Rippenflügel mit Kohleholm?

GC

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Wenn man aus einen alten Baukasten einen Rippenflügel mit gestanzten Rippen bauen möchte, z.B. einen 4m Segler, ist es dann nicht sinnvoll, die Kiefernholme durch 4-Kank-Kohlestäbe zu ersetzen? Oder muss es unbedingt rund sein? Aber die Rippen sind schon gestanzt.
Hat jemand Erfahrung mit so was oder was würdet ihr machen?
 
Ich denke, dass das ändern eines Baukastens nicht so ohne weiters einfach zu bewerkstelligen ist. Da muss soviel verändert werden, dass man schneller komplett eine neue Fläche fertig hat. Ohne eine große Bauerfahrung wird schnell murks gemacht. Ich frage mich auch, wo du ca 2m lange Kohlevierkant kaufen möchtest. Oder machst du die selbst? Bei einen Rohrholm ist wieder das anbringen und richtige platzieren der Löcher in den fertigen Rippen für den Rohrholm nicht so einfach. Was macht man mit den Ausschnitten für den originalen Holm in den Rippen, einzeln auffüttern?
Ich würde dir daher vorschlagen ändere nichts und baue das Ding so wie vom Erfinder vorgesehen. Wenn der Vogel dann gut funktioniert, kannst du ja einen zweiten nach Plan mit deinen Veränderungen machen.
Also kurz zusammengefasst: es ist nicht unmöglich aber sehr schwer.

Franz
 

Quaxx

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Moin.

CFK-Profile und

Rippenflügel
... ist in meinen Augen kein Widerspruch. Ich baue gerade ein RC Motormodell, das ich selbst konstruiert habe, auf genau diese Weise. Vierkant CFK-Profil im klassischen Kastenholm. Wichtig ist, dass das CFK-Profil gut verklebt wird. Bei Halbzeug ggf. die Oberfläche anrauen und Sekundenkleber verkleben oder Stabilit-Express oder anderem Kleber auf Epoxy-Basis.

Baukasten
Bei einem Baukasten kannst Du das meiner Meinung nach natürlich auch machen. Wichtig ist, dass CFK natürlich eine viel höhere Festigkeit hat, als die Kiefernleisten. Ein Holm liefert große Biegesteifigkeit aber nicht nur aufgrund von der hohen Festigkeit der Holmgurte, sondern auch aufgrund der Fähigkeit die Scherkräfte zwischen den Holmgurten zu übertragen. Wenn Du mehr Festigkeit anstrebst und die Kiefernleisten eins zu eins in ihren Abmessungen durch CFK ersetzt, dann sind die Holmgurte um ein vielfaches fester als die Kiefernleisten. Ohne kräftigere Holmstege kann das aber nur bedingt genutzt werden. Dafür müßtest Du auch die Holmstege verstärken. Verkleinerst Du die CFK Gurte im Querschnitt um auf äquivalente Gurtfestigkeit wie mit den Kiefernleisten zu kommen, dann sparst Du Gewicht bei gleicher Festigkeit. Dann wirds aber mit fertig gestanzten Rippen schwieriger, weil die Aussparungen nicht mehr stimmen. Ein Ausweg könnte sein, CFK-Vierkantrohre zu verwenden, mit Außenabmessungen wie die ursprünglich vorgesehenen Kiefernleisten.

Wichtig ist beim Verbauen von CFK auch, dass die Streckgrenze und Bruchdehnung eine ganz andere ist, als von Holz. Ein CFK-Holmgurt macht andere Flügelbauteile, die bei einer Holzkonstruktion sonst auch Teile des Biegemoments übernehmen quasi arbeitslos. Und nur noch der CFK-Kram trägt die Last. Die Festigkeit der Holzteile und die der CFK-Teile addieren sich dann NICHT! Vielmehr übernimmt erst das CFK-Bauteil die Last allein. Wenn der CFK-Kram unter Last bricht, dann trägt der Holzkram die Last allein und bricht danach. Deswegen kann ich über viele gutgemeinte CFK-Verstärkungen an Holz-, Metall- oder GFK-Konstruktionen regelmäßig nur den Kopf schütteln. Darüber sollte man nachdenken.

Gutes CFK Halbzeug findest Du bei R&G. Die haben sehr viele Vierkantprofile im Angebot. Ich würde dabei auf unidirektionale Faserausrichtung (für Holmgurte) und hohe Festigkeit der Fasern achten (da gibts Unterschiede in den Eigenschaften der Fasern). Wenns nötig ist, bekommst Du da sogar 2 m lange Profile. Es gibt dort auch Profile, deren Oberflächen bereits so gut sind, dass sie angeblich ohne weitere Vorbehandlung (anschleifen, entfetten) verklebt werden können.

Liebe Grüße
 

shoggun

User gesperrt
Hallo Gerhard

Ich an deiner Stelle würde einfach die vorgesehenen Kiefernholme etwas abschleifen/Hobeln, und 2-3 Kohlerovings auflaminieren. (mit Abstufung)
Dann hast du wenig Aufwand, kaum Gewichtszunahme, dafür aber eine deutlich steifere Fläche.

Gruss Mathias
 

Quaxx

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Nein! Genau falsch!!!

Die abgeschliffenen Kiefernleisten können die CFK-Rovings NICHT verstärken, wegen der unterschiedlichen Bruchdehnung bzw. Streckeigenschaften unter Last. Die Kiefernleisten sind arbeitslos, sobald da CFK ins Spiel kommt. Die Kiefernleisten sind dann nur unnötiger Ballast. Das CFK trägt dann die ganze Last allein und muß deswegen ausreichend groß dimensioniert sein und daher nicht einfach ein zwei CFK-Dinger drauf pappen.

Liebe Grüße
 
Ich an deiner Stelle würde einfach die vorgesehenen Kiefernholme etwas abschleifen/Hobeln, und 2-3 Kohlerovings auflaminieren. (mit Abstufung)
Dann hast du wenig Aufwand, kaum Gewichtszunahme, dafür aber eine deutlich steifere Fläche.
Alternativ Kiefer durch dünneres Balsa ersetzen und Kohle aufdoppeln (evtl. Kohle in der Festigkeitsmässig ungünstigeren unteren Lage anordnen, dann lässt sich das Resultat einfacher weiterverarbeiten (z.B. Holm Oberseite verscheifen vor dem Aufbringen einer Nasenbeplankung.)
 
Wichtig ist beim Verbauen von CFK auch, dass die Streckgrenze und Bruchdehnung eine ganz andere ist, als von Holz. Ein CFK-Holmgurt macht andere Flügelbauteile, die bei einer Holzkonstruktion sonst auch Teile des Biegemoments übernehmen quasi arbeitslos. Und nur noch der CFK-Kram trägt die Last. Die Festigkeit der Holzteile und die der CFK-Teile addieren sich dann NICHT! Vielmehr übernimmt erst das CFK-Bauteil die Last allein. Wenn der CFK-Kram unter Last bricht, dann trägt der Holzkram die Last allein und bricht danach. Deswegen kann ich über viele gutgemeinte CFK-Verstärkungen an Holz-, Metall- oder GFK-Konstruktionen regelmäßig nur den Kopf schütteln.
Immer wieder kolportiert, und immer wieder falsch. Zumindest bei Kiefer. Kiefer hat praktisch die gleiche Bruchdehung wie Kohle. Wenn also die Konstruktion in Kiefer gehalten hat, hält sie bei beliebigem Ersatz durch Kohle immer noch, sie wird einfach festigkeitsmässig völlig überdimensioniert.

Bei meinem Vorschlag mit Balsa wird man den ganzen Kohlegurt ausreichend dimensionieren müssen. Das braucht allerdings, wenn vorher Kiefer gehalten hat, keinen sehr grossen Querschnitt.

Richtig ist, das "Verstärkung" von GFK durch Kohlerovings unsinning ist, solange die Kohle nicht für praktisch die ganze Last dimensioniert wird.
 

GC

User
Vielen Dank erst mal für Eure kurzfristigen Beiträge!

Quaxx,
ich glaub, ich habe es verstanden: Wenn man einen Bindfaden zur Verstärkung eines Gummibandes nimmt, dann reisst erst der Bindfaden und anschließend hält der Gummi auch nicht mehr aus.

Ich glaube ich bleibe bei den Kieferleisten. Obwohl ein durchgängiger 2m Ober und Untergurt hält sicherlich mehr als ein Kieferholm. Die Verkastungen sollten dann aber auch sinniger Weise durch Kohleplättchen ersetzt werden und die Rippen, Nase- und Endleiste, Beplankung ... oje ;). Das wäre ein geiler CFK-Flügel. :)
 

Quaxx

User
Bindfaden und Gummiband ist ein prima Vergleich. Wäre mein nächster Versuch gewesen es zu erklären.

@Markus
Danke für Deine Kritik. Ich lern gern dazu. Hast Du Materialkennwerte von Kiefernholz? Dann laß uns mal vergleichen. Meiner Erinnerung nach, gibt es keinen Werkstoff der sich unter Last so wenig dehnt wie Kohlefaser. Daher ist es meiner Meinung nach egal mit welchem Werkstoff man das CFK kombiniert, die Kohlefaser wird immer alleine die Last übernehmen. Mag sein dass Kiefernholz sich auch ziemlich wenig dehnt unter Last; aber doch bestimmt mehr als CFK. Wenn Du zahlen hast, bin ich da sehr gespannt! Wichtig ist auch, dass die Bruchdehnung von Kiefernholz schwankt, weil es ein natürlicher Rohstoff ist. Auch die Feuchtigkeit von Kiefernholz beeinflußt die Bruchdehnung. Es wird meiner Meinung nach unweigerlich zu Differenzen zwischen Holz und CFK kommen. Und genau dann fängt das CFK an, den Job allein zu machen.

Meiner Meinung nach gibts nur zwei Lösungen: entweder die Last wird NUR von CFK übernommen und von nix anderem oder man ändert die Hebelverhältnisse. Für einen Flügelholm also beispielsweise die Kiefern-Gurte in größerem Abstand (Holmhöhe) verbauen, als die CFK-Holmgurte. Dann muss sich bei gleicher Last und Durchbiegung der Holzkram stärker dehnen als der CFK-Kram. Das muss man dann aber schon sehr gut auf einander abstimmen. Und vor allem ists irgendwie trotzdem Unsinn, weil man das CFK dann ja lieber mit großem Hebelarm einsetzten könnte und somit in Sachen Leichtbau klüger (effizienter) unterwegs wäre.

Es gibt in meinen Augen keine Notwendigkeit bei einem Flügelholmgurt Holz und CFK zu kombinieren. Man kann doch einfach die Holmgurte entweder aus CFK ODER aus Holz machen.

Holmstege: Ich bin der Ansicht, dass man einen CFK-Holmgurt ruhig mit Holzstegen kombinieren kann. Beispielsweise CFK-Holm-Gurte und Sperrholz-Stege wo die Maserung in 45 Grad verläuft zu den Gurten.

Und bei CFK-Holmgurten ist meiner Meinung nach maschinell hergestelltes Halbzeug besser als handlaminierte Rovings. Beim maschinellen Verfahren werden die Rovings schnurstraks gerade verlegt. Das bekommt man manuell nie so gut hin. Beim schlangenlinien verlegten Hand-Roving wird dann die Matrix verformt anstatt, dass der Faserroving gerade auf Zug belastet wird.

Gerhard, guck doch einfach mal bei R&G in den Katalog. Das CFK-Halbzeug kostet nicht die Welt und die Auswahl ist sehr groß. Nimm ein Vierkantrohr mit selben Außenabmessungen wie die Kiefernleisten. Du kannst auf diese Weise viel Gewicht einsparen bei gleicher Festigkeit. Oder die Festigkeit erhöhen bei gleichem Gewicht. Oder sogar beides gleichzeigit! Ein echter Gewinn für ein Flugmodell.

Ich würde keine Kiefernholmgurte mehr verbauen, seitdem es so schönes CFK-Halbzeug gibt. Mann muss echt nicht den ganzen Flieger aus CFK bauen, das ist sehr aufwändig und teuer. Aber gerade die Flügelholmgurte oder ähnliche Bauteile aus CFK - das bringt viel und kostet nicht Welt. Und ist auch relativ einfach zu bauen.

Liebe Grüße:)
 
@Markus
Danke für Deine Kritik. Ich lern gern dazu. Hast Du Materialkennwerte von Kiefernholz? Dann laß uns mal vergleichen. Meiner Erinnerung nach, gibt es keinen Werkstoff der sich unter Last so wenig dehnt wie Kohlefaser.
Holmberechnungs-Excel von Christian Baron (Der Industriestandard :D) Bruchdehnung Kohle: mindestens 0.8%, z.T. mehr. Kiefer und Balsa längs: 0.7%.

Kohle hat allerdings soviel höheren E-Modul als Holz, dass schon der kleinste Querschnitt die Last dann praktisch allein übernimmt. Aber eben: Wenn Kiefer gereicht hat, dann reicht Kohle auch.
 
Ich würde keine Kiefernholmgurte mehr verbauen, seitdem es so schönes CFK-Halbzeug gibt.

Ne, Moment mal, Kiefernholz sieht total gut aus, lässt sich hervorragend mit Leim kleben und riecht sehr gut beim Sägen und schleifen.
Und bei Konstruktionen wo Kiefern-Holmgurte schon immer gehalten haben halten sie auch nach der Erfindung der Kohleholmgurtes.

Ech jetzt, ein Grunau Baby mit Kohleholm, ich bitte Dich.... bei Zweckbauten natürlich gerne, aber Schönheit muss sein!

Thomas
 

Julez

User
Meiner Erfahrung nach versagt meistens die Verkastung vor den Kiefernleisten bei entsprechenden Holmen. Wenn man also ein bisschen mehr in eine anständige Verkastung investiert, hat man bereits viel gewonnen.

Ansonsten, Mark Drela hat viel Hervorragendes geschrieben zur korrekten Auslegung konventioneller Holme.

Komplett auf voller Breite hartes Balsa dazwischen, umwickeln mit Kevlarrovings schadet auch nicht.

http://www.charlesriverrc.org/artic...n/AllegroLite_Mid_Building/mid_panel_wrap.jpg

https://www.google.de/search?q=mark...nnel=fflb&gws_rd=cr&ei=C4FuUtWzMo7JsgbsiYCYCw

http://www.charlesriverrc.org/articles/allegrolite2m/Allegro-LiteSite-Oct30-2000.pdf

http://www.charlesriverrc.org/artic...teSite-Oct30-2000.pdf#page=23&zoom=auto,0,678

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1894426

http://www.charlesriverrc.org/articles/allegro-lite-construction/AllegroLite_Mid_Building/

http://www.charlesriverrc.org/articles/allegro-lite-construction/AllegroLite_Tip_Building/
 

Quaxx

User
Holmberechnungs-Excel von Christian Baron (Der Industriestandard ) Bruchdehnung Kohle: mindestens 0.8%, z.T. mehr. Kiefer und Balsa längs: 0.7%.

...dann müßte man es kombinieren können. Bin da aber trotzdem skeptisch, weil Holz naturbedingt schwankt und auch die Holzfeuchte eine Rolle spielt.

Kohle hat allerdings soviel höheren E-Modul als Holz, dass schon der kleinste Querschnitt die Last dann praktisch allein übernimmt. Aber eben: Wenn Kiefer gereicht hat, dann reicht Kohle auch.

:confused: versteh ich nicht. Was hat das E-Modul denn mit der Material-KOMBINATION zu tun? Da ist doch nur die Dehnung interessant und der Wärmeausdehnungskoeffizient (andere Baustelle).

Bitte klär mich auf.

Liebe Grüße
 
:confused: versteh ich nicht. Was hat das E-Modul denn mit der Material-KOMBINATION zu tun? Da ist doch nur die Dehnung interessant und der Wärmeausdehnungskoeffizient (andere Baustelle).
Es hat damit zu tun, wer in der Kombination welchen Anteil der Last übernimmt (Dehnung ist im Laminat ja erzwungen gleich). Da die Bruchdehnung gleich ist, kann Kiefer problemlos teilweise durch Kohle substituiert werden. Schon bei relativ kleinen Querschnittanteilen Kohle wird allerdings die Kiefer ziemlich arbeitslos.
 

Quaxx

User
wenn die Bruchdehnung gleich wäre, würde ich zustimmen. Genau die zweifel ich aber an. Deine gelieferten Daten sind gut. Und von daher hast Du Recht und es sollte gehen. Aber was ist mit natürlichen Schwankungen? Dann könnte es eben doch noch in die Hose gehen? Meinst Du nicht?

Ich glaub ich verstehe jetzt Deinen Einwand mit dem E-Modul. CFK ist so Mega-fest: sobald da bissi CFK auftaucht läuft jede Zugkraft schreiend davon. Bis man das ans Strukturversagen bringt muss man also schon rohe Gewalt anwenden. Und daher wird die Kiefer arbeitslos in Deinen Augen. Korrekt? Dann müßte es meiner Meinung nach der sauberen Beschreibung nach aber heißen: Sobald da CFK ins Spiel kommt wird der Verbund aus CFK und Kiefer praktisch arbeitslos, weils überdimensioniert ist. Hab ich Dich da richtig verstanden?;)

Liebe Grüße
 

astro

User
... wegen der unterschiedlichen Bruchdehnung bzw. Streckeigenschaften unter Last. Die Kiefernleisten sind arbeitslos, sobald da CFK ins Spiel kommt...

Den Vergleich zwischen Holz und CFK an der Bruchdehnung zu orientieren ist falsch. Streckeigenschaften (gemeint Dehnung) ist schon besser, richtig ist der Vergleich anhand der E-Moduln. Bei einem kombinierten Gurt verteilt sich die Last im Verhältnis der E-Moduln.
Diese sind für Kiefer ca. 12000 N/mm^2, für Carbonfasern in Richtung der Fasern ca. 150000 bis über 300000 N/mm^2, je nach verwendeter Faser.
Die Faser übernimmt also ein Vielfaches der Last im Vergleich zum Kieferngurt, dieser wird deutlich entlastet. Insofern hat Quaxx vollkommen recht.
Allerdings hat die Kohlefaser auch eine deutlich höhere Zugfestigkeit, sie ist also auch in der Lage diese höhere Last zu tragen.

Dimensioniert man, wie von Markus vorgeschlagen, die Rovings so, das diese die ganze Last aufnehmen können, ist man auf der sicheren Seite.

Gruß Achim
 

Quaxx

User
Hey Achim,

die Dehnungseigenschaften sind kaum rauszufinden. Bruchdehnung bzw. Streckgrenze sind Werkstoffdaten, die man schon eher mal auffinden kann. Und diese Daten lassen durchaus Rückschlüsse darauf zu, ob man die verschiedenen Werkstoffe gut kombinieren kann oder nicht.

Eine Frage noch an Dich: Wo bekomme ich dieses mega geile Kiefernholz mit 12.000 N/mm²? DAS möchte ich gern auch mal verbauen!!!:D Und das CFK erst...

Also Kiefernholz liegt da eher um den Faktor 100 kleiner. Eher bei so 120 N/mm². Realistischer und sicherer nimmt man besser 100 N/mm² an.

Liebe Grüße
 
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