V2A / Kohle Verbinder

H'allo
Um Gewicht zu sparen hab ich einen Verbinder aus V2A mit Kohle gefüllt gesehn der aber 150.-€ kostet
Habe ich die gleiche FEstigkeit wenn ich einen 16mm Kohlestab mit V2A ( 1mm Wandung ) nehme und ihn mit dem V2A Rohr verklebe?

LG
jochen
 
Wenn Du sicherstellst, dass der Spalt dazwischen mit Harz gefüllt ist, solltest Du ähnliche Festigkeit erreichen. Der Spalt sollte auch nicht zu gross sein.
 
Hi zusammen,

ich dachte immer, dass man das Stahl oder V2A Rohr deswegen nimmt, um dem Risiko der Kerbwirkung auf Kohle zu eliminieren?
Täusche ich mich da?

Gruß
Thomas
 
Verbinder DG 303

Verbinder DG 303

Hi
Kohle hat ja einen sehr hohen Festigkeitswert aber bei Überlastung bricht es ohne Vorwarnung und ich denke mir dass der Metallmantel davor schützt und das Rohr erstmal verbiegt.
 

Gast_8039

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Hallo!
Ein Metallrohr macht nur aus zwei Gründen Sinn:
1. zur Formgebung
2. Schutz vor mechanischer Vorschädigung/ Verschleiß
Man sollte den Einfluss des Metalls nicht überschätzen, es wiegt eigentlich nur...
Anders als oft gedacht, sind Verbundwerkstoffe gegen Kerb nicht sehr empfindlich, die Roving-Lagengrenzen arbeiten als Stopper für den Rissfortschritt und Ermüdung/ Schwingspiele sind bei CFK auch kein Thema. Das Problem ist eher die extrem niedrige Bruchdehnung von teils < 1% für UD sowie das bis dahin vollelastische Verhalten. Also für CFK keine Verformung vor Bruch!
Wenn man nun aber die E-Moduln, Festigkeiten und Grenzdehnungen von V2A und CFK UD kombiniert, wird das Metall nur zum Tragen kommen wenn die Bruchdehnung des inneren CFK überschritten war (also innen Totalversagen und das Metallrohr verbogen). Daher wird man nur dann eine (sehr geringe) Sicherheit durch das Metallrohr haben, wenn es auch alleine die Last tragen könnte. Anders gesagt, der Gewichtsvorteil und Zweck des CFK ist völlig dahin...

PS: Jochen, Dein CFK-Verbinder ist unterwegs. Hoffe, er passt und gefällt! Halten wird er ;)
 
Verbinder DG 303

Verbinder DG 303

Könnte man dann eigentlich ein reines Kohlerohr mit 18mm Durchmesser auch nehmen , es soll ja eigentlich das Modell um ca. 1 - 1,5 kg leichter machen
denn die DG hat mit KTW und Ezfw bestimmt 16 - 17 Kg , da macht es doch schon Sinn Gewicht zu sparen oder stört das Gewicht überhaupt nicht ?

LG
jochen
 

Gast_8039

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Könnte man dann eigentlich ein reines Kohlerohr mit 18mm Durchmesser auch nehmen , es soll ja eigentlich das Modell um ca. 1 - 1,5 kg leichter machen
denn die DG hat mit KTW und Ezfw bestimmt 16 - 17 Kg , da macht es doch schon Sinn Gewicht zu sparen oder stört das Gewicht überhaupt nicht ?

LG
jochen

Hallo Jochen!
Bei diesem Gewicht kommen mir die 18mm Rundsteckung in CFK ziemlich unterdimensioniert vor! Würde guten Federstahl einsetzen!
 
Hallo Jochen,

sehe das auch so wie Achim.

Meine Paritech 303 5m, 12.5kg: die gehärtete 18er Stahlwelle passt prima, auch am Hang; überdimensioniert ist die aber nicht! Von daher: 18er Kohlestab: niemals! Bei Deinem Gewicht schon 2 mal nicht.
Meines Wissens gab es bei Paritech mal einen leichten Titanstab, aber wenn ich mich recht entsinne, musst Du da von der Biegesteifigkeit her Abstriche machen.

Oder Du lässt Dir die gehärtete Welle hohlbohren, wenn Du jemanden findest, der sowas macht. Hatte ich schonmal, war sehr gut. Aber der Aufwand ist verdammt hoch.

Grüße Joachim
 
Unterschiedliche Rovings für Ober- und Untergurt?

Unterschiedliche Rovings für Ober- und Untergurt?

Hallo zusammen,

was ich jetzt von Achim gelernt habe, dass die Kerbwirkung doch nicht so kritisch bei einem Kohleverbinder ist. Gilt dies denn auch, wenn das Rohr in der Fläche aus Messing ist?

Jetzt zur meiner eigentlichen Frage. Ich denke die passt hier ganz gut rein.

Macht es Sinn in einem Verbinder mit unterschiedliche Rovings für Ober- und Untergurt herzustellen? Der untere Gurt wird ja mehr auf Zug und der obere mehr auf Druck belastet. Da könnte man ja die Rovings nach Ihren besseren Eigenschaften auswählen. oder ist dies so marginal, dass es keinen Sinn macht!

Gruß
Thomas
 

Sebastian St.

Vereinsmitglied
@ Thomas ,

ich hab auch son in diese Richtung überlegt , aber der Gewichtsvorteil ist dermaßen gering das ich es nicht umgesetzt hab . Außerdem sind ja bei einem Modellflugzeug auch häufig negative Belastungen vorhanden wo sich dann alles umdreht ( Turbulenzen , Plumslandungen .....)
 

Gast_8039

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wenn das Rohr in der Fläche aus Messing ist?

Hallo! Vor Allem darauf achten, dass die Enden sauber gebrochen sind. Punktlasten mag CFK nämlich nicht gern.

Macht es Sinn in einem Verbinder mit unterschiedliche Rovings für Ober- und Untergurt herzustellen? Der untere Gurt wird ja mehr auf Zug und der obere mehr auf Druck belastet. Da könnte man ja die Rovings nach Ihren besseren Eigenschaften auswählen. oder ist dies so marginal, dass es keinen Sinn macht!

Gruß
Thomas
Im Prinzip alles richtig. In der Praxis wird man wohl symmetrisch aufbauen. Es ist meistens weniger die Festigkeit, sondern Torionswiderstand und die Stabilität gegen Knick/Beulen auf der Druckseite das entscheidende Kriterium. Auch daher könnte man ableiten, die Druckgurte eher dicker zu dimensionieren als die Zugseite. Die entsprechenden Eigenschaftsunterschiede (E-Modul Druck) der Typen sind weniger entscheidend als der Aufbau/ Orientierung... und v.a. entscheidet der Randfaserabstand. Zusammengenommen wird man wieder auf einen (zumindest annähernd) symmetrischen Aufbau der Zug-und Druckgurte mit gleichen Fasertypen kommen- zumindest für positiv wie negativ belastete Flächen.
 
Hallo Achim,

ok, Punktlasten mag CfK also gar nicht. Dann passt es wieder in mein Weltbild, dass ich jedem Messingrohr früher eine schöne Phase hin gemacht habe :). Heute habe ich eh nur noch Vierkantverbinder :p.

Die Idee mit den unterschiedlichen Fasern ging in die Richtung, dass ich dem Verbinder etwas weicher mache, also Fasern mit einer größeren Bruchdehnung verbaue. Damit der Verbinder die Belastung durch eine kleine aber sichtbare Biegung dem Pilot zeigt. Oder geht dies mit einem CfK Verbinder gar nicht, da die Bruchdehnung so klein ist?

Gruß
Thomas
 

Gast_36267

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PS: Jochen, Dein CFK-Verbinder ist unterwegs. Hoffe, er passt und gefällt! Halten wird er ;)

wollte schon mal was einwerfen ?
> fliege auch mit 18mm am EMS Arcus und Nimbus ( < 13kg)
> aber nur SOFT mit CFK und ansonsten Vollmateriel vom Feinsten.

Bei diesem Gewicht kommen mir die 18mm Rundsteckung in CFK ziemlich unterdimensioniert vor! Würde guten Federstahl einsetzen!

aber hast dich ja zum Glück selber besonnen ;)

Gruß Martin
 
Verbinder DG 303

Verbinder DG 303

Halo MArtin
Der Verbinder von Achim ist für den Stingray .Und auf die andere Frage ob ein 18er Kohlestab für die DG reichen würde ssagte er das dieser etwas unterdimensoniert ist.

---

Aber :
warum verwendet dann Florian Schambeck für seine großen Brummer dann genau diese Verbinder , die außen V2A mit nur 1mm Wandung und innen mit Kohle gefüllt sind
auf seiner Webseite unter Zubehör und die Dinger kosten richtig Kohle ( so 179.-€ für ein 18er Rohr

LG
jochen
 
Hallo Jochen,

in dem von mir oben beschriebenen Anwendungsfall biegt sich halt der Kohlestab schon ordentlich. Das sagt natürlich rein gar nichts über die Festigkeit oder Tauglichkeit aus, aber bei mir heißt das, irgendwie schalte ich dann ganz automatisch beim Fliegen 2 Gänge zurück auf soft (oder lass es besser gleich bleiben). Erlebte Praxis.

Wenn Du Gewissheit willst, was ein Kohle-Verbinder oder die VA-Rohr Variante wirklich hält, musst halt mal einen opfern in einem Biege-Festigkeitstest auf dem Schreibtisch.

Abgebrochene Kohlestäbe durch "Kerbwirkung" habe ich in bei mir auch noch nie gehabt, auch nicht nach harten Landungen.

Grüße
 

Gast_8039

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Also, vielleicht sollte man hier nochmal ein bisschen nachlegen?... ;)
Plastische Verformung (Biegen) wird man bei keinem Composite haben. Das heißt, nach elastisch/ reversibel kommt Knack und ab. Deswegen Punktlasten vermeiden, denn diese verursachen lokale Dehnungserhöhungen und damit bei Überschreiten der Grenzdehnung Strukturschäden. Das steht aber auf einem anderen Blatt als der Formfaktor Kerbe, s.o.. Ein zäher Stahlmantel kann Punktlasten durch lokales Fließen gewissermaßen abdämpfen, aber vor allem denke ich dass der Mantel vor Allem formgebend genutzt wird bzw. für gute Toleranzen/ Handhabung. Die Fertigung solcher Steckungen ist auch schnell, einfach, sicher und günstig.
Es tragen aufgrund ähnlicher Zug-Moduln um die 200GPa sowohl der Mantel als auch das CFK anteilig zu ihren jeweiligen Moduln und Randfaserabständen (Beispiel V2A zu Toray T-300 Faser). Mit einer Hochmodulfaser kann man den Zugmodul ungefähr verdoppeln, die Grenzdehnung halbiert sich dann grob gesprochen.
Ob man einem CFK-Verbinder das Verbiegen in der Luft ansieht, bezweifle ich dennoch. Ein UD-Laminat wird bei max. rund 1-1,5% Rand-Faserdehnung brechen, oder auf interlaminaren Schub versagen, oder kombiniert. Für die Versagensart kommt es v.a. darauf an, ob die Steckung einen "kurzen" Biegeträger darstellt, aber auch wie das Steckungssystem (inkl. Hülse, Flügel-Biegeverlauf etc.) die Lasten überleitet. Daneben weitere Parameter im Aufbau des Verbinders, Qualitätsschwankungen u.a. Also das ist komplex und relativ schwierig zu bestimmen.
Generell liefert ein Verbinder aus Faser mit hoher Bruchdehnung eine bessere Energieaufnahme, damit v.a. höhere Sicherheit gegen Crashlasten/ Impact. Andererseits (und das ist oft sinnvoller!), kann man auch bewusst den Verbinder aus Hochmodulfasern so auslegen, dass er bei Überlast ohne nennenswerte Energieaufnahme spröde bricht und somit als "Sollbruchstelle" die Flächen schützt. Eine höhere Gesamt-Bauteilverformung im Verbinder ist ohnehin nur dann darstellbar, wenn auch ein schubfester Kern drin ist und der anschließende Flügel das auch mitmacht.
In der Luft muss ein Verbinder, wenn richtig ausgelegt, in jedem Fall weit unter seiner Grenzdehnung bleiben und er wird keine sichtbare Verformung zulassen. Egal ob mit Stahlmantel oder nicht und egal welche Faser. Nochmal, das Versagenskriterium ist die Grenzdehnung der Faser und diese liegt weit unterhalb des Stahls!
 

Gast_36267

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Der Verbinder von Achim ist für den Stingray ....

Hallo Jochen,
sorry, das mit dem Stinray steht ja nirgends ....

warum verwendet dann Florian Schambeck für seine großen Brummer dann genau diese Verbinder , die außen V2A mit nur 1mm Wandung und innen mit Kohle gefüllt sind ...

da würde ich aber erst mal prüfen wo die wirklich zum Einsatz kommen ( nur an Steckung Aussenflügel ? da wäre es ja sinnvoll um das empfindliche CFK zu schützen)
Gruß Martin
 
Hallo Achim,

sehr schöne Ausführungen!!

Aber noch ein paar Fragen: Gilt de E-Modul Vergleich an der Randfaser auch gegenüber einem oberflächengehärteten Stahl? Wie sieht der E-Modul /- Dehnungs Vergleich auf der Druck-Seite des Stabes aus, wo ja vielleicht eher auch das Harz beiträgt als die Faser ?

Den Vergleich gehärtete Welle vs. Kohle Rundstab im jeweils selben Flieger hatte ich schon bei 16, 18 und auch 20mm . Immer das gleiche Ergebnis: Der Kohlestab biegt sich immer mehr, das sieht man schon am Boden, nach dem Zusammenbau. Vielleicht sind hier nicht die allerneuesten C-Faser-Typen verwendet worden, aber so haben wir es halt immer beobachtet.

Grüße Joachim
 

Gast_8039

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Hallo Achim,

sehr schöne Ausführungen!!

Aber noch ein paar Fragen: Gilt de E-Modul Vergleich an der Randfaser auch gegenüber einem oberflächengehärteten Stahl? Wie sieht der E-Modul /- Dehnungs Vergleich auf der Druck-Seite des Stabes aus, wo ja vielleicht eher auch das Harz beiträgt als die Faser ?

Den Vergleich gehärtete Welle vs. Kohle Rundstab im jeweils selben Flieger hatte ich schon bei 16, 18 und auch 20mm . Immer das gleiche Ergebnis: Der Kohlestab biegt sich immer mehr, das sieht man schon am Boden, nach dem Zusammenbau. Vielleicht sind hier nicht die allerneuesten C-Faser-Typen verwendet worden, aber so haben wir es halt immer beobachtet.

Grüße Joachim

Bei einem UD-Laminat werden in Faserrichtung immer die Fasereigenschaften dominant sein. Die Matrix ist v.a. gegen Schubversagen maßgebend. Die Eigenschaften des Laminats auf Druck sind sehr abhängig von der Ausrichtung und Mikrostruktur. Weniger von der Fasertype, d.h. die Zug-/ Druckbalance kann seeehhr unterschiedlich ausfallen. Für die Stabilität gegen Beulen/ Knicken auf der Druckseite ist der Laminat-Modul einfach, die Randfaserabstände in 3. Potenz einflussgebend. Also ist ein größerer Durchmesser des Verbinders immer weitaus wirksamer als eine andere Fasertype.
Ich bin kein Spezialist für Stahl, aber da wie gesagt der Mantel und Kern anteilig tragen kann ein deutlich steifer (meist aber auch spröderer) Stahl durchaus gewisse Änderungen bringen mit einer "weichen" Faser bzw. geringem Faservolumen im Kern. Kann hier aber kaum jede mögliche Kombo bewerten, ebensowenig aus der Ferne Deine Beobachtung was sich da wie bei euch biegt ;). Ich vermute hier als Ursache eher unterschiedliche Toleranzen in den Passungen als die Moduln der Verbinder. Vor Allem dass schon in unbelastetem Zustand Unterschiede erkennbar sein sollen ist nicht recht plausibel...
 

FamZim

User
Hallo

Zum (sieht man nicht ) mal ein paar Überlegungen.
Ausgehent von 1,5 % Bruchdehnung UND 1,5 % Bruchstauchung, sind das eine Längendifferenz von 3 cm auf eine Steckungslänge von 1 m ;) Aussenbogen zu Innenbogen.
Das soll man nicht sehen ???
Bei einem 20 mm Rundstab kann so mit einem 4,2 m langen Stab ein VOLLKREIS (Hullahupreifen) gebogen werden ;)
Das sieht man nicht ??
Hebt Eure Schlachtrösser doch mal an den Flächenenden hoch, das sind nur 3 bis 4 G, und wippt mal ein bischen.
Da sieht man, vor allem bei einer schwimmenden Steckung was sich da tut.

Gruß Aloys.
 
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