Tipp für Styro-Abachi-Tragflächen, Abschluss- und Ruder-Steg

CH_MEIER

User
Hallo!

Hier noch ein Tipp zum Selbstbau von Styro-Abachi-Tragflächen.

Flächenabschluss-Steg und Ruder-Steg haben bekannterweise eine wichtige Aufgabe, nämlich, dass die Fläche sowie das Ruder jeweils geschlossene Kästen im Querschnitt bilden und entsprechend torsionssteif sind.

Folgende Varianten habe ich bisher gebaut:

- Hartmut Siegmanns Methode (aerodesign.de): Das Styro-Stück zwischen den Stegen in einen Kohleschlauch einpacken. Ergibt nach dem Austrennen der Ruder zwei C-Profile, die einen guten Abschluss- bzw. Rudersteg darstellen. Habe bislang dafür immer einen 3K-C-Schlauch verwendet, kommt mir jetzt im Nachhein ein bißchen überdimensioniert vor. Könnte in einem leichten Segler evtl. auch ein 1K Schlauch ausreichen? Vorteil: man kann mit etwas Übung alles nass-in-nass auf einmal bauen.

- Arnes Methode (siehe F3X-Leitwerke mit Vladimir-Kohle): Auch einen C-Schlauch um das besagte Styro-Stück, aber vorher noch ein bißchen Aramid 45° (60 oder 110g/dm²) als Elastic-Flap auf das Styro (mit Sprühkleber fixieren, dann C-Schlauch drüber und alles mit Harz tränken). Ruder werden nur auf der Nicht-Scharnier-Seite ausgetrennt, auf der Scharnierseite gängig gemacht. Geht natürlich auch nass-in-nass...

- noch eine Variante: wenn man erst die Oberseite beplankt und danach die Unterseite, kann man mit einer passenden Säge (Fuchsschwanz oder Feinesäge, keine Angst) an den Stellen, wo die Stege hin sollen, jeweils eine Nut in das Styro sägen (vorher an einem Teststück Styro ausprobieren, welche Säge von der Schnittbreite passt). Wenn man nicht ganz grobmotorisch ist und etwas Gewebe beim Beplanken der Oberseite flächig eingelegt hat, sägt man nicht so schnell in die Beplankung rein. Gut. Nun einfach zwei lange Reststücke Abachi in die Nuten trocken stecken, anzeichnen und passend zuschneiden, wieder raus nehmen. Abachi längs reicht aus. Dann beim Beplanken der Unterseite a) ganz wenig Mumpe in die Nut spritzen, b) einen 45° Streifen 93g C-Gewebe über die Nut legen, c) den Abachistreifen wieder reinstecken (dabei wird das Gewebe in die Nut gezogen) und d) das überstehende C-Gewebe fast bündig abschneiden. Dann die Unterseite beplanken und dabei nicht ein Elastic-Flap Aramid-Streifen vergessen. Weiter wie bei Arne's Methode mit dem Elastic Flap. Das ist bisher das torsionssteifeste, was ich so gebaut habe, bin echt überrascht.

Gruß
Christoph
 
Styro-Apachi-Tragflächen

Styro-Apachi-Tragflächen

Hallo Christoph.
Vielen Dank für den Tipp. Hast Du noch einen ähnlichen Tipp für den Holm???
(Spannweite ca. 4,5m)
 
Klar.

Meine aktuelle Methode sieht so aus:
1. Flächen immer überkopf bauen (also nicht unter der Kellerdecke, aber mit der Oberseite nach unten zum Baubrett hin...), die Oberseite wird meist etwas besser als die Unterseite...

2. Segmente des Styrokerns und der Ober- / Unterschale mit Styropor-Kleber zusammenkleben, aber nicht einfach so drauflos, sondern folgendermaßen, damit's gerade wird:
a) aus dem Baumarkt eine 4mm Schrankrückseite (MDF-Platte) kaufen, die ca. 5-10cm in allen Richtungen größer ist als der einseitige Flügel
b) darauf den Umriss des Flügels aufzeichnen
c) in diesen Umriss die Oberschale aufkleben (ein paar 5min Harz Tropfen verschmieren reicht aus), damit haben sichelförmige Verformungen ein Ende
d) dann in der Oberschale die Kerne und darauf die Unterschalen jeweils zusammenkleben, wenn es nicht genau passt, etwas schleifen oder offen lassen und später zu spachteln

3. den Styrokern der Länge nach aufschneiden, und zwar Schritt-für-Schritt, damit nicht alles auseinanderfällt, wie folgt:
a) auf der Unterseite den geplanten Holmausschnitt auf den Styrokern aufzeichnen
b) alle ca. 50cm einen 5 cm breiten Querstreifen markieren, hier muss später auf der Oberseite ein bißchen Glasgewebe die Kerne beim Bauen provisorisch zusammenhalten (siehe aerodesign.de)
c) bei diesen 5cm Querstreifen zuerst den Styrokern der Länge nach aufschneiden +-5cm auf jeder Seite
d) auf der Oberseite jetzt die Glasstreifen (90° !) mit 5min Harz festpappen (tränken nicht erforderlich), natürlich nur auf dem vorderen und dem hinter Teil, nicht auf dem Holmkern
e) dann die Längsschnitte zwischen den o.a. Querstreifen fertigstellen (ohne dabei versehentlich das Glasgewebe zu zerschneiden)
f) natürlich alles so senkrecht wir möglich mit einem scharfen Cutter schneiden und nicht die Oberschale dabei vermurksen

4. Jetzt kommt der Holmkern dran...
a) wenn der Kern aus Styrodur o.ä. ist, so ist man schon fertig, juhu, naja fast, es geht dann bei d) weiter.
b) wenn der Kern aus Styropor ist, wird es ätzend. Das ist als Kern m.E. nicht fest genug. Entweder weg damit und ein Stück Balsa oder Hartschaum zu schneiden (passt bei mir immer nicht so recht)
c) oder seitlich vom Styroportkern jeweils 1 oder 2 mm abnehmen und mit Abachi (am besten hochkant stehende Fasern) beplanken
d) Wurzelrippe (am besten aus Sperrholz fräsen lassen) und Rechteckverbinderhülse (Länge etwa so wie die Rumpfbreite, also ca. 15cm) winklig mit einander verkleben
e) am besten (damit die Flächen die gleiche EWD haben) die Verbinderhülse doppelt so lang machen (li und re), durch beide Wurzelrippen durch, einharzen und danach (!) erst zwischen den Wurzelrippen zerteilen. Dazu 5mm Platz zum Sägen lassen
f) Wurzelrippe mit eingeklebter Verbinderhülse mit dem Holmkern verkleben. Seitliche Holzstreifen können helfen, dass diese wabbelige Konstruktion dem weiteren Bau standhält. Ich nehme gern links und rechts 1mm Birkensperrholz, ca. 40-50cm
g) wenn man seitlich etwas aufklebt, muss man natürlich vorher etwas Styro dort wegnehmen

5. Jetzt kommt der Holm... (alles für Segler ca. im Maßstab 1:4 mit schlanken Flächen)
a) ich baue am liebsten in einem Schritt den Holm und in einem weiteren Schritt die Schale (jeweils nass-in-nass)
b) Oberschale mit Frapan gegen Verkleben mit dem Kern schützen
c) vorderen und hinteren Teil des Styrokerns mit Stecknadeln auf die Oberschale tackern, runde Köpfe verwenden (warum wohl?)
d) den Holmkern mit Verbinderhülse komplett mit Kohleschlauch überziehen (3K reicht locker, 1K könnte auch gehen, noch nicht getestet), bei stark konischen Kernen ggf. in zwei überlappenden Abschnitten
e) Rovings für Ober und Unterseite ablängen (berechnet nach Excel von C. Baron) + jeweils 5cm
--> erst wenn alles parat liegt, mit dem laminieren anfangen, sonst gibt es Hektik
f) Baubrett / -tisch mit dicker PE-Folie schützen, alle Rovings eines Holmgurtes ganz sauber unverdreht nebeneinander auf der Folie ausbreiten, mit einem Stück Dachlatte und 2-3 Spaxschrauben auf dem Tisch festschrauben / klemmen (dafür die
+5cm)
g) berechnete (!) Menge Harz (naja plus ca 5-10%) anrühren und die Rovings mit einer Scheckkarte von der Fixierung hin zum Randbogen tränken (damit ist die Wurzelseite immer bestens getränkt, wenn zu trocken, dann am Randbogen...)
h) ein Fön hilft beim Tränken ungemein
i) den Kohleschlauch einschleimen
j) ein Stück 45° Kohlegewebe (93g oder 160g) ca. 25cm lang x Holmkernumfang mit Harz tränken
k) das getränkte Kohlegewebestück in die Holmnut des Kerns legen (ohne es zu verziehen, daran tüftel ich noch, ggf. Ränder mit Tape sichern und später abschneiden)
l) dann die Rovings der Oberseite in die Nut
m) dann den Holmkern darein, das geht saugend, dabei aber nicht das Kohlegewebe aus k) mit hineinziehen
n) die anderen Rovings der Unterseite darauf, das Kohlegewebe aus k) über dem Untergurt zusammen legen, so dass ein Wickel entsteht
o) wenn die Höhe zu wenig ist, kann jetzt schon etwas Spachtel drauf (Microballons)
p) ab in den Vakuumsack

Fertig ist der Styrokern mit eingebautem Holm. Jetzt kann man schon einen Probezusammenbau machen (und wenn es allzu schief ist, besser jetzt in die Tonne kloppen als später nach der ganzen Folgearbeit). Aber das wird schon...

Gruß
Christoph
 
Holm in Styro-Apachi-Flächen

Holm in Styro-Apachi-Flächen

Hallo Christoph.
Ich bin auch der Meinung, dass solche Flächen meist zu "stark" gebaut werden. Vor dem Carbon-Zeitalter habe ich M 1:3,5 Flächen mit 80gm2 Glas oben und unten und ohne Holm gebaut und das hat wunderbar gehalten, wenn auch mit recht ordentlicher Durchbiegung:).
Nun meine Idee: Anstelle eines Holmes einfach 2-3 Schlitze im Abstand von 5-10mm sägen und nach deiner Verkastungsmethode ein Glas-, oder Carbongewebe einziehen, fertig!

LG Subu
 
Ich bin auch der Meinung, dass solche Flächen meist zu "stark" gebaut werden. Vor dem Carbon-Zeitalter habe ich M 1:3,5 Flächen mit 80gm2 Glas oben und unten und ohne Holm gebaut und das hat wunderbar gehalten, wenn auch mit recht ordentlicher Durchbiegung:).
Das stimmt schon, aber damals hatte auch niemand den Anspruch, solche Teile hunderte Meter abzulassen. Hat man es trotzdem getan, gab es z.T. spektakuläre Einschläge.
Kann mich z.B. erinnern an eine B4 mit 6 m an einem Flugtag die im schnellen Vorbeiflug (ohne vorangegangenen Monsterabstieg; einfach flott angeflogen) freundlich mit beiden Querrudern gewinkt hat und sich anschliessend steuerlos (da beide QR-Servos Zahnlos) nach einigen Vollkreisen hoch in eine Tanne gestzt hat.
Da bin ich schon froh baut man heute mit etwas mehr Kenntnis der statisch sinnvollen Bauweisen.
 
Holm in Styro-Abachi-Flächen

Holm in Styro-Abachi-Flächen

Hallo Markus.
Stimmt natürlich, die Bauweise muss sich an den Flugstil anpassen oder eben umgekehrt. Ich verkaufe keine Flieger und ich brauche daher die "hunderte Meter ablasser" nicht zu berücksichtigen.
Mein Flächenaufbau wäre wie folgt vorgesehen: Styrokern 18kg/m3, Ruderverkastung CF wie von Chris beschrieben, Pseudoholm genau gleich aber möglicherweise aus Glas. Zwischenlage aus CF-Gelege +/-45° 64gm2, im Steckungsbereich zusätzlichen Spickel, im "Holmbereich" zusätzlich ein 25mm breites CF UD-Band. Beplankung aus 0.6mm Abachifournier und als oberflächenverbesserer ein 49g/m2 Glasgewebe. Der Finish erfolgt durch einen 2-K Lack. Diese Bauweise hat sich bisher grundsätzlich vielfach bewährt, der Pseudoholm wäre aber eben neu.
 
alternative Holmverstärkungen

alternative Holmverstärkungen

und komme ich noch mit einem weiteren Vorschlag:

wir sind uns ja alle darüber im Klaren, das Kohle nur Zugkräfte aufnimmt. Bei den von hergestellten Handlaminaten wird aber immer erst das Harz reißen und dann die Kohlegelege zum Tragen kommen. Vor einiger Zeit ist mir der Holmaufbau aus der manntragenden Segelflugszene (ich glaube es war Lak) untergekommen der hochinteressant ist.
Dort werden für die Holmgurte keine Handlaminate sondern industriell vorgefertigte Kohlestäbe mit Dn 0,1- 0,5mm zusammengelegt als Gurt. Hintergrund ist, dass bei pultrudierten Stäben diese sofort Zugspannungen aufnehmen (so ähnlich wie Spannbeton). Da die Lieferlänge für unsere Bereiche normalerweise bei 2 m endet ist ein 1/3 zu 2/3 Stoß sicher möglich. So baut man natürlich extrem leichte und stabile Gurte. Auch die Nutzung von Rechteckprofilen ist denkbar.
 
Hallo Christoph.
Ich bin auch der Meinung, dass solche Flächen meist zu "stark" gebaut werden. Vor dem Carbon-Zeitalter habe ich M 1:3,5 Flächen mit 80gm2 Glas oben und unten und ohne Holm gebaut und das hat wunderbar gehalten, wenn auch mit recht ordentlicher Durchbiegung:).

Widerspruch!
So gebaute Flügel habe ich reihenweise nach einer Zeit in er Luft platzen sehen, weil sich irgendwann aufgrund der Biegung an einer Stelle die Beplankung mit der Gewebelage vom Kern gelöst hatte und dann durch Beulen/eEnknicken versagt hat. Und das mit Ritz-Profilierung und für heute Verhältnisse niedriger Flächenbelastung.

Nun meine Idee: Anstelle eines Holmes einfach 2-3 Schlitze im Abstand von 5-10mm sägen und nach deiner Verkastungsmethode ein Glas-, oder Carbongewebe einziehen, fertig!
Das gibt ja nur Stege, d.h. die flächige Gewebelage fungiert als Holmgurt und das unter +/-45°. Ich meine die Herrig-Brüder haben anfänglich auch damit gearbeitet (bei Europhia Schalenflächen ,ich schreibe absichtlich nicht experimentiert, weil die genau wussten was sie tun) , die haben dann zwei unidirketionale Lagen im Winkel von rund +/- 30 Grad (sieh haben den Winkel berechnet genommen. Das Problem ist hier das Beulen des Holmgurts, wenn der eine geringe Dicke hat, und die Anbindung der Stege an die flächige Lage. Deshalb würde ich da zu GFK statt CFK als Stegmaterial raten um die Schubspannung kleiner zu halten und die Schlitze so breit machen, dass ich mit einem steifen Material die Steglagen auf die untere Beplankung andrücken kann. Und zu mehreren Schlitzen um das Beulversagen auf einer großen Breite zu verhindern.

Hans
 
Bei den von hergestellten Handlaminaten wird aber immer erst das Harz reißen und dann die Kohlegelege zum Tragen kommen.
Nö. Die Bruchdehnung von Epoxy ist ein Mehrfaches von Kohle. Richtig ist, dass die Kohle im Handlaminat nicht unbedingt optimal gestreckt liegt, der höchstmögliche E-Modul vor allem bei geringen Dehnungen also nicht erreicht wird. Dagegen klingt das Stabbündel interessant.
 
wir sind uns ja alle darüber im Klaren, das Kohle nur Zugkräfte aufnimmt.

Anhang anzeigen 1944590

Quelle: Perfomance composites Ltd


Bei den von hergestellten Handlaminaten wird aber immer erst das Harz reißen und dann die Kohlegelege zum Tragen kommen

Anhang anzeigen 1944591
Anhang anzeigen 1944592
Anhang anzeigen 1944593


Quelle: Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden / Professor Dr.-Ing. Helmut Schürmann

Dagegen klingt das Stabbündel interessant.

Das ist mehr oder weniger schon ein alter Hut. Die Bauweise wurde bereits 1999 an der Universität Stuttgart erprobt: https://www.dsi.uni-stuttgart.de/institut/mitarbeiter/keilig/Abschlussbericht_1999.pdf

Pultrudierte Rundstäbe haben natürlich den Vorteil, dass sie auch in Radien verlegbar sind, aber im Bündel zunächst miteinander verbunden werden müssen. In den genannten Durchmessern gibt es diese auch auf Rolle zu 50 m Länge.

Maarten van Dijk, den ich persönlich kenne und sehr schätze, hat mir erst kürzlich erzählt, dass einige UL-Hersteller seine Flachprofile als Gurtmaterial verwenden, was für mich indes deutlich mehr Sinn ergibt.
 
Moin,

das von Hans Rupp beschriebene Versagen von Styro-Abachi-Flächen kenne ich auch - nicht von meinen Fliegern, aber früher von verschiedenen Kollegen ;-)

Hier noch einmal ein Bild, was anscheinend auch ganz gut als Holmkern taugt.

20171230_202431.jpg

Ich habe ein bißchen mit Rechteck-Verbinderbau in "provisorischen Formen" (2 L-Profile auf halbwegs geradem Baubrett mit passendem GFK-Stempel) experimentiert und den gezeigten Leichtverbinder für eine 5kg Fox gebaut. 26,5mm x 26,5mm Querschnitt. 20 Rovings oben, 20 Rovings unten, Styrodurkern mit 2 Stegen aus beidseitig im 45° Winkel mit C93 beschichtetem 1mm Abachi mit hochkant stehender Maserung. Aussen um alles noch ein Wickel aus C160 45° Gewebe gegen Aufplatzen, in den Ecken jeweils 2 Rovings aussen geführt, damit der Wickel nicht so scharf in den Ecken liegt. 110g Gewicht bei 51cm Länge.

1. Test: die Enden auf Styroblöcke legen und sich draufstellen (80kg) -> hält
2. Nachrechnen: um das Bruch-Biegemoment aufzubringen, müssten etwa 400kg bei der Verbinderlänge her (so viel will ich nicht mehr zulegen)
3. Test: die nach dem Bau abgeschnittenen 3cm Enden habe ich versucht im Schraubstock zu quetschen, um zu sehen, wann der Steg aufgibt. War nicht klein zu kriegen.

Also: solche Stege sind natürlich auch nicht schlecht, aber auch eben aufwändig... das könnte man wohl auch auf Holmkerne übertragen.

Viele Grüße
Christoph

PS: und wer etliche 100m ablässt und dann voll ins Höhenruder greift, hat nichts anderes als einen Einschlag verdient. Flattern ist natürlich noch etwas anderes...
 
Hier noch die Bilder, die in meinem vorherigen Beitrag gefehlt haben.

Hier noch die Bilder, die in meinem vorherigen Beitrag gefehlt haben.

Mechanische Eigenschaften von FVK aus unterschiedlichen Fasertypen

Mechanical Properties of Carbon Fibre Composite Materials.png

Quelle: Perfomance composites Ltd


Bruchdehnung Faser / Matrix

Werkstoffeigenschaften_polymere matrices_1.png

Werkstoffeigenschaften_polymere matrices_2.png

Werkstoffeigenschaften_polymere matrices_3.png

Quelle: Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden / Professor Dr.-Ing. Helmut Schürmann
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten