Wie sägt ihr eure Holmstege?

[Yeti]

OK, dann sind wir beide uns auch darüber einig, dass die Stegbeschichtung vor allem die Schubsteifigkeit des Steges erhöht. Das kann sie aber auch nur, wenn die Ränder schubsteif angebunden sind. Das kann man von einer Faser, die stumpf vor dem Holmgurt endet, wohl eher nicht behaupten

 

[Kleinatze]

Kurz Zwischenfrage: Kostet ein sich (elastisch) biegender Flügel eigentlich Leistung? Oder, bringt dies nur steuertechnische Nachteile mit sich?

 

[Steffen]

@Kurbel:

Die Betrachtung der Flügelnase auf die Frage nach der Steifigkeitsauslegung ist das eine Ding. Dort gehen (i.A.) nur die Schubspannungen aus Torsion entlang und die sind eher relativ klein, wenn man auf Steifigkeit ausgelegt hat.

Im Holm dürfte das eine andere Sache sein. Die Spannung wollen ja irgendwie in den Gurt transportiert werden und dort haben wir dann zwar nicht unbedingt ein statisches Festigkeitsproblem, aber dennoch ein Betriebsfestigkeitproblem. Siehe auch F3B (die sicherlich höhere Beanspruchungen fahren, da sie nicht nur auf Steifigkeit auslegen).

@kleinatze:
ein durchbiegender Flügel an sich dürfte noch keine Leistung kosten. Aber da normalerweise Biegung und Torsion gekoppelt sind (wenn man nicht mit sehr feinen Entwurfsmitteln rangeht), führt Biegung i.A. zu Torsion und die kostet auf jeden Fall Leistung.

Ciao, Steffen

 

[Space]

OK, dann sind wir beide uns auch darüber einig, dass die Stegbeschichtung vor allem die Schubsteifigkeit des Steges erhöht. Das kann sie aber auch nur, wenn die Ränder schubsteif angebunden sind. Das kann man von einer Faser, die stumpf vor dem Holmgurt endet, wohl eher nicht behaupten

Die Fokossierung im Zusammenhang auf die vorherige Frage nach der Faserorientierung kann ich nicht nachvollziehen. Wieso sind alle sich bei 45° einig und du fokossierst dich nur auf einen Teil der wirkenden Kräfte?

Mein Eindruck ist, das du als Klebefläche nur die Schnittfläche der Beschichtung betrachtest. Das in meiner Zeichnung bzw. in dem Schnittbild klar gezeigt wird, daß die Klebefläche sich aus der Schnittfläche und den beiden Seitenflächen welche in den Gurt eintauchen oder alternativ in Mumpe eintauchen zusammen setzt, verstehe ich nicht

 

[Yeti]

Die Fokossierung im Zusammenhang auf die vorherige Frage nach der Faserorientierung kann ich nicht nachvollziehen. Wieso sind alle sich bei 45° einig und du fokossierst dich nur auf einen Teil der wirkenden Kräfte?

Der Holmsteg hat zwei Hauptaufgaben:
1. Er nimmt die wirkende Querkraft aus, die aus dem Auftrieb resultiert. Die Querkraft ruft im Steg Schubspannungen hervor, für die man zweckmäßiger Weise eine diagonale Faserorientierung wählt. Der Steg ist zwischen den beiden Gurten "eingespannt". Die Schubspannungen des Steges rufen in den Gurten, die das Schubfeld begrenzen, Längskräfte hervor. Damit diese Kraftübertragung in die Gurte funktioniert, benötigt man eine gewisse Klebelänge.

2. Der Steg hält die Gurte auf Abstand und wird dabei durch den sogenannten "Gurtabtrieb" belastet. Die Gurtabtriebskräfte drücken den Steg zusammen, weshalb Balsastege in der Regel mit hochkant stehender Maserung eingebaut werden.

 

[steve]

Hallo,
da hat sich ja eine interessante Diskussion entwickelt. Danke für die Info´s.
Mittlerweile habe ich den Steg auf Maß geschliefen und sauge gerade bei der Unterschale das Innenlaminat und den Steg ein. Irgendwie war die Harzschicht auf der Obenseite des Stegs dann auch verschwunden. Schon seltsam. Vielleicht wird´s ja doch nicht so schwer.
Mein Problem bei der ganzen Sache ist eher handwerklicher Natur. Natürlich würde ich am liebsten einen Steg aus Balsa-Hochkant in einigen abgestuften CFK-Schäuchen nass-in-nass mit der Oberschale einkleben. Dann hätte ich eine optimale Verbindung zwischen Steg und Cfk-Gurten. Der Holm ist aber an der Wurzel nun mal bloß 10mm dick- aussen sind es noch 5mm und die Breite geht von 15mm auf 3mm. Das ist bei Balsahochkant einfach nicht mehr ohne aufwändige Hilfsmittel auf Form zu bringen und in einen Cfk-Schlauch bekomme ich das nie und nimmer in einem Stück rein. Die Sache wird erst handhabbar, wenn von einer Seite oder in der Mitte etwa auf- oder einlaminiert wurde. Das war jetzt schon eine ziemliche Frimelei.
Ich bin schon am überlegen, ob ich mir eine einfache Hilfsform bauen soll.
Andererseits soll der Holm so wie beschrieben aufgebaut werden und dann allen Belastungen standhalten. Wie gesagt, ich bin über das sägen gestoplert.
Mal sehen, wie ich das künftig mache.
Grüsse

 

[steve]

Hallo,
....nicht der Steg, sondern der Gurt wurde heute eingesaugt. Das kommt davon, wenn man den ganzen Vormittag rumpantscht.
Grüsse

 

[Space]

Der Holmsteg hat zwei Hauptaufgaben:
1. Er nimmt die wirkende Querkraft aus, die aus dem Auftrieb resultiert. Die Querkraft ruft im Steg Schubspannungen hervor, für die man zweckmäßiger Weise eine diagonale Faserorientierung wählt. Der Steg ist zwischen den beiden Gurten "eingespannt". Die Schubspannungen des Steges rufen in den Gurten, die das Schubfeld begrenzen, Längskräfte hervor. Damit diese Kraftübertragung in die Gurte funktioniert, benötigt man eine gewisse Klebelänge.

2. Der Steg hält die Gurte auf Abstand und wird dabei durch den sogenannten "Gurtabtrieb" belastet. Die Gurtabtriebskräfte drücken den Steg zusammen, weshalb Balsastege in der Regel mit hochkant stehender Maserung eingebaut werden.

1.) Ja so ist das.
Siehst du dich instande, die benötigte Klebefläche zu errechnen? Erst dann hat deine Behauptung "es hält nicht", einen wirklichen Wert. Wenn du diese tust, vergiss bitte nicht das für einen 9mm breiten Steg aus 3mm Depron gebildet, 4 (6) senkrechte CFK/GFK Stege/Klebeflächen vorhanden sind.

2) Das Druck E-Modul von hochkant Balsa sollte bei etwa 10 kN/mm2 liegen, das von 45° CFK bei etwa 100. Das Balsa trägt also praktisch nicht zur Druckfestigkeit des Steges bei, weil die Faserbelegung des Steges alleinig die Last trägt. Das Balsa/Depron hat alleinig die Aufgabe das Ausbeulen des Gewebes zu verhindern. Das Depron, fester Schaum oder Balsa diese Aufgabe bewältigt ist in meinen Augen unzweifelhaft. Besser noch, bei parallelen Depronstegen liegen die inneren Faserstege ingebettet zwischen dem Schaumträger und die wirksame Krafteinleitung in den Gurt sollt gegenüber einem Schlauchsteg zumindest gleich wenn nicht sogar größer sein.

 

[Yeti]

Siehst du dich instande, die benötigte Klebefläche zu errechnen?

Ja. Wenn du mir die Lasten nennst.

Erst dann hat deine Behauptung "es hält nicht", einen wirklichen Wert.

Habe nicht behauptet, dass es nicht hält. Wenn es ohne Anwinkelung hält, beweist das nur, dass es auch ganz ohne Beschichtung gehalten hätte.

 

[Steffen]

Siehst du dich instande, die benötigte Klebefläche zu errechnen?

Ja, das kann er

Das Druck E-Modul von hochkant Balsa sollte bei etwa 10 kN/mm2 liegen, das von 45° CFK bei etwa 100.

Wo hast Du denn den Kennwert her? Meine Quellen sagen für CFK unter 45° 10000 MPa

Zudem hätte das E-Modul von Balsa auch so etwas dazu zu sagen, da es wesentlich mehr Querschnitt hat : 100g/m² CFK 35% -> 0.16mm dick

das macht nach Idafliegwerten E*d:

Balsa = 4200MPa mm
CFK = 1627MPa mm

Ciao, Steffen

Yeti war schneler

 

[Space]

Ja. Wenn du mir die Lasten nennst.

Was erwartest du an Lastangabe von mir? Ich denke nicht die Zug und Druckkräfte in der Verklebung, das ist ja die eigentliche Aufgabe. Für eine Rechnung kannst du ja mal einen standart F3x Segler annehmen:
Spannweite 3m, 8% Profil, Profiltiefe am Berechnungspunkt 210mm, Berechnungspunkt entspricht 50cm von der Wurzel, Max CA 0,9, L2xx Harz Verklebung, was fehlt...?

Wo hast Du denn den Kennwert her? Meine Quellen sagen für CFK unter 45° 10000 MPa

Da liegen wir doch zusammen:
MPa= N/mm^2
10kN = 10000 N/mm^2

 

[Yeti]

Was erwartest du an Lastangabe von mir? Ich denke nicht die Zug und Druckkräfte in der Verklebung, das ist ja die eigentliche Aufgabe.

Ich denke an die Schubübertragung zwischen Steg und Gurt. Nicht an Zug- oder Druckkräfte.

Für eine Rechnung kannst du ja mal einen standart F3x Segler annehmen:
Spannweite 3m, 8% Profil, Profiltiefe am Berechnungspunkt 210mm, Berechnungspunkt entspricht 50cm von der Wurzel, Max CA 0,9, L2xx Harz Verklebung, was fehlt...?

Für eine einfache Abschätzung brauche ich das Rumpfgewicht, die Flügelfläche und die max. Geschwindigkeit, bei der das CA von 0,9 erreicht werden soll.

Alternativ gleich das max. Lastvielfache.

Oder noch einfacher: Die an der Stelle wirkende resultierende Querkraft

 

[Steffen]

Da liegen wir doch zusammen:
MPa= N/mm^2
10kN = 10000 N/mm^2

Ich kann kN/mm2 schon im MPa umrechnen, ehrlich
Du hattest aber oben für CFK 100kN/mm2 angegeben und das ist halt Faktor 10 anders als die Idaflieg-Kennwerte.

 

[Space]

Ich kann kN/mm2 schon im MPa umrechnen, ehrlich
Du hattest aber oben für CFK 100kN/mm2 angegeben und das ist halt Faktor 10 anders als die Idaflieg-Kennwerte.

..die Quelle im Internet welche ich herangezogen habe, war "suboptimal"
Trotzdem ist der deutliche Unterschied im Druck E-Modul zwischen den beiden Materialien vorhanden, so daß bei eine Berechnung der Stegbelegung in der Praxis nur das CFK betrachtet wird.

@Yeti
Bin wirklich gespannt auf das Ergebnis, nimm doch einfach praktische Werte an:
Fläche:0,6m^2
Vmax: 50m/s
Masse Rumpf/LW:0,7kg
=> max Auftrieb 980N

 

[Steffen]

Trotzdem ist der deutliche Unterschied im Druck E-Modul zwischen den beiden Materialien vorhanden, so daß bei eine Berechnung der Stegbelegung in der Praxis nur das CFK betrachtet wird.

Nicht wirklich, denn das Verhältnis der E-Moduln ist nicht alles, das Querschnittverhältnis spielt auch eine Rolle.

Balsa (mittelschwer) hat zwar etwa das halbe E-Modul von CFK(45°), aber wenn man 62fachen Querschnitt einbringt (10mm zu 0.16), ist der Anteil zur globalen Steifigkeit (E*A) immer noch ungefähr das 30-fache!

Aber wie Yeti schon sagt, ist die Druck-/Zug-Steifigkeit senkrecht zum Holm eh uninteressant.
Bei der Schubbelastung sieht das ganze schon anders aus, aber dann muss eben auch die Stegbelegung angebunden sein, und da halte ich ein Eintauchen in den Gurt mit der Hoffnung auf hinreichende Klebelängen für ziemlich sportlich.

Wenn es hält, ist ja gut. Aber halten heisst 'immer' und nicht, dass der Flieger nach zwei oder drei Wettbewerbssaison 'weich' ist und zerplatzt.

Mindestens bei den F3B-Jungs ist das ja des öfteren so.

Ciao, Steffen

 

[steve]

Hallo,
diese rechnerischen Überlegungen finde ich ganz interessant. Könntet Ihr bei euren Betrachtungen berücksichtigen, dass der Holm bei meinen gerade im Bau befindlichen F5D-Modell von der Flügelmitte nach außen hin so sehr in der Dicke abnimmt, dass man ihn eigentlich auch als Dreieck betrachten kann.
Grüsse

 

[steve]

Hallo,
nun habe ich nach langen hin und her die Schalen mal zusammengeklebt. Habe dazu bei den Stegen eine Mampe aus Harz, reichlich gemahlene Kohlefaser, wenig Glasbubbles und ein wenig Tixotropiermittel verwendet. Die Stege habe ich vor dem Auftragen der Mampe mit Laminierharz bestrichen. An der Nase noch etwas von dieser Mampe und dann an der Endleiste mehr Bubbles und kein Cfk-Mehl. An der helleren Färbung noch schön zu kontrollieren .


Sollte seine ganz gute Verbindung des Stegs mit dem unteren Gurt ergeben. Schaut ziemlich großzügig aus, ist aber nur eine schmale Raupe. Sie ist ziemlich "nass" damit es mir nicht noch mal so geht, wie bei dem Beschichten der Stege. Für die ganzen Klebeflächen wurden 20g Harz genommen. Bei einer Fläche mit 1.300mm Spannweite nicht zu viel, ....denke ich mal. Ich hoffe dennoch, dass die Fläche nicht zu schwer geworden ist. Mal sehen...!
Grüsse

 

[steve]

fertig....aber 260g

fertig....aber 260g

Hallo,
26o g sind es geworden

....da ist aber noch reichlich Spielraum und die nächste wird bestimmt leichter.
Grüsse

 

[plinse]

Moin,

sieht doch gut aus, meine erste Batlethfläche war schwerer, allerdings mit Servos drinne, ... und auch reichlich Sicherheiten.

Ich sehe bei dir nur einen hinteren Steg. Hast du keinen Klappensteg bzw. Flächenabschlussteg? Oder trennst du die Klappen genau mittig von dem Steg aus?

 

[steve]

Klappensteg

Klappensteg

Hallo,
als Klappenstege sind zwei 3mm Balsastege in Cfk-Schläuchen eingebaut. Zwischen beiden ist eine 2,5mm Balsaleiste als Abstandhalter. Durch die dicke Mampe sieht du das nicht so. Auf den früheren Bildern wird´s etwas deutlicher.
Beide Stege liegen aber auf der Außenschale auf. Das war mir wichtig, weil ich mir denke, dass das Sandwich-Material nicht so viel Kraft übertragen kann. Den Balsabstandhalter will ich anschließend rauspullen. Dann schaue ich mir mal an, wie leichtgängig der Spalt ist. Entweder wird das dünne Außenlaminat auf der Breite von 2,5mm mein Schanier oder ich trenne die Klappe ganz ab und verwende ein Silikonschanier.
Was ich noch nicht so ganz genau weiß, ist wie ich die Dichtlippe mache. Sie soll fest anlaminiert sein. So eine aus Tesa mag ich nicht.
Beim Höhenleitwerk werde ich mal mit Strohhalmen (und darüber ein Cfk-Schlauch) herum laborieren. Das sollte da eigentlich halten.
Grüsse