Le canon Columbiad

Si Space Mountain est l’emblème de Discoveryland, le canon Columbiad est bien celui de Space Mountain !

Ce gigantesque canon est l’ingénieux moyen qu’utilise Impey Barbicane, président du Gun Club, pour envoyer un projectile sur la Lune, dans le célèbre roman de Jules Vernes, De la Terre à la Lune, publié en 1865. Le roman raconte l’histoire d’un groupe d’artilleur qui, à la fin de la guerre de sécession, ne sait plus quoi faire de tout ces canons qui ne leur servirons désormais plus. C’est alors que le colonel Impey Barbicane, président du club réunissant ces anciens artilleurs, décide de faire fondre un gigantesque canon pour envoyer un boulet dans la Lune ! L’arrivée inattendue du français Michel Ardan (qui, au passage, est l’anagramme de Nadar, un ami de Jules Verne) va poser un défi de grande taille aux américains : aménager le projectile pour le rendre habitable, et ainsi rendre possible le voyage de la Terre à la Lune ! Pour la suite, nous vous conseillons de lire ce véritable chef-d’oeuvre.

Nous ne nous intéresserons pas au canon Columbiad du roman, mais plutôt à celui de Space Mountain, qui est lui bien réel et permet d’envoyer 24 “exploronautes” vers le fin fond de l’univers, et ce toutes les 45 secondes !

Le canon est constitué d’un fût cylindrique de 5 mètres de diamètre, et de 25 mètres de longueur. La rampe de lancement, quand à elle, comprend les 25 mètres du canon, auxquels s’ajoute 35 mètres de “rampe de lancement”.
L’extérieur du canon est conçu de manière à donner l’illusion d’un véritable lancement : recul de deux fûts mobiles, ouverture d’une porte latérale, mise en rotation d’un système d’engrenages stylisés, émission d’un nuage de vapeur et d’un boom sonore.
L’intérieur du canon contient uniquement la rampe de lancement et divers systèmes que nous allons étudier ici.

1 - Description du système de lancement

Le système de lancement proprement dit comporte :
• Une rampe de lancement intégrée au canon catapulte, et disposée selon la génératrice du bâtiment de forme conique. Son inclinaison est de 32°.

• Une chaîne fonctionnelle d’entraînement du pousseur (2) : ce dernier est lié à un câble (3) dont le déplacement est assuré par un tambour enrouleur-dérouleur (4), entraîné par une motorisation de très forte puissance (6, 7, 8) et une poulie de tête (5).
Il est à noter que le pousseur n’est en contact avec le train que par sa plaque escamotable : les guidages du pousseur sont assurés par des rails distincts.

• Une chaîne fonctionnelle de tension du câble associée à la poulie de tête (5) : il s’agit d’un système à deux vérins à vis actionnées par un moteur électrique permettant d’asservir la tension du câble pendant les différentes phases de fonctionnement, afin de garantir une flèche maximale de 0.015 m en milieu de câble.
L’effort de tension est compris entre 110 000 Newtons et 120 000 Newtons.

• Un frein de parking hydraulique permet d’assurer le blocage du tambour d’entraînement : c’est un frein à disque hydraulique de 1200 millimètres de diamètre et de couple de serrage 60 000 nanomètres, qui est serré au repos au moyen d’un système à rondelles de type « Belleville ».

2 - Description du cycle du pusher pour Space Mountain - De la Terre à la Lune

A – Opération préliminaire : chargement des passagers et convoi du train à l’entrée du canon (masse maximale en charge = 7500kg).

Une fois chargé de ses passagers et sur ordre d’un opérateur, chaque train composé de six wagons quitte la station par un tronçon de voie incliné qui le conduit jusqu’au pied de la rampe de lancement.
Le train est alors freiné par des patins de serrage situés entre les rails, chaque wagon possédant une lame centrale prévue à cet effet.
Les freins sont relâchés dès que le convoi est immobilisé, ce dernier venant se bloquer par gravité sur des cames appelées ARB (Anti Roll-Back) qui se coincent par paires sur la lame centrale de chaque wagon.
Pendant ce temps, le pousseur achève sa redescente jusqu’à sa position basse, de telle manière qu’il croise le train en mouvement (la plaque d’appui située sur le troisième wagonnet s’escamote dans ce sens pour laisser passer le pousseur).

Voici les gallets anti roll-back de Space Mountain, pour un arrêt moins brutal, différent de ceux utilisés par la plupart des coasters, comme Big Thunder Mountain par exemple, qui utilise un anti roll-back à crémaillère.

B – Phase 0 : Engagement du pousseur.

Le cycle du pousseur débute, à partir de sa position basse, par l’accostage avec le train à la hauteur du deuxième wagonnet, son aileron venant rencontrer la plaque d’appui prévue à cet effet.
Pendant cette opération d’engagement du pousseur, qui dure 5 secondes au maximum, le train reste fixe.
A la fin de l’engagement, le train est immobile en attente d’une autorisation de lancement.
La durée de l’attente est notée t0.
Des effets spéciaux sont associés à cette phase d’attente : la porte latérale du canon s’ouvre et simultanément les rayons du soleil tournent dans le sens antihoraire.

C – Phase 1 : Chargement dans le canon.

Cette phase permet un test dynamique du système de lancement : le pousseur monte le train dans le canon.
Le train de passagers subit une accélération de 2.5 m/s2 pour l’amener à une vitesse de 3 m/s, vitesse qui est maintenue pendant 5s.
Un freinage à décélération constante de 3 m/s2 jusqu’à la vitesse nulle termine le cycle de chargement dans le canon.
Durant cette phase et dès que la tête du train est engagée dans le canon, la porte latérale du canon se referme (même durée que l’ouverture) et les rayons du soleil tournent dans le sens horaire.
En fin de phase de chargement, une attente de durée t4 est alors imposée avant de débuter la phase de lancement.
La porte latérale du canon termine son mouvement ainsi que les rayons du soleil, avant la fin de cette phase d’attente.

D – Phase 2 : Lancement du train.

Le train est lancé par l’intermédiaire du pousseur avec une accélération de 8 m/s2 jusqu’à une vitesse de 14 m/s.
Lorsque cette vitesse est atteinte, le pousseur se désolidarise du train. Le train, qui se déplace sur un axe parallèle à la surface du toit conique, termine son ascension sur sa lancée à une vitesse d’apogée de 4 m/s au minimum.
Il rentre alors dans un virage vertical pour entamer un plongeon dans la montagne russe.
Les effets spéciaux associés à cette phase débutent au moment précis du lancement : émission de jets de vapeur par des buses situées à l’embase du canon, émission sonore d’un « Bang », et recul des deux fûts mobiles du canon par un système de deux vérins hydrauliques.
Dès que les fûts sont reculés, ils effectuent leur retour, l’aller-retour durant 5 secondes.
L’émission de vapeur cesse en fin de retour des fûts mobiles.

E – Phase 3 : Décélération du pousseur et retour en position d’origine.

Le pousseur se dégage du train en freinant alors que le train poursuit sur sa lancée.
Un dispositif de sécurité pour arrêter le pousseur est installé environ deux mètres avant le point limite de dégagement.
Le freinage obtenu, le pousseur revient en position initiale en croisant le train suivant à l’entrée du canon, en bas de la rampe de lancement.