Erfahrungen mit Flächenherstellern und Gedanken zum Holmaufbau

[Jan]

Ich zitiere mal:

Tanne/Fichte 460 kg/m3 < Buche/Eiche 710 kg/m3 < Beton 2300 kg/m3 < Aluminium 2702 – 2700 kg/m3 < Stahlbeton 7500 kg/m3 < Stahl 7700 – 7840 kg/m3 < Eisen 7870 kg/m3

Quelle: http://www.weisstanne.de/html/eigenschaften/techn_eigenschaften.html#sonstige
(übrigens ganz interessanter Link zum Thema Holz für Holz-Freunde)

Wenn ich mal von einer Holmlänge von ca. 4 Metern und der Einfachheit halber mit einer mittleren Breite von 1,8 cm und einer mittleren Höhe von 1,7 cm ausgehe, dann hat das Ding ein Volumen von:

400 cm * 1,8 cm * 1,7 cm = 1224 qcm

Dichte Buche: ca. 700kg/qm Dichte
1 qcm Buchenholm wiegt also 0,7 gr.

1224 * 0,7 = 856,8 gr. für den Holm?
(oder habe ich mich verrechnet? )

Das ist mir zu viel. Bei aller Liebe zu Holz und seinen Eigenschaften...

 

[Aeolus]

Hollo Jan,

ohne Kohle geht da nichts. Ich habe eine 5 m Fläche mit 10 % wie folgt aufgebaut:
Kern Styrodur, 3 Holme (bei 18 %, Holmbrücke, Querruder), Holme aus Kohleschlauch, oben und unten CFK UD Band 320 g/m3, Beplankt mit CFK Gelege (von R & G liegt 0,5 m breit) 1 x 160 g/m3,
1 x 160 g/m3 45 Grad) 1 mm leichtes Balsa mit Clou Porenfüller abgewischt, aussen 2 Lagen 45 g/m3 Glas, dazwischen Abreissgewebe für die Klappen. Das Ganze mit 0,35 bar Unterdruck gepresst. Gemessen 289 km/h. Noch besser gehen als letzte Schicht die 0,2 mm Fertigplatten von EMC. Diese werden bei deinem Strak beulen. Noch ein Tip: Ruder mit je 2 Servos anlenken, Habe 2 x HS 85 für Quer eingesetzt.

Guten Rutsch,

OLaf

 

[joerg.zaiss]

Man könnte sich auch überlegen ob man die Wave-Technologie abkupfert, und einfach den Flächenkern in viele Segmente aufteilt. Man muss halt beim verpressen aufpassen dass nix verrutscht.

 

[Jan]

Original erstellt von Aeolus:
...ohne Kohle geht da nichts.

Holmsteg Deiner Meinung nach auch? Warum muss denn die Fläche unbedingt biegesteif sein? Torsionssteif sicherlich.

Original erstellt von Aeolus:

Ich habe eine 5 m Fläche mit 10 % wie folgt aufgebaut: Kern Styrodur, 3 Holme (bei 18 %, Holmbrücke, Querruder), Holme aus Kohleschlauch, oben und unten CFK UD Band 320 g/m3, Beplankt mit CFK Gelege (von R & G liegt 0,5 m breit) 1 x 160 g/m3,
1 x 160 g/m3 45 Grad) 1 mm leichtes Balsa mit Clou Porenfüller abgewischt, aussen 2 Lagen 45 g/m3 Glas, dazwischen Abreissgewebe für die Klappen. Das Ganze mit 0,35 bar Unterdruck gepresst.

Da sind viele wertvolle Infos dabei.
Wir haben bisher nur vor, einen Holm zu machen. Durch Cfk-Rowings hoffen wir die nötige Zug- und Druckfestigkeit zu erhalten. Von der Wurzelrippe (mehr als 40 Rowings) bis zum Randbogen (nur noch ca. 10) abgestuft. Torsionsfestigkeit durch Diagonal-Gelege.
Der Tipp mit dem Abwischen des Holz-Stützstoffes ist gut.

Original erstellt von Aeolus:

Noch besser gehen als letzte Schicht die 0,2 mm Fertigplatten von EMC.

Davon habe ich noch nichts gehört. Muss ich mal nachschauen.

Original erstellt von Aeolus:

Diese werden bei deinem Strak beulen.

Aua!!!!
Warum?

Original erstellt von Aeolus:
... Gemessen 289 km/h. ...Noch ein Tip: Ruder mit je 2 Servos anlenken, Habe 2 x HS 85 für Quer eingesetzt.

Reichen bei der Geschwindigkeit wirklich die kleinen analogen Servos? Wir hatten auch zwei Servos geplant, 11mm Digi-Servos von MPX. Sind etwas kräftiger, vor allem in der Haltekraft. Landest Du auch mal mit Fahrt in unwegsamen Gelände? Ich würde mir bei den langen und schweren Rudern Sorgen um die Getriebe machen. Bisher keine Probleme gehabt?

 

[michel21]

Es muss doch nicht immer Alles so revolutionär sein. Baut doch einfach einen ganz klassischen Holm! Oben Kohlegurt, unten Kohlegurt und zwischendrin Balsaholz (senkrecht stehend). Das ist gar nicht besonders zäh, dennoch fällt natürlich einiger Schleifstaub an, bis man die Höhe des Steges an die Profildicke abzüglich der Dicke der zwei Kohlegurte angepasst hat. Falls dir das irgendwie nicht stabil genug erscheint kannst Du ja noch Kohlegewebe auf die Seitenflächen auflaminieren. Am besten mit 45° Faserorientierung.
Das braucht man aber nicht wirklich.

[ 31. Dezember 2004, 18:55: Beitrag editiert von: michel21 ]

 

[Jan]

Original erstellt von joerg.zaiss:
Man könnte sich auch überlegen ob man die Wave-Technologie abkupfert, und einfach den Flächenkern in viele Segmente aufteilt. Man muss halt beim verpressen aufpassen dass nix verrutscht.

Jörg, was ist das?
Hast Du Bilderchen?
Gibt es einen Link?

 

[Jan]

Original erstellt von michel21:
Es muss doch nicht immer Alles so revolutionär sein. Baut doch einfach einen ganz klassischen Holm! Oben Kohlegurt, unten Kohlegurt und zwischendrin Balsaholz (senkrecht stehend).

Ich befürchte, dass bei einer Profildicke von 9 % bei einem 5-Meter-Großsegler ab einer bestimmten Belastung Balsa schlicht und einfach überfordert ist. Das Kohlelaminat ist sicher ein Weg. Es muss aber keine Kohle sein. Warum keinen sich durchbiegenden Holm? Nicht zuletzt gilt: Was nachgibt bricht nicht...

 

[michel21]

Original erstellt von Jan:
Was nachgibt bricht nicht...[/QB]

aber genau das versuche ich doch, Dir zu verklickern: wenn sich der KOhlegurt und damit die Fläche biegt, ist das zunächst mal kein Problem, jedenfalls keines was man ganz vermeiden kann.
Wenn man aber so ungeschickt war, Styro zwischen die Gurte zu bauen, dann ergibt sich daraus ein Problem! Der Obergurt wird nämlich (Biegung der Fläche nach oben vorausgesetzt) die tendenz haben, nach unten auszuweichen, also ins Styro zu drücken. Gibt das Styro nach, platzt der Flieger. Deshalb nimmt man besser ein Material, was der Druckbelastung des nach unten ausweichenden Obergurtes standhält. Zum Beispiel Balsaholz. Oder aus Styro mit massiver Gewebebeplankung an den Seiten. Womit der Gewichtsvorteil wieder beim Teufel wäre. Zudem hat man einen Absaugvorgang mehr zu leisten und ein mal mehr Harz zu panschen. Warum also nicht einfach Balsaholz nehmen?

Außerdem: Immer locker bleiben, ein 5m-Segler ist kein technisches Wunderwerk. Richtig eingesetzt (stehend im breit genugen Holmsteg) kommt Balsa hier bestimmt nicht an seine Belastungsgrenzen.
Wie auch immer, ich geh jetz Sylvester feiern. guten rutsch

[ 31. Dezember 2004, 19:23: Beitrag editiert von: michel21 ]

 

[joerg.zaiss]

AnJan:
Wavetechnologie:
ELITA von www.euromodell.de
hier wird vorher eine Trapezförmige Welle hergestellt, auf die dann die Ober und unterschale geklebt werden. Mit Abkupfern meine ich dass man diese Technik ummodeln könnte auf eine Variante mit Schaumstoff in den Zwischenräumen, Keine Ahnung ob das Praktikabel ist, war nur mal so eine Idee aus dem Bauch heraus.

Gruß Jörg

 

[plinse]

Moin,

das ist praktikabel, bei unseren Hangfliegern lassen wir in der Schale gerne den Stützstoff weg, einfach Kohle in die Form. Damit das nicht beult und man nicht zu viel Kohle für die Schale braucht (Gewicht), kommen da halt recht dicht mit Gewebeschlauch überzogene Depron/Styrostege rein. Klappt seit Jahren hervorragend. Beim Erwin von PCM wird das inzwischen kommerziell ähnlich gemacht.

Bei einem Positivflügel kann man problemlos den Kern in Streifen schneiden und mit Schlauch überziehen. Was auch ein guter Hauptholm wäre, wäre ein aus Depronsegmenten zusammen gesetzter Steg, jedes Segment mit einem eigenen Schlauch überzogen und außen ein gemeinsamer Schlauch drüber, der das zusammen hält. Ist auch nicht verkehrt, wenn der Steg eine "Nummer" weicher ist als der Gurt. Gurt aus HT Kohle, Steg aus Glas 45° (passender Schlauch) passt schon ganz gut. Ein bocksteifer Steg kann dazu führen, dass die Spannungen im Übergang zum Gurt so hoch werden, dass man weder Steg noch Gurt voll belasten kann, weil die Spannungen zu groß werden und der Übergang aufgibt. Ist der Steg etwas weicher, steigen die Spannungen im Übergang nicht so sehr an. Balsa oder Depro/Styro-Glas würde ich gegenüber Kohle den Vortritt lassen. Depron hat den Vorteil der einfachen Schichtung und Verarbeitung. Zwischendrin stehen immer "Zwischenwände" aus 2 Lagen Glasgewebeschlauch. Da drückt der Gurt auch nicht so leicht rein.

 

[Jan]

Original erstellt von plinse:
Was auch ein guter Hauptholm wäre, wäre ein aus Depronsegmenten zusammen gesetzter Steg, jedes Segment mit einem eigenen Schlauch überzogen und außen ein gemeinsamer Schlauch drüber, der das zusammen hält.
...Depron hat den Vorteil der einfachen Schichtung und Verarbeitung. Zwischendrin stehen immer "Zwischenwände" aus 2 Lagen Glasgewebeschlauch. Da drückt der Gurt auch nicht so leicht rein.

Das ist eine gute Idee!

Die Stabilität ist sicher um ein Vielfaches höher als stehendes Balsa. Viel bessere Krafteinleitung als bei senkrecht zum Gurt stehenden Balsa-Holzfasern. So eine Lösung habe ich die ganze Zeit gesucht. Man hat dann auch wenig Mühe, die Dicke des Holms abzustufen. Außerdem viel leichter als Hartholz massiv.

Die Idee mit der Wave-Technik klingt interessant - die Dimensionierung des Holms bzw. der vielen Holme rechnerisch mit der Methode à la Altenkirch in den Griff zu bekommen, wird aber schwierig. Der hohe Aufwand scheint mir nur dann sinnvoll, wenn man aufs Gewicht schauen muss wie bei den F3B/J-Fliegern.

 

[Claus Eckert]

Hallo,

interessehalber mal eine Zwischenfrage.

Wenn ich das richtig verstanden habe, will Jan evtl. eine Art D-Box bauen.

Kann in solch einem "geschlossenen System", ist ja ein deformiertes Rohr, der Holm geringer dimensioniert werden.

Mir ist schon klar, dass die D-Box in erster Linie die Torosionskräfte im Griff halten soll. Trotzdem müsste die diagonale Matrix, doch auch die Kräfte die bei einer Flächendurchbiegung entstehen, zum Teil mit auffangen.
Mache ich einen Denkfehler?

Edit: Passt das Threadthema noch?

[ 01. Januar 2005, 14:26: Beitrag editiert von: Claus Eckert ]

 

[Jan]

Original erstellt von Claus Eckert:
Edit: Passt das Threadthema noch?

Das Thema habe ich mal verändert.

 

[Jan]

Original erstellt von Claus Eckert:

Wenn ich das richtig verstanden habe, will Jan evtl. eine Art D-Box bauen.

Kann in solch einem "geschlossenen System", ist ja ein deformiertes Rohr, der Holm geringer dimensioniert werden.

Mir ist schon klar, dass die D-Box in erster Linie die Torosionskräfte im Griff halten soll. Trotzdem müsste die diagonale Matrix, doch auch die Kräfte die bei einer Flächendurchbiegung entstehen, zum Teil mit auffangen.

D-Box ist das nicht. Sondern ein Torsionskasten aus Ober- und Unterschale. Von der Nasenleiste bis zur Endleiste bzw. bis zur hinteren Flächenverkastung. Habe von Steffen im eta-Thread gelernt, dass die Torsionsfestigkeit im Quadrat (stimmt meine Erinnerung ) mit der umbauten Querschnittsfläche zunimmt. Deshalb wäre mir eine D-Box (also nur bis zum Holm) zu klein.

Wie Du weißt Claus, bin ich kein Fachmann. Meinem laienhaften Verständnis müsste man "...zum Teil" ganz stark unterstreichen. Ich fürchte, dass die Diagonalgewebe oder -gelege zum Abfangen der Flächendurchbiegung fast nichts beitragen, da der Holm auch mit Gfk-Steg eine erheblich höhere Biegesteifigkeit als das Diagonalgewebe hat. Folge: Das Diagonalgewebe nimmt keine Biegekräfte auf, da es nachgibt. Aber vielleicht sagen da die Konstruktionsprofis etwas dazu. Ich stelle ja hier auch nur Fragen!

[ 01. Januar 2005, 14:49: Beitrag editiert von: Jan ]

 

[Jan]

uhps, stimmt nicht ganz.

Steffen hat das da geschrieben:

Dass man diagonales Kohlegewebe einsetzt, um die Torsionssteifigkeit zu erhöhen, hat sich ja bereits herumgesprochen. Aber erschreckend wenige bedenken, dass die Torsionssteifigkeit in erster Linie davon abhängt, ob es sich um einen offenen oder geschlossenen Querschnitt handelt. Im ersten Fall könnt ihr gar nicht genügend Kohlegewebe ranschaffen, um den Flügel steif zu bekommen. Wer auch hier lieber experimentiert, nimmt sich die Papprolle vom Küchen- oder auch Klopapier und todiert daran ein wenig. Dann mit einer Schere die Papprolle einmal längs aufschneiden und nochmal tordieren; dabei auf Unterschiede achten! Die dabei gesammelte Erfahrung sollte beim Bau des nächsten Modells zum Einbau eines Hinterkantensteges führen ("Verkastung", Anm. d. Verf.).

Es war dann Christian, der das da geschrieben hat:

denn die Torsionssteifigkeit nimmt mit dem Quadrat der umschlossenen Querschnittsfläche zu.

Quelle: eta-Thread

 

[joerg.zaiss]

@ plinse: sehr richtig.

@Jan:
Ich denke auch dass diagonal verlegte Kohle fast ausschliesslich für das Widerstandsmoment gegen Torsion(WT)gut ist.( Anisotropie des Gewebes)
Die Durchbiegung fängst du ja mit dem Holm ab.
Halte uns auf dem laufenden, ich finde das ist bisher ein guter Thread mit vielen (auch neartigen) Ideen.
Wäre doch cool wenn was Neues dabei herauskommt,z.B.Depronholm mit Glasfaserschlauch und stehenden Balsa-inlett und Oben und unten abgestuft Kohlerovings bzw UD-Band oder so.
Gruß Jörg

 

[joerg.zaiss]

Achja: klar einen geschlossenen Torsionkasten, wie bei der aerodesign- Bauweise mit dem Kohleschlauch am Ruder, der hier die Torsionskräfte weiterleitet.
Eine D- Box wäre auch ein geschlossener Torsionskasten, bei dem der Holm den Kraftfluss schliesst.

 

[Jan]

Gibt es irgendwelche Modelle, wie man die Eigenschaften des Holmsteges darstellen kann?

Wieviele Schubstege aus Gfk-Diagonalgewebe braucht man schätzungsweise? (edit: Oder noch besser: kalkuliert )

Zwei (also außen am Holm) könnten etwas wenig sein, wenn man 3 mm Depron nimmt, könnte man einige mehr unterbringen.

Der Holm würde im Bereich der Steckung ca. 32 mm breit sein. Nach der Steckung würde er abgestuft dünner werden. Am Ende der Halbspannweite von 2500 mm wäre der Holm dann nur noch 10 mm dick. Nach Ende der Steckung könnte man also in die 28 mm ca. 8 Stück 3mm Depron-Stege mit Platz für die Gfk-Stege unterbringen. Das wäre wohl übertrieben, oder?!
Dann könnte man immer noch 6 mm Depron nehmen. Dann hätte man 4 Depron-Stege, mithin 8 Gfk-Stege. Das klingt schon besser, oder?

[ 01. Januar 2005, 15:21: Beitrag editiert von: Jan ]

 

[Hans Rupp]

Hallo Jan,

in dem Excelblatt von C. Baron wird auch die Dicke der Stege berechnen (Dicke ist entscheiden für die Beulsteifigkeit). Es werden 0,3mm Wandstärke ausgerechnet. Das sind 3 Lagen 80er (je 0,1mm) oder 2 Lagen 160er Gewebe (je 0,18mm).

Mit 6mm und 3mm Depronlagen kannst Du varieren wie Du es brauchst und einacfh zu verarbeiten ist es auch.

Trotzdem sehe ich den Vorteil im spezilelne Fall hier nicht so, da die äussere Lage immer nur einfach ist und damit beulgefährdet.

Der Holm ist von der Breite so gerechnet, dass er durchgängig rd. 2mm hoch ist. D.h. man kann mit einer Oberfräse leicht den Holmausschnitt rausfräsen (je Seite 2,4mm tief), dann den Steg mit 0,3er Schneidedraht ausschneiden und den Stegkern mit 162er Diagonalgewebe zweimal umwickeln. Damit passt nachher alles.

Hans

 

[Jan]

Uhps, ich habe nicht aufgepasst. Stimmt, das gibt die Datei her.

Deine Bautechnik ist zwingend. Natürlich muss man nicht den ganzen Bereich unter den Holmgurten ausschneiden. Es reicht, nur den Steg in der Mitte unter den Gurten zu nehmen.

Eins verstehe ich aber noch nicht. Das ist die Grafik in der Exceldatei von Chr. Baron:

Da die Grafik das Maß für "t1" angibt, muss der Steg dann wohl zwei Mal 0,3 mm breit sein, insgesamt also wohl 0,6 mm, oder? Also vier Mal 160er?

Ich mache mir Gedanken, ob man den dünnen Streifen Styrodur mit mehreren Schläuchen umwickeln kann, ohne dass das Material zusammenknüllt. Vielleicht nimmt man doch einen Balsasteg? Wahrscheinlich dann ggf. aber längsgemasert.

[ 01. Januar 2005, 16:52: Beitrag editiert von: Jan ]