Superfester Motorspant im engen Rumpf

Hardy

User
Das Problem dürfte im Elektroflug so manchem bekannt vorkommen. Die Nase ist zu eng, der Motor zu groß, der Motorspant ganz, ganz vorne und die Leimfläche viel zu klein. Wie soll man das Ganze bloß so stabil bekommen wie man es gerne hätte?

Im Rahmen einer Reparatur habe ich mich angeschickt, eine möglichst unkaputtbare Elektronase zu bauen, und ich glaube sie ist mir gar nicht so schlecht gelungen. Manches von meinem Vorgehen mag Overkill sein, anderes vielleicht zur Nachahmung einladen. Also möchte ich hier mit viel Geschwafel und bunten Bildern von meiner jüngsten Heldentat berichten. Lasst mich mal etwas weiter ausholen...

fuersnetz.JPG

Innerhalb eines Jahres hat es mir, nach dem Verlust von Klappluftschraubenblättern, zwei Seglernasen zerissen. Das kann so nicht weitergehen. Da baut man sich sorgfältig ein wunderschönes Flugzeug, hier ein Flying Cloud von Wegner Flugmodelle, und dann im letzten Herbst, aus heiterem Himmel, und völlig ohne Eigenverschulden ertönt ein Geräusch wie von einer Kettensäge. Der Flieger taumelt unkontrollierbar, wie ein welkes Blatt, ins Maisfeld. Der Motor, samt Spant, Spinner und Luftschraubenresten ward nicht mehr gesehen und soll wohl noch immer im fruchtbaren Acker ruhen. Würd' der Bauer nicht ständig pflügen wüchse dort vielleicht mal ein Brushlessbaum.

01 cloudnase.jpg

Bis auf die gesplitterte Nase ist dem Flying CLoud nicht viel passiert, der Mais hat ihn weich gefangen. Ich habe einen neuen Motorspant eingepasst und die Nase von aussen mit GFK verstärkt, damit sie zumindest nicht instabiler ist als vor dem Bruch. Da ich kein Laminierexperte bin habe ich mir dafür einen Glasfaserschlauch, oder Strumpf, besorgt, der sich schön an die Nasenform anschmiegt. Hat sehr gut funktioniert. Gespachtelt, verschliffen, neu lackiert und neu motorisiert. Heute ist dem Flieger der Schaden nicht mehr anzusehen.

Killer-Hai-ARF_b2.jpg

Das nächste Projekt war dann der Killerhai von Wolfgang Werling. Aus Zeitmangel nicht nach FMT Bauplan und Frästeilesatz sondern als Pichler ARF. Das Ding heisst Killerhai und nicht Kuschelhai und sollte dementsprechend Dampf haben. Das Antriebskonzept habe ich schamlos von RCN-User hotwinglet kopiert, weil ich von solchen Dingen nicht viel Ahnung habe. Roxxy 4250/05 mit Roxxy 100A Regler und 5s. Der Motor passt mal gerade eben so in die Nase. Neben anderen kleinen Modifikationen habe ich die Nase vorsorglich mit 2 Lagen von dem Glasfaserschlauch verstärkt, mit dem ich beim Flying Cloud so eine gute Erfahrung gemacht hatte. Kann man ja nicht ausschliessen dass bei so viel Dampf mal wieder ein Blatt flöten geht.

02 hainase.jpg

Sagen wir es einmal so, die Nasenverstärkung des Killerhais war ein Teilerfolg. Es kann sein dass beim Flying Cloud damals ein no-name Propeller drauf war, ich kann es nicht mit Sicherheit sagen denn das Teil ist, wie gesagt, im Acker geblieben. Damals wusste ich auch gar nicht dass so Klappluftschrauben die Angewohnheit haben, gelegentlich mal abzubrechen. Hier nun hatte ich eine ordentliche Aeronautschraube drauf und den Vorsatz, sie regelmäßig auf Rissbildung zu untersuchen. Aber dazu kam es gar nicht mehr, denn schon beim fünften Flug ertönt wieder das gefürchtete Kettensägengeräusch. Womit ich die Produkte von Aeronaut nicht schlechtreden will. Dazu gleich mehr. Anders als beim Flying Cloud ist hier die Nase nicht geborsten, sondern der Motorspant wurde "nur" nach vorne herausgerissen. Schon mal ein kleiner Fortschritt. Und weil der Motor so dick ist reichten die drei Motorkabel und das ungeborstene Nasenloch, um den Motor festzuklemmen. So konnte der Brettnurflügler trotz verstellten Schwerpunktes, mit um 2 cm nach vorne versetztem Motor, sicher gelandet werden. Dieses mal musste ich nichtmal einen einen neuen Motor kaufen, juchhu!

Man sieht hier, die Nase ist eine typische achteckige Holzkonstruktion. Zwischen den acht Seiten ein Spant aus 2 Lagen 3mm Sperrholz, ARF-typisch nicht wirklich gut einpasst, zu erkennen an den noch rechtwinkligen, laserbraunen Kanten. Davor noch ein 3mm Ring, nicht zwischen den 8 Seiten. Auch zu sehen meine äussere GFK-Verstärkung und ein paar ARFsche Erleichterungsausfräsungen, die ich für Kühllufteinlässe und einen schraubbaren Wartungsdeckel nutze. Letzterer erwies sich als wahrer Segen. Im hinteren Rumpfbereich habe ich noch Kühlluftauslässe eingebaut, ohne diese machen Einlässe keinen Sinn.

04 autsch.jpg

Zur Ehrenrettung der Aeronaut Klappluftschraube ist zu sagen dass die 9x7 im Flug Drehzahlen von knapp 16700 U/min erreichte, was über der angegebenen Höchstdrehzahl von 16000 liegt, beim Roxxy Regler kann man Höchst- und Durchschnittsdrehzahl des letzten Fluges mit dem Programmiergerät auslesen. Hinzu kommt der mit 50 mm relativ grosse Spinnerdurchmesser, wodurch die Blattgeschwindigkeit und die Zentrifugalkraft (ja, ich weiss, eigentlich nur eine Scheinkraft) noch größer wird. Eine Vorschädigung ist nicht auszuschliessen, da ein direkt unter der Rumpf liegendes Blatt bei der Landung einen Schlag abbekommen kann. Ich habe mich daher entschlossen eine Landekufe anzubringen um den Propeller vom Boden fernzuhalten, auch wenn es zusätzlichen Luftwiderstand bedeutet.

03 prop.jpg

Das Aeronaut Blatt hat einen ausgeprägten Knick nahe der Wurzel und ist in diesem Knick gebrochen. Das noch vorhandene Blatt weist in der Kehle des Knickes einen Riss auf. Das spricht vielleicht eher gegen die Landestosstheorie, da nach nur fünf Flügen die Wahrscheinlichkeit gering ist dass beide Blätter schon das Pech hatten bei einer Landung mittig unter'm Rumpf zu liegen. Der Schaden am zweiten Blatt kann nach dem Verlust des ersten aber auch vibrationsbedingt sein.

Der Aeronautspinner hat normalerweise einer tiefere Schürze, hinten mit Spannkonus bündig, wenn ich mich recht erinnere. Ich habe da ein paar Millimeter abgenommen, damit der Spannkonus tiefer auf die Motorwelle gesteckt werden kann. Sieht so auch besser aus, wenn die Schürze schon nicht konisch ausgeführt ist.

07 eng.jpg

Nun also zur Reparatur. Da zukünftige Propellerbrüche nicht auszuschliessen sind soll der neue Motorsport möglichst fest in der Nase sitzen, die Leimfläche zwischen Spant und Rumpf muss vergrößert werden. Wie man hier sieht ist bei der kleinen Spantgröße mit Dreikantleisten nicht viel zu machen. Der Spant kann auch nicht viel dicker werden als die ursprünglichen 9 mm (mit Ring), da sonst die Welle zu kurz wird. Ich möchte bei den zu erwartenen Drehzahlen nicht mit der Klemmfläche des Spinners knausern.

Die beste Verleimung nützt nichts, wenn unter'm Leim die Holzfasern wegreißen. Also habe ich nun auch die Innenseite des Motorraumes mit GFK beschichtet um den Untergrund für die Verklebung des neuen Spantes zu stabilisieren. Zudem hält das die ganze Schnauze noch fester zusammen.

05 langnase.jpg

Zunächst habe ich die Nase mit einem passenden Ring von einem Sprühdosendeckel verlängert damit das Gewebe des Glasfaserschlauches nach dem Austritt aus dem Rumpf noch etwas weiter geradeaus und nicht gleich scharf um die Ecke geht. Gerade am vorderen Rand soll das Gewebe gut anliegen

06 strumpf.jpg

Nun wird ein Stück Glasfaserschlauch in die Nase gesteckt und fixiert. Ich hatte zuerst geplant, im Motorraum einen Luftballon aufzublasen um das harzgetränkte Gewebe gegen die Innenwände zu pressen. Aber schon bei geringem Luftverlust würde der schrumpfende Ballon des klebrige Gewebe eher wieder vom Holz abziehen, und das Harz braucht ja einige Stunden. Hat aber auch ohne Ballon gut funktioniert. Beim Aufbringen des Laminierharzes mit einem krumm gebogenen Borstenpinsel von hinten nach vorne streichen.

08 spant.jpg

Jetzt zum Kernstück des Vorhabens, dem ganz speziellen Motorspant.

Statt einen 6mm Spant in den Rumpf zu leimen und einen 3mm Ring davor, wird die Ringkomponente mit in Rumpf hinein verlegt. Wohl eine Verbesserung der Verleihung, ohne die nutzbare Länge der Motorwelle zu verkürzen. Der Spannt selbst sollte aus ordentlich solidem Material bestehen. Weil ich gerade nichts zufriedenstellendes da hatte habe ich mir aus Furnierresten mein Sperrholz selbst gemacht, ich brauchte ja nur kleine Stücke.

Der Spant wird mir Übermaß gefertigt, mit allen nötigen Bohrungen. Ich habe die theoretischen Fertigmaße eingezeichnet, bei perfekter Einpassung und ohne die innere GFK-Verstärkung der Motorraums. Und kleinere Maße zur Orientierung beim Einpassen. Dann werden 4 Seiten um den Spant geleimt, die nach vorne und hinten überstehen. Der Überstand nach vorne sollte gleichmäßig sein und mindestens so groß wie die Motorwelle vorne aus dem Spant gucken wird.

09 gussform.jpg

Richtig geraten. Es handelt sich um eine Gussform. Der Motor wird mit Schrumpfschlauch, Klebeband usw. harzdicht eingepackt, MIT TRENNWACHS BESCHICHTET und an den Spant geschraubt. Wichtig ist dass die Verpackung keine Einbuchtungen aufweist, welche später das Herauslösen des Motors verhindern könnten. Ein herzliches Dankeschön hierbei an den unbekannten Konstrukteur der dem Roxxy Motor eine konische Frontplatte verpasst hat. Die Gussform habe ich lediglich mit Klebeband an einer Unterlage fixiert, damit ich später die saubere Unterkante am Parallelanschlag der Kreissäge nutzen konnte um den Spantrohling wieder plan zu schneiden.

10 armierung.jpg

Ein Stück Glasfaserschlauch wird in die Form eingelegt. Ein Glasfaserroving wird unten so um den Motor gewickelt, dass das Schlauchgewebe bis ganz unten dicht am Motor und plan am Spant anliegt. Oberhalb der gewünschten Füllhöhe kann man den Glasfaserschlauch am Motor mit Klebeband abkleben, wenn das nicht zuharzt bekommt man später den Motor besser wieder heraus. Jetzt kann kann man die Form mit Epoxidharz und Gewebe füllen. Ich hatte vor, Mattenstreifen um den Motor zu wickeln, dafür war die Form dann aber doch zu eng, es lief eher auf ein Reinstopfen hinaus. Vielleicht kann man die Form besser noch etwas größer machen, die paar Kubikzentimeter Epoxid lohnen das Knausern nicht. Bei der Harzarbeit selbst habe ich keine Fotos gemacht. Klebrige Finger und so…

11 geharzt.jpg

Das Harz ist durchgehärtet, die Werkstücke schon einmal vom gröbsten Dreck befreit. Der Motor lies sich erfreulich leicht herauslösen.

Wichtig: Den Motor nach dem herauslösen nicht auspacken!

12 plangesägt.jpg

Man sieht, das wird ein Motorspant der passt wie angegossen. Plangesägt und aus der Form befreit. Von dem dicken, schweren Epoxidklotz wird, je nachdem wie eng es im Rumpf ist, nur eine schlanke Schürze übrig bleiben. Den Motor lassen wir so eingepackt wie er ist, brauchen wir später nochmal. Man beachte den Balsakeil mit dem die Motorenkabel beim einpacken unterlegt sind, damit die Kabel später nicht zu dicht an den laufenden Motor gedrückt werden.

13 vermessen.jpg

Nun muss der Spant in den Rumpf eingepasst werden, ein ziemlich komplexe Geometrie wo wir mit Pi mal Daumen nicht weit kommen werden. Bei dieser Reparatur sind Motorsturz und Seitenzug bereits vorgegeben, ich messe also die Winkel in denen alle 8 Rumpfseiten auf den Spant treffen, um alle 8 Kanten des Spantes im richtigen Winkel anschneiden zu können. Auch die 4 Transversalen durch den Mittelpunkt der Rumpföffnung und die Wandstärken der 8 Seiten werden gemessen. Keine ganz exakte Wissenschaft, da die Nase schon mal frei Hand geschliffen wurde, aber mit etwas Sorgfalt sollte es möglich sein, mit dem Mittelpunkt des Spantes später den Mittelpunkt der Rumpföffnung einigermaßen zu treffen.

14 formatieren.jpg

Es lohnt nicht drum herum zu reden, jetzt ist klar im Vorteil, wer die Möglichkeit hat an einer ordentlichen Formatkreissäge zu arbeiten. Ich hab mir eine kleine Vorrichtung gebastelt auf die ich den Spant schrauben, und jeweils eine Seite dem Sägeblatt zuwenden kann. Der runde Klotz ist so dick, dass nicht der hölzerne Spant, sondern die Epoxidschürze stramm auf der Vorrichtung aufliegt. Die Schnittwinkel für jede Seite hatte ich vorher gemessen, die Punkte, durch die ich schneiden will, anhand der von der Rumpföffnung genommenen Maße auf dem Spant eingezeichnet. Etwas Pi mal Daumen ist da drin. Da muss man sich langsam ranschneiden, die Abstände des Parallelanschlags notieren. So ist jeder Schnitt reproduzierbar, wenn man später noch mal was von einer Seite abtragen will. Die Reihenfolge, in der ich die Kanten anschneide habe ich nach der Schräge des Schnittes sortiert, beginnend mit der größten Schräglage. So wird jedes mal auch ein kleiner Steifen von der Vorrichtung abgesägt, die Schnittkante an der Epoxidschürze hängt nicht in der freien Luft, sondern ist jeweils noch von der Vorrichtung unterlegt. So kann nichts nach unten wegreissen.

So scharfkantig wie er in diesem Bild geschnitten ist, könnte ich mir vorstellen einen angegossenen Motorspant für ein neu im Bau befindliches Flugzeug anzufertigen. Die Maße und Schnittwinkel könnte man vorher berechnen, und wenn man dann die Nase um den Spant herum baut passen Motorsturz und Seitenzug von selbst.

15 vorne.jpg
16 hinten.jpg

Die Feineinpassung des Spantes war eine ziemliche Fummelei. Am Ende ergab es sich dass ich von allen 8 Seiten des Spantes noch mal einen knappen halben Millimeter absägen und die Ecken runden musste. Der Spant muss so passen dass man ihn ohne Gewalt bis ganz nach vorne vorschieben kann, denn die Schürze darf beim Einschieben nicht verformt werden. Der Motor würde ja nicht mehr hineinpassen.

Ein Segen war hier die seitliche Zugangsöffnung im Reglerraum, denn der Motorspant lies sich mal so gerade eben durch die Ausschnitte in den anderen Spanten hindurchfummeln.

17 mitnehmer.jpg

Für den endgültigen Einbau des Motorspantes hab ich mir noch eine kleine Vorrichtung gebastelt. Das Ganze natürlich vorher trocken ausprobieren. Der Motorspant wird an seinen Platz gefummelt. Der immer noch eingepackte Motor, sicherheitshalber mit einer frischen Lage Trennwachs, wird in den Spant gesteckt und angeschraubt. Ein Mitnehmer für Starrluftschrauben wird auf die Welle geschraubt, ein quadratisches Klötzchen ersetzt hierbei den Propeller. Das Klötzchen ist so bemessen dass es die Schraubenköpfe der 4 Motorbefestigungsschrauben verdeckt. Denn wenn diese über den Spant hinausgucken müssen sie später im entsprechenden Quadratloch in der Montageplattform verschwinden.

Der Motor, mit Spant und Mitnehmer wird soweit in den Rumpf zurückgeschoben, dass man ordentlich UHU Endfest, oder was Ihr sonst gerne verwendet, an den Naseninnenwänden auftragen kann.

18 klemmie.jpg

Nun wird der Motor wieder vorgezogen und das Ganze in die Montageplattform gesteckt. Die Plattform ist Epoxidabweisend beschichtet, hier einfach doppelseites Klebeband mit dem Silikonpapier an dem nichts kleben bleibt. Die Plattform ist nur so dick dass unten das Gewinde des Mitnehmers noch weit genug hervorschaut, um mit einer großen Unterlegscheibe und einer zweiten Mutter den Motorspant dicht an die Montageplattform anzuziehen. Mit einer Klemmzwinge oder ähnlichem wird der Rumpf so angezogen dass die Vorderkante der Nasenöffnung ebenfalls dicht an der Montageplattform anliegt. So wird der Spant ordentlich flächenbündig eingeharzt.

Der noch eingepackte Motor im Spant verhindert das hierbei überflüssiges Harz in die Schürze des Motorspantes läuft oder sich sonst irgendwo sammelt wo der Motor später an seinem freien Lauf gehindert wird.

19 fertig.jpg

Das war's, den Rest kann man sich denken. Der Killerhai ist mit frisch korrigierter Nase und neuer Landekufe bereit zu neuen Abenteuern, die ersten Testflüge verliefen vielversprechend. Ich hoffe zwar dass mir ein weiterer Propellerbruch erspart bleibt, bin aber schon etwas neugierig ob die neue Nase ihn unbeschadet überstehen würde.

Jetzt habe ich Euch aber genug zugetextet. Vielleicht könnt ihr ja etwas davon verwenden, wenn Ihr das nächste Mal eine Elektronase für hohe Beanspruchungen baut. Wenn es nur einem Flugzeug das Leben rettet, hat es sich schon gelohnt.

Hardy
 
Einen ganz schönen Aufwand hast du da getrieben, aber das Ergebnis sieht gut aus! Ich finde es schön, dass es Leute gibt, die sich eigene Gedanken machen und neue Lösungen entwickeln. Das Tüfteln macht für mich einen Teil des Reizes am Modellbau aus, und offensichtlich bin ich da nicht allein!

Gruß
Bernd
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten