3m Seglertragfläche konstruieren

[Chrizz]

Danke für die schnelle und sehr ausführliche Erläuterung!

Das mit dem Stückeln habe ich mit schon so gedacht, da mir CFK für die D.Box mit um die 250-300euro zu teuer sind (Student) würde mich interessieren ob ein Aufbau der D-Box mit 80-90er GFK, 120er GFK im Steckungsbereich und einem Holm-Gurt-Steg Aufbau mit CFK-Rovings Schläuchen sinvoll ist?

Muss ich in den Schneiderippen im bereich der D-Box die Dicke des Laminats mit einarbeiten, d.h. eine Kante in den Kern schneiden?

MFG Chris

 

[Studi]

Hallo

Für was willst du 300€ für Kohle ausgeben??? für einen 3m Segler reichen weniger als 2m^2--> 50€

http://www.hp-textiles.com/shop/pro...140g-m--bidiagonal-carbongelege-hp-b141c.html

Ich baue auch gerade einen 3m Segler, da kommt aber 420Biax Glas in die D-Box.
Kohle wäre natürlich schon besser, das Glas habe ich hier aber noch rumliegen....

Lg Marco

 

[Gast_8624]

...Muss ich in den Schneiderippen im bereich der D-Box die Dicke des Laminats mit einarbeiten, d.h. eine Kante in den Kern schneiden?

NEIN

Gruß Rolf

 

[Milan]

Du mußt immer und in jedem Fall dein Gelege in voller Länge aufbringen. "Stückeln" ist nicht zuläßig, bzw. erfordert das Einhalten bestimmter Regeln. Stell Dir vor, daß sich die (Biege-)Spannung durch die Faser bewegt wie elektrischer Strom. Unterbrechungen darf es da nicht geben. Einfaches Überlappen wäre zur Not möglich, ist aber wegen der Sprünge in der Steifigkeit nicht ratsam und setzt ja wegen der Profiltreue auch voraus, daß Du die zusätzliche Dicke im Untergrund "versenkst". Ohne jetzt näher auf das Thema Schäftungen einzugehen: Du baust gerade mal 1,5m lange Flächen, da gibt es natürlich ausreichend lange Rollenlängen!! Das Argument mit "viel Verschnitt" kann ich nicht nachvollziehen.

Hallo Mark.

Ich bringe ganz bewusst gestückelte Gewebelagen in Keil,- oder Rauteform (GfK/CfK) bei 45 Grad Ausrichtung (zur Torsionssteifigkeitserhöhung) unter die Abachibeplankung ein. Die Überlappungen sollen (müssen) deswegen schon sein, um eine Abstufung von der Flügelwurzel bis zum Randbogen zu erreichen. Nach deiner Überlegung muss ja mit nur einer einzigen Lage Gewebe der gesamten Flügel gegen einen Flügelbruch, hervorgerufen durch Steifigkeitssprünge, verhindert werden. An diesem Gedankengang kann etwas nicht stimmen.
Gegen einen Flügelbruch durch Biegen arbeitet aber doch der Flügelholm - wenn die Gewebefaser versagt, hat bereits der Holm das zeitliche gesegnet.
Die Gewebeüberlappungen finden bei meinen Tragflächen am QR-Ausschnitt und den Servoschächten statt. Die Verarbeitung einzelner (kurzer) Gewebelagen ist in fast jedem Fall einfacher - der Verschnitt möglicherweise (?) auch.

Druckerpapier wiegt 80g/qm -> zwei Lagen übereinander entsprechen in ihrer Dicke recht genau einem 160g/qm Glasgewebe. Hier bitte mal mit einer Schieblehre diese Dicke nachmessen! Ich weis nicht ob 0,15mm Dickenunterschied bei der Erstellung der Scheiderippen von Hand überhaubt machbar ist.

Die Verwendung von Biaxgelege bei einem belastbaren, alltagstauglichen nicht-vollgasfest-Flieger ist mit Kanonen auf Spatzen geschossen.

LG

Harry

 

[MarkusN]

Holme sind damit nicht der typische Einsatz vom Aramidfasern, höchstens als Kohle/Aramid Hybrid im Obergurt.

Bitte nicht! Was soll Aramid im Obergurt, der doch vor allem Druckspannung bekommt? auf Druck ist Aramid gar nicht geeignet.

Zusätzlich schwanken die Angaben der mechanischen Eigenschaften je nach Hersteller (=genauer chemischer Zusammensetzung). Zugfestigkeit (nur Faser):

Ist jetzt nit-picking, aber die chemische Zusammensetzung ist beim Endprodukt nicht unterschiedlich (Kohlefaser ist praktisch reines C). Die zu verkohlende Ausgangsfaser mag noch unterschiedliche Chemie haben, das Endprodukt hat nur noch unterschiedliches Gefüge.

Ich bringe ganz bewusst gestückelte Gewebelagen in Keil,- oder Rauteform (GfK/CfK) bei 45 Grad Ausrichtung (zur Torsionssteifigkeitserhöhung) unter die Abachibeplankung ein.

Gestuft ist nicht gleich gestückelt (d.h. eine Gewebelage, die ich eigentlich durchgehen lassen will, aus Verschnittgründen angesetzt.) Wobei ich das auch nicht so eng sehe: Bei genügend Überlappung kann man das zur Not schon mal machen, ausser man lege ganz spitz aus, dass der Steifigkeitssprung wirklich zum Problem wird.

 

[Milan]

Wobei ich das auch nicht so eng sehe

Puuh - da habe ich aber Glück gehabt

lG

Harry

 

[Chrizz]

Da schaut man mal kurz nicht rein und es bricht gleich ne richtige Diskussion herein, gefällt mir^^

Also das mit der Stückelung und Stufung habe ich nun verstanden, aber auf meine Auslegung der GFK-D-Box ist leider noch niemand eingegangen.

@ Studi: Danke für die Seite, war mir vorher noch nicht bekannt.

Ich glaube aber ich bin zu blöd für diese ganzen Verbundwerkstoffe!!! Wieso kosten den 1-4,9m^2 dasselbe? Und wo ist der genaue Unterschied zwischen Bidiagonal Carbongelege und Leinwand, außer in der Webrichtung der Fasern und wieso ist Bidiagonal Carbongelege günstiger obwohl Meinermeinung nach aufwändiger in der Herstellung, oder habe ich da total was verdreht? Klärt mich bitte auf!

MFG Chris

 

[marc-oliver35]

@Markus

Aramid im Obergurt: Wir hatten vor einigen Jahren Probleme bei Biegeträgern (keine Flügel) mit dünnen Decklagen, die unterhalb der berechneten Bruchlast im Druckgurt versagten. Es stellte sich heraus, das es aufgrund der besonderen Beanspruchung (Erklärung würde hier zu weit führen) zum örtlichen Versagen von CFK-Rovings kam, die statisch ähnlich von Holmgurten angeordnet waren. Das Versagen war dem eines Kerbbruches ähnlich. Ähnliches Versagen habe ich auch schon bei Seglerflügeln mit ungenügend ausgelegtem Holmsteg gesehen. Wir haben damals Bruchversuche mit Probestücken gemacht und bei einem geringen Anteil von Aramid-UD hier bei unser örtlich sehr begrenzten Lasteinleitung höhere Bruchlasten erreicht. Du magst aber Recht haben, daß es bei Flächenlast, und der Möglichkeit den Holmsteg zu verstärken, wenig sinnvoll ist, mir kam nur der Gedanke.

@all

1. Stückeln quer zur Faserrichtung ist jederzeit zuläßig. Z.B. +-45° Lagen werden in Spannweitenrichtung nebeneinander gelegt.
2. Abgestufte (neudeutsch getaperte) Laminate sind sinnvoll, wenn das Laminat entsprechend einem zu- oder abnehmenden Biegemoment ausgelegt wird. Beispiel: zusätzliche Lage(n) im Steckungsbereich. Hier möglichst durch die Form (Raute oder Parabel) für einen weichen Übergang der Steifigkeit in Richtung des abnehmenden Biegemoment (zum Randbogen) sorgen.
3. Stückeln längs zur Faserrichtung ohne Schäftung oder wenigstens Überlappung ist NICHT zuläßig. Egal, ob es (wegen Überdimensionierung) trotzdem hält, jeder Strukturing. rotiert schon bei dem Gedanken. Natürlich ist es Erbsenzählerei, wenn man an dieser Stelle über Steifigkeitssprünge spricht. Auch ein Dickensprung von 0,2mm (so ca. bei 80g Gewebe) ist je nach Bautoleranz zu verschmerzen. Mir geht es aber um die Frage, wie man es fachlich richtig macht.

 

[MarkusN]

Ich glaube aber ich bin zu blöd für diese ganzen Verbundwerkstoffe!!! Wieso kosten den 1-4,9m^2 dasselbe? Und wo ist der genaue Unterschied zwischen Bidiagonal Carbongelege und Leinwand, außer in der Webrichtung der Fasern und wieso ist Bidiagonal Carbongelege günstiger obwohl Meinermeinung nach aufwändiger in der Herstellung, oder habe ich da total was verdreht? Klärt mich bitte auf!

Gelege ist mit deutlich einfacheren Prozessen herzustellen (Du kannst schnell die nötige Materialmenge in ihre Lage bringen und vernähen), während beim Weben relativ kleine Stränge über- und untereinander durch geführt werden müssen. (Im Gelege liegt die Fasermenge einfach ohne Kreuzung übereinander) Noch dazu ist Weben ein Prozess, dem sich die relativ spröde Kohlefaser nicht allzugerne unterwirft.

Zu den Preisen: Es spielt eine grosse Rolle, welche Struktur hinter dem Vertriebskanal steckt, aber auch, wie das Gewebe zertifiziert ist. Luftfahrtware ist etwas ganz anderes, als der Ballen, der irgendwo von einem Lastwagen gefallen ist.


@Marc: Bei einem Lasteinleitungsproblem kann ich mir das vorstellen. So werden ja z.B. Holmenden im Bereich der Steckung gerne mit Aramid umwickelt. Nicht der gleiche Fall, aber ein ähnliches Problem.

 

[marc-oliver35]

Biaxial Carbongelege sind unidirektionale Rovings, die nebeneinander gelegt und vernäht werden. Und zwar in diesem Fall eine Lage +45° und eine Lage -45°. Leinwand ist die Standard Webart, d.h. Schuß und Kettfaden laufen verwebt untereinander durch. Bei Belastung wollen sich die Fäden "gerade machen", weshalb man für hochbelastete Bauteile lieber mit lastorientierten UD's oder mit Gelegen arbeitet. Bei den Gelegen liegen ja lediglich viele UD's nebeneinander.

Zur Auslegung der D-Box kann ich wenig beitragen, weil ich mit Auslegung von Modellflügeln bisher noch nichts zu tun hatte. Da gibt es bessere Ratgeber hier. Nur noch ein grundsätzlicher Tip: Du solltest die Faserrichtung stets der (hauptsächlichen) Lastrichtung anpassen. Für die Torsionsbox also +-45° (diagonal), für die Steckungsverstärkungen 0° (längs) die Holmgurte 0° (längs) und für den Holmsteg 90° (senkrecht).

Die Schläuche gibt es in 0° verstärkt und in +-45°. Wählst Du die 0° Variante ist die Biegefestigkeit des Holmes hoch, aber die Druckfestigkeit des Steges geringer. Meiner Meinung sollte das trotzdem der +-45° Lösung überlegen sein.

P.S.: Markus war schneller...Schließe mich dem an.

 

[MarkusN]

für den Holmsteg 90° (senkrecht).

Einspruch. Die Hauptlast für den Holmsteg ist der Schubfluss zwischen Ober- Und Untergurt, d.h. Scherung. Optimale Faserrichtung dafür ist +/- 45°. Daneben bekommt er schon noch Druck, aber nur in einem Rahmen, den der Stützstoff und das Beschichtungmaterial in nicht-idealer Beanspruchungsrichtung auch aufnehmen kann. Wird die Druckbelastung höher, ist der Holmgurt schon eingeknickt.

(Zur Veranschaulichung: ein Holm ohne Schubübertragung zwischen den Stegen verhält sich wie eine geschichtete Blattfeder. Die Gurte biegen sich unabhängig voneinander, die Versteifung durch die auf Abstand stehenden Zug- und Druckstege bleibt aus.)

@Chris zur D-Box: Immer wenn es um Torsionsauslegung geht, werden die Kriterien etwas schwammig. Anders als bei einer Holmauslegung auf Biegung, wo man eine Geschwindigkeit und einen Auftriebsbeiwert annehmen kann und dann harte Fakten zum Biegemoment hat, geht es bei Torsion um eine Steifigkeitsauslegung. Konkret: Wieviel Flächenverdrehung lasse ich zu? Und das noch mit der grossen Unbekannten des polaren Trägheitsmoments der D-Box, das i.d.R. niemand so genau rechnet.

Deswegen arbeitet man in diesem Bereich eher mit Erfahrungswerten. Und wenn ich mich so umhöre bist Du mit 80 (oder jetzt wohl eher 100 g Gelege) für einen 3 m Flieger in guter Gesellschaft. Den DS-Weltrekord wirst Du damit nicht brechen, aber für flotten Alltagsflugstil ist das genug.

Ich würde Dir empfehlen, auch die Ruder auf Torsionssteifigkeit zu belegen. Also gleich wie die D-Box. Das sind ja relativ schmale Streifen, die i.d.R. an einem Ende festgehalten und am anderen von den Luftkräften verdreht werden. Wegen der Belastung der Sevogetriebe lieber etwas leichtere Belegung, aber wenn du nicht so viel verschiedenes Material beschaffen willst geht 100g als Kompromiss schon auch. Was ich einmal versuchen möchte, aber bisher nicht gemacht habe: Ruder mit Schlauch einhüllen. Gibt es mit relativ moderaten Flächengewichten, Faserrichtung stimmt, und man hat nicht das Verschnittproblem.