Positivbauweise eines Nicht-DLGs

Hallo,

ich möchte einen Flügel in Positivbauweise erstellen. Es geht um eine ME163 mit 1,3m Spannweite. Die Flügeltiefe beträgt in der Mitte 360mm und am Randbogen 180mm. Der Flieger soll ca. 1kg wiegen. Einsatzzweck ist Hangflug (PSS). Ich habe schon viel über Positivbauweise gelesen. Leider geht es dabei meistens um DLGs mit sehr scharfen Anforderungen an das Gewicht.

Ich habe mir das Video von Phil Barnes angeschaut. Ich habe es so verstanden, dass er für 2m-3m Flieger oftmals folgendes Layup verwendet:
- Außenlage 25-49g/m² Glas in 45°
- UD-Kohle mit 100 bis 160g/m² über die vorderen 2/3 der Flächentiefe
- Kevlar in 45° mit 36g/m² oder 61g/m² für das hintere Drittel (inklusive Scharnier)
- als Holm verwendet er CFK-Rohre, welche nicht unbedingt eine Verbindung zu den Außenlagen haben

Dieser Aufbau weicht in gewisser Weise vom üblichen Aufbau ab. Soweit ich es erfasst habe, wird normaler Weise für die Torsionssteifigkeit Kohle in 45° im Bereich der D-Box verwendet. Die Biegesteifigkeit wird alleine durch den Holmsteg und die Holmgurte erreicht.

Ich habe schon mal eine 1,5m Positivfläche ohne Holmsteg gebaut. Dabei habe ich Glas in 49g/m² (45°) + Glas in 78g/m² (45°) und 100g/m² Kohle Biax auf dem ersten Drittel der Flächentiefe verwendet. Die Holmgurte bestanden aus 4 Rovings gestuft nach der Berechnung von Christian Baron. Die Holmgurte lagen leider unter der Biax-Kohle und haben sich am Ende deutlich abgezeichnet.

Mit dieser Erfahrung sehe ich ein, warum Phil Barnes keine konzentrierten Holmgurte verwendet. Allerdings sind diese bei einem Rohrholm auch generell nicht nötig. Kann mir jemand erklären warum er nicht Biax-Kohle bzw. Kohlegewebe in 45° verwendet?

Ich möchte meinen neuen Flügel ohne Rohrholm bzw. generell ohne Holmsteg bauen. Konzentrierte Holmgurte mag ich aus genanntem Grund auch nicht. Die Verwendung von UD-Kohle über 2/3 der Flächentiefe gefällt mir daher ganz gut. Entsprechend der Berechnung nach Baron, sollte das Material auch für die Funktion als Holmgurt ausreichen. Spricht etwas dagegen, den Flügel so wie Phils Barnes zu bauen? Verliere ich dadurch zu viel Torsionssteifigkeit?

Der Plan wäre dann also Glas 49g/m² (45°) + 100g/m² Kohle-UD auf 2/3 der Flächentiefe + 61g/m² Kevlar (45°) auf dem hinteren Drittel. Auf die Verkastung der Ruder würde ich wie Phil Barnes auch gerne verzichten.

Danke
Stefan

Moin Stefan
Ich komme zwar aus der DLG Ecke aber ich denke soweit ist das nicht auseinander
Wenn du XPS Schaum nimmst würde es auch wie bei unseren Schnellbauflächen gehen,dort ist die D-Box der Holm und der Rest übernimmt die Torsion.
Aufbau aus 100 Spreadtow D-Box 0-90° hinten 45° am Übergang D-Box/Rest 1X6K Roving und einen gezupften 50 SP Roving.Ruder sind Steif genug.
Anbei ein paar Bider
Gruß Jan Henning

Hallo Jan Henning,

das sieht gut aus. Von dem Spread Tow habe ich aus Kostengründen bisher die Finger gelassen.
Welchen Vorteile siehst Du beim Spread Tow in 0/90° gegenüber dem UD im vorderen Drittel? (abgehen von der tollen Optik )

Welche Funktion hat der einzelne dünne Roving? Was ist ein 50 SP Roving? Soll damit der Stoß der beiden Gewebe homogenisiert werden? Oder ist das wirklich ein Holmgurt?

45° im hinteren Bereich ist unstrittig. Um das Spread Tow zu umgehen könnte ich auch 100g/m² Biax nehmen. Was sagst Du zu der Verwendung von Kevlar, wie Phil Barnes es vorschlägt? Wird das auch was, oder muss ich mit großen Nachteilen rechnen? Mich würde auch Deine Meinung zur 2/3-1/3 Aufteilung interessieren.

Danke
Stefan

Moin
Das Sp an der Nase ist der Holmersatz mit dem 6K Roving und dem 50Gr Sp streifen erhöht sich die Durchbiegefestigkeit,und der Übergang ist kaum sichtbar.

Ein 50Sp Streifen ist ein Roving den ich aus dem 100 Spreadtow ziehe
Von Kevler halt ich nicht viel da es sich gerade an der Endleiste sau schlecht schleifen lässt.
Gruß Jan Henning

Beim gepfeilten Nurflügel wird die Sache etwas komplizierter:

Torsion:
- Lasten sind grösser
- Deformationen haben direkt Einfluss auf die Flugstabilität

Biegung:
- Wird in der Mitte umgelenkt (deswegen die höhere Torsion)
- Es gibt ein paar ganz böse Schwingungsmodi, die ein gerader Flügel nicht kennt.

Deshalb aus dem Bauch heraus:

- Holm entpfeilen (nicht unbedingt an der dicksten Stelle des Profils in der Mitte)
- Torsion eher etwas grosszügiger auslegen
- Auch Biegesteifigkeit eher hoch.


Zu Kevlar hinten: Verwendet Phil wegen des Scharniers, darum auch 45°. Kann man auch auf den Scharnierbereich beschränken und die Endleiste aus schleiffreundlicherem Material lassen.

Hallo Markus,

Danke für Deine Tipps.

Deine Empfehlung weicht sehr stark von meiner ursprünglichen Auslegung ab.
Das beginnt schon bei der Verwendung eines Holmstegs. Wie würdest Du diesen bauen? Würdest Du ihn untermaßig erstellen und dann mit Rovings auffüllen? Gibt es dabei überhaupt eine Chance, dass sich dieser später nicht abzeichnet?

"Torsion großzügig" auslegen verstehe ich als Biax-Kohle oder CFK-Gewebe in 45° auf weiten Teilen der Fläche. Da in diesem Fall mit Holmsteg also mindestens im vorderen Bereich.

Du schreibst, dass Phil Barnes das Kevlar nur für die Scharniere braucht und es nur deshalb in 45° Orientierung verwendet. Das verstehe ich nicht. Ich dachte, dass Gewebe im Flügel immer in 45° orientiert ist. Die 0°(/90°) Orientierung ist doch ein Sonderfall um die Holmgurte zu ersetzen.

Könntest Du mir eine konkrete Belegung empfehlen?

Danke
Stefan

fireball412 schrieb:

Das beginnt schon bei der Verwendung eines Holmstegs.

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Huh? Wo rede ich von einem Holmsteg? Bei einem breiten Holmgurt reicht robuster Schaum (zumindest Roofmate) durchaus. Die etwas stärker in Spannweitenrichtung belegte Schale übernimmt die Funktion des Holms.

Gibt es dabei überhaupt eine Chance, dass sich dieser später nicht abzeichnet?

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Bei positivbauweise hast Du immer die Chance auf abzeichnen der Struktur. Am sichersten behält man das im Griff durch entsprechend Steife "Pseudo-Negativ"-Schalen. (dafür wir Mylar eingelegt) IIRC hat H.J. Unverferth bis zu 1 mm dicke PVC-Platten zu diesem Zweck verwendet.

"Torsion großzügig" auslegen verstehe ich als Biax-Kohle oder CFK-Gewebe in 45° auf weiten Teilen der Fläche.

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Ja.

Du schreibst, dass Phil Barnes das Kevlar nur für die Scharniere braucht und es nur deshalb in 45° Orientierung verwendet. Das verstehe ich nicht. Ich dachte, dass Gewebe im Flügel immer in 45° orientiert ist. Die 0°(/90°) Orientierung ist doch ein Sonderfall um die Holmgurte zu ersetzen.

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45° gegen Torsion, am wirksamsten da, wo grosse Querschnittsflächen umschlossen werden. Und auf jeden fall als geschlossenes Rohr. 0° Um Biegung aufzunehmen. Kann in der Schale sein oder in einem schmalen Holmgurt (dann mit robustem Steg). Aufteilung auf die Faserrichtungen entsprechend der nötigen Festigkeitskomponenten. Natürlich wirkt das Aramid auch gegen Torsion; gleiche Versteifung ist aber sinnvoller mit Dissergewebe (googeln) zu erreichen. Im Scharnierbereich hat es aber eben eine Doppelfunktion.

Könntest Du mir eine konkrete Belegung empfehlen?

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Tut mir leid, dazu fehlt mir die persönliche Erfahrung. Der Post sollte lediglich ein Hinweis dafür sein, nach welchen Kriterien man die Barnes-Empfehlung für einen gepfeilten Nurflügel anpassen sollte. Für konkrete Hinweise klopfst Du am besten im Nurflügelforum an. Da gibt es viele mit tonnenweise Erfahrung mit Schwanzlosen. Und seit den Arbeiten von HJU ist viel Erfahrung gesammelt worden, gerade auch im Positivbau. Da die Leute aerodynamische Konzepte durchprobieren wie andere ihre Unterhosen ist immer gleich Negativ Bauen zu aufwendig.

Hallo Markus,

Verwendung von steifen Pseudo-Negativen alias Mylar und dichtem Schaum (Styrodur) ist klar.

Eine breit ausgeführte Lage von UD-Kohle ist meine aktuelle Vorzugslösung (wie Phil Barnes). Das kollidiert aber mit dem Fokus auf Torsionssteifigkeit. Ich könnte natürlich durchgehend Biax-Kohle in 45° und zusätzlich UD-Kohle im vorderen Drittel verwenden.

Zu dem Projekt " IIRC von H.J. Unverferth" finde ich im Netz gar nichts. Beim Just in Time 3 Projekt wird folgender Aufbau verwendet:
http://www.das-nurfluegelteam.de/just_i_t.html
- 80g/m² Leinwand in 45°
- 105g/m² Köper in 0/90° (Köper explizit für hohe Druckfestigkeit)
Der Holm besteht aus 7mm Balsa hochkant mit 7x1mm CfK-Halbzeug als Holmgurt. Die Fläche wird 10 mm vor den Klappen mit einem 4mm breiten Hilfssteg abgeschlossen.
Das ist wieder komplett anders alles was ich zuvor gelesen habe.

Bei Aerodesign lese ich, dass man für einen normalen Segler auch komplett 160er Kohle in 45° mit 25er Glas in 45° verwenden kann. Dort wird nicht über UD in Spannweitenrichtung und auch nicht über einen Holmsteg geschrieben.

Kann man einen Nurflügel vielleicht bauen wie man will?

Viele Grüße
Stefan

Hallo Stefan,

der Holm in Nicht-DLG-Positivflächen beschäftigt mich auch schon länger. Versucht habe ich bereits:

1. Vertiefung einschleifen, Rovings nach Gefühl einlegen, naß Gewebe drauf. -> Zeichnet sich stark ab.
2. Vorab Balsa Holmsteg einbauen, Rovings+Abreißgewebe, Mylar drauf, absaugen. -> Ergibt einen untermaßigen Gurt. Muß gespachtelt werden. Das Ergebnis ist optisch ok. Ich habe so eine 1m-Fläche für den 2/3 Speeder gebaut, s. Fotos. Das Einschleifen der Einbauten in das Styrodur ist eine Sauarbeit und m.E. nur wenig genau. Ganz schnell hat man Macken drin oder das Profil verschliffen. Die Vorbereitung der Kerne dauert dann sehr lange, von Schnellbau kann man nicht sprechen.

Im nächsten Projekt möchte ich die Gurte in den Negativschalen vorab laminieren, damit sie nachher als Halbzeug vorliegen. Christian Baron hat das bei der CB62 (-> Google) so gemacht. Das scheint mir der BEste Weg zu sein, echte Holme einigermaßen genau in Positivbauweise zu integrieren.

Viele Grüße
Tobias

p.s. Auch das Kevlarscharnier zeichnet sich ab. Ich werde nächstes Mal darauf verzichten und mit Silikon anscharnieren. der Klappensteg aus Glasschlauch hat sich bei mir allerdings bewährt, man kann dann wunderbar Dichtlippen anlaminieren.

HJU war der Vater des CEOZWO und der weiteren CO Reihe (ging mindestens bis COneun). Das war vor www-Zeiten, deswegen wenig zu finden und deswegen IIRC (if I remember correctly )

Es gibt natürlich immer mehrere Wege zum Ziel. Wichtig ist, dass man sich im Klaren ist, was man warum einsetzt, um nachher auch das Resultat beurteilen zu können.

MarkusN schrieb:

HJU war der Vater des CEOZWO und der weiteren CO Reihe (ging mindestens bis COneun). Das war vor www-Zeiten, deswegen wenig zu finden und deswegen IIRC (if I remember correctly )

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Hallo,

upps - das ist peinlich, dass ich diese Abkürzung nicht kenne. Aber wer seine Projekte "CEOZWO" nennt, dem traue ich auch "IIRC" zu

Danke
Stefan

Hallo Tobias,

Du bestärkst mich, dass die Sache nicht trivial ist und einer Diskussion würdig ist.

Bei einem Speeder gibt es natürlich noch mal ganz andere Anforderungen an den Holm. Ich habe den Artikel über die CB62 durchgelesen. Das ist ganz schöner Aufwand. Wenn Du so einen Holm brauchst, ist es aber vielleicht dennoch die beste Lösung.

Für mich ist das zu viel des Guten. Mich irritiert nach wie vor, dass Phil Barnes großteils mit UD baut und Aerodesign quasi ausschließlich 160er Kohle in 45° empfiehlt.

Bei der CB62 wird außen auch nur 60er bzw. 36er Kevlar in 45° verwendet. Das bestärkt im Prinzip den Ansatz von Phil Barnes, dass die Torsionssteifigkeit schon durch das Kevlar erreicht werden kann. Dann könnte man die UD-Kohle aus verteilten Holmgurt verwenden.

Wie machst Du den Klappensteg im Detail? Warum mit Glasschlauch?

Viele Grüße
Stefan

Hallo Stefan,

ich denke, die Positiv-Bauer meiden den konventionellen Holm, aus zwei Gründen:

-Oberflächenqualität
-Arbeitsaufwand

Leider habe ich (noch) keine Ahnung, mit welchen Geweben in welcher Schichtung man einen Holm kompensieren kann, das ist für mich Neuland. So wie Jan-Henning das gemacht hat, erscheint es mir als sehr gut gelungen. So wie ich das jetzt sehe (man möge das bitte korrigieren), gibt es 2 Möglichkeiten:

a) dünnes UD (oder Spread Tow) verwenden, leichte Beulen hinnehmen
b) richtig dickes Gewebe(160g), eventuell sogar in 0/90 Grad. Für die Ausrichtung hat man dann ja 2 Möglichkeiten: Entweder es liegt richtig für Torsion, oder es liegt richtig als "Holmersatz". Dann würde man darauf setzen, daß die Überdimensionierung des Gewebes die Nachteile der "falschen Richtung" kompensiert. Ich denke, 160g Gewebe in 0/90 bietet auch noch Einiges in Sachen Torsion.

Mehr weiß ich dazu leider nicht.

Klappenstege: Die sind herausgeschnitten, in der Höhe leicht abschliffen (geschätzte Schlauchdicke), und dann in gelben Sack eingewickelt worden. Danach wurde der Schlauch drübergeschoben, in die Fläche eingesetzt, und mit einseitig auf der Oberseite aufgelegtem Mylar abgesaugt. Die Mylar-Folie wurde dazu in die Negativschale gelegt, der Kern mit seiner Oberseite nach unten, dann auf den Steg Plastikfolie, und dann evakuiert.

Nachher ist der Steg auf der Obrseite bündig, auf der Unterseite muß nachgespachtelt werden. Beim Laminieren der Fläche wurde dann das bereits angesprochene Kevlarscharnier mit eingelegt. Nach dem Austrennen des Ruders (bis auf das Scharnier natürlich), kann man den in gelben Sack eingewickelten Kern herausnehmen und hat dann einen einen Klappensteg in der Fläche, einen im Ruder und kann im Hohlraum die Dichtlippe verschwinden lassen. Der Schlauch hat vielleicht 80g/m² Gewicht, die Kohleschläuche die ich hatte, waren alle viel zu grob und schwer, deswegen Glas.

Viele Grüße
Tobias

v-form schrieb:

b) richtig dickes Gewebe(160g), eventuell sogar in 0/90 Grad. Für die Ausrichtung hat man dann ja 2 Möglichkeiten: Entweder es liegt richtig für Torsion, oder es liegt richtig als "Holmersatz". Dann würde man darauf setzen, daß die Überdimensionierung des Gewebes die Nachteile der "falschen Richtung" kompensiert. Ich denke, 160g Gewebe in 0/90 bietet auch noch Einiges in Sachen Torsion.

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Blöderweise eben nicht. 90/0° hat praktisch null Einfluss auf die Torsionssteifigkeit. In diese Richtung werden die Querschnitte unter Torsion nicht gedehnt. Umgekehrt klappt eher: 45° hat immer noch ca. 70% der Zugfestigkeit / -steifigkeit. Liegt aber in den dünnen Profilteilen ungünstig als Holmgurt.

v-form schrieb:

Leider habe ich (noch) keine Ahnung, mit welchen Geweben in welcher Schichtung man einen Holm kompensieren kann, das ist für mich Neuland.

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Das lässt sich mit dem Excel-Sheet von Christian Baron recht gut berechnen. Dort kann man Rovings oder Gelege als Holmgurtmaterial auswählen. Wenn man die Breite vorgibt, berechnet es die Anzahl der Schichten. In Deinem Fall ist wohl aber nur UD Material geeignet, um einen stabilen Holm abzubilden. Du kannst ja auch UD-Gelege und Gewebe in 45° übereinander verwenden. Bspw. außen 49er Glas (45°), 160er Kohle (45°) und darunter UD Gelege in entsprechender Breite und entsprechender Dicke.


Viele Grüße
Stefan

Moin
Holme einschleifen geht schnel und alles ist Möglich
Hier ein paar Bilder
Gruß Jan Henningl

Hallo Jan Henning,

Das sieht gut aus. Was ist das, dass Du in den Klotz eingearbeitet hast?

Wie machst du das Gewebe für die Verkastung der Klappe fest? Mit Sprühkleber oder mit dem Transferklebeband? Besteht der Holmsteg auch aus "umgeklappten" Gewebe?

Das ist also die Bauweise mit konzentriertem Holm und ausschließlich Gewebe in 45°. Gibt es im praktischen Einsatz große Unterschiede im Vergleich zu der anderen von Dir gezeigten Bauweise mit Gewebe in 0/90° Orientierung im vorderen Bereich?

Danke
Stefan

Moin
Gewebe kleb ich jetzt mit Transferklebeband Scotch924 auf
Auf dem Klotz ist Schmiergelleinen in der breite und dicke des Holmes aufgebracht in diesem Fall 3/0,8mm
Bei den DlGs nur als U richtung Ruder oder als U nach vorn und hinten mit eingelegten Schaumkern Hholkehle für den Hangflieger der hat 1,9m Spannweite
Der Unterschied ist das Gewicht um so mehr drinn ist umso schwerer.
Gruß Jan Henning

Klasse gemacht!

Klasse gemacht!

Jan, wie geht das mit der Höhe des Holms? Hast Du vorher probiert, wie viele Rovings in den Schlitz gehen? Wird nachgespachtelt? Und warum sind da keine Harzflecken auf dem Kern - bei mir wäre da sicher was daneben gegangen!

Viele Grüße
Tobias

Hallo, Jan,
schön zu sehen, welche Tricks andere Leute verwenden. Wie baust Du die geschwungenen Kerne? Fräst Du die oder schleifst Du die trapezförmigen?
Beplankst Du die Ober- und Unterseite in einem Schritt oder nacheinander?
Gruss,
André
(..., der gerade eine Fläche wg. zu weichem und nicht deckendem weissem Lack versaut hat)