Grande roue

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Contexte

Une grande roue est un manège de parc d'attractions composé d'une grande roue verticale avec des places pour s'asseoir ou se tenir debout uniformément espacées sur la circonférence extérieure. En fonctionnement, la grande roue tourne autour d'un axe horizontal, et les cavaliers sont alternativement soulevés puis abaissés lorsqu'ils sont transportés autour de la roue en cercle. Lorsque la roue s'arrête, les personnes assises sur le siège ou sur la plate-forme au niveau du sol quittent le trajet et de nouveaux cyclistes prennent leur place. La roue tourne ensuite sur une courte distance jusqu'à ce que le siège ou la plate-forme suivante soit au niveau du sol, permettant à plus de personnes de sortir et d'entrer. Cette procédure est répétée jusqu'à ce que tous les sièges ou plates-formes soient remplis de nouveaux coureurs, moment auquel la roue est mise en mouvement pour effectuer plusieurs tours complets. Bien que le nom de « grande roue » n'ait été utilisé que dans les années 1890, la roue elle-même fait partie des festivités humaines depuis des centaines d'années.

Historique

Les premières conceptions de roues utilisées pour les manèges étaient peut-être basées sur les grandes roues circulaires utilisées pour soulever l'eau pour l'irrigation. En fait, connaissant l'esprit humain, il est probable que des enfants aventureux aient utilisé ces roues hydrauliques pour se divertir dès leur développement, vers 200 av.

Le voyageur anglais Peter Mundy a décrit ce qu'il a appelé une "roue de plaisir" avec des balançoires pour les sièges après avoir visité une foire de rue en Turquie en 1620. En Angleterre, les petites roues tournées à la main étaient appelées "des hauts et des bas" dès 1728.

Quel que soit leur nom, les roues d'amusement ont trouvé leur chemin dans de nombreuses régions du monde. L'une des premières roues aux États-Unis a été construite en 1848 par Antonio Maguino, qui l'a utilisée pour attirer les foules dans son parc rural et ses aires de pique-nique à Walton Spring, en Géorgie. Au fur et à mesure que le concept consistant à mélanger des manèges avec des parcs et des installations de pique-nique a fait son chemin, plusieurs entreprises ont commencé à fabriquer des roues de différentes conceptions. En 1870, Charles W.P. Dare of Brooklyn a fabriqué plusieurs roues en bois de 20 et 30 pieds (6,1 et 9,1 m) de diamètre, qu'il a vendues sous le nom de Dare Aerial Swing. Les Conderman Brothers of Indiana ont fabriqué une roue encore plus grande lorsqu'ils ont développé une roue en métal de 35 pieds (10,7 m) dans les années 1880.

La course aux roues plus grandes a culminé au début de 1893 lorsque le constructeur de ponts et ingénieur américain, George Washington Gale Ferris, a commencé à construire une roue de 76,2 m (250 pi) pour l'Exposition colombienne de 1893 à Chicago. Conçue comme une roue de bicyclette, avec une jante extérieure en acier rigide suspendue à l'essieu central par des rayons en acier sous tension, la roue pouvait transporter jusqu'à 1 440 passagers à la fois dans 36 voitures fermées. L'essieu central mesurait 33 pouces (84 cm) de diamètre et 45,5 pieds (13,9 m) de longueur. Il pesait 46,5 tonnes (42,2 tonnes métriques) et était la plus grande pièce forgée en acier jamais produite à l'époque. La roue géante a ouvert ses portes le 21 juin 1893 et ​​a attiré plus de 1,4 million de clients payants au cours des 19 semaines de son fonctionnement. Le succès retentissant du design de Ferris a assuré que son nom serait à jamais lié à de telles roues.

L'une des personnes qui ont monté la grande roue à l'Exposition colombienne était l'inventeur et constructeur de ponts américain William E. Sullivan. Sullivan était fasciné par la roue et l'a conduite plusieurs fois. Ce qui l'attirait particulièrement, c'était la possibilité de fabriquer une roue plus petite qui pouvait être démontée et déplacée d'un parc ou d'une fête foraine à un autre. S'appuyant sur son expérience des ponts, il a conçu une roue transportable de 13,7 m (45 pi) avec douze sièges pour trois passagers en 1900. En 1906, il a formé la Eli Bridge Company et a commencé à fabriquer sa roue à Roodhouse, dans l'Illinois. Plus tard, il a déménagé l'entreprise à Jacksonville, dans l'Illinois, où elle est toujours en activité aujourd'hui. La plupart des grandes roues trouvées dans les carnavals et les foires aux États-Unis sont fabriquées par la Eli Bridge Company.

Matières premières

En raison de la conception unique d'une grande roue, la plupart des composants sont fabriqués par le fabricant. L'acier est la matière première la plus courante et est utilisé pour fabriquer le châssis de la remorque, les tours de support de roue, les rayons de roue et les traverses de roue. Une variété de formes d'acier de construction sont utilisées en fonction de l'application. Ils comprennent des tubes carrés, des tubes ronds, des angles, des canaux et des poutres à larges brides. Une plaque de roulement diamantée en aluminium est utilisée pour les passerelles d'entrée et de sortie et pour la plate-forme de l'opérateur.

L'aluminium est utilisé pour fabriquer les sièges et les jantes d'entraînement. Les jantes d'entraînement sont roulées à partir d'un stock d'angle en aluminium et sont fixées aux rayons pour former un grand cercle d'environ 10 pieds (3 m) de diamètre plus petit que la jante extérieure de la roue elle-même. Deux roues motrices en caoutchouc appuient sur les jantes motrices de chaque côté pour faire tourner la roue. L'aluminium est utilisé dans cette application car le frottement constant des roues motrices enlève rapidement la peinture sur les jantes, exposant ainsi le métal nu. Si de l'acier était utilisé, il rouillerait.

Les coussins utilisés sur les sièges sont moulés à partir d'un polyuréthane auto-pelant mousse. Ce matériau forme une peau solide et lisse à l'extérieur, tandis que l'intérieur reste une mousse compressible. Le nylon est utilisé pour certaines des traversées et un plastique phénolique est utilisé dans certains des composants électriques. Les câbles de support à l'intérieur de la structure de la roue peuvent avoir un couvercle en plastique pour l'apparence et la protection contre les éléments. Les anneaux électriques qui transportent l'énergie électrique des moyeux aux lumières le long des rayons rotatifs sont en cuivre et les balais qui amènent l'énergie aux anneaux sont en carbone.

Certains composants de la grande roue sont achetés auprès d'autres fabricants et sont installés sur la grande roue lors de sa construction. Ceux-ci incluent les essieux, les freins, les pneus et les roues de la remorque. Les autres composants achetés comprennent les moteurs d'entraînement électriques, les fils et câbles électriques, ainsi que les ampoules électriques et les douilles.

Conception

Les grandes roues conçues pour être transportées sur la route d'un endroit à un autre doivent être conformes aux restrictions de largeur, de hauteur et de longueur hors tout pour les véhicules routiers. Bien que ces restrictions varient d'un État à l'autre, la plupart des États limitent la largeur de la remorque à 8,5 pi (2,6 m), la hauteur à 13,5 pi (4,1 m) et la longueur à 55 pi (16,8 m). Quelle que soit la taille de la grande roue lorsqu'elle est ouverte et en fonctionnement, elle doit se replier pour respecter ces restrictions lorsqu'elle circule sur l'autoroute.

La grande roue doit également être conçue pour fonctionner en toute sécurité. Cela nécessite des calculs pour s'assurer que les forces horizontales et verticales de la roue entièrement chargée peuvent être supportées lorsque la roue est en fonctionnement. Il nécessite également la conception de verrouillages de sécurité pour empêcher la roue de tourner pendant les opérations de chargement et de déchargement, et pour empêcher l'opérateur d'utiliser la roue par inadvertance d'une manière dangereuse.

Le processus de fabrication

Les procédés de fabrication utilisés pour fabriquer les grandes roues varient selon la conception de la roue et le fabricant. La plupart des composants sont construits dans différentes parties de l'atelier avant d'être amenés dans la zone de construction principale pour l'assemblage final. Voici une séquence typique d'opérations utilisées pour construire une grande roue transportable utilisée dans les carnavals et les foires du comté. En fonctionnement, la roue décrite mesure environ 60 pi (18,3 m) de diamètre et peut transporter jusqu'à 48 cyclistes sur 16 sièges.

Construction du châssis

• 1 Le châssis de la remorque constitue la base de la grande roue, aussi bien lorsqu'elle est transportée sur autoroute que lorsqu'elle est en fonctionnement. Les éléments constitutifs du châssis Lever une grande roue. sont coupés à longueur, soit à la scie à métaux, soit au chalumeau, et sont soudés entre eux. Deux poteaux de support verticaux sont soudés à la partie avant du châssis. Ces poteaux maintiennent l'extrémité supérieure des deux tours de support de roues lorsqu'elles sont dans leur position abaissée pour le déplacement.
• 2 Le châssis terminé est ensuite sablé pour éliminer les écailles et projections formées lors de l'opération de soudage. Cela garantit un aspect de surface lisse et empêche le tartre de s'écailler plus tard et de laisser des taches d'acier nu.
• 3 Le châssis est ensuite enduit d'un primaire antirouille. Une fois l'apprêt sec, une ou plusieurs couches de peinture de finition sont appliquées dans la couleur souhaitée.

Installation des tours

• 4 Les tours de support des deux roues sont fabriquées et peintes ailleurs et sont soulevées en position sur le châssis. Les extrémités inférieures sont fixées à des charnières de chaque côté du châssis et les extrémités supérieures reposent sur les deux montants de support. Les tours comprennent des échelles soudées le long d'un bord pour donner accès aux anneaux électriques et aux brosses au niveau des moyeux de roue et aux moteurs d'entraînement électriques et aux roues qui font tourner la jante d'entraînement de chaque côté. L'essieu central est ensuite installé entre les moyeux de roue au sommet des deux tours.
• 5 Un long vérin hydraulique est fixé entre le châssis et la tour de support de roue de chaque côté, environ à mi-chemin de la longueur de la tour. Ces vérins hydrauliques sont utilisés pour élever les tours dans leur position verticale lorsque la grande roue est mise en place pour fonctionner. Les cylindres sont fixés en place avec un axe de pivot à chaque extrémité.
• 6 Un bras de support latéral séparé est fixé près du sommet de chaque tour de support de roue. Ces bras se composent chacun de deux morceaux de tube carré, avec une pièce légèrement plus petite en section transversale de sorte qu'elle glisse à l'intérieur de l'autre. Lorsque les tours de support de roue sont levées pour le fonctionnement, les bras de support latéraux sont tirés sur le côté et la section intérieure de chacun est étendue et verrouillée en place avec une goupille. Deux autres morceaux de tube carré sont articulés sur le cadre du châssis de chaque côté et pivotent pour se fixer aux bases des supports latéraux. Cela donne à la grande roue la stabilité d'un côté à l'autre dont elle a besoin.
• 7 Les lignes hydrauliques et électriques sont acheminées à l'intérieur des pièces du châssis où elles seront protégées. Le poste de commande de l'opérateur est installé et connecté. Les essieux du châssis, les freins, les pneus, les roues et les vérins stabilisateurs peuvent être installés à ce moment ou ils peuvent être installés une fois tous les autres travaux terminés.

Installation des rayons

• 8 Seize paires de rayons partent des moyeux centraux au sommet des tours jusqu'aux sièges. Pour installer les rayons en usine, la première paire de rayons est posée à plat sur le sol de l'usine et deux traverses sont installées entre les rayons. Une traverse est située à l'endroit où les jantes motrices seront fixées, à environ 1,5 m (5 pi) de l'extrémité extérieure des rayons. Une paire de sections incurvées des jantes d'entraînement sont également boulonnées en place de chaque côté au même point. Une seule extrémité des sections de jante d'entraînement est boulonnée, laissant l'autre extrémité libre. Cette procédure est répétée pour les rayons, traverses et sections de jante d'entraînement restants jusqu'à ce qu'ils forment une pile. Les extrémités intérieures de chaque paire de rayons sont épinglées Une grande roue. à la paire en dessous. Des rampes d'éclairage en forme de V sont installées entre le centre de chaque autre traverse extérieure lorsque la pile est assemblée. Ce motif superposé de lumières produit un effet double étoile.
• 9 La pile est ensuite soulevée sur la remorque à l'aide d'un pont roulant, et la paire de rayons supérieure est fixée aux moyeux. En fonctionnement, les rayons sont tous tirés en position verticale lorsque les tours sont relevées. Les rayons sont ensuite épinglés sur les moyeux, une paire à la fois, et les extrémités libres des sections de jante d'entraînement sont rabattues et boulonnées aux rayons adjacents pour former la roue, comme un éventail en papier déplié.
• 10 Les câbles électriques sont connectés depuis les anneaux électriques au niveau des moyeux de roue à chaque rampe d'éclairage. Des câbles de support mécaniques sont installés entre les extrémités des rayons autour de la circonférence extérieure de la roue. D'autres câbles mécaniques sont installés dans un motif en X entre chaque paire de rayons pour donner une stabilité supplémentaire.

Finition de la roue

• 11Les escaliers et passerelles d'entrée et de sortie, les clôtures de sécurité et les pièces de finition sont fabriqués, peints et installés. Les sièges sont fabriqués et peints. En fonctionnement, quatre des sièges sont portés attachés à la roue. Les sièges restants sont transportés séparément sur la remorque et sont soulevés manuellement et goupillés en place une fois la roue érigée.

Considérations de sécurité

Comme pour tout manège de parc d'attractions, la sécurité est la principale préoccupation du fabricant et de l'opérateur. Les règlements de sécurité actuels régissant les grandes roues varient d'une ville à l'autre et d'un État à l'autre. L'American Society for Testing and Materials (ASTM) est en train d'élaborer une norme complète pour la conception, les tests, la fabrication et l'exploitation de tous les manèges des parcs d'attractions. Les fabricants de grandes roues et les exploitants de parcs d'attractions participent activement à ce processus.

Le futur

Ayant fourni un divertissement pendant plusieurs centaines d'années, voire plusieurs milliers d'années, la grande roue continuera probablement à être une expérience agréable pendant de nombreuses années à venir. Bien que les montagnes russes et autres manèges à sensations puissent dominer les parcs d'attractions, la grande roue donnera toujours aux cavaliers le doux frisson d'être transportés dans les airs sur un siège ouvert pour s'accrocher au-dessus de la foule par une chaude soirée d'été.