것이다. 롤러 코스터의 로커(rocker)와 같이 트윈 휠 대신에, 각각 단 하나의 주행가이드와 카운터 휠이 축의 바깥쪽에 마련되는데, 이는 반경이 매우 커서 휠의 사이드 슬립(side slip)이 부수적인 역할을 하고 트랙 게이지의 협소(trackgaugenarr owing)는 가이드 휠에 대하여 무시할 수 있게 되기 때문이다. 또한, 다음의 구성부품이 하부구조에 일체화되어야 한다. 제동 시스템(예컨대, 영구자석), 수직 제동 핀, 스테이션 내에서 측선 (siding) 또는 주차 레일 상에 항공기를 운송하기 위한 또 다른 수직 제동 핀. 이 기능은 또한 제동핀에 의해서도 달성된다. 수직 핀은 항공기만큼 길어서, 비행기가 스테이션이나 주차 레일 또는 레일 측선 상에서 충돌하는 경우에 항공기에의 손상을 방지하기 위하여 버퍼가 앞뒤에 배치될 수 있다. 견인고리(towing eye)와 교환 플래그도 또한 설치된다. 날개의 프로파일은 중립이고, v = 165 km/h에서 1 ×g(항공기의 무게에 유료하중을 더한 값, 하부구조는 제외)의 최대양력을 갖는다. 어떤 양력은 하부구조의 휠과 레일 사이의 마찰을 감소시키기 때문에, 바람직한 것으로 간주된다. 그러나, 카운터 휠은 작동중에 급상승한다. 레일에 매달린 항공기의 날개 스팬(span)은 작고, 프레임 지지부도 또한 넓지 않다. 비행기의 엔진 출력은 하부구조의 무게와 약 800 kg의 하부구조의 무게와 휠 사이의 마찰력을 고려해야 한다. 마찰손실은 약 2cm/m이고, 회전축은 ±6°이다. 수하물 부분이 갑판에 마련되고 약 50 kg의 수하물을 유지한다. 승객은 안전벨트에 의해 고정되고, 도어는 갑자기 열리지 않도록 운전 도중에 잠겨진다. 이에 따라, 도어록은 조종사에 의해서만 작동되고, 출발 전에 도어는 잠겨지며, 스테이션에 있을 때에만 외부로부터 수동 잠금해제에 의해 잠금해제되거나, 비상시(항공기는 여전히 멈추어 있다)에 무선 통신에 의해서 잠금해제된다. 관제탑으로부터 각 비행기로, 각 비행기로부터 관제탑으로 항공기 내에서 사용할 수 있는 확성기로 무선통신 접촉을 할 수 있다. 항공기의 화재 위험은 가능한 한 낮게 유지된다. 흡연은 금지되지만, 조종사가 닿는 범위 내에 소화기를 배치한다. 적어도 지상 위의 레일의 최대 높이의 길이를 가지는 로프 사다리가 각 도어의 영역 내에 배치된다. 비상시에는 점화의 잠금 및/또는 연료 공급의 중단 등에 의해 관제탑으로부터 무선통신에 의해 항공기를 정지시킬 수 있다. 연료탱크의 양이 하루 사용하기에 충분하다면, 설치조작은 유리할 것이다. 안전상의 이유로, 항공기의 엔진은 도어가 닫혀진 후에만 시동될 수 있고, 스테이션과 주차 레일의 전체 영역 내에서는 시동될 수 없다. 항공기와 관련한 대략적인 일부 데이터는 다음과 같다. 항공기 + 유료하중, 즉 연료적재, 4인탑승, 수하물 50kg의 하부구조로의 최대중량 = 600 kg 날개 스팬 = 9m; 매달린 항공기 = 7m 길이 = 6m 속도 V max = 165 km/h 수직으로 정 2 g, 부 1 g(충격 및 진동요소 추가적으로 φ= 1.2) 가로방향 : ±1 g(부분적으로 각부에서는 1.6 g),(이미 포함되어 있기 때문에, 충격 및 진동요소 φ= 1.0) 세로방향 : 1.5 g(브레이크로부터 발생) 항공기의 기체는 3지점에서 지지된다: 한 지지점은 앞쪽의 회전축, 두 지지점은 뒤쪽의 강체축이다. 축 간의 연결은 없거나, 축 사이에 오직 하나의 연결만이 있다. 다음은 3가지 시스템의 특징이다. 시스템 1 : 레일 상에 운전하는 비행기 시스템 2 : 레일 아래로 운전하는 비행기 시스템 3 : 레일 위아래로 운전하는 비행기 레일 시스템과 관련하여, 스틸제 레일만이 레일용으로 고려된다. 선택에 있어서, 다음 레일시스템이 포함될 것이다. (1) 개방형 트러스트 튜브 시스템 (2) 용접된 단단한 벽 구조 (3) 압연 부분(프로파일) (4) 와이어 받침 철제 케이블 구조 레일 시스템 (4)는 항공기의 높은 속도와, 진동 거동 및 만곡부를 통해 운전할 때에 지니는 문제점 때문에 제외된다. 항공기는 주행, 가이드, 카운터 휠을 가지는 부분(또는 프로파일)을 포함하기 때문에, 원형 튜브가 적합하다. 레일 시스템 1(레일 위의 항공기)과 레일시스템 2(레일 아래의 항공기)에 관하여, 3현 또는 4현(three-chord or four-chord) 트러스트 튜브 시스템이 레일 시스템 (1)(개방형 트러스트 튜브 시스템)에 고려된다. 이 레일 시스템은 높은 비틀림 강성과 낮은 진동 감수율(susceptibility to vibration)을 갖는다. 4현 트러스트 튜브 시스템은 레일 시스템 3(레일 위아래 양쪽의 항공기)에 고려될 수 있다. 레일 시스템 2(용접된 단단한 벽 구조)는 비틀림 강성을 얻기 위하여 폐쇄된 단면적을 가져야 한다. 레일 시스템 3(압연 부분)은 압연 부분에 용접된 2개의 이격된 레일 튜브(비틀림에 의해 연화됨)와 함께 압연부분으로 구성되거나, 2개의 개별적인 스트랩된 용접 부분을 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 따라 각부의 3개의 휠은 압연된 부분의 플랜지의 최상단/측부 상을 주행할 수 있다. 보다 낮은 변형과 지지부 위로운전될 때에 보다 우수한 다이나믹한 거동 때문에 정적인 이유로 연장 트러스 (through-extending truss)가 추천된다. 항공기의 중량 성분의 절반과 레일 고유의 중량에 기인하는 변형은 프리벤딩(pre-bending)에 의해 상쇄되어야 하고, 레일과 항공기 하나의 자체의 하중에 기인하는 변형은 정정 하중 f = I/1000(I = 지지부의 폭)을 초과해서는 안 된다. 레일에 있어서, 지지부 폭 I ≥30m가 달성된다. 레일의 바닥에지는 레일 시스템 1에 있어서 지상위로 적어도 6미터에 위치되고, 레일 시스템 2 및 3과 관련해서는 지상위 적어도 8.5m에 위치된다. 이로써, 비행기 트랙 아래의 수송이동에 적합한 레일트랙 밑의 명확한 공간 프로파일이 보장된다. 공간적으로 또한 시각상의 이유로, 레일은 지상위로 상당히 더 높은 것일 수 있지만, 이는 지지부의 구조에 영향을 끼친다. 레일은 수직면에서 (산과 골짜기를 넘어서) 만곡된 것일 수도 있고, 수평면에서(세로방향과 가로방향의 기울기 없이) 만곡된 것일 수 있으며, 이 경우 만곡된 레일이다. 레일은 휜 것일 수 있고(만곡부로 이끄는 램프), 만곡부에서 가로 또는 세로의 기울기를 가지는 것일 수 있으며, 이 경우 입체적으로 만곡된 레일이다. 입체적으로 만곡된 레일은 비용상 피해야한다. 골짜기에서 2 g를 초과하지 않고 산에서 0 g 보다 크게 유지하기 위하여, 수직반경 Rv ≥220m이어야 한다. 수평 반경은 항공기가 Vmax, Rh ≥400m로 운전될 수 있는 영역 내이고, 이와 관련하여 횡가속도는 최대 가로 기울기 β= 18°에서 정당한 한계 내에서 유지된다: Vmin = 0 m/s 에서 a = - 0.31 g Vmax = 45.83 m/s에서 a = + 0.20 g Vmean = 35.7 m/s에서 a = 0 g 수평 만곡부로 이끄는 램프는 입방 포물선으로 구성되어야 한다. 일단 사용될 레일의 타입이 정적인 시스템의 조사에 기초하여 선택되면, 레일의 제조에 대한 허용오차가 정해진다. 레일은 영향을 미치는 다음 사항에 대하여 치수결정되어야 한다: (A) 고유하중 (B) 모든 동적 영향과 함께 하나의 항공기로부터의 유료하중 (C) 동적 영향은 없고 허용가능한 정적 응력은 있는, 차례로 3개의 항공기로부터의 유료하중 (D) v = 20 m/s로 작동하는 동안에 바람은 보퍼트풍력계급(Beaufort's scale)에 따른 풍력 8에 따른다. (E) 폭풍우, 대기압은 지역조건에 따른다. (F) 지진은 지역조건에 따른다. (G) 설치온도와 지역조건에 따른 D-온도 (H) 눈 하중(snow load)과 빙결. 이 하중은 지역적으로 발생하는 경우에만 포함되어야 한다. 눈과 얼음은 항공기 운전 이전에 제거되어야 하는 것이므로, 이 하중은 유료하중에 과도하게 책정되어서는 안 된다. (I) 지지부의 침하: 지역적인 시공조건에 실제적인 탄성이 계산에 포함되고,계산된 변위한계가 초과된 후에 기초의 최상단 에지가 시간 간격을 두고 측정되고 보정하였다면, 지지부의 강하(침하)는 더 이상 수학적으로만 계산되어서는 안 된다. 레일은 적어도 20년간의 작동 강도와 관련하여 설계되어야 한다. 레일은 지역조건에 기초한 부식으로부터 보호되어야 한다. 충격 및/또는 진동 요인은 더 높은 것이 요구되지 않는 한 적어도 요인 φ에 의해 고려되어야 한다: 수직 수평 φ= 1.2 1.6 전동운동(직선코스를 따른)의 영향에 대하여, ±0.10 ×항공기의 무게가 수평적으로 고려되어야 한다. 긴 직선 슬라이딩 피스가 있기 때문에, 가장 어려운 하중의 경우는 G(Δ-온도)일 것이다. 그러나, 그러한 슬라이딩 피스를 넘어 운전할 때에 휠이 과도한 마모를 받지 않도록 하는 방식으로 슬라이딩 피스는 구성되어야 한다. 원형 튜브나 압연 부분으로 된 개별 지지부는 레일 시스템 1(레일상을 운전하는 비행기)에 제안된다. 원형 튜브나 압연부분으로 된 프레임 지지부는 레일 시스템 2(레일 아래의 비행기)와 레일 시스템 3(레일 위아래의 비행기)에 제안된다. 레일로부터 지지부로의 한쪽 캔틸레버를 생각해 볼 수도 있으나, 그러한 경우에 레일은 다른 것들 중에서도 매우 뒤틀려 있기 때문에 정적인 점에서 말한다면 바람직하지 않다. 모든 지지부는 기초까지 특히 이전의 콘크리트로 피복된 앵커에 의해하향으로 받쳐져서, 혹시 있을 지지부 침하가 보정될 수 있어야 하고, 이로써 설치도 보다 간단하게 된다. 지지부와 레일은 레일 시스템에 특정된 하중의 경우에 대한 작동 강도에 대하여 치수결정되어야 한다. 지지부가 차량이 지상위로 운전할 수 있는 지역에 배치된다면, 지지부는 충돌(충격)하중에 대하여 보호되거나, 또는 그 강도를 증명하는 수학적 증명이 제공되어야 한다. 충돌에 대한 보호는 다음과 같은 구조적 방법에 의해 실현될 수 있다: (1) 상방으로 연장되는 콘크리트 기초 (2) 가드레일이나 다른 보호수단의 형식에 포함 유료하중의 경우에 지지부의 헤드의 수평방향으로의 변형은 w ≤h/600에 달할 것이다(h = 지지부의 높이) 건축부지에 용접된 연결부는 결점을 가지고 있기 때문에, 레일 사이, 지지부와 레일, 지지부 사이의 연결은 나사 이음으로서 설계된다. 지지부가 접지되거나 피뢰침 또는 피뢰봉을 구비해야 하는지에 대하여는 지역에 따라 조사되어야 한다. 항공기는 덮개로 덮어 보관하고 정비하고 사용자가 없을 때에는 트랙으로부터 떼어내어 비행기 트랙에 보관하고 사용자가 많은 때에는 다시 트랙으로 되돌아온다는 사실에 비추어, 적어도 하나의 레일 스위치(슬라이딩 플랫폼)가 구비된다. 고정된 항공기가 메인트랙의 측면으로부터 엔진에 의해 직선 레일부분 상에 운전된다. 그런 다음, 제 2 직선레일부분이 트랙을 즉시 폐쇄하여 작동은 짧은 시간동안만 방해된다. 항공기와 함께 레일스위치 플랫폼은 헤드 끝단에서 많은 사이드 레일 또는 주차레일을 지나서 운전되고, 그런 다음 항공기는 모터의 힘에 의해 임의의 사이드 레일에 밀어 넣어진다. 몇몇 사이드 또는 주차 트랙이 사용될 수 있어야 하며, 각 항공기에 대한 접근이 보다 유연해야 한다. 항공기는 역의 순서와 비슷하게 정비를 받는다. 레일 스위치에 의해 주 레일에 발생된 간극은, 레일부분인 안정된 방식으로 간극을 폐쇄한 직후에 작동이 재개될 수 있도록 고정되어야 한다. 본 비행기 트랙에 있어서, 원형 코스로부터 별도의 목적지로 안내하는 트랙의 분지로 운전하는 것이 또한 가능하며, 제어시스템에 의해 제어되는 레일 스위치가 또한 설치된다. 비행기 트랙은 v = 0 m/s(정지상태)에서부터 v max = 45.8 m/s(최대운전속도)에 달하는 범위에서 상이한 속도로 운전하는 조종사에 의해 개별적으로 사용되기 때문에, 제동장치를 구비하는 것이 필요하다. 다음 사항을 막기 위해, 각 항공기는 주행 휠에 조종사(및/또는 작동자)에 의해 작동될 수 있는 적어도 하나의 주차 브레이크를 구비해야 한다: (1) 클리어 트랙에서 전방으로 구름(rolling) (2) 클리어 트랙에서 후방으로 구름 (3) 클리어 트랙에서 바람에 밀려가는 항공기. 관제탑으로부터 무선통신을 통하여 점화가 꺼지거나 취소되고 연료의 공급이중단되면, 굴러나간 거리가 너무 길다면 소위 잠금 또는 주차 브레이크는 적절하게 항공기의 속도를 늦춘다. 트랙의 자유거리는 시작과 끝에서 안전 브레이크를 각각 포함하는 블록으로 나누어져 있다. 극단적인 경우에, 항공기는 v max = 45.8 m/s로부터 정지로 되어야 하기 때문에, 이 브레이크들은 매우 길게 될 수도 있다. 안전벨트를 착용한 승객이 0.7g의 감속을 견디어 낼 수 있는 지를 시험에 의해 조사할 필요가 있다. 어떠한 경우에도, 비상시의 경우에는 점화가 꺼지고 연료공급이 중단되는 것이 보장되어야 한다. 제동거리는 이하와 같다: 예상가능한 비상브레이크는 다음과 같이 실현된다: 수직으로 변형가능한 영구자석이 항공기의 하부구조에 설치되고, 제동은 레일에서 153m의 길이를 가지는 수직 핀(고정된 방식으로 설치된다)에 의해 달성된다. 따라서, 정상적인 작동의 경우에는 제동이 발생하지 않고, 영구자석은 하부구조에서 최상단에 위치된다. 영구자석은 비상제동의 경우에만 수직 핀의 영역으로 밀어내려 넣어진다. 이 작동 또는 과정은 "절대 안전"한 것이어야 한다. 이 시스템은 또한 고정된 영구자석과 변위가능한 수직 핀에 의해 기능한다. 다른 예상가능한 비상브레이크는 4개의 주행 휠에 설치된 몇몇 브레이크를 포함하여 구성되며, 이에 의해 블록의 시작과 끝에서 조종사에 의해 제동기는 독립적으로 "절대 안전"한 시스템을 보장해야 한다. 작동의 관점에서 보면, 단지 하나의 항공기가 비행기 트랙의 각 블록에 존재한다. 예외로서 구조(rescue)의 경우를 포함하며, 구조의 경우에 제 2 항공기(구조차량)가 견인용 블록으로 운전될 수 있다. 이는 각 항공기가 개별적으로, 예를 들면 GPS 및/또는 대략적인 스위치 및/또는 빔(beam)과 반사기(reflector)를 사용한 원격제어에 의해 모니터되어야 함을 의미한다. 항공기가 블록 내로 운전하길 원한다면, 전체 블록 길이의 시작점에서 각 블록에 항공기가 있는지를 묻는다. 블록이 점유되어 있다면, 진입을 원하는 항공기는 자동적으로 속도를 늦추고 정지된다. 블록이 비어 있다면, 항공기는 블록 내로 운전되고 이 블록은 점유되었음을 보고한다. 항공기가 블록으로부터 운전되어 나올 때에는, 후방으로 블록이 비어있음을 보고한다. 블록 시스템은 "절대 안전"한 시스템이어야 한다. 대기 또는 유지 영역이 스테이션에서, 레일 스위치 상에서 또한 각 경우에 하나의 항공기에 대한 사이드 트랙 상에서 이용가능하다. 대기 또는 유지영역(또한 사이드 레일 주차레일상의)은 블록과 마찬가지로 개별적으로 실현가능하고 레일 스위치의 잠금처럼 제어시스템에 포함된다. 구조 및 유지차량은 제어시스템에 일체로 되어야 한다. 또한, 항공기 연료탱크의 주입레벨은 빈 연료탱크에 의해 작동방해가 야기되지 않도록 제어되어야 한다. 각 항공기와의 2개의 무선통신이 관제탑과 가능하다. 블록에서 시작시간 때문에 불필요한 작동정지를 피할 수 있도록, 운전속도를제어하고 속도가 매우 느린 경우에는 조종사로 하여금 더 빨리 운전하도록 요구할 필요가 있다. 속도는 스테이션의 전방에서 모니터된다. 조종사의 속도가 너무 높으면 양립되는 제동 동작이 자동적으로 개시된다. 블록 시스템의 나머지 목적을 위하여, 제동경로의 거리에 도달하면, 각 항공기는, 항공기의 점화를 정지하고 연료공급은 중한하며 제동동작을 개시하는 근사측정(approximation measurement)(빔과 반사기) 시스템을 구비한다. 기능 블록시스템에서는 그러한 경우는 발생할 수 없다. 그러나, 이는 절대안전성을 증가시킨다. 또한, 구조차량은 제어시스템에 의해 모니터되고 제어된다. 블록시스템은 후미로부터 서로 2 이상의 항공기를 방지한다. 모든 승객은 안전벨트가 채워진다. 도어는 고의적이건 우발적이건 간에 열릴 수 없도록 운전 도중에 잠겨진다. 이 방법을 위하여 다음 가능성이 가능하다: (a) 조종사에 의해서만 작동되는 잠금 (b) 출발에 앞서 잠금되고, 스테이션에 있을 때에만 외부에서 수동에 의해 또는 비상시 무선통신에 의해 잠금해제(항공기는 여전히 대기중) 각 항공기의 갑판에 적어도 하나의 소화기가 이용가능하고, 또한 확성기 뿐만 아니라 관제탑과 통신하기 위한 양방향 무선통신 시스템이 항공기의 갑판 상에 이용할 수 있어야 한다. 로프 사다리가 항공기의 각 도어의 영역 내에서 고정된 방식으로 배치되며, 적어도 지상위로 레일 트랙의 최대높이에 따르는 길이를 가진다. 승객이 항공기의 영역 내에 있을 때(승선 및 하선, 그리로 구조도중에), 프로펠러는 작동되거나 시작될 수 있어서는 안 된다. 트랙 상에서 고장난 항공기는 트랙의 앞쪽으로부터 접근하는 구조차량에 의해서만 견인될 수 있다. 승객들이 노출되는 수직응력은 가장 긴 시간동안에 걸쳐 1·g에 달한다. 골짜기를 통화하여 운전할 때에 짧은 시간 동안 2·g가 발생할 수도 있다. 응력은 산 위로 운전할 때에는 0·g에 가깝다. 만곡부에서는 짧은 시간동안 1.2·g가 발생할 수도 있다. 수학적으로 말하면, 직선트랙을 따라 굴러감에 따라, 만곡부를 통과하여 운전할 때에, ±0.3·g가 발생한다. 그러나, 가로방향으로 부는 먼지바람에 의한 것뿐만 아니라 가이드 휠과 그 마모에 기인하여 대략 ±1·g에 육박하는 양쪽 가속도가 예상되어야 한다. 여기서, 조종사의 운전거동에 기인하여 가속과 감속이 발생한다. 이 가속과 감속은 엔진의 파워와 최대 제동모멘트에 의해 제한된다. 블록시스템에 있어서 비상제동의 경우에는, 0.7·g가 발생하고, 이는 승객을 안전벨트 앞쪽으로 향하게 한다. 항공기는 승객이 엔진을 개시하고, 항공기를 가속하며, 제동하고 엔진을 정지시킴으로써 작동된다. 조종사는 최대속도 165 km/h를 초과할 수 없다. 모든 안전관련 제동동작(블록시스템에 있어서 비상제동 및 스테이션에 도달하기 전의 감속)은 자동제어방식으로 실행된다. 상술한 이유로, 조종사는 운전면허를 가지고 있으면 충분하다고 생각된다.조종사의 예상되는 행동의 가이드라인은 필요한 경우에는 여러 언어로 스테이션과 항공기의 갑판에 눈에 잘 띄는 곳에 두어야 한다. 또한, 그림문자(pictogram)가 도움이 될 것이다. 승객의 조작은 조작요원이 트랙을 체크(구조 및 유지차량으로 시험운전)한 후에만 시작될 수 있다: (1) 매일 아침 (2) 트랙이 정지된 후에, 예를 들면 유지 및 정비, 보수 또는 비상 날씨조건 또한, 체크사항은 요구되는 깨끗한 공간이나 클리어런스 프로파일을 포함하여, 다른 것들 중에서 예를 들면 나뭇가지가 다시 자라고 바람에 의해 깨끗한 공간이나 클리어런스에 이동해 올 수도 있다. 제동안전을 더 이상 확보할 수 없게 되기 때문에, 레일에는 쌓인 눈, 서리, 얼음 등을 포함한 이물질이 없어야 하며, 이는 시험운전 중에 제거해야 하며, 필요하다면 제동 핀으로부터도 제거해야 한다. 브레이크 시험은 항공기에서 또한 블록 브레이크 내에서 시험운전 도중에 실행되어야 한다. 로그(log)에는 요원이 다음 스케줄에 따라 실행해야 할 모든 테스트와 체크사항을 리스트해야 한다: (1) 매일 (2) 매주 (3) 매월 (4) 매년 (5) 비상작동조건에 따른 것 작동 시퀀스는 완전히 자동적으로 안정되고 조종사의 일부에 대한 개별적 방해를 오버라이드하기 때문에, 비행기 트랙은 또한 밤에도 가시성이 좋지 않은 때에도 작동될 수 있다. 그러나, 가시성(또한 인공조명과 함께)은 최장 제동거리보다 더 커야한다. 항공기는 전체 항공조명과 함께 최장 제동거리보다 더 큰 거리를 넘어서 조명할 수 있는 조명기구를 갖추어야 한다. 바람이 보퍼트풍력계급에 따른 속도 8(= 20 m/s)에 도달하면 작동을 멈추어야 한다. 작동은 비가 올 때에도 계속될 수 있다. 비가 많이 와서 요구되는 만큼의 가시성을 확보할 수 없는 때에는 작동을 정지해야 한다. 스테이션은 덮여있고, 차례로 늘어선 적어도 6개의 항공기용 공간을 갖는다. 출구는, 항공기가 그 사이에서 청소될 수 있고, 필요하면 부수적인 유지 또는 정비작업을 할 수 있도록 입구로부터 떨어진 곳에 위치된다. 비행기에서 내리거나 탑승하는 데 필요한 시간이 출발시간보다 길다면, 스테이션에서 레일스위치와 함께 2개의 평행 레일을 마련하여 비행기에서 내리거나 탑승하는데 이용할 수 있는 시간을 두 배로 한다. 비행기에서 내리거나 탑승하는 사람들이나 승객들은 펜스나 가드레일에 의해 보호된다. 스테이션에 도달하기 전에 항공기의 제동을 시작하고, 또한 수송유니트로써 대기구역을 가로질러 더욱 수송하는 동안에 문을 잠그고 항공기를 출발시키기까지에, 프로펠러를 가동시켜 출발시킬 수 있어야 한다. 누구도 항공기를 출발시키는 영역에 출입할 수 없다. 스테이션에 도달하기 전의 제동을 모니터해야 한다. 조종사는 속도가 너무 높다고 느끼면, 자동제동이 개시된다. 그런 다음, 대기구역(waiting field)이 뒤따르며, 하나의 항공기에 대한 각 구역이 있고 수송 유니트를 갖는다. 항공기 전방에 위치된 대기구역이 비어있다면, 항공기는 승객들이 내리는 출구까지 계속하지 운전하여 거기에서 정지한다. 대기구역이 비어있지 않다면, 항공기는 정지된다. 원활한 작동을 위하여, 트랙상에 있는 항공기만큼 많은 대기구역이 블록브레이크(block brake) 뒤에 배치되어야 한다. 그렇지 않으면, 항공기는 또한 작동방해가 있는 경우에 블록 브레이크에서 정지되어야 할 것이다. 2이상의 스테이션이 존재한다면, 스테이션 전방과 스테이션에서의 대기구역의 수는 그에 따라 나누어질 수 있다. 항공기를 사이드 레일 또는 주차레일로 운전하는 데에 사용되는 레일 스위치는 스테이션의 앞쪽과 스테이션에 있는 블록 브레이크 사이에 위치된 대기구역과 소통되어야 한다. 주차레일 또는 사이드레일의 영역은 덮여있고, 항공기가 주유되는 영역은 특히 안정되고 보호되며 소화기 및/또는 스프링클러 시스템을 갖춘다. 스테이션 영역 내에서 흡연은 금지되며, 조종사와 승객용 행동신호나 그림문자는 눈에 보이는 곳에 두어야 하며, 필요한 경우에는 여러 언어로 되어야 한다. 적어도 야간운행 동안에는 인공조명을 이용할 수 있고, 전체작동을 유지하기 위한 비상전력을 준비한다. 또한, 장애인용 진입램프가 있다. 브레이크를 갖춘 수송 유니트가 대기구역, 스테이션 및 주차레일 또는 사이드레일에 마련된다. 변속기를 갖춘 항공타이어와 브레이크를 갖춘 가역 전기모터일 수도 있다. 항공타이어는 비행기 하부구조의 스워드(sword)와 걸어맞춤된다. 트랙에 장애가 발생한 경우에, 항공기가 정지하면, 항공기의 갑판에 설치된 확성기를 통하여 무선통신에 의해 관제탑에서 승객들에게 알린다. 장애가 이미 알려진 것이고 간단한 것이라면, 승객등은 안전벨트를 착용한 채 자리에 대기하고 장애가 제거된 후에 운행한다. 장애가 간단한 것이 아니라면, 승객들을 피난시키는 데에 다음 가능성을 이용할 수 있다: (a) 신속한 피난 작동 항공기에 브레이크를 걸고, 프로펠러를 정지시키고 문을 연 다음, 항공기의 갑판에 고정배치된 로프 사다리를 밖으로 던져 조종사의 감독하에 승객들이 타고 내려갈 수 있다. 장애인이 운전하는 항공기의 경우에는, 로프로 지상까지 내려갈 수 있는 개인수송기구를 이용할 수 있다. (b) 오래 지속되는 피난 작동 레일과 트랙의 상부 영역을 조사할 수 있는, 적어도 하나의 특별 구조 및 유지차량, 예를 들면 전후로 운행할 수 있는 가솔린이나 디젤 작동차량이 마련된다. 이 차량은 6인용, 즉 구조될 승객 4명과 2명의 요원용 공간을 가져야 한다. 항공기가 트랙상에서 고장이 나고, 이 항공기의 전방 트랙이 깨끗하다면, 구조차량은 고장난 항공기까지 후방으로 스테이션으로부터 운전될 수 있다. 그런 다음, 구조차량은 고장난 항공기를 스테이션까지 견인한다. 항공기가 더 이상 작동되지 않는 것이라면, 2명의 작동요원의 감독하에 승객들은 구조차량으로 이동하여 스테이션까지 수송된다. 각 스테이션에 대하여 적어도 하나의 구조차량을 이용할 수 있어야 한다. 구조 및 정비 간격은 로그에 명시하여 붙여놔야 한다. 구조 및 유지 또는 정비 목적을 위하여, 레일 시스템의 전체 코스는 지상차량이 뒤따를 수 있어서 신속한 피난의 경우에도 승객들이 지상으로 내려갈 수 있는 것이 바람직하다. 이동 무선동신이 항공기의 갑판 상에서 이용할 수 있으며, 조종사는 로프 사다리를 통하여 항공기를 떠날 때에 이 이동무선통신기기를 가지고 가서 조종사 및/또는 관제탑이 지상의 승객과 접촉할 수 있다. 눈에 잘 띄는 큰 숫자를 레일 방향의 양측에 트랙 지지부에 부착하여, 지상의 승객들이 자신들의 정확한 위치를 알릴 수 있다. 비행기 트랙은 지지부 위에 세워지고, 따라서 지상에 매우 작은 공간만을 필요로 한다. 비행기는 가솔린 엔진을 구비하여 스포츠 항공기가 정상적으로 발생하는 만큼의 적은 소음을 발생시킨다. 그러나, 지상에 가깝게 운전되기 때문에, 스테이션을 포함한 비행기 트랙은 미개발 영역에만 세워질 수 있다. 대기하는 승객들과 함께 스테이션의 영역내에서, 항공기의 엔진은 작동되지 않고, 따라서 소음은 실제로 제동에 의해 스테이션에 도달하기 전과 작동을 시작함으로써 스테이션 내에서만 발생한다. 비행기 트랙에 타고자 하는 승객들은 그 정도 소음은 예상할 것이다. 예컨대, 오일 교환 등 주유 영역과 유지·정비 영역은 어떠한 이물질도 지상{토양수(ground water)}에 스며들 수 없도록 시공된다. 항공기가 청소된 영역 내에, 가솔린과 오일 분리기가 설치되어야 한다. 배기가스에 의한 공기의 오염은 조그만 복잡한 공항에서 발견된 오염에 대략 비교될 수 있다. 그러나, 그러한 배기가스는 미개발 지상에 직접 방출된다. 비행기 트랙이 지지부 상에 높게 설치되기 때문에, 조류를 제외하고는 어떠한 짐승들도 레일에 도달하여 위협할 수 없다. 그러나, 새는 항공기가 접근함으로써 발생하는 소음에 의해 날아가 버릴 것이다. 그러나, 지상의 짐승은 소음에 놀라 달아날 것이다. 항공기 트랙의 시간당 용량은 3개의 요소에 의지한다: (1) 항공기당 좌석수 (2) 시작 시퀀스 (3) 이용가능한 좌석의 활용정도 ΔT = 시작 주파수 [초] α= 용량 활요요소 [%] n = 항공기당 좌석수 4인용 항공기에 있어서 n = 4 ΔT = 100 ch α= 75%, 평균적으로 차지하는 좌석의 3/4 하루 13시간인 경우: C 일 = 108 ×13 = 1404 인원수/일 여기서 1년은 365일 : C 년 = 1404 ×365 = 521,460 인원수/년 여기서 로딩타임 100초, 스테이션에서 스위치를 갖는 2레일인 경우, 항공기는 매 50초마다 출발할 수 있다. C 일 = 216 ×13 = 2808 인원수/일 C 년 = 2808 ×365 = 1,024,920 인원수/년 최대 블록길이 Vmax = 165 km/h = 45.83 m/s 스위치 오프(switch-off)가 발생할 수 있기 때문에, 가장 느린 항공기가 블록 길이를 결정한다. 출발시간을 100초라 하면: 100 ×22.92 = 2292m 블록브레이크에서 제동거리 = -153m 응답시간 2초 = -92m 예비 = -47m Δl 100 = 2000m 출발시간을 50초라 하면: 50 ×22.92 = 1146m 블록브레이크에서 제동거리 = -153m 응답시간 2초 = -92m 예비 = -51m Δl 50 = 850m 고정 블록이 설치되지 않았다면, 그리고 빔 반사기(beam reflector)를 갖춘 항공기에서 예컨대 레이더, GPS, 근사시스템에 의해 여분으로 안정될 수 있다면,Vmax로 운전하는 빠른 항공기는 앞선 항공기를 따라 잡을 수도 있다. 시간이 지난 후에, 제동거리가 153m이면: Vmin ×(T + 출발시간) = Vmax ×T + 153 출발시간 = 100초 출발시간 = 50초이면: 항공기의 수 : z 트랙의 전체길이 L[m] 출발 시퀀스 ΔT [초] 스테이션의 수 y: 5개의 추가 항공기가 내리고 타는 스테이션당 계산되고, 버퍼 항공기로서 2.2 추가 비행기, 1개는 수선 또는 정비되는 것이다. 이는 스테이션에 도달하기 전의 제동과 출발을 커버한다. 출발시간을 100초라 하면: L = 40km, 스테이션 2개 출발시간을 50초라 하면: L = 40km, 스테이션 2개 시스템 1(레일 상의 항공기)은 비용이 가장 저렴한 스틸제 구조(레일과 트랙 지지부)이고, 제 1 비행기 트랙으로서 사용될 것이다. 브레이크를 갖춘 고정된 블록 시스템은 비행기 트랙의 비용과 작동에 상당한 영향을 갖는다. 모니터링 및 제어시스템을 갖춘 시스템("절대 안전한")은 항공기가 서로 접근할 때 자동적으로 안전하게 제동을 시작하여 2개의 항공기가 충돌할 수 없도록 하는 것을 절대적으로 명백히 할 필요가 있다. 자동차 산업은 근사감지 (approximation detection)와 자동제동을 갖춘 교통가이드 시스템에 도움이 된다. 그러한 시스템(원격 측정법)은 또한 본 경우에 채용될 수 있다. 항공기의 속도는 조종사에 의해 개별적으로 결정될 수 있기 때문에, 최대속도를 벗어난 속도는 사용되는 항공기의 작동(정지까지)과 수에 상당한 부담을 준다. 상술한 점은 다음 가정에 기초한 것이다. 작동 중에, 예를 들면 "Vmin"에 도달할 때, 조종사에게 "더 빨리 운행하세요"라고 말함으로써, "Vmin"과 "Vmean"에 대하여 보다 높은 값을 얻을 수도 있다. 각각의 계획된 위치에 대하여, 지역허가당국와 건설허가에 대하여 협의할 필요가 있고, 허가 과정의 모든 당사자로부터 허가를 얻어야 한다. 또한, 타인의 권리 위로 운행을 하는 권리에 대하여도 명백히 해야한다. 위치와 관련하여 다음 정보들을 알아야 하거나 얻어야 한다: - 풍하중 - 지진하중 - 설하중(snow load), 결빙 - Δ-온도 - 토양 조건 본 프로젝트는 새로운 타입의 트랙에 관한 것이기 때문에, 하부구조를 포함하는 적어도 하나의 항공기 견본을 세워서 작동 조건, 비상주행조건 등 하에서 시험해야 한다. 예를 들면 브레이크, 근사시스템 등 모든 안전 요인은 모든 종류의 상이한 날씨와 적용조건(가득 찬 항공기, 빈 항공기, 전력부족, 비상정지 등)하에서 시험되어야 한다. 구조 작동은 실제상황에 가능한 한 가까운 조건하에서 시험되어야 한다. 비행기 트랙은 세워져서 안전한 작동 방식으로 일년 내내 작동될 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서, 특히 도 1 내지 도 5는 비행기(1)를 갖춘 본 발명에 따른 비행기 트랙을 나타낸다. 지상레벨 위 적어도 수 미터에 위치된 적절한 프레임 구조(framework construction)(3)에 의해 지지되며, 수 킬로미터의 거리에 걸쳐 수평 레일트랙으로서 연장되는 레일(2)이 있다. 비행기(1)는 몇몇 승객을 수용하고 레일(2)상에 안내된다. 비행기(1)는 적어도 한 명의 승객이 스스로 레일 트랙(2)상에 비행기를 운행하도록 하는 제어부(15)를 포함한다. 비행기(1)는 레일 위에 비행기(1)를 안내하는 아래측 또는 최상단측 상에서 연결 트럭(4)을 구비한다. 레일(2)을 지지하는 프레임 구조(3)는, 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 비행기(1)가 레일(2)에 매달리거나 또는 레일위에 타서 안내될 수 있도록 설계된다. 프레임 구조(3)는 레일 상에 타는 비행기(1)용의 대략 수직 프레임 지지부 (approximately vertical framework support)(5)에 의해 형성되며, 레일(2)은 지지부(15)의 최상단측에 고정된다. 비행기(1)가 레일(2)에 매달려 안내되는 경우에는, 프레임 구조는 대략 수직인 프레임 지지부(5)와 지지부(5)에 얹어지는 가로빔(crossbeam)(6)에 의해 형성된다. 각 가로빔(6)은 2개의 프레임 지지부(5)에 의해 지지되고, 프레임 지지부(5) 사이의 간격은 비행기(1)의 날개 스팬(12)의 폭 보다 크다. 레일(2)은 관형상의 격자형 구조에 고정되고, 이는 차례로 프레임 지지부(5)나 가로빔(6)의 최상단측에 고정된다. 비행기(1)는 원래의 장비에 좌석 4, 단기통 엔진의 비행기인 것이 바람직하다. 아래측 또는 최상단측 위의 비행기(1)에 고정된 연결 트럭(4)은 강체축(7), 연결부와 회전축(8)을 포함하여 구성된다. 비행기(1)는 레일(2)에서 휠(9, 10, 11)위에 안내된다. 특히, 비행기(1)는 연결 트럭(4)의 축(7, 8)의 끝단에 설치된 주행 휠(9), 가이드 휠(10)과 카운터 휠(11)을 갖는다. 받침대(16)가 휠(9, 10, 11) 근처에 배치되고, 그러한 받침대는 휠의 마모나 손실의 경우에 레일(2)위로 활주하여 이러한 방식으로 탈선하는 것을 방지한다. 금속 시트(17)는 휠을 보호하기 위하여 휠(9, 10, 11)의 전방 및/또는 후방에 배치된다. 비행기(1)의 날개(12)의 프로파일은 비행기(1)의 상승 또는 극히 작은 상승이라도 발생하지 않도록 설계된다. 비행기(1)의 도어(13)는 비행기(1)가 이동중인 동안에는 개방될 수 없다.비행기(1)는 비상시의 경우에 제어 스테이션(18)으로부터 무선통신 신호를 통하여 정지될 수 있다. 비행기(1)는 30 km/h를 넘는 속도로 운전될 수 있다. 바람직하게는, 비행기(1)는 적어도 200 km/h의 정점 속도로 운전될 수 있다. 레일 트랙을 따른 서로간의 프레임 지지부(5)의 간격은 적어도 30m에 달하고, 레일(2)은 지상 레벨 위로 6m의 최소높이를 갖는다. 비행기(1)는 적절한 위치감지시스템(19)(예를 들면, GPS)을 통하여 제어스테이션(18)으로부터 모니터될 수 있고, 필요한 경우, 제동 또는 가속될 수 있다. 트랙은 단지 하나의 비행기(1)만이 이동할 수 있는 부분 블록(20)으로 나누어져서, 이에 의해 비행기(1)가 부분 블록(20)으로 들어가기 전에, 부분 블록(20)이 운행하기에 깨끗한지를 제어스테이션(18)에 묻는 자동 무선통신질문을 하고, 필요한 경우, 비행기(1)는 제어 스테이션(18)에 의해 제동된다. 비행기(1)와 제어 스테이션 (18)사이에는 양방향 무선통신(21)이 있다. 비행기(1)는, 비행기(1) 사이의 거리를 결정하고 비행기(1)의 제동 및/또는 정지를 시작하기 위한 근사측정 시스템(22)을 갖춘다. 비행기로부터 내리고 비행기로 승선하기 위한 적어도 하나의 지붕으로 덮인 스테이션(23)이 있고, 몇몇 비행기(1)가 차례로 스테이션(23)에 줄을 설 수 있다. 유지 작업을 위한, 그리고 트랙 상에서 운행하는 비행기의 수를 변경하기 위한 측선이 있으며, 측선은 적절하게 안정된 스위치(25)를 통하여 도달될 수 있다. 따라서, 본 발명의 매우 적은 실시예만이 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 많은 변화와 변경예가 가능함은 명백하다. |
