Hartschalenaufbau - Großsegler 1:3

Hi zusammen,

obwohl über Hartschalenflächen schon öfters diskutiert wurde, hab ich dennoch ein paar generelle Fragen zu diesem Thema.
Vlt. kann mit ja der ein oder andere noch ein paar Infos zukommen lassen.

Gewebeauswahl:
Nach einer Diskussion mit einem Kollegen habe ich mich prinzipiell davon überzeugen lassen, dass ein normales Gewebe am besten für einen Hartschalenaufbau geeignet sein sollte. Aufgrund der "harzreichen" Knotenpunkte sollte damit ein "dickerer" und somit "beulfesterer "Aufbau machbar sein. Andererseits könnte ich aber aufgrund des geringeren Harzverbrauches auch ein höhere Grammatur bei Spread-Tow oder Biax-Gelege nehmen und hätte dann bei wohl gleicher Dicke und Gewicht eine höhere Festigkeit. Stimmt dieser Gedankengang?

Würdet Ihr generell ein Gewebe (Spread Tow oder klassisches Gewebe) einem Biax-Gelege bei nem Hartschalenflügel bevorzugen?

Aufbau:
Grundsätzlich streben wir für einen 1:3 Segler einen Aufbau mit 500-600g Flächengewicht an. Dieser Aufbau ist bei F3B´lern wohl bewährt und sollte auch bei nem Grossegler funktionieren. Die Flächentiefe (277mm an der Wurzel) ist eigentlich nicht viel größer als bei nem F3B wodurch der Stegabstand auch ähnlich ist. Gibt es hier Einwände bzw. würdet Ihr mehr Material verbauen (soll schon eine harte und sehr stabile/steife Version werden).

Das größe Fragezeichen ist für mich ist allerdings die Belegung der Ruder. Da ich mit Elastic Flap aufbaue, kann ich die Lagen nicht durchgängig sondern eigentlich nur die ersten Kohlelage vollflächig einlegen. Alle anderen CFK-Lagen liegen dann nur bis knapp vor dem Scharnier. Welches Flächengewicht/Gewebe ist Eurer Meinung nach für torsionsteife Ruder notwendig (klar, das ist auch von der Ruderdicke abhängig - aber vlt. gibts ne generelle Empfehlung)? Die Ruder sollten natürlich auch nicht zu schwer werden um die Flattergefahr in Griff zu bekommen (also wie immer leicht und dennoch steif)

Eine UD-Lage in Flugrichtung würde ich mir sparen übrigens sparen wollen, würde das Gewebe/Gelege in allen Lagen in 45° einlegen (sofern keine Einwände kommen).

Mag jemand vlt. seinen bewährten Aufbau verraten?

Vakuum:
Einsaugen oder nicht? Hierzu habe ich bereits verschiedene Meinungen gehört. Ich würde, um eine schlechte Verklebung und Lufteinschlüsse zu vermeiden, einsaugen. Aber natürlich wird damit die Wandstärke reduziert. Was sagt Eure Erfahrung - ist die Beulsteifigkeit trotz Vakuum ausreichend oder sollte man dann lieber nochmal ne Lage (100´er Grammatur?) draufpacken?

Wäre nett wenn hierzu ein paar Infos kommen könnten!

Merci und Grüße
Stephan

Stephan S. schrieb:

Ich würde, um eine schlechte Verklebung und Lufteinschlüsse zu vermeiden, einsaugen.

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Das wäre doch gerade der Charme von nass-in-nass, daß die Verklebung viel besser als beim Verkleben der ausgehärteten Schalenhälften ist. Und wenn du die Decklage aus 25er Glas machst und diese Lage vor dem Weiterarbeiten erst angelieren lässt, sollte es auch keine Poren in der Oberfläche geben.

Lahomau schrieb:

Das wäre doch gerade der Charme von nass-in-nass, daß die Verklebung viel besser als beim Verkleben der ausgehärteten Schalenhälften ist.

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Ich denke Stephan geht es um den Laminiervorgang zu Beginn der Hartschalenfertigung - nicht das Verkleben der fertigen Schalenhälften, quasi den Laminataufbau nach der Lackschicht. Hier erwartet er durch das Absaugen die Vermeidung von Luftblasen zwischen Lackschicht und dem weiteren Laminat.

Grundsätzlich wird nach dem Lack ein Harz/ Baumwollflockengemisch eingepinselt, in welches dann die Schlichtlage aus GFK bzw. CFK Spread Thow eingelegt wird. Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen sollte das Harz von unten nach oben in dem weitern Laminataufbau geholt werden.

Hierbei arbeitet man die UD Lagen für die Holmgurte "naß in naß" auf die Hartschale ein. Ein Absaugen gibt bei diesem Prozeßschritt Sicherheit, dass die UD Holmgute form- und kraftschlüssig auf das Laminat angebunden werden.

Um oben angesprochenes minimieren der Aufbauhöhe der Hartschale beim absaugen zu vermeiden, aber dennoch Lufteinschlüsse zu minimieren sollte ein Absaugen mit 0,4 - 0,6 bar Erfolg bringen.

Gruß - Christian

Stephan S. schrieb:

Grundsätzlich streben wir für einen 1:3 Segler einen Aufbau mit 500-600g Flächengewicht an.

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Was ist damit gemeint? Dass der m² Flügel ingesamt 500-600g wiegt? Also quasi die Schale mit 250g-300g Gewebe in Summe.
Das ist meiner Meinung nach zu wenig.

Elastic Flap ist bei der Hartschalte nicht einfach. Warum kein Silikon-Scharnier?

Was meinst Du mit UD-Lage sparen? Keine Holmgurte in Spannweitenrichtung? Das würde ich nicht machen.

Es ist nicht einfach dickes CFK-Gelege in die Nase zu bringen ohne Vakuum. Wie es bei ST aussieht weiß ich nicht.

Stefan

fireball412 schrieb:

Was ist damit gemeint? Dass der m² Flügel ingesamt 500-600g wiegt? Also quasi die Schale mit 250g-300g Gewebe in Summe.
Das ist meiner Meinung nach zu wenig.

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damit ist die laminierte Verstärkungsfaser gemeint. Sprich wenn z.B. 100 g/m² Spread Thow / 200 g/m² CFK Gewebe / 200 g/m² CFK Gewebe / 100 g/m² Spread Thow laminiert wird, handelt es sich um eine 600 g/m² Hartschale.

fireball412 schrieb:

Elastic Flap ist bei der Hartschalte nicht einfach. Warum kein Silikon-Scharnier?

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Bei einem derartigen Hartschalenaufbau wird an der Scharnierlinie nur jeweils das 100 g/m² Spread Thow im Scharnierbereich durchgehend laminiert. Das 200er Gewebe endet vor der Scharnierlinie.

Ich hab schon sowohl Elastic-Flap als auch Silikonscharnier bei F3B Hartschale verwendet - ist Geschmacksache.

Ich hab schon im F3J Bereich gehört, dass UD in Flugrichtung eingebaut wird um das Profil zu stützen. Die UD Faser wirkt dann wie eine Gewölbebogen, also wie bei einem Rippenflügel der mit Capstripes verstärkt wird.

Gibt es eigentlich Erfahrungswerte für die Ruderbelegung bei Großseglern? Oft wird ja auch nur die D-Box verstärkt ausgeführt...

Gruß - Christian

Stimmt, Du hast ja Flugrichtung geschrieben.

Bei 600g kann man meiner Erfahrung nach auf UD in Flugrichtung verzichten. 600g ergeben schon eine recht dicke Schale mit hoher Beulsteifigkeit.

Im Ruder hatte ich bisher 305g Biax und 49g Glas. Das ist beim 2m Flieger auf jeden Fall mehr als ausreichend. Sollte auch für viel größere Flieger reichen.

Was bringt eigentlich die 100er ST innen? Wegen Symmetrie? Habe ich bisher gar nicht beachtet und kein Problem festgestellt.

Stefan

fireball412 schrieb:

Stimmt, Du hast ja Flugrichtung geschrieben.

Bei 600g kann man meiner Erfahrung nach auf UD in Flugrichtung verzichten. 600g ergeben schon eine recht dicke Schale mit hoher Beulsteifigkeit.

Im Ruder hatte ich bisher 305g Biax und 49g Glas. Das ist beim 2m Flieger auf jeden Fall mehr als ausreichend. Sollte auch für viel größere Flieger reichen.

Was bringt eigentlich die 100er ST innen? Wegen Symmetrie? Habe ich bisher gar nicht beachtet und kein Problem festgestellt.

Stefan

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Das Problem vom Materialmix von GFK / CFK ist eigentlich recht einfach. In deinem o.g. Beispiel ist das 49 g/m² Glas eigentlich ein "totes" Gewebe. Es dienst nur als Schlichtlage um zu verhindern, dass sich die grobe Struktur des dahinter liegenden Gewebes auf die Oberfläche abzeichnet.

Das GFK Gewebe in einem Laminat, in dem die CFK Faser dominiert, werden die Materialeigenschaften von GFK, wie E-Modul etc. nie zum tragen kommen, da hier das CFK die Betriebsgrenzen definiert ...

Daher wird Stefan hier die Verwendung von Spread Thow planen. Die Gefahr von Abzeichnungen ist selbst bei 100 g/m² durch die geringe Ondulation der Faser äußerst gering.

Symmetrie ist ganz entscheidend beim tempern. Sonst drohen Verzüge.

Gruß - Christian

Christian V. schrieb:

Symmetrie ist ganz entscheidend beim tempern. Sonst drohen Verzüge.

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Du meinst wirklich, dass sich das Profil verzieht?
Warum passiert das beim Aufbau mit Stützstoff nicht? Der ist doch auch extrem unsymmetrisch.

Die Sache mit dem toten Glasgewebe ist klar. Aber bei 300er Gelege unbedingt erforderlich.

Stefan

Christian V. schrieb:

damit ist die laminierte Verstärkungsfaser gemeint. Sprich wenn z.B. 100 g/m² Spread Thow / 200 g/m² CFK Gewebe / 200 g/m² CFK Gewebe / 100 g/m² Spread Thow laminiert wird, handelt es sich um eine 600 g/m² Hartschale.

Bei einem derartigen Hartschalenaufbau wird an der Scharnierlinie nur jeweils das 100 g/m² Spread Thow im Scharnierbereich durchgehend laminiert. Das 200er Gewebe endet vor der Scharnierlinie.

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Jetzt muss ich noch mal nachfragen damit ich es nicht falsch verstehe. Wie schwer ist die gesamte Tragfläche in Deinem Beispiel (ohne Holm)? 600g/m² oder 1200g/m². Ich hatte es so verstanden, dass Du 100g/200g/200g/100g in jede Formenhälfste legst. Jetzt irritiert mich aber die Angabe "Das 200er Gewebe endet vor der Scharnierlinie." Enden dort drei Lagen also 200g/200g/100g oder meinst Du doch, dass in jeder Schale nur 100g/200g liegen und der ganze Flügel dann nur 600g auf die Waage bringen.

Stefan

Ich setze das Gewebe an der Scharnierlinie ab, da du so dicke CFK Laminate für das Elastic-Flap nicht mehr zum ritzen bekommst ...

fireball412 schrieb:

Du meinst wirklich, dass sich das Profil verzieht?
Warum passiert das beim Aufbau mit Stützstoff nicht? Der ist doch auch extrem unsymmetrisch.

Die Sache mit dem toten Glasgewebe ist klar. Aber bei 300er Gelege unbedingt erforderlich.

Stefan

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Hallo,

es passiert nicht, weil wenn der Aufbau wenn Ober- und Unterschale gleich ist bei und daher im wesntlichen Symmetrie herrscht (die unterschiedliche Wölbung bringt dann doch wieder Asymmetrie) . Man muss immer das ganze Bauteil bezüglich Symmetrie betrachten.

Zu Hartschale und Großsegler mit hoher Streckung / großer Spannweite habe ich eine feste Meinung: man sollte es einfach lassen.

Warum:
Hartschale mit reinem Lamninat ist schwerer als Sandwich oder auch mit Styropor/Styrodur gefüllte Flügel.

Durch die schweren Aussenflügel + große Streckung + kleine Rudertiefen braucht man extrem viel Ausschlag um eine akzeptable Ruderwirkung hinzubekommen. Meistens überfordert man aber das Profil dabei und es kommt ein bescheidenes Handling raus. D.h. Hartschale ist im Aussenflügel eines Modells mit Streckung 20 oder mehr für mich ein Unding. Was bei einem F3B-Modell mit Streckung 16 und großen Rudertiefen noch akzeptabel ist (ich bin die Energija 2 in Hartschale schon geflogen, da war meines Wissen 2 Lagen 245 CFK drin , weil 245er dank dichterem Gewebe als fertiges Laminat kaum schwerer ist als 200er), ist es bei einem Scalesegler eben nicht mehr. Durch die großen Hebellängen gewinnt man auch nicht viel an Robustheit. Das ist einfach kein guter Kompromiß mehr.

Gruß
Hans

Hans, ich nehme an, du hast wie meistens genug Bauerfahrung zu diesem Punkt, um deine Meinung da so fundiert und gefestigt zu vertreten...?

Hallo Arne,

ich habe mich bei Dir bekannten Personen ausführlich über Hartschale informiert und bei meiner ASW 17 aus den von mir dargelegten Gründen davon Abstand genommen. Der Titel Großsegler 1:3 deutet für mich auf was Hochstrecktes hin, ein Swift mit hoher Zuspitzung oder ähnliches wäre was anderes.

Aus deiner Formulierung und dem Smiley entnehme ich, dass Du irgendwo andere Ansicht bist. Wäre nett, wenn Du uns daran teilhaben lässt. Wir Hobbybastler kommen nie an die Erfahrungsbreite von Euch Profis ran, da fehlt uns die Stückzahl.

Aber danke für den Wink mit dem Zaunpfahl, ich habe in den letzten Monaten ohne Schreiben in RCN gut gelebt und werde meine Schreibfrequenz wieder mäßigen.

Hans

vielleicht kann uns Stephan etwas über den geplanten Einsatzzweck seines Segler sagen ...

Hartschale wird ja gerne wegen der Robustheit verwendet. Sollte der Segler im Gebirge zum Einsatz kommen, würde ich eine Hartschale klar dem Sandwich vorziehen.

Die Kunst beim Laminataufbau eines Großseglers ist die Abstimmung zwischen Gewicht und Torsion.

Damit das Modell agil um die Querachse bleibt habe ich schon oft gesehen, dass eine Abstufung in der Grammatur im Tragflächenverlauf vorgenommen wird.

Hier muss man aber aufpassen, da ich mir unter Umständen Einbußen bei der Torsionfestigkeit im Außenflügel einkaufen kann. Diese sind dann auf die Flugeigenschaften kritischer und negativer als mit dem Gewicht klar zu kommen.

Hier werden nach meinem Geschmack oft auch die Rudertiefen zu klein gewählt.

Hier sehe ich einen klaren Vorteil bei der Verarbeitung von Spread Thow Gewebe. Dieses Gewebe liefert bedeutend höhere Festigkeit bei geringerem Gewicht. Nicht zuletzt da die Harzaufnahme auch deutlich geringer wie bei einem Gewebe ist.

Auch hat das Spread Thow bessere Eigenschaften bei der Beanspruchung auf Schub. Die Schälwirkung bei Gelege ist hier deutlich schlechter.

Gruß - Christian

Hartschale - jederzeit wieder

Hartschale - jederzeit wieder

Hallo Hans
Ich habe bei weitem nicht so viel Erfahrung beim Bauen wie Ihr, aber ich würde jeden Grosssegler jederzeit wieder in Hartschale bauen. Zumindest für den Einsatz in den Bergen.
Mein Ventus ist bei 7.5m mit über 27kg def. noch zu schwer bzw. die Aussenflächen sollten noch leichter werden. Aber sonst spricht für mich nicht viel dagegen in Hartschale zu bauen. Ich habe für 2 Schalen der Hauptflächen 90min zum laminieren bis ins Vakum. Muss keinen Stützstoff zuschleifen etc. Reparaturen werden auch einfacher.
Liebe Grüsse
Hg

Hans Rupp schrieb:

Zu Hartschale und Großsegler mit hoher Streckung / großer Spannweite habe ich eine feste Meinung: man sollte es einfach lassen.
Hans

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Ich zitiere mich mal selber und nehme das in der Eindeutigkeit wie ich es geäußert habe zurück. Wie Christian und Hg nachfolgend schreiben gewichten sie bestimmte Dinge anders und kommen nachvollziehbar zu einem anderen Ergebnis.

Zudem ist die Frage ja nicht ob Hartschale oder nicht, sondern wie Hartschale am besten und sinnvollsten. Und da kann ich nichts dazu beitragen.

Hans Rupp schrieb:

Aber danke für den Wink mit dem Zaunpfahl, ich habe in den letzten Monaten ohne Schreiben in RCN gut gelebt und werde meine Schreibfrequenz wieder mäßigen.

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Sorry Arne, das war gar nicht ironisch gemeint, sondern sollte selbstkritisch sein, ging aber vollkommen in die Hose. Danke für Deine PN.

Hans

Servus Kollegen,

danke schon mal für das erste Feedback!

Kurz zum Modell: Es soll ein Ventus 2c werden (durch die steckbaren Aussenflügel kann die Spannweite zwischen 5m und 6m variiert werden). Streckung demnach 23,3 bzw. 29,5. Das Modell soll kein Thermikschleicher sondern schon ne harte und sehr steife Alpinversion zum rumbolzen werden. Handling ist aber natürlich dennoch wichtig!

Ich denke das für und wieder von einer Hartschale gibt es in jeder Größenklasse. Gewichtsmäßig is es meiner Meinung nach gar nicht so dramatisch, auch bei nem Aufbau mit Stützstoff würde ich wohl mind. 300´er Kohle verbauen. In Kombination mit dem dann notwendigen Stützstoff wäre das eigentlich auch schon kein Leichtbau mehr. Aufgrund der variablen Spannweite habe ich natürlich auch die Möglichkeit den Aufbau zu variieren und z.B. die "großen" Aussenflügel in einer normalen Bauweise mit Stützstoff auszuführen.

Im Grunde ist aber ein robustes und sehr stabiles/torsionsteifes Modell im Fokus - beides erfüllt die Hartschale in meinen Augen. Viel wichtiger als Hartschale oder nicht ist meiner Meinung nach der sinnvolle Aufbau derselben. Hier bin ich mir aber nicht sicher, ob man die Belegung des Aussenflügel gegenüber dem Innenflügel wirklich deutlich abspecken kann. Klar, die Torsionsbelastung nimmt ab, aber die geometrische Struktur verändert sich eben bei nem Scalesegler auch in erheblichem Maße (prozentuale Profildicke nimmt ab und aufgrund der hohen Streckung auch noch die Profiltiefe --> sehr geringe Bauhöhe/absolute Profildicke).

Die Wendigkeit kann ich erreichen in dem ich die Rudertiefen einfach nicht Scale baue sondern deutlich erhöhe. Ne leichte Aussenfläche wäre aber natürlich dennoch ne feine Sache, das ist immer ein großer Handlingsvorteil. Aber wie Christian es schon richtig gesagt hat, bewegt man sich hier immerim Spannungsfeld Gewicht vs. Torsionssteifigkeit.

Daher aber auch die Frage, ob es Vorschläge für eine brauchbare Belegung gibt. Gerade für den Aussenflügel.

Kann vlt. noch jemand was zu meinen Fragen im Eingangspost schreiben? Darauf wurde noch gar nicht so richtig eingegangen ...

Baust du dann in Formen oder in Styronegativen?
Gruß Marc

Hi Marc,

Formen sind bei nem Kollegen vorhanden.

Stephan S. schrieb:

immer im Spannungsfeld Gewicht vs. Torsionssteifigkeit.

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Ich wundere mich, warum Eurer Meinung nach vor allem die Torsionssteifigkeit ein Problem sein soll. Man hat bei der Hartschale doch in der Regel viel mehr Gewebe in +/-45°. Somit sollte die Torsionssteifigkeit doch grundsätzlich deutlich überlegen sein.

Ich dachte man braucht die Dicke vor allem für die Beulsteifigkeit?!

Braucht man bei einem Außenflügel (1m lang?) wirklich 300g CFK in +/-45° für die Torsionsteifigkeit in Stützstoffbauweise? Warum ist das so? Ein Außenflügel ist doch nicht mehr belastet als ein normaler Flügel eines kleineren Modells. Dort reicht doch 140g in der D-Box locker aus. Sehe ich das falsch?


Stefan