Styro-Abachi Tragflächenbau, Steckung und Einziehfahrwerk

[jimmy_]

Lieber Rolf,

ja, da waren noch einige Fehler drin. Hatte beim ersten Mal nicht ganz verstanden, dass man bis zum Randbogen alles angeben muss (weil da immer stand "frei wählbar"). Ich habe die gleiche Datei (http://www.onnet.ch/Holmberechnung_Tucano.xls) nun entsprechend angepasst und als Zwischengrösse die Lage der Stützrippe angegeben. Jetzt sieht das ganze schon viel besser aus:


von mir gewählt:
- ca=1,2
- v=60 m/s
- Gewichtskraft (gesamt) = 80N
- Material für den Holmgurt = Kiefer.
- Holmbreite = von 20mm auf 6mm verjüngt
- Spannweite (nun korrekt) = 2000mm

vom Programm gerechnet
- Lastvielfaches = 19.6
- Holmgurtdicke t an der Wurzel = 7.70mm
- Holmgurtdicke t an der Stützrippe = 4.30mm
- Holmgurtdicke t am Randbogen t = 0.00mm (das muss auf 0 auslaufen, oder?)

Also brauche ich tatsächlich einen Holm!? Grmpf... Was ich nicht verstehe: wieso gibt man nur eine Beplankungsdicke, nicht aber ein Material an? Das hat doch einen Einfluss auf die Stabilität, ob jetzt Balsa, Abachi, oder Abachi/Glas?

Danke Rolf, kann da richtig gut profitieren :-) Cool
Gruss j

 

[Gast_8624]

...Was ich nicht verstehe: wieso gibt man nur eine Beplankungsdicke, nicht aber ein Material an? Das hat doch einen Einfluss auf die Stabilität, ob jetzt Balsa, Abachi, oder Abachi/Glas?

Hi jimmy,

das Biegemoment wird alleine vom Holm aufgenommen. Das Abachi ist "nur" Hülle um das Styropor drumrum. Styro ist nur der Stützstoff (formgebend für das Profil) und wird für die Holmberechnung nicht berücksichtigt.

Die Beplankungsdicke wird nur gebraucht um die mögliche Holmhöhe zu bestimmen. Dies ist wichtig, weil das Widerstandsmoment des Holms mit der Höhe in der dritten Potenz zunimmt!

Am Randbogen ist das Biegemoment = 0 darum auch Holmdicke = 0
Praktisch wirst du das nicht so machen, ist blöd herzustellen, je nach Geschick wirst du da einbischen was stehen lassen.

Der Holmgurt ist einfacher herzustellen wenn du eine käufliche Breite nimmst, die Breite constant lässt und die Abstufung durch die Dicke herstellst. Die Steckung wird aufgrund deiner gewählten Holmbreite ca. 3mm weniger breit genommen (automatisch), damit die Steckung mit Hülse zwischen die Verkastung passt

Bei constanter Holmgurtbreite rechnet dir das Programm auch die Steckung mit constanter Breite und nicht wie jetzt konisch.

Zum Beispiel Leisten 20x2mm gestuft aufeinander leimen, aber das Ende jeder Leiste ausspitzen damit keine plözlichen Querschnittssprünge auftreten. Bei Rowings als Holmgurt wird einfach diese Abstufung durch die Länge hergestellt. Das Programm zeigt das auch sehr schön.

Den Gurt konisch machen (hinter der Steckung) geht natürlich auch.
Der Verlauf des Biegemomentes längs der Spannweite ist nicht linear sondern quadratisch.

Du kannst auch mal probieren mit Rowings zu rechnen (CFK oder GFK). Probier es mal mit Gelege als Holmgurt, das ist dann ähnlich deinem Gewebedreieck unter dem Abachi im Bereich der Steckung. Die Rechnungswerte untereinander vergleichen, das hilft bei der Interpretation was man da eigentlich rechnet. Am Anfang der Beschäftigung mit dem Programm ist das vieleicht mehr verwirrend hilft aber trotzdem

Das Abachi vollflächig, vorne geschlossen (wichtig) durch eine Nasenleiste, hinten Ober und Unterseite miteinander verleimt, bildet einen geschlossenen "Kasten".
Dieses Konstrukt nimmt die Torsionkräfte der Fläche auf . Es reicht gegen die Torsion je nach Fall und Bauweise auch die sogenannte D-Box = Holm mit Verkastung und Beplankung der Ober/Unterseite der Nase bis zum Holm.

Gruß Rolf

ps...reichen dir 60m/s für deinen Flugstil?

 

[Gast_8624]

Hi jimmy,

hab mir nochmal dein *xls angeschaut...
Du hast nur eine Stützstelle eingegeben, bei 360mm.

Vorschlag:
Teile deine Fläche in 5 Trapeze auf. Die Profiltiefe an den entsprechenden Stellen musst du dir zu Fuß selbst ausrechnen

Das gibt dann mit mehr Stützstellen einen besseren Überblick über den Verlauf längs der Spannweite.

Und schau mal beim Verbinder. Nach recht scrollen, da gibt es auch die Werte für
anderes Material, z.Bsp. auch für Stahl als Rundmaterial

Gruß Rolf

 

[MarkusN]

das Biegemoment wird alleine vom Holm aufgenommen. Das Abachi ist "nur" Hülle um das Styropor drumrum. Styro ist nur der Stützstoff (formgebend für das Profil) und wird für die Holmberechnung nicht berücksichtigt.

So wird bei Baron gerechnet, und bei Seglern mit ihrer hohen Streckung ist das auch sinnvoll. Wie aber die Erfahrungen von hunderten Motorfliegern belegen, darf man sich bei niedriggestreckten Flügeln durchaus auch darauf verlassen, dass die Beplankung bzgl. Biegemoment mitträgt.

Gib doch einmal im Berechnungstool Glas als Holmmaterial ein als Holmhöhe etwa 1/4 der Profildicke und als Holmbreite die Fügeltiefe. (Oder kann man mit konstanter Holmhöhe auch die Breite Ausgeben lassen? Bin zu faul das nachzuprüfen). Du wirst sehen, dass das Glas unter der Schale einiges trägt. (Sauber müsste man das ganze anders rechnen, Trägheitsmoment als Integral über die Profilform (kann man mit Trapezregel oder Simpson annähern), aber für eine Abschätzung geht es auch mit dem Baron Excel.)

Es bleibt aber das Problem des Steifigkeitssprungs am Steckungsende. Es ist deshalb sinnvoll, einen allfälligen Steg keilförmig auslaufen zu lassen. Auch hier zeigt sich aber, dass bei den stumpigen Motorfliegerflügeln auf einen Steg verzichtet werden kann. Das Styro ist schubfest genug, um den Schubfluss zu garantieren.

Steckungsende dann in einer Halbrippe aufnehmen. Die grossen Widerstandsmomente liegen ohnehin vorne, wo das Profil dick ist. Wenn man noch etwas gutes tun will, unterlegt man die Beplankung bei der Halbrippe mit einer zusätzlichen Lage Glas.

 

[Gast_8624]

Hallo Markus,

schön das Du dich hier einklinkst, ich fühlte mich schon als Alleinunterhalter...

Ich sehe das auch so wie Du, ob aber das Biegemoment wie es die Rechnung nach Baron ausweist ohne Holm von der Fläche verkraftet wird, das ist dann Versuch und Irrtum.

Auf den problematischen Steifigkeitssprung am Steckungsende hatte ich jimmy auch schon hingewiesen.

Die jetzigen Dimensionen basieren auf einem Lastvielfachen von "nur" etwa 20 (v = 60m/s), und dafür brauche ich, nein jimmy, zwei Kieferholme (20x6mm mit Steg). Ich denke das wird bei dem angestrebten Flugstil mehr werden (v > 60m/s).

Wenn ich mir eine F3B-Auslegung anschau, mit einem Lastvielfachen von ca. 50, dann weiss ich nicht ob man den Holm bei einer solchen Fläche wie jimmy sie haben will wirklich weglassen kann.

Kann das Styro/Abachi/Glasgewebe alleine die Kraft aufnehmen wenn es die zwei Kiefergurte 20x6mm mit Steg nicht gibt?

Mit solchen Flächen hab ich leider keine eigene Erfahrung, komme aus der Seglerfraktion.

Gruß Rolf

 

[MarkusN]

Mit solchen Flächen hab ich leider keine eigene Erfahrung, komme aus der Seglerfraktion.

Ich dito. Aber ich weiss, dass die dicken Kunstflugflächen oft holmlos gebaut werden und in der Luft halten.

 

[Gast_8624]

Hallo Markus,

- oft holmlos, also nicht immer
- dicke Kunstflugfächen halten.....Profil E207, nicht wirklich dick

Gruß Rolf

 

[jimmy_]

Hallo zurück,

Ich habe mich eigentlich schon für den Holm entschieden, obwohl ich vermutet habe, dass ich ihn wohl nicht in dieser Form brauchen werde. Trotzdem danke für deinen Input Markus! Ich nehms jetzt sportlich, ist gerade eine gute Übung für mich

Habe mich aber in den letzten 2 Tagen vorallem um eine einfache "Fowler" Flaps Vorrichtung bemüht (siehe Bild), welche ich entsprechend umsetzen werde.



Da meine Styroflächen noch immer nicht angekommen sind, konnte ich auch noch nicht wirklich loslegen - Wurzel- und Stützrippe liegen aber bereits vor.

Kleine Frage noch zu Holm und Stützrippe. Der Steckungsvierkant soll ja auf Wurzelrippe und Stützrippe aufliegen. Die Holmgurten sind durchgehend, also liegen sie in einer Nut oberhalb und unterhalb von Wurzel- und Stützrippe. Der Steg wird aber an der Stützrippe unterbrochen. (sonst wäre ja die Stützrippe halbiert und die Kraftübertragung der Steckung auf die Stützrippe wäre nicht mehr gegeben?!). Bin ich da auf dem richtigen Weg? Falls unverständlich werde ich eine Zeichnung machen :-)

Gruss
jimmy

PS: @Rolf: v wird auf 70m/s erhöht. Trapeze habe ich fürs erste (hier präsentiertes *xls) nur zwei verwendet, da ich vorallem die Dicke an der geplanten Stützrippe wissen wollte. Für die tatsächliche Dimensionierung habe ich mehrere Hilfspunkte eingeführt.

 

[FamZim]

Moin

Da das Fahrwerk ja ein großes Loch in der unteren Beplankung erfordert, kann diese dort ja keine Kräfte übertragen und alles geht nur über einen Holm, der auch schon weiter nach vorne mußte, wie ich lese.
Um die Fahrwerksöffnung herum sollte darum Gewebe diagonal auf der Beplankung vorhanden sein, um die Kräfte um zu leiten.
Ein Hilfsholm hinter der Fahrwerksöffnung bis zur Stützrippe hilft auch.

Gruß Aloys.

 

[Milan]

Hallo Jimmy.

Der Steckungsvierkant soll ja auf Wurzelrippe und Stützrippe aufliegen. Die Holmgurten sind durchgehend, also liegen sie in einer Nut oberhalb und unterhalb von Wurzel- und Stützrippe. Der Steg wird aber an der Stützrippe unterbrochen.

Die Stützrippe (Sperrholz?) selbst wird zum Teil Steges - also alles in Butter!

 

[jimmy_]

Die Stützrippe (Sperrholz?) selbst wird zum Teil Steges - also alles in Butter!

Moment.. das habe ich nicht verstanden Was wird mit der Stützrippe ("zum Teil Steges")?

Die Stützrippe ist ein Abachi Klotz, welcher 20mm breit ist.

 

[Milan]

Hallo Jimmy.

Der Steckungsvierkant soll ja auf Wurzelrippe und Stützrippe aufliegen. Die Holmgurten sind durchgehend, also liegen sie in einer Nut oberhalb und unterhalb von Wurzel- und Stützrippe. Der Steg wird aber an der Stützrippe unterbrochen.

Die Stützrippe (Sperrholz?) selbst wird zum Teil Steges - also alles in Butter!

Eine andere Frage wäre die, ob zwischen Wurzel,- und Stützrippe überhaubt noch Steg und Gurt erforderlich sind? Verbiegt sich der Vierkantverbinder als Teil des Gesamtholmes überhaubt? Ich kenne auch nur die Variante, die Holmgurte bis zur Wurzelrippe zu führen. Aber ob das auch zwingend so sein muß?

LG

Harry

 

[Milan]

Hallo Jimmy.

Entschuldugung wegen des Doppelpostings.

Moment.. das habe ich nicht verstanden Was wird mit der Stützrippe ("zum Teil Steges")?

Der Holm besteht doch aus einem oberen und unteren Gurt ( Kiefer oder Rovings) und dem dazwischen befindlichen Steg ( Balsa, Kiefer oder was weis ich).
Wenn du die Wurzelrippe und Stützrippe (Abachiklotz) mit einer Nut versiehst um den Gurt einzulegen, fungiert das verbleibende Material zwischen den Nuten als Steg.
Der Gesamtsteg auf die gesamte Flügellänge betrachtet besteht jetzt aus dem Material der Stützrippe/Wurzelrippe und dem von dir gewählten Stegmaterial längs des Flügels.

LG

Harry

 

[jimmy_]

Wenn du die Wurzelrippe und Stützrippe (Abachiklotz) mit einer Nut versiehst um den Gurt einzulegen, fungiert das verbleibende Material zwischen den Nuten als Steg.

Jetzt habe ich verstanden, danke! Ja obs die Steckung verbiegt, glaub ich nicht. Aber ohne Gurt und Steg zwischen Wurzel- und Stützrippe gäbe es doch einen "Kräftesprung" ab der Stützrippe nach aussen - mit einem durchgehenden Gurt kann ich da entgegen wirken.

Gruss
jimmy

 

[Milan]

Hi Jimmy

Aber ohne Gurt und Steg zwischen Wurzel- und Stützrippe gäbe es doch einen "Kräftesprung" ab der Stützrippe nach aussen

Hmm, so ein Holmversagen (Flügelbruch) wird in der Praxis aufgrund zu hoher Zug,- oder Druckbelastung der Gurte geschehen.

Der Gurt auf der Oberseite wird bei positiver Belastung (Looping) auf Druck belastet und möchte gern einknicken. Das wird er dort tun, wo er nicht durch einen stützenden Steg daran gehindert wird. Liegt der Gurt in der Nut der Stützrippe, wird er an dieser Stelle nicht früher nachgeben als weiter aussen im Flügel.

Ab der Stützrippe bis zur Wurzelrippe stellt die Rechtecksteckung den Holm dar - bevor sich dieser duch die Biegekräfte überhaubt verformt, rieselt der "Außenflügel" bereits vom Himmel.
Der Kräftesprung an der Stützrippe wird duch die Weiterführung der Gurtes bis zur Wurzelrippe m. E. noch eher größer.

Ich bin übrigens davon überzeugt, das bei einem Motorflugzeug die Tragflächen direkt am Rumpf abmontieren und nicht der Flügel selbst versagt.

Harry

 

[Gast_8624]

Ab der Stützrippe bis zur Wurzelrippe stellt die Rechtecksteckung den Holm dar

NEIN
Wie soll das denn ohne Holm funktionieren?
Die Kräfte aus der Steckung werden in den Holm abgeleitet, wohin sonst?

Hallo jimmy,

wenn Du deine Steckung zwischen die 20mm breiten Ober-Untergurte einbaust, beidseitig einen Steg anbringst (verkasten), dann brauchst Du am Ende der Steckung keine Stützrippe.

Der Holm kann die Kräfte aus der Steckung gut aufnehmen und ableiten. Er ist ja an dieser Stelle für das dort auftretende Biegemoment gerechnet.

Natürlich muss der Holm hinter der Steckung weitergeführt werden. Ich würde noch etwa 10cm beidseitig verkasten, dann für den Steg dünneres Material nehmen und nach weiter außen reicht dann auch ein Steg nur auf einer Seite.

Du siehst ja in der Rechnung die nach außen (linear) abnehmende Stegdicke.

Als Wurzelrippe reicht auch 3-5mm Flugzeugsperrholz.

Wurzelrppe und Stützrippe aus 20mm dickem Abachi...viel hilft viel da hast Du dich ein wenig von dem swiss-composit pdf inspirieren lassen

Gruß Rolf

ps..deine Fowlerklappe sieht richtig gut aus. Es ist nur aus der Zeichnung kaum die Funktion zu entnehmen.
Welches Teil ist wo fest, was dreht sich um was, wo sind Lager oder Kulissen?

 

[jimmy_]

Wurzelrippe und Stützrippe aus 20mm dickem Abachi...viel hilft viel da hast Du dich ein wenig von dem swiss-composit pdf inspirieren lassen

Grins, dem ist so... jetzt habe ich extra diesen grossen Abachi Klotz bestellt und zugstutzt :-)

Übrigens bin ich jetzt verwirrt, nach deinem letzten Kommentar zum Steg (beidseitig weiterführen, dann nur eine Seite??)

Ich habe jetzt einfach mal zur Klärung eine Zeichnung gemacht. Also ich würde das ganze nun so wie auf dem Bild machen:



Erklärung:
- Grau: Gurt; Dimension 20mm konstant x Höhe dynamisch (berechnet mit Baron); Material Kiefernleiste; durchgehend (Nut in Wurzel- und Stützrippe)
- Gelb: Steg; Dimension ~ 20mm konstant (etwas weniger wegen beschichtung) x Höhe was noch übrig bleibt; Material Balsa hochkannt mit CFK Beschichtung (grün); nicht durchgehend - unterbrochen an Wurzel und Stützrippe
- Rot: Steckung: Dimension nach Baron, durchgehend bis und mit Stützrippe.

Wobei die Holmgurte nicht auf Null Höhe auslaufen, sondern wie diskutiert irgendwie auf 2mm.

Das ist also keine gute Lösung, wo soll ich was ändern?

@ Rolf: Bzgl. Fowler Flaps:
- blau steckt im Flügel und ist fix
- rot steckt in der Klappe und ist fix
- die grüne (khaki) farbe ist eine gefräste bahn im blauen stück
- bolzen im roten Klappenstück fahren auf dieser Bahn und bewegen somit die Klappe nach hinten und unten (ähnlich wie die robart fowler flap hinges, nur angepasst auf dieses modell)


Gruss
jimmy

 

[Gast_8624]

Grins, dem ist so... jetzt habe ich extra diesen grossen Abachi Klotz bestellt und zugstutzt...

... bau es ein... oder ...schnitz dir daraus ein paar schicke Randbogen
Hallo jimmy,

mal grundsätzlich:

Wenn Du die Gurte aus Holz baust, dann bist Du bei der klassischen Holzbauweise.
Dann mach auch alles aus Holz, die Stege auch.
Das die Stege bei C. Baron in GFK oder CFK angegeben sind, liegt nur daran das dort nichts Anders vorgesehen ist,
Die Kombination von Holz und Laminat funktioniert an dieser Stelle nicht wirklich gut, weil die Dehnungen zu unterschiedlich sind.

Der Steg aus Laminat ist so dünn das er alleine ausbeult. Deshalb wird Stützmaterial (Balsa oder Schaum) eingebaut um das Ausbeulen zu verhindern. So siehst Du bei C.Baron das der ganze Raum zwischen den Gurten mit Schaum ausgefüllt ist.

Der klassische Holzholm ist ein Doppel-T-Holm. Steg in der Mitte zwischen den Gurten.

Das wirst Du im Bereich der Steckung nicht machen, da wäre dir der Steg im Weg.
Also teilst Du den Steg (dünnes Sperrholz) in zwei Teile auf und leimst diese außen gegen die Gurte. Das ist auch viel einfacher zu handhaben. Du setzt das Sperrholz unten (außen am Gurt) bündig an, was oben über den Gurt übersteht wird abgeschnitten. Sitzt der Steg zwischen den Gurten gibt es viel Passarbeiten, denn das Ding ist ein Trapez.
Leim ist nicht dazu da um Spalte zu überbrücken....

Damit bist Du dann beim (auch) klassischen Kastenholm gelandet, daher der Spruch vom "verkasten".
Beim Kastenholm in Holz ist zwischen den Gurten und den außen liegenden Stegen nur Luft.

Da nun die Stege nach außen entsprechen der abnehmenden Querkraft (deswegen heißen die Dinger auch Querkraftsteg) immer dünner werden können nimmt man hinter der Steckung immer dünneres Holz und ganz nach außen macht eine zweiseitige Verkastung (statisch gesehen) keinen Sinn mehr.

Du willst den ganzen Raum zwischen den Gurten (gelb) mit Balsa (hochkant) ausfüllen.
Geht auch, dann brauchst Du die erläuterten Sperrholzstege außen an den Gurten nicht Das Balsa als Steg ist soviel Materilal, da brauchst Du keine CFK-Beschichtung mehr, zur Erinnerung, der Steg soll die Gurte am Ausknicken hindern!
.
Es führen viele Wege nach Rom ..

Gruß Rolf


edit:... sehe gerade das für den Steg auch Sperrholz gewählt werden kann..sorry für den Quatsch von weiter oben von wegen Stegmaterial...

 

[bassuko]

Hallo jimmy,

ich weiß nicht, ob du den Flügel schon gebaut hast. Bei meiner Tucano habe ich keinen Holm eingebaut, nur 1,5er Balsabeplankung mit Gebebezwischenlage bis zum Fahrwerk. Hält jetzt seit 16 Jahren. Achso, ich bin der Konstrukteur der Tucano.



viel Spaß, michael

 

[jimmy_]

Achso, ich bin der Konstrukteur der Tucano.

K. der Tucano von Vöster? :-) Cool - dann hätt' ich dann noch ein paar Fragen an dich, wen dem so ist. Baue den Flügel mit Holm, auch wenn es nicht üblich ist - aber ich sehe es als Übung und schaden tut's ja nicht!

Gruss
jimmy