GFK Holm für Seglerflächen

Hallo Leute, ich hab mal ne Frage...
Bislang baute ich in meine Seglerflächen immer Balsaholme mit seitlichem Glasgewebeüberzug ein. Das ganze wurde dann oben wie unten mit Rovings oder UD-Gurten verklebt.
Die Frage, die mich seit langem beschäftigt ist, kann ich diesen Balsaholm durch Glasgewebe ersetzen? Ich will nur den Styrokern senkrecht durchschneiden und mehrere Lagen Glasgewebe einlegen und umklappen. Oben und unten wieder Rovings oder UD-Gurte und fertig... Den Vorteil sehe ich darin, daß der Holm nicht lange angepaßt wird, sondern naß gepresst wird und somit genau die richtige Höhe hat. Das Gewebe denke ich müßte zur optimalen Kraftaufnahme unter 45 Grad geschnitten sein, um die Zug und Druckkräfte optimal aufnehmen zu können. Ich hab mal was gelesen, daß hier jemand als Holm einen UD-Gurt genommen hat, aber ich kann mir nicht erklären welche Faser dabei die Kräfte aufnimmt. Womöglich der Kettfaden
Die Variante mit einem Schlauch will ich eigentlich auch nicht nutzen (Preis)
Falls jemand mit dieser Methode schon Erfahrungen, wäre ich für eine Antwort echt dankbar.
Gruß

Hi
also deine Methode ist nicht neu. Sie wurde in der Anfangszeit von F3B, als man noch mit Styro Flächen flog, von irgendeinem Top Piloten sehr erfolgreich eingesetzt. Die Methode wurde auch mal ausführlich in der FMT beschrieben, denke mal in den 80iger Jahren. Bin im Augenblick nur zu faul zum suchen.
CU
Ernie

Hi !

Prinzipiell: Ein Holm besteht aus einem oberen und einem unteren Holmgurt. Diese Gurte nehmen die Schub und Zugbelastungen auf. Zwischen den beiden Holmgurten verläuft der Holmsteg. Der dient lediglich dazu, um das Wegknicken der Holmgurte zu verhindern. Der Holmsteg wird dabei auf Druck belastet. Dann gibt es noch überlagernde Kräfte (Torsion etc.) Die scheinen mir aber für diese Diskussion hier nicht sooo wichtig. Siehe (fürs Prinzip) hier!

Ich schreibe das nochmal, weil ich mir ob der Formulierung Deiner Frage nicht sicher bin, ob wir hier beieinander sind. Ich verstehe Dein Geschriebenes so, dass Du bisher in Styroflächen einen Holm mit Ober- und Untergurt aus aus Rovings gebgaut hast. Den Holmsteg aus Balsa hast Du seitlich mit 45 Grad Glas überzogen.

Weiter verstehe ich Dich so, dass Du nun den Holmsteg nur noch aus Glas machen möchtest. Das ist im Grunde kein Problem. Ich sehe aber ehrlich gesagt den "Zeitfaktor" nicht wirklich. Meine Vorgehensweise (Prinzip):

1) Unterseitenbeplankung verkleben / verpressen
2) Holmbereich aus dem Styro schneiden
3) Rovings (Holmuntergurt) einlegen
4) Balsa oder Styro seitlich mit 45 Grad Gewebe belegen (schon vorbereitet)
5) Holmsteg einsetzen
6) Holmobergurt mit Rovings einlegen
7) Höhenunterschied zum Styrokern mit Microbaloons/Harz auffüllen
8) Oberseitenbeplankung aufpressen.

Was Du dir wirklich sparen kannst ist die Vorbereitung des Holmsteges. Ok, seh ich ein. Was mir allerdings überhaupt nicht gefällt an dieser Methode, ist der "dünne" Holmsteg. So wie er auf dem DG Link oben in der Schalenfläche sitzt - das erfordert meines Erachtens einen anderen Gurtaufbau (andere Bauvariante). Der Steg sollte so breit sein, wie der Ober bzw. Untergurt. Mit anderen Worten: Ich stehe auf Kastenholme (siehe z.B. hier ) und nicht auf Doppel-T-Holme. Das ist nur eine Meinung, ich weiß auch nicht genau wie die Gurte eines Doppel-T-Hols gebaut sind.

Was ich mir vorstellen kann, ist eine Variante Deiner Idee: Zwei Schnitte längs in den Styrokern, so das dazwischen quasi der Holmsteg entsteht. Du musst allerdings die Höhe für die Rovings auch anpassen.

Just my 5 Cents

Helmut

[ 01. Juni 2004, 10:01: Beitrag editiert von: TurboSchroegi ]

Original erstellt von TurboSchroegi:
Hi !

Prinzipiell: Ein Holm besteht aus einem oberen und einem unteren Holmgurt. Diese Gurte nehmen die Schub und Zugbelastungen auf. Zwischen den beiden Holmgurten verläuft der Holmsteg. Der dient lediglich dazu, um das Wegknicken der Holmgurte zu verhindern. Der Holmsteg wird dabei auf Druck belastet. Dann gibt es noch überlagernde Kräfte (Torsion etc.) Die scheinen mir aber für diese Diskussion hier nicht sooo wichtig.

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Moin zusammen!

Ich möchte hier mal widersprechen, bzw. ergänzen: Wie Helmut richtig schrieb, besteht ein Hom aus den Gurten, sowie dem Holmsteg.

Die Gurte dienen zur Übertragung des Biegemomentes. Bei einer Biegung des Flügels nach oben wird der obere Gurt auf Druck (nicht Schub, das ist etwas anderes!), der untere auf Zug belastet. Das Moment, das sich aus den Gurtkräften und dem Gurtabstand (Holmhöhe) ergibt, ist genauso groß wie das äußere Biegemoment (mal nachschauen im Magazinbeitrag über Lastannahmen für Modellflugzeuge). Es muss ein Gleichgewicht der äußeren und inneren Lasten herrschen.

Gäbe es keinen Steg, wären die beiden Holmgurte jeweils zwei einzelne Biegeträger, die jeweils auf ihrer Oberseite auf Druck und auf ihrer Unterseite auf Zug belastet würden.

Wird der Holm gebogen, also der obere Gurt gestaucht und der untere Gurt gedehnt, dann wollen die Gurte der Belastung ausweichen. Die daraus auf den Steg resultierende Belastung nennt man "Gurtabtrieb". Dadurch wird der Steg auf Druck belastet.



mehr dazu hier

Die eigentliche Aufgabe des Steges ist allerdings die Übertragung der Auftriebskraft (=Querkraft). Die Querkraft führt zu einer Schubbelastung des Steges (ich habe zuhause noch ein animiertes gif, was den Begriff "Schub" verdeutlicht. Schub ist jedenfalls nicht das selbe wie Druck. Wer zuhause das IKEA-Regal "Ivar" besitzt, weiß, dass das dieses Möbelstück recht wackelig ist, solange man nicht das Diagonalkreuz auf der Rückseite eingesetzt hat. Die Diagonalstreben sorgen für die Schubsteifigkeit des Regals. Bei einem Kranausleger übernehmen ebenfalls die Diagonalen die Querkraftübertragung. Beim GfK-Holmsteg sind es die Fasern, die unter +/-45° verlaufen.

Da das Biegemoment von der Flügelspitze zur Flügelwurzel hin zunimmt, nehmen auch die Gurtkräfte zur Flügelwurzel hin zu.

Frage: Wie kommen die Kräfte in die Gurte?

Antwort: Der Querkraftschub des Steges wird über die Gurt-Steg-Verklebung in den Gurten abgesetzt. Dafür ist eine ausreichende Klebefläche zwischen der Stegbelegung und den Holmgurten erforderlich.

Zur Ausgangsfrage: Selbstverständlich kann man auch einen dünnen GfK-Steg zwischen den Schaumkern setzen. Die Stegbelegung sollte aber oben und unten um die Ecke gelegt werden, um die erforderliche Klebefläche zur Verfügung zu haben. Aber das hattest du ja ohnehin vor.

Gruß Yeti

Hi Christian !

Danke für die Richtigstellung. Ob ich das irgendwann mal auseinaderhalten kann?

Gerade durch die saubere Verklebung der Stegbelegung mit dem Gurt, sehe ich nicht unbedingt einen zeitlichen Vorteil in der Methode. Ich sehe noch nicht wie man das schön umsetzen könnte.

@gliderfreak: Wie stellst Du dir den Arbeitsablauf genau vor?

Die von mir beschriebene Methode ist das recht relaxed, vor allem wenn man nicht versucht auf Teufel komm raus nass in nass zu verkleben. Alles Easy

@Christian: Wenn ich nun einen Dopple-T-Holm baue und die Stegbelegung um die Ecke zwecks Verklebung mit den Gurten führe, hat das dann eine Auswirkung auf die Dimensionierung der Stegbelegung? Rein gefühlsmäßig traue ich dem Braten nicht Irgendwas muss allerdings dran sein, denn sonst würden es die Manntragenden nicht machen, oder ?

Grüße Helmut

Lieber Gliderfreak.
Der Möglichkeiten gibt es viele und je nach Grösse der Flächen sinnvoll oder eben nicht.
Zur Ergänzung hier noch folgende Möglichkeit:
Styro-Kern einseitig beplanken. Dann ein Streifen Styro heraustrennen (2 Balsamesser-Klingen mit Distanzbrettchen (z.B. 10mm) zusammenkleben und so als Schneidemesser verwenden). Rovings in den Kanal einlegen. Herausgetrennten Styrostreifen (oder auch neuen schneiden) mit Gewebestreifen wiederum in den Kanal einlegen. Gewebeüberstand (Gewebe wird ja etwas zu gross gewählt) nach links und rechts vom Kanal umlegen. Rovings auflegen und dann die zweite Seite beplanken.
Das ergibt eine Art von Kastenholm. Ist sehr einfach zu machen und die Gefahr, dass der Holm durch die Beplankung "durchdrückt" wie bei einem harten Holm wenn die Holmhöhe nicht exakt stimmt, besteht nicht.

Original erstellt von TurboSchroegi:
@Christian: Wenn ich nun einen Dopple-T-Holm baue und die Stegbelegung um die Ecke zwecks Verklebung mit den Gurten führe, hat das dann eine Auswirkung auf die Dimensionierung der Stegbelegung? Rein gefühlsmäßig traue ich dem Braten nicht Irgendwas muss allerdings dran sein, denn sonst würden es die Manntragenden nicht machen, oder ?

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Moin Helmut,

jetzt muss ich mal einen Fachbegriff verwenden. Der Schubfluss ist der Quotient aus Querkraft und Steghöhe.

q = Q / h

Die Schubspannung im Stegmaterial ist Schubfluss geteilt durch die Wandstärke.

Tau = q / t

Man kann einen Vergleich ziehen mit einem Wasserrohr. Am einen Ende kommt fließt genauso viel Wasser rein wie am anderen Ende rauskommt (entspricht dem Fluss). Die Strömungsgeschwindigkeit im Rohr hängt vom Rohrquerschnitt ab (entspricht der Spannung).

Kennt man die Querkraft (Auftriebskraft) und die Steghöhe, kann man also den Schubfluss bestimmen und anschließend die Wandstärke des Steges so festlegen, dass die zulässige Schubspannung des Stegmaterials nicht überschritten wird.

Für die Schubübertragung in die Holmgurte wird jetzt eine bestimmte Klebelänge benötigt. Schubfluss geteilt durch die Klebelänge ergibt die Schubspannung in der Klebung. Die Klebelänge muss demnach so gewählt werden, dass die zulässige Schubspannung in der Verklebung nicht überschritten wird.

Bei einem Holzsteg, der nur auf den Seitenflächen mit GfK belegt ist, erfolgt die Schubübertragung über die Stirnflächen des Holzes. Bei einem umwickelten Schaum- oder Holzsteg liegt hingegen auch auf den Stirnflächen Gewebe, so dass die Schubübertragung direkt von der Stegbelegung in die Gurte erfolgen kann.

Ich hoffe, ich habe deine Frage richtig verstanden und die Antwort hilft dir weiter

Gruß Yeti

Hi Christian !

Ich hoffe ich habe es richtig verstanden

Ok, ich versuche es mit meinen Worten. Wenn Du schreibst:

Bei einem umwickelten Schaum- oder Holzsteg liegt hingegen auch auf den Stirnflächen Gewebe, so dass die Schubübertragung direkt von der Stegbelegung in die Gurte erfolgen kann.

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Bedeutet das insbesondere ja auch, dass die Schubübertragung zuerst über die Stegbelegung in die Gurte erfolgen wird.

Das wiederum würde nach der Faustregel: "Dimensionierung nach dem steifsten Material" bedeuten, dass ich die Stegbelegung so wählen muss, dass mindestens soviel Kraft übertragen werden kann, wie es das Holz auch aushält. Mache ich das nicht, wird díe Stegbelegung auf der Strirnseite des Holmsteges versagen und durch die plötzlich auftretenden Kräfte auf das Holz selbiges knicken.

Andererseits muss das aber auch für die seitlichen Belegungen des Holzsteges gelten, sonst würde das ja auch keinen Sinn machen. Daraus folgt für mich aber die Frage:

"Kann 45 Grad aufgebrachtes Gewebe (quasi vertikal) an den Stegseiten genausoviel aushalten wie das Gewebe, dass auf der Strinseite des Steges aufgebracht ist (quasi horizontal) oder gibt es durch die unterschiedlichen Belasungsrichtungen verschiedene "Vorzugsrichtungen" der Belastung? Oder: Sind das auf der Stirn und auf der Seitenfäche überhaupt unterschiedliche Belastungsrichtungen?

Wenn nein, dann würde das für Gliederfreak nämlich bedeuten, dass er nur auf genügend große Klebefläche zwischen Stegbelegung und Gurte achten müsste und es (für unsere Zwecke) auch egal ist ob Kasten- oder Doppel-T-Holm.

Grüße Helmut

Hi Moswey!

Ist das bei Deiner Methode nicht auch so, dass Du den Styrostreifen (Holmsteg) in der Höhe um zirka 2xRovingdicke verkleinern musst ?

Ehrlich gesagt sehe ich immer noch nict wo man sihc wirklich die Arbeit sparen kann. Ausser man(n) nimmt einen Schlauch. Aber das will Gliderfreak ja nicht (ich übrigens auch nicht )

Grüße Helmut

Hi,
wieso nicht mit Schläuchen arbeiten? Geht garantiert einfacher, genauer und schneller als mit normalem Gewebe. Warum dann noch Streifen schneiden? Kommt natürlich auf die Holmkonstruktion an, aber da wo es geht, wieso nich?

Gruß,
Christian

Hallo Helmut
Ich habe nicht behauptet, dass es schneller geht, es ist einfach auch eine Methode. Ein Vorteil, wenn überhaupt, ist der, dass der Styrokern nicht so genau sein muss wie z.B. ein Harter Kern aus Holz o.ä. da sich das Styropor etwas drücken lässt. Der Einbau dieses Holms inkl. zweite Beplankung geschieht ja nass in nass.

Ich brauche übrigens dieses System auch für die Querruder. 10mm raus, dann mit Gewebelage wiederum rein, Deckel drauf und fertig.
Nach der Härtung (und dem Finish der ganzen Fläche) wird mittig aufgeschnitten, der Styro beidseitig entfernt und das Ruder mit Silikon angeschlagen. Auf der Unterseite kann nun eine Dichtlippe angeformt werden oder auch nicht.

Moin Helmut,

das wird vielleicht langsam etwas offtopic, aber ich glaube, wir reden noch aneinander vorbei bei der Frage, was man eigentlich unter "Schub" versteht. Aber da das nunmal die hauptsächliche Beanspruchung des Holmsteges ist, passt es ja irgendwie doch hierher.

Dafür mal ein paar Skizzen:

Das hier ist ein rechteckiger Rahmen, der aus gelenkig verbundenen Stäben besteht:



Das könnte zum Beispiel ein beliebiger Ausschnitt aus dem Holm sein, wobei dann der obere und untere Stab den Holmgurten entspricht.

Wenn man diesen Rahmen durch eine Kraft belastet (beim Flügel der Auftrieb), dann verformt sich der Rahmen zu einem Parallelogramm:



Wenn man diese Verformung unterbinden will, braucht man Diagonalen:



Dabei wird eine Diagonale auf Zug belastet (gedehnt), die andere auf Druck (gestaucht). Jetzt dürfte auch klar sein, warum man die Faserbelegung auf dem Holmsteg diagonal anordnet: Jeder Faden der Stegbelegung entspricht dann einer solchen Diagonalen und diesen Beanspruchungszustand nennt man halt Schub.

Damit die Diagonalen die Zug- bzw. Druckkräfte aufnehmen können, müssen sie mit den Holmgurten kraftschlüssig verbunden werden. Dafür braucht man eine ausreichende Klebefläche der Stegbelegung mit den Gurten. Diese Klebefläche erhält man entweder auf der Stirnseite der Stege, wenn der Steg mit Gewebe oder einem Schlauch umwickelt ist, oder man winkelt die Stegbelegung seitlich an die Gurte an, wie es Moswey beschrieben hat.

Gruß Yeti

P.S.: Hier noch das animierte Bild einer Schubverformung (der rechte Querschnitt verschiebt sich gegenüber dem linken):



[ 01. Juni 2004, 20:46: Beitrag editiert von: Christian Ückert ]

Hi Folks !

@Christian: Danke für den tollen Beitrag. Ich bin völlig bei Dir möchte aber später nochmal darauf zurückkommen. Zuerst:

@all: Ich habe mal das Excelsheet von Christian Baron bemüht und mal eine Auslegung eines 5m Seglers eingehackt. Man hat ca. im ersten Drittel von der Wurzelrippe weg eine Höhe eines Gurtes bis zu 1mm - ich behaupte bei unsauberer Verarbeitung sogar mehr. In diesem ersten Drittel liegen 10-20 Rovings als Gurt! Da muss man sich nicht wundern, wenn sich der Gurt abzeichnet, wenn man die Höhe nicht anpasst. Siggi z.B. erwähnt auf seiner Page bei Positivbauweise in Styro/Balsa, dass der Gurt "Wellen" macht und man die später wegschleifen muss - beim Einsatz von UD-Bändern als Gurt!

@Moswey: Wenn ich dich richtig verstehe, dann legst Du den - in der Höhe unbearbeiteten - Styroholm in den ausgeschnittenen Kanal wieder ein. Weil ja unten schon ein Holmgurt aufgebracht ist, steht doch der Styroholmsteg schon etwas über. Darauf nochmal einen Gurt und dann die Beplankung. Ehrlich gesagt kann ich mir nicht vorstellen, dass sich hier der Holmsteg aus Styro so pressen lässt, ohne das Gesamtprofil auch ein paar Prozentpunkte schlanker werden zu lassen

Mir ist immer noch nicht klar wie Gliderfreak das praktisch machen möchte. Eine genauere Beschreibung würde mir helfen das zu verstehen. Wie sieht der Arbeitsablauf aus? Die Verklebung der Gurte mit den Schalen und der Holmstegbelegung? Ich sehe einfach nicht, dass das Ziel, dass sich Gliderfreak gesetzt hat, nämlich schneller zu sein und auf die langwierige Anpassung des Holmsteges zu verzichten ereicht werden kann.

Danke + Grüße Helmut

Lieber Helmut
Ich verwende diese Methode meistens für die Querruder, und da funktioniert es einwandfrei.
Beim Holm hat man ja eine viel höhere (Holm)höhe, und da ist ein herauspulen des 10mm Streifens ohne Verletzung fast nicht möglich. Es muss also ein neuer Streifen geschnitten werden. Dieser Streifen wird trocken eingesteckt, oben angezeichnet und dann mit etwas Untermass geschnitten. Kleinere Ungenauigkeiten steckt aber das Styro problemlos weg! Wie gesagt, es ist keine Wundermethode, aber es ist eine.

Hi Moswey !

Original erstellt von Moswey:
... dann mit etwas Untermass geschnitten

Zum Vergrößern anklicken....

Gott sei Dank! Ich bin schon fast vom Glauben abgefallen

Danke + Grüße Helmut

Hallo Leute, na das ist ja ein ganzer Haufen an Informationen für mich!!! Kaum eine Woche nicht daheim und schon läuft alles an mir vorbei... Vielen Dank mal für die Beiträge. Ich muß das erst mal in Ruhe durchlesen.
Prinzipiell ist mir die Methode von Moskwey sehr sympathisch. Der Faulheit wegen hätte ich eben nur einen Steg aus Glas (mehrere Lagen) eingezogen.(Natürlich das Gewebe oben und unten umklappen) Ich hab/hatte nur keine Anhaltswerte ob das hält oder einknickt... Mich würde noch die Gewebedimensionierung interessieren, um auf die gleiche Festigkeit wie bei Balsa zu kommen.

Angenommen Spannweite 6m; Gewicht 10-12kg; Profildicke12%; 3 oder 4 oder 5 Lagen 160g/m²???
Läßt sich bestimmt rechnen, aber vielleicht hat jemand praktische Erfahrungen. Vielen Dank nochmal für Eure Beiträge!!!

Lieber Gliderfreak
Genau die Idee hatte ich auch schon, denn dann würde das mit dem Umklappen ja einen schönen Doppel-T Holm geben. Das Problem ist nur, wie bringt man mehrere nasse und 2-3m lange Gewebestreifen in den geschlitzten Styropor, ohne dass diese wiederum herausflutschen!!!
Ich kann Dir versichern, dass das nicht so einfach ist. Wenn Du eine Methode findest (aber praxiserprobt, keine graue Theorie!) dann wäre ich auch interessiert.

Hi Folks !

Genau! Und wie kriegst vor allem eine saubere Verklebung zwischen Schale und Gurt bzw. zwischen Gurt und Stegbelegung? In einem "One-Shot-Ansatz" ?

Grüße ein sehr interessierter Helmut

Na dann vielleicht doch auf zwei mal. Schalen mit Folie auslegen. Beim ersten Durchgang, das Gewebe auf die Schnittfläche des vorderen Teils aufbringen. Dann den vorderen Teil des Flügels mit dem Glas in die Schale legen (Abreißgewebe)und den hinteren Teil anfügen. Nur noch dafür sorgen, daß nix verrutscht und fertig. Natürlich Abreißgewebe auf die Klebestellen aufbringen und schön pressen. Irgendwie so hab ich mir das vorgestellt. Vielleicht auch in einem Durchgang....
Ich hab halt immer die Probleme mit der jeweiligen Höhe des Balsa Holmes. Mal zu klein und mal zu hoch...

Hallo Leute,

vielleicht ist dies der richtige Thread um auch bei mir noch einen Knoten im Kopf zu lösen.

Wenn man sich in anderen Threads umliest, dann werden ja oft Balsaholme verwendet. Offensichtlich hat es einen riesigen Vorteil, wenn man die Faser des Balsas hochkant im Holm nimmt. Was soll das bewirken, und wie baut man das?

Grüsse
Achim