M.S. 505 - Hilfe bei "torsionsweicher" Fläche...

Ralph Stepper

Vereinsmitglied
Hallo Allerseits,

und sorry, der Thread hat eigentlich technische Fragen zum Aufbau einer Rippenfläche und sollte vielleicht besser in die Rubrik "Flugmodellbau allgemein". Aber da es sich um die Fläche einer Morane Saulnier M.S. 505 handelt, die ziemlich vorbildgetreu werden soll und hier ein paar ganz geniale Konstrukteure am Werk sind, trau ich mich hier mal rein. :rolleyes:
Also, ich baue zur Zeit (und vermutlich noch recht lange :() an einem französischen Storch in 1:5, also mit 2,84 m Spannweite und hoffentlich unter 10 kg Fluggewicht, elektrisch angetrieben. Als Grundlage dient ein eher bescheidener und nicht besonders vorbildgetreuer Bausatz (Details gerne per PN), in den ich schon viel Eigenregie gesteckt habe, um das Ergebnis möglichst vorbildgetreu zu bekommen. Ein Punkt, der mich schon immer gestört hat, den ich aber konstruktionsbedingt nicht ändern und eigentlich mit ordentlich Zackenband optisch retuschieren wollte, war die D-Box-Beplankung aus Balsa, oben und unten jeweils von der Nasenleiste bis hinter den doppelten T-Holm aus Kiefer (keine Holmverkastungen). Der original-Storch hatte nur eine kurze Nasen- und Endleistenbeplankung und dazwischen ordentlich sichtbare Rippen:
m.s.505_011.jpg
(Quelle: Bild aus Eigenbestand)

Da mir das keine Ruhe ließ, habe ich nun bei einer Fläche die D-Box auf der Oberseite zwischen Rippe 7 und 21 entfernt (auf der geraden Unterseite wird die Gewebefolie eh nicht einfallen, Zackenband tut das Übrige), wie hier rechts zu sehen ist:
m.s.505_007.jpg

Die nun freien Abschnitte der Rippen werden mit Aufleimern aufgefüttert:
m.s.505_010.jpg

Ergebnis: ziemlich scale, aber doch deutlich torsionsweicher. Die andere Flächenhälfte mit der voll beplankten D-Box ist bocksteif.
Da dies mein erster richtiger Eigenbau ist und ich nicht zu viel Lehrgeld bezahlen möchte, will ich Euch um Euren Rat fragen. Sind diagonale Versteifungen zwischen den Rippen im Bereich der D-Box ratsam (wie z.B. auch beim Original eingebracht)? Wenn ja, wieviele und in welcher Anordnung? Und aus welchem Material? Die fehlende Beplankung hat 27 g Gewichtsreduktion zur Folge, ich möchte so wenig wie möglich wieder draufpacken.
Wieviel Torsionssteifheit muss der Flügel eines solchen Modells überhaupt haben, das nur langsam und ohne Kapriolen geflogen wird und das maximal hin und wieder mal einen 3 m -Oldtimersegler schleppen soll?

Im Voraus vielen Dank für Eure fundierten Meinungen!

Grüße
Ralph
 

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Ralph Stepper

Vereinsmitglied
Anfänger braucht Hilfe!

Anfänger braucht Hilfe!

Hallo,

keiner da, der mir helfen kann? :(

Falls ich noch Daten oder Bilder bringen soll, sagt's einfach.
Eure Hilfe wird hier echt benötigt. Ich will nicht durch experimentieren auf die beste Lösung kommen müssen. Kostet viel Zeit und vermutlich unnötig Gewicht.

Bin dankbar für jede Meinung!

Grüße
Ralph
 
OK

OK

Hallo Ralph,

Erstens, bist Du kein Anfänger.....:)....und zweitens brauchst Du ein wenig Geduld hier im Forum.
Ich denke, die meiste Stabielität kommt erst nach den bespannen!
Für mich ist bei Dir alles im grünen Bereich!
 
Hallo Ralph

Wie Fliegertom gesagt hat, nur etwas Geduld. Den Flieger bausst du schliesslich auch nicht einem Abend:D (wenn doch, muss ich unbedingt zu dir in einen Schnellbaukurs kommen;) )

Um deinem Problem eine gute Lösung zugeben, möchte ich kurz etwa tiefer in die Festigkeitslehre gehen.

Zuerst zum Holm. Ist zwar nicht dein aktuelles Problem ist aber auch nicht fehl am Platz. Der ist als Doppel -T-Profil aufgebaut aber Ohne Steg. mit einem ordentlichen Steg wäre Die Tragfläche um einiges stabiler und du könntest zudem noch Gewicht sparen weil die Kiefernleisten nur Halb so gross sein müssten.

Als Erklärung etwas Festigkeitslehre.

Biegung.jpg

Bild 1

Hier sieht man einen Biege Träger mit einem rechteckigen Querschnitt. Dieser wird durch die Kraft F nach unten gebogen. in der Mitte ist gestichelt die neutrale Faser eingezeichnet. in dieser Ebene sind keine Spannungen im Träger. In der oberen Hälfte sind nur Zugspannungen vorhanden, in der Unteren nur Druckspannungen. Je weiter man sich von der neutralen Faser entfernt, umso grösser werden diese.

Bild 2

Hier ist nun ein Doppel-T-Träger gezeichnet. Dieser hat an den Stellen mit der höchsten Spannungen viel Material. Dort, wo die Spannungen klein sind, wurde es weggelassen.
->durch die Form als Doppel -T-Profil können viel grössere Belastungen aufgenommen werden, als bei einem simplen Rechteckquerschnitt.

Bild 3

Das sollte einen typischen Modellholm im Querschnitt darstellen. Die Gurte bestehen aus Kiefernleisten und nehmen die Druck und Zugspannungen auf. (Versuch mal eine Kieferleiste auf Zug zu zerreissen, wünsche viel Spass dabei...:D) Der Steg in der Mitte dient nur noch dazu, die beiden Gurte voneinander fern zu halten, deshalb wird dort auch nur Balsa eingesetzt.

Daher rate ich dir, nachträglich noch einen Steg einzubauen, er macht den Flügel auf Biegung bei kleinem Materialeinsatz sehr viel stabiler.

Nun zur Torsion

Torsion.jpg

Bild 1

Ich habe hier zwei Quadrate gezeichnet. Diese werden mit dem Moment M gegeneinander verdreht. um dem verdrehen entgegenzuwirken, werden nun die Ecken über kreuz mit Stäben verbunden. (Rote und schwarze Linien) so kann ein Verdrehen wirksam vermieden werden. Die einen Stäbe werden dabei auf Zug (schwarz) und die anderen auf Druck (rot) beansprucht.

Bild 2

Wird nun ein "offener" Querschnitt ( hier doppel-T-Profil) auf Torsion belastet, fehlt ein Paar dieser "Stäbe". Die Folge ist, dass ein solcher Träger auf Torsion sehr weich ist und daher auch schnell reissen wird.

Bild 3

Um Torsion gut aufnehmen zu können, braucht es daher geschlossene Querschnitte. Hier als Beispiel ein Vierkantrohr. Die äussere Form spielt weniger eine Rolle, Hauptsache er geschlossen. Natürlich ist ein Stab noch besser auf Torsion belastbar als ein Rohr mit gleichen Aussendurchmesser, er aber ein viel grösseres Gewicht.

Nun zu deinem Problem

Flügel Fi 156.jpg

Bild 1

Hier habe ich in etwa den Flügelquerschnitt des Orignials gezeichnet. Man kann, wie auf dem Foto , erkenne, dass Unten und Oben je über das Kreuz miteinander verspannt sind. Die Rippen halten nun die beiden Holme auf Distanz. Dadurch wird nun wie ein geschlossener Querschnitt gebildet, was die Tragfläche torssionsteif macht.

Bild 2

Nun endlich zu deinem Modell. Du hast bei einem Flügel durch das Entfernen der Beplankung die D-Box (geschlossener Querschnitt) geöffnet. Als Resultat erhälst du nun den schwabeligen Flügel.
Mein Vorschlag ist nun die Box wieder zu schliessen. Um das zu erreichen, würde ich ein neues Stück Balsaholz zwischen den Holm und den Rest der Nasenbeplankung einsetzten. (schwarz eingezeichnet) wichtig ist, dass neue Balsabrett auch an den Ecken an den Rippen anliegt und mit der Nasenbeplankung Stirnseite an Stirnseite ist.
Eine Alternative wäre noch ein senkrechter Steg (rot), allerdings wäre dort die Torrsionsfestigkeit erheblich kleiner, als bei der ersten Variante.

Mit beiden Vorschlägen kommst du wieder etwa an dein altes Gewicht heran (plus etwas Klebstoff) und die Bespannung kann wunderbar einfallen.

Auf jeden Fall empfehle ich dir eine Variante zu verbauen, hier wird sonst Gewicht am falschen Ort gespart worden. Die Bespannung bringt zwar ebenfalls etwas Festigkeit, ich würde mich aber nicht nur darauf verlassen, nicht bei einem so grossen Modell.

So, ich hoffe, ich konnte dir bei deinem Problem etwas weiterhelfen. Der erste Teil habe ich eigentlich nur gemacht, um dein Verständnis für das Problem zu verbessern. Vielleicht hilft das auch noch anderen Modellbauern

Noch kurz zu mir: Ich komme aus der Schweiz, bin 22 Jahre jung, komme aus der Schweiz und bin Student. Ihr seht, es gibt sogar Junge die etwas auf dem Kasten haben, sogar Studenten......;)

Gruss Martin
 

Ralph Stepper

Vereinsmitglied
Moin,

und danke erst mal an Tom und Martin.

Sorry für die Drängelei, aber das mit der Geduld ist bei mir zur Zeit so ne Sache. Beruflich bedingt habe ich bis zum Ende des Jahres nur noch sehr wenig Zeit zum Bauen, da zählt dann jeder Tag, um das Ding überhaupt noch irgendwann einmal fertig zu bekommen. Auch wenn natürlich gut Ding Weile haben will... ;)

Um ehrlich zu sein, mir ist es derzeit auch wohler, noch etwas für die Steifigkeit zu tun. :rolleyes::D
Erst mal vielen Dank für die zeitaufwendige Grundlehre in Sachen "Biege- und Torsionskräfte", Martin. :cool:
Das mit dem geschlossenen Kasten der D-Box war mir klar, ich hatte nur die Idee, dass diagonale Streben zwischen Holm und Nasenleiste auch ausreichend sein könnten.

Der Vorschlag mit der "tiefergelegten Beplankung" zwischen den Rippen gefällt mir, da er recht einfach zu machen ist.
Die Beplankung ist aus 2 mm Balsa, denkst Du, 1,5 oder sogar 1,0 mm könnten für die Abschnitte zwischen den Rippen ebenso ausreichend sein?
Dass die Abschnitte an der Stirnseite der Nasenbeplankung anliegen müssen, ist mir klar geworden. Könnte man aber auf der anderen Seite die Teile bis ins Eck auf der Unterseite des oberen T-Holms ziehen? Ich meine so, die rote Linie:
fluegel_veraendert.jpg
(sorry für's im-Bild-rummalen :rolleyes:)

Grüße
Ralph

P.S.: woher hast Du als 22-jähriger Student dieses Wissen? Oder anders gefragt: was studierst Du? ;)
 

FamZim

User
Ergänzungen

Ergänzungen

Hallo zusammen!

Zu Martins ausfürlichem Bericht möchte ich einige Ergänzungen hinzufügen!
Ein Rohr ist nur Drehsteif wenn es KOMPLETT geschlossen ist.
Ausserdem ist die Drehsteifheit grösser, je grösser der "Durchmesser" Ist.
Das heist wenn der Vorderteil der Fläche drehsteif sein soll, muß unbedingt Ober-und Untergurt mit senkrecht Steg verbunden werden.
Bei geteilten Flächen treten große Scherkräfte zwischen Ober und Untergurt auf.
Diese arbeiten zwischen Steckung und dem Rest der Fläche gegeneinander .
Ist die Steckung nur kurz, müssen ach die Holme für alle Kräfte verbunden sein.
Ist die Schrägstrebe tragend ist auch die Klebefläche viel länger.

Wir DAS nicht gemacht kann man das andere auch sparen!
Bei der Fläche bildet die Bespannung das grösste Rohr, und sollte bei Leichtbau unbedingt genutzt werden!
Dazu nicht dehnbares Material einsetzen. (Papier oder Seide) Seide geht auch diagonal.

Bei großer Profilbiegung (Nasenbereich), fällt die Bespannung stärker ein, und dort sollten (ohne Beplankung) die doppelte anzahl Rippen eingesetzt werden. (Haben viel Originale).
Vor dem Querruder natürlich auch wieder " Kasten schließen! " .

Gruß Aloys.
 

Ralph Stepper

Vereinsmitglied
Moin,

vielen Dank auch an Aloys für seine Ergänzung.
Die mich allerdings nun doch wieder etwas verunsichert hat bzgl. der fehlenden Stege zwischen den T-Holmen und auch weil im hinteren Bereich bei meinen natürlich auch nichts verkastet wurde.
Deswegen wäre ich nochmals für ein paar Meinung dankbar, ob für ein solches Modell und die beabsichtigte Flugweise diese Maßnahmen überhaupt notwendig sind. Ich hoffe mal, der Konstrukteur dieses Modells hat sich etwas dabei gedacht...
Wie gesagt, vor dem Öffnen der D-Box war der Flügel sehr torsionssteif und auch die Biegefestigkeit war und ist immer noch recht gut für mein Empfinden.

Ich werde jetzt mal mit der "tiefergelegten Beplankung" beginnen.

Grüße
Ralph
 

Ralph Stepper

Vereinsmitglied
Hallo Allerseits,

die erste Fläche ist fertig, Beplankungsabschnitte sind verklebt, so wie von Martin vorgeschlagen. Nochmals danke für den Tip!
Ich habe dafür nun 1,5 mm starkes Balsa verwendet, an Rippen, Nasenbeplankung und Holm stumpf mit Bindan P verleimt:
m.s.505_013.jpg
m.s.505_014.jpg
m.s.505_015.jpg

Die Torsionssteifheit ist gefühlt wie vor der "OP", das Gewicht ist um 1 g leichter als vorher. Die Folie kann später vorbildgetreu einfallen und alles ist gut. :cool:

Es würde mich immer noch sehr interessieren, was Ihr zur hier schon angesprochenen Notwendigkeit von Stegen zwischen den Holmen meint, speziell für dieses Modell und seinen genannten Einsatzzweck.

Danke für Eure Hilfe!

Grüße
Ralph
 
Hallo Ralph

Schön zu hören, dass das mit dem Beplanken funktioniert hat. Und dass du sogar Gewicht gespart hast..:D

Zum Holm würde ich sagen, für den Alltagsbetrieb reicht der. Die Kiefernleisten sehen sehr massiv aus. Was ich nicht weiss ist, ob der Holm auch in Notsituationen hält. Zum Beispiel wenn du aus dem Reflex heraus voll am Höhenruder reisst.
Ich persönlich würde dort Holmstege aus zb. 4mm Balsa einbauen.
Ob dir die vielleicht 30 Gramm an Mehrgewicht das Mehr an Sicherheit wert sind, musst du entscheiden.
Die richtige Antwort kannst du aber leider nur im Flug herausfinden.

Gruss Martin
 
Es würde mich immer noch sehr interessieren, was Ihr zur hier schon angesprochenen Notwendigkeit von Stegen zwischen den Holmen meint, speziell für dieses Modell und seinen genannten Einsatzzweck.
Damit das "Rohr" der D-Box tosionssteif ist, muss es eigentlich geschlossen sein. ABER: Wenn dort, wo es geschlitzt ist, durch andere Massnahmen verhindert wird, dass sich die Holmgurte (eigentlich die Ränder des Schlitzes) gegeneinander verschieben, dann ist es auch steif. Die einfachste Methode, die das Material am besten ausnutzt, sind durchgehende Stege, aber die zwei T-Holme, die durch genügend Biegesteife Rippen verbunden werden, gehen auch. die Bauweise nutzt aber das Material nicht besonders gut aus, denn auch der Holm ist für eine gute Biegesteifigkeit und -Festigkeit auf schubfeste Verbindung zwischen den gurten angewiesen, und die Rippen können diesen Dienst nicht besonders gut leisten.
 

Ralph Stepper

Vereinsmitglied
Danke Martin und Markus.

Die Konstruktion mit den beiden überdimensionierten T-Holmen fand ich anfangs auch etwas sonderbar und mit dem Grundwissen, dass Ihr hier vemittelt habt, scheint der Konstrukteur entweder nicht sonderlich viel oder ganz besonders neue Kenntnisse von der Konstruktion eines Flugmodells zu haben. :rolleyes:
Ich habe mich damals für diesen Storch-Bausatz entschieden, weil er - trotz Mängel in der Vorbildtreue - ein deutlich leichteres Fluggewicht versprach, als der andere auf dem Markt befindliche dieser Größe. Wenn ich nun an die Verwendung der gefühlt bleischweren und dabei offensichtlich auch noch suboptimalen 15 x 4 mm Kiefernleisten denke, kommt noch ein weiterer Strich auf die Mängelliste drauf.

Das mit den Stegen überleg ich mir noch. 50-60 g Mehrgewicht ärgert mich, ist aber bei der zu erwartenden Gesamtbauzeit und dem Wert des flugfertigen Modells vermutlich leichter zu verschmerzen, als unter Umständen im Flug nachgebende Holme...

Ich glaube, bei den ganzen Nachbesserungsmaßnahmen muss ich zwischendrin wohl doch mal den Rumpf vorziehen, damit sich motivationstechnisch wieder mal etwas positives tut. :(
Vielleicht fange ich ja mit der wunderschönen Nase an, 7 hochdetaillierte Freunde wollen noch zusammengebaut werden...:

m.s.505_016.jpg

Diese gut 200 g Mehrgewicht werde ich mit Genuss und Freuden verbauen!! :D:D:D

Grüße
Ralph
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied

Ralph Stepper

Vereinsmitglied
Hallo Hans,

danke für Deine Meinung, wobei ich die Holme besser da lasse, wo sie sind.
Ich denke, ich werde die Stege aus 4 mm Balsa realisieren.

Den Link zum Citabria-Thread kannte ich schon, wirklich extrem, was an Leichtbau möglich ist. Da muss ich noch 'ne ganze Menge lernen, um auch nur in die Nähe eines solchen Ergebnisses zu kommen... :rolleyes:

Grüße
Ralph
 
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