Rumpfkopf in Schichtbauweise für RES-Modelle

Christian Baron​

RES-Modelle haben bei der heute üblichen Bauweise einen CfK-Leitwerksträger und ein Rumpfvorderteil, das aus Seitenwänden, Boden, Oberseite und Spanten besteht. Die Seitenwände sind meist durch eine dünne Sperrholzlage mit Aussparungen verstärkt. Der CfK-Leitwerksträger, meist ein konisches Rohr, wird mit den Spanten innerhalb des Rumpfvorderteils verklebt. Die Bauteile liegen fertig gefräst oder gelasert in den Baukästen.

Mein erstes RES-Modell war der Miles, der ein Rumpfvorderteil in genau dieser Bauweise hat. Der Miles hatte noch nicht den heute fast überall verwendeten Leitwerksträger aus einem CfK-Rohr. Ich konnte sehen, dass bei den kleinen RC-Komponenten ein so großer Rumpfquerschnitt wie bei diesem Modell heute nicht mehr notwendig ist. Der Miles ist immerhin schon 13 Jahre alt! Ein kleinerer Rumpfquerschnitt verbessert die Aerodynamik des Modells. Also zeichnete ich den Rumpfkopf um die zu verwendenden RC-Komponenten herum, um den kleinsten möglichen Querschnitt herauszufinden und stellte dies bereits Ende des Jahres 2019 in diesem Thread vor. Es war klar, dass so ein kleiner Rumpfquerschnitt nicht mehr mit der beschriebenen Spantenbauweise zu realisieren ist. Bei den Freifliegern fand ich die dafür passende Bauweise. Die Freiflugmodelle werden auch mit Leitwerksträgern aus CfK-Rohren gebaut, jedoch mit einem Rumpfkopf, der aus mehreren aufeinander verleimten Sperrholzschichten besteht.

Genau diese Schichtbauweise wollte ich für den Rumpfkopf meines RES-Modells verwenden.

Der Rumpfkopf besteht also aus insgesamt sechs Lagen unterschiedlichem Sperrholz. Außen aus 0,6 mm Birkensperrholz, innen aus zwei Lagen 4 mm Pappelsperrholz und zwei Lagen 4 mm Birkensperrholz in der Rumpfmitte, von oben betrachtet. Dieses Sandwich hat in der Mitte damit die 8 mm Breite für die Aussparungen der vorgesehenen 8 mm Servos und mit den leichteren 4 mm Pappelsperrholzlagen die notwendige Breite für die Servoanlenkungen und für Kabelkanäle, um die Servokabel definiert zum Empfängerausschnitt ziehen zu können.

"Das ist doch viel zu schwer für ein leichtes RES-Modell!", werden jetzt wohl einige sagen, aber das ist nicht der Fall. Ich komme ohne Zusatzblei in der Rumpfspitze aus und kann durch die sehr kompakte Bauweise den Rumpfkopf kurz halten und das spart Gewicht, auch durch den minimalen Einsatz des Materials. Man könnte mit Balsaholz für alle oder einige Schichten noch leichter bauen. Durch das Sperrholz ist der Rumpf aber sehr stabil und übersteht Stecklandungen ohne einen Schaden. Die Rümpfe meiner beiden letzten Modelle wiegen flugfertig mit dem Seitenruder 180 g inklusive des dritten Servos für den Spoiler, das bei anderen Konstruktionen im Flächenmittelteil sitzt.


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Bild 1: Rumpfseitenansicht (Zeichnung)


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Bild 2: Fräsdatei Rumpfseiten. In pink und grün die verschiedenen Taschenausfräsungen mit der Tiefenangabe.​

Der Rumpfkopf konnte so klein konstruiert werden, dass das CfK-Rohr des Leitwerksträgers, nicht in die Holzteile integriert werden musste, sondern das Ende des Rumpfkopfes unterhalb der Tragfläche in einem rund zu fräsenden Zapfen auslief. Der Rumpf hat damit die maximale Breite von 16 mm an dieser Stelle und die 0,6 mm Birkensperrholzseitenteile konnten im Bereich des Zapfens auf das CfK-Rohr auslaufend geklebt werden. Aber der Reihe nach.

Eine Fräse kann ja nicht nur wie eine Laubsäge Teile aus Holz herausschneiden, sondern auch Vertiefungen in jeder Art oder Form in Holzplatten fräsen und natürlich auch 3D-Bauteile erstellen. Mit einem Laser ist das nicht möglich. Ich habe mir diese Möglichkeit des sogenannten Taschenfräsens zunutze gemacht, um die Vertiefungen für die Bowdenzüge und Kabelkanäle in einzelne Bauteile zu fräsen bevor diese im Umriss herausgefräst wurden. Durch entsprechende Anordnung der Teile auf den zu bearbeitenden Holzplatten konnte alles in einem Fräsvorgang geschehen. Es war daher nicht erforderlich, die zweite Seite des Bauteils noch einmal aufzuspannen, um die Rückseite auch noch mit Vertiefungen zu versehen.

Ein paar Konstruktionsdetails konnten mit dieser Bauweise integriert werden. Die „Kabinenhaube“, also eine Öffnung des Rumpfkopfes, um an die RC-Komponenten heran zu kommen, wurde ebenfalls von Freiflugmodellen abgeschaut und aus den gleichen Holzplatten ausgefräst und zusammengeklebt. Diese Klappe wurde mit einem 2 mm Buchenrundholz als Lagerstift drehbar vorne am Rumpfkopf befestigt. Sie hat hinten kurz vor der Tragflächenauflage ein kleines Stahlplättchen aufgeklebt, sodass die Klappe von einem kleinen Magnet in geschlossener Position gehalten wird. Diese „Haube“ ist somit dicht, aerodynamisch sehr gut und fast nicht zu sehen.

Um kein Servo im Tragflächenmittelteil unterbringen zu müssen, das ein oder zwei Kabel und Steckverbindungen zwischen Rumpf und Tragfläche erfordert, habe ich ein drittes Servo im Rumpfkopf untergebracht. Die Anlenkung des Spoilers ist mit einer kleinen Mechanik aus GfK-Platinenmaterial, die in einer Aussparung im Rumpfkopf unter der Flächenauflage platziert werden konnte. Diese Mechanik wird auch dann verwendet, wenn der Spoiler nicht zentral im Tragflächenmittelteil, sondern bei Verwendung von zwei Spoilerklappen außen im Mittelteil der Tragfläche sitzt.

Ein verstellbarer Hochstarthaken konnte ebenfalls noch unterhalb der Tragflächenauflage untergebracht werden.

Die folgenden Bilder zeigen den Aufbau des Rumpfkopfes Schritt für Schritt.


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Bild 3: Die einzelnen gefrästen Sperrholzteile als Schichten aus Pappel- und Birkensperrholz. Man sieht die vielen „Taschenausfräsungen“ in unterschiedlichen Tiefen.


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Bild 4: Die einzelnen Schichten teilweise aufeinandergelegt. Man sieht auch die kleinen Frästeile der „Haube“


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Bild 5: Das erste Seitenteil aus Pappelsperrholz ist mit Passstiften auf dem Baubrett fixiert. Die nächste darauf zu klebende Schicht aus Birkensperrholz liegt darüber bereit.

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Bild 6: Die erste mittlere Birkensperrholzschicht ist aufgeklebt. Gut zu erkennen sind die Konturen für die Kammern der drei Servos und die Ausfräsung des Kanals für die Servokabel in der Pappelsperrholzschicht.

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Bild 7: Bevor die zweite Birkensperrholzschicht aufgeklebt wurde, ist die Mechanik des verstellbaren Hochstarthakens zwischen die Birkensperrholzschichten eingesetzt worden. Die letzte Pappelsperrholzschicht liegt darüber bereit.


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Bild 8: Bis auf die 0,6 mm Birkensperrholzaußenlagen sind die Schichten des Rumpfkopfes verklebt. Jetzt wird als nächstes noch auf diesem kleinen MDF-Baubrett der Zapfen rundgefräst auf den das CfK-Rohr aufgesteckt wird.


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Bild 9: Die erste Seite des Zapfens wird halbrund gefräst.


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Bild 10: Hier sieht man den fertig gefrästen Zapfen des Rumpfkopfes. Das CfK-Rohr und die dann aufzuklebenden 0,6 mm Birkensperrholzschichten für die linke und rechte Außenseite liegen bereit. Im Bild ist noch der erste Rumpfkopf zu sehen, bei dem die Pappelsperrholzschichten im Bereich für Akku und Empfänger nur mit Taschenausfräsungen versehen wurden. Weitere Rümpfe haben diesen Bereich vollständig ausgefräst, um 14 mm Rundzellen als Akku verwenden zu können. Das ist im nächsten Bild zu sehen.


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Bild 11: Das CfK-Rohr ist mit dem Zapfen verklebt und die Verdrahtung der Stromversorgung ist eingebaut. Jetzt erst werden die 0,6 mm Birkensperrholzseitenteile aufgeklebt. Die Haube in geöffneter Stellung ist ebenfalls eingesteckt.


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Bild 12: Hier noch ein Bild des verstellbaren Hochstarthakens. Der Haken selbst besteht aus 1,5 mm Stahldraht.


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Bild 13 und 14: Ich verwende einen MPX-Stecker und -Buchse als Schalter und gleichzeitig als Ladekabelanschluss. Der Akku wird ohne weiteren Stecker an diesen MPX-Stecker per Kabel verbunden. Ist der Akku defekt, kann er durch die Haubenöffnung herausgezogen werden und ein neuer kann angelötet werden. Zum Einschalten des Modells wird eine MPX-Buchse mit einer Brückenverbindung zu den Kabeln der Empfängerstromversorgung geschaltet. Die Steckverbindung ist sehr fest und besser als ein mechanischer Schalter. Mit einer weiteren Buchse und einem Ladekabel wird der Akku aufgeladen, ohne ihn aus dem Rumpf zu nehmen. Ich verwende einzellige oder auch zweizellige LiIo-Akkus. Die Verdrahtung bei zwei Zellen ist im nächsten Bild zusätzlich dargestellt.


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Bild 15: Das ist nur eine einfache Skizze, die das Prinzip der Verdrahtung zeigt. Bei zwei Zellen werden die Zellen über die Brücke der Ein- und Ausschalter-Buchse in Reihe geschaltet. Beim Laden über das Ladekabel liegen die Zellen parallel.


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Bild 16: Der fertige Rumpf zeigt, dass alles untergebracht werden kann, auch wenn es in diesem Rumpf eng zugeht.


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Bild 17: Mein erstes RES-Modell war der Miles. Hier im Vergleich mit dem Rumpf in der Schichtbauweise, noch nicht verrundet. Besonders die geringen Querschnitte unter der Flächenauflage fallen sofort auf.


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Bild 18: Zum Schluss noch ein Bild des fertigen Modells mit diesem Rumpf.​


Noch ein paar Anmerkungen zu den verwendeten Materialien und Komponenten:
  • Als Servos habe ich aufgrund der Schichtdicke der mittleren Lagen 8 mm Servos verwendet. In den ersten beiden Rümpfen KST X08 und KST X08pro. Im dritten Rumpf sind KM1026-Servosvon EMC-Vega eingebaut.
  • Im ersten Rumpf ist ein einzelliger 600 mAh LiPo Akku verwendet worden. Der zweite hat eine LiIo-Zelle mit 1200 mAh eingebaut und der dritte hat zwei LiIo-Zellen mit je 700 mAh von Fenix parallel verdrahtet und werden mit der MPX-Buchse als Ein/Ausschalter in Reihe geschaltet.
  • Als Empfänger werden Jeti REX3 verwendet. Die beiden Antennen sind innerhalb des Rumpfkopfes in Bowdenzughüllen im 90° Winkel zueinander verlegt.
  • Bowdenzüge sind die üblichen weißen Kunststoffrohre mit 2 mm Außen- und 1 mm Innendurchmesser, in denen 0,8 mm Stahldrähte laufen. Der erste Rumpf hat allerdings Teflon (PTFE)-Rohre, die um einen 0,6 mm Stahldraht gezogen werden. Dazu wird ein Ende, mit dem Stahldraht innen, im Schraubstock eingespannt und auf den Durchmesser des Stahldrahts gezogen. Das ist die leichteste Variante mit dem geringsten Spiel. Die Bowdenzüge verlaufen im Rumpfkopf in gefrästen Nuten bis zum jeweiligen Servo. Die Nuten sind so gezeichnet und gefräst, dass sie im Zapfen genau an der Außenfläche des Zapfens nach dem Rundfräsen desselben liegen.
  • Die CfK-Leitwerksträger sind von der Firma Thiele mit 810 mm Länge und 15 mm auf 10,5 mm Durchmesser. Die Länge wird bei meinen Rümpfen allerdings gekürzt.
Vielleicht gefällt dem einen oder anderen diese Bauweise und setzt sie auch um. Mir würde es gefallen, auch andere Modelle mit so aufgebauten Rümpfen zu sehen.
 

Kommentare

Hervorragend!!!

Da sieht man mal wieder die Kreativität von Modellbauern, bin beigeistert.
Diese Bauweise ist auch sicher auf andere Modelle anzuwenden. Leider habe ich keine 3-D Fräse und auch keinen Platz dafür in meiner kleinen Werkstatt.

Gruß

Roland
 
Saubere Arbeit!
Da hat sich das viele grübeln wirklich gelohnt und ich werde bestimmt einiges davon an meinen zukünftigen Modellen umsetzen. Vielen Dank auch für die ausführliche Dokumentation. Echt tolle Arbeit!!! 👏

Gruß, Mario
 
Diese Bauweise ist auch sicher auf andere Modelle anzuwenden. Leider habe ich keine 3-D Fräse und auch keinen Platz dafür in meiner kleinen Werkstatt.
Ich habe auch keine Fräse, aber eine Laubsäge (seit 50 Jahren) und einen Handfräser. Da wird es nicht so schön, aber ich traue mir zu so etwas auch mit den beiden Werkzeugen funktional gleichwertig herzustellen. Wenn der Zapfen nicht perfekt kreisrund ist sieht das nachher keiner.

An Christian herzlichen Dank für den Bericht und die Auflistung des Matrialmixes und die Zeichnungen. Ich werde für mein RES-Modell einen Rumpf in der Bauweise mit etwas anderem Layout und Design herstellen.

Hans
 
Schöne Arbeit >Herr Baron<;)!
Wer damit leben kann, das Heckrohr "einfach nur zwischen die Schichten zu kleben" kann ein entsprechendes File für einen Schichtrumpfkopf als pdf (für die Laubsäge) und dxf auch im Downloadpack des RESopenS finden... Im Laufe der Entwicklung hatten wir damals die Idee von den Fliegern aus Österreich übernommen. In Unwissenheit das Christian auch schon so einen Schatz im Koffer hat.
 
Peter,
meinen Crest mit diesem Rumpf hatte ich ja schon vor deinem Projekt im Aufbau gezeigt (siehe den Link oben) und 2019 auch in Lünen beim Wettbewerb geflogen.
Da der Rumpfaufbau dabei wohl nicht gut ersichtlich war, habe ich gedacht, das dies ausführlicher in so einem Artikel im Magazin beschrieben werden könnte.
Der Crest hat noch ein paar weitere Ideen verwirklicht, nicht nur Vollbalsaflächen. Es gibt auch die leichte Version mit Rippenflächen die auf einer art Rippenhelling gebaut wird. Der STS ist auch schon in dieser Bauweise gefertigt (https://www.rc-network.de/threads/sts-holzmodellbau-schweiger-baubericht.782084/).
Noch ein Bild von meinem "Koffer"
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Christian, natürlich gehört so etwas veröffentlicht. Ich finde es gut wenn auch mal andere Aufbaumöglichkeiten gezeigt werden. Deine Haubenlösung gefällt mir sehr gut genau wie die beschriebene Lademöglichkeit. Das diese Rümpfe was wegstecken konnte ich selber schon erleben nach einem Start mit Flächenflattern und senkrechtem Einschlag steckte der Rumpf unbeschädigt 6 cm in der Erde die Fläche war an den Nylonschrauben abgerissen aber unbeschädigt....
 
Hallo Christian,
sehr schön und kreativ gedacht. Die Idee mit dem MPX Stecker als Kombi hat schon was und so eine aufgeräumte Transportkiste strahlt natürlich auch einen gewissen Charme aus!

Gruß Karsten
 

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