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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : CFK-Sandwichfahrwerk



foka4
20.11.2003, 16:58
Hallo,

hat schon einmal jemand Versuche in dieser Richtung unternommen ?

Wer mich kennt, weis das mich dies im Hinblick auf ca. 10kg schwere Motor-Kunstflug-Maschinen interessiert, wie sie für F3A-X eingesetzt werden. Und gerade bei Modellen mit 2,5m Spannweite und mehr kommt es auf die Gewichtsoptimierung jedes Bauteils an. Die 250-350gr. für einen massiven Fahrwerksbügel fallen da schon ins Gewicht.

Welche Materialien wären hierfür geeignet ?
Ein Fahrwerk soll ja die Maschine nicht nur schön dastehen lassen, sondern auch mal den einen oder anderen Landestoß wegstecken können.
Als Deckmaterial dann steifes CFK oder doch eher elastisches GFK ?
Und als Stützmaterial Balsa, Herex, Waben oder...?

Ein großes Problem der Festigkeitsbewältigung ist die Gefahr der Delaminierung in den zwangsläufig notwendigen Bögen bzw. Radien der Schenkel, da hier das Sandwich nicht gestaucht, sondern auseinander gedehnt wird.

Über ein paar Beiträge von Euch würde ich mich freuen.

caracho3.1
20.11.2003, 22:31
Hallo Joachim,

schau mal hier:

http://www.mfg-porta.de/projekte/fahrwerk/msfahrw.html

Ist zwar nicht gerade für 10kg Maschinen geeignet, denke aber, dass es eine Hilfe ist.

Gruß Matthias

Marco M
17.12.2003, 14:56
Hallo zusammen,

@foka: wollte mal nachfragen, ob´s irgendwelche Neuigkeiten gibt. Hast mal was ausprobiert? Würde mich brennend interessieren!

Marco

Silentius
18.12.2003, 09:59
Hallo

Das Thema hat mich auch schon beschäftigt und so habe ich ein Funtana Fahrwerk mit Stützstoff, 1mm Rohazell gebaut.
Um der Delamination vorzubeugen habe ich das zugeschnittenne Rohazell mit einem dicken Carbon-Flechtschlausch ummantelt der auch die Torosionskräfte übernimmt.Aussen dann noch abgestuft 2 Lagen Carbon UD 220gr/qm und ein Carbon Leinen 160gr/qm 0/90grad.
Das ganze wiegt 77gr, 100gr. weniger als das original Glas- Fahrwerk und ist etwa gleich steif.

Erich

meine Flieger:
http://www.mgfh.ch/05Mitglieder/Erich/erich.htm

[ 18. Dezember 2003, 10:00: Beitrag editiert von: Silentius ]

plinse
18.12.2003, 11:21
Moin,

wenn man einen Flieger gewichtsoptimiert, muss man immer das Gesamtpaket sehen.

Wenn ich ein Kohlefaserfahrwerk so "weich" auslege, dass es mit einem Glasfaserfahrwerk vergleichbar ist, "kämme ich die Kohle gegen den Strich". Kohle kann sich nicht in dem Maße dehnen wie Glas und wenn ich es von ihr verlange, wird sie eher früher als später brechen. Faserverbundwerkstoffe haben diesbezüglich recht ekelhafte Alterungserscheinungen, die man meist erst mit einem überraschenden Versagen wahr nimmt.

Muss man halt wissen, wie groß die Gewichtsersparnis noch ist, wenn man einen durch Wegknicken des Fahrwerks beschädigten Rumpf reparieren muss.

Andere Überlegung: Man spart etwas weniger Gewicht am Fahrwerk, legt die Kohle hoffentlich somit dauerfest aus - dann sind aber die Dämpfungseigenschaften dahin. Damit man sein Fahrwerk nun nicht plötzlich am Resorohrtunnel klebend wieder findet, muss man nun den Rumpf robuster bauen. Gesamte Gewichtsersparnis??

Wenn man einen Sandwichrumpf fliegt, sollte man diesen vor solchen Stößen schützen. Sandwich und Erschütterungen passen nicht zusammen. Sicher kann man einen Ultraleichtflieger bauen, der dann aber auch 100% Golfrasen vorraussetzt und wehe da liegt ein Ästchen oder die Landung ist nicht 100%.

Ich denke, das was man sich da bei z. B. F3A-X Wettbewerben versauen kann, dadurch dass man das ganze erheblich anfälliger macht, ist den geringen Gewinn beim Gewicht nicht wert.

Sowohl Kohlefaser als auch Sandwich sind Mittel zur Versteifung. Beides hat in Bauteilen mit federnd - elastischen Aufgaben nicht wirklich was zu suchen, denn diese Aufgaben gingen somit verloren.
Dieses zu kompensieren, dürfte mehr wiegen, als es beim Status quo zu belassen bzw. es führt zu einem kompletten Neubau und das um potentiell vielleicht 100gr zu sparen?
Vor allem setzt es aber vorraus, dass du auch den Rest deines Fliegers selbst baust, um darauf überhaupt Einfluss nehmen zu können.

RSO
18.12.2003, 14:30
Hallo,

ich baue auch GFK-Fahrwerke für meine F3A Flieger.
Durch Optimierung der Radien und abgestufte Länge
der Gewebelagen(wie bei Blattfedern) bekomme ich eine passable Festigkeit um die Landestösse abzufangen. Um Delaminierung zu verhindern,
wäre die Idee das Ganze mit einem Kohleschlauch
zu überziehen nicht schlecht.

Gruss, Raimund

jwl
18.12.2003, 14:41
Original erstellt von plinse:


Wenn ich ein Kohlefaserfahrwerk so "weich" auslege, dass es mit einem Glasfaserfahrwerk vergleichbar ist, "kämme ich die Kohle gegen den Strich". man muss ein härters fahrwerk nur etwas bereiter auslegen um eine andere federeigenschaft zu erziehlen.

biegen und brechen sind halt zwei paar stiefel.

gruss jwl

Silentius
18.12.2003, 14:55
Hallo

zum Thema Carbonfasern seien nicht geeignet für federnde Elemente.
Es gibt nicht nur Glas auf der einen Seite und Kohle auf der Anderen, es gibt viele Abstufungen vom Glas bis zur Carbon-Hochmodulfaser.
Ich verwende bewusst keine Hochmodulfassern für Fahrwerke sondern T300J /E-Modul 235,Bruchdehnung 1,61%. Sonst habe ich keine Erklärung warum meine eher leichten Fahrwerke auch rauhen Flugbetrieb ohne Golfrasen aushalten.

Erich

plinse
18.12.2003, 15:50
Original erstellt von jwl:

Original erstellt von plinse:


Wenn ich ein Kohlefaserfahrwerk so "weich" auslege, dass es mit einem Glasfaserfahrwerk vergleichbar ist, "kämme ich die Kohle gegen den Strich". man muss ein härters fahrwerk nur etwas bereiter auslegen um eine andere federeigenschaft zu erziehlen.

biegen und brechen sind halt zwei paar stiefel.

gruss jwlMoin,

schon klar nur um ein Fahrwerk so umzukonstruieren, brauchst du denke ich mehr als +/- 10%, die dir das F3A-X Reglement läßt - deutlich mehr. Bei einer F3A-X Pitts sieht das vielleicht anders aus, da könnte Kohle helfen. Mensch, da bringste mich gerade auf eine Idee ;) , denn eine Fahrwerkshelling wollte ich mir demnächst eh bauen - für eine Pitts entsprechender Größe und ich war noch am Überlegen, wie ich so ein breites Fahrwerk ausreichend steif bekomme, ohne es so schwer zu machen wie die käuflichen GfK-Prügel. Momentan kommt mir der Gedanke eines laminierten "Fachwerkes", in dem Stützstoffstücke die tragenden Elemente definiert auf Abstand halten könnten. Meine vorherigen Überlegungen gingen in Richtung Federstahl bespannt oder "Prügel" bauen, ausschneiden und bespannen, beides mit deutlich mehr Arbeit verbunden als "nichttragende Bereiche" vorzusehen und den Rest sauber zu laminieren, zumal man dann einen durchgehenden Faserverlauf bekommt. Nur dürfte die Pitts eine Sonderstellung mit ihrem Fahrwerk haben.

@Erich:
Denke auch, dass ein 2m Funflyer aus primär Holz eine andere Welt ist als eine 2,5m weitestgehend Scale gebaute Kunstflugmaschine mit Sandwichrumpf, schon alleine halt wegen der verwendeten Bauweisen. Einzukalkulierende Basismotorisierung ZG62 aufwärts bei max. 10 kg.
War auch meinerseits mehr als Denkanstoss gedacht, denn Kohle ist nicht allein seeligmachend und um Glasfaser erfolgreich durch Kohlefaser zu ersetzen, ist oft mehr nötig als nur ein neues Teil mit gleicher Form und weniger Gewicht zu bauen - wäre schön wenn es denn so einfach wäre ;) .

Bauteile mit stark elastischen Anforderungen werden ansonsten meistens in diesen Bereichen vom Sandwich her ausgespart, denn auf die Dauer kocht es die Flieger weich. Auch ein beliebtes Problem im Fahrwerksbereich von einigen X-Fliegern.

Ich sehe nur gerade einem Kumpel sporadisch dabei zu, wie er ein nach oben gedrücktes Fahrwerk bei seiner Ex-X-Kiste repariert - der Fahrwerksbügel hatte problemlos gehalten, der Rumpf aber nicht. Gut er hat die Freiheiten zu reparieren, wie ihm der Schnabel gewachsen ist, der Vogel hält die 10kg schon länger nicht mehr ein. Er verliert dadurch also glücklicherweise nix.

[ 18. Dezember 2003, 15:54: Beitrag editiert von: plinse ]

Daniel Rinninsland
18.12.2003, 16:16
Original erstellt von plinse:
Gut er hat die Freiheiten zu reparieren, wie ihm der Schnabel gewachsen ist, der Vogel hält die 10kg schon länger nicht mehr ein. Er verliert dadurch also glücklicherweise nix.So richtig leicht bauen kann er ja auch nicht ;)

Yeti
18.12.2003, 16:21
Moin zusammen!

Auf den ersten Blick erscheint es vermutlich erstmal abwegig, eine federnde Fahrwerksschwinge aus einem steiferen Material zu bauen. Aber die Steifigkeit eines Bauteils ist ja nicht nur Materialabhängig sondern auch von seiner Geometrie (Johannes hat es ja auch schon angesprochen).

Bei der Biegesteifigkeit einer Sandwichplatte hat die Dicke des Sandwichs (und somit die Schaumdicke) den größten Einfluss, denn die Biegesteifigkeit nimmt mit dem Quadrat der Dicke zu. Das Verhältnis der Steifigkeit von UD-GfK und UD-CfK (HT) ist etwa 3. Eine Verdoppelung der Schaumdicke bringt hingegen schon die 4-fache Biegesteifigkeit und GfK ist bei gleichem Flächengewicht des Gewebes sogar leichter (weniger Harzverbrauch) und hat gegenüber CfK eine ca. 3-fach höhere Bruchdehnung. Das heißt, dass ein GfK-Fahrwerk auch härtere Landungen wegstecken würde als ein gleich schweres und gleich steifes CfK-Fahrwerk.

Das Ganze gilt natürlich nur für Sandwichkonstruktionen, bei denen man quasi ohne Mehrgewicht die Bauteildicke variieren kann.

Eine Lösung für einen Knackpunkt eines Sandwich-Fahrwerks wurde auch schon angesprochen: Die Kanten des Sandwich sollten auf keinen Fall offen bleiben, sonst wird sich von den Rändern her früher oder später das Laminat vom Schaum trennen. Also sollte man -wie vorgeschlagen- auf jeden Fall einen Gewebeschlauch über die Fahrwerksschwinge ziehen!

Das andere Problem sehe ich an Knicken des Fahrwerksbügels. Je schärfer solche Knicke sind, desto früher wird sich auch hier das Laminat vom Schaum trennen. Wenn man keinen weiteren Zwängen unterworfen ist, sollte man also große Rundungen vorsehen.

Ich persönlich würde die GfK-Variante mit dickerem Schaum vorziehen. Neben größerer zu erwartender Robustheit hat diese Lösung auch den Vorteil, dass wegen der größeren durch den Gewebeschlauch umschlossenen Fläche die Torsionssteifigkeit des Fahrwerksbügels zunimmt.

Gruß Yeti