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1

Dienstag, 1. Februar 2011, 02:25

Holmauslegung, speziell die Verkastung zwischen den Gurten

Hallo, habe folgendes Problem:

Delta aus Depron knapp 90 cm Spannweite, Masse ca. 1kg, Länge der Wurzelrippe 80 cm, dickste Stelle der Wurzelrippe knapp 80 mm. 3 Holme.

Für die Berechnung der Holmgurte habe ich passende Formeln in einem Artikel von Stefan Urra gefunden. Danach würden Kiefergurte in 3X7 mm² meine Forderungen erfüllen.

Wie lege ich jetzt die Verkastung aus?
Schließlich sind die Gurte 7mm breit und 80 mm auseinander. Da sehe ich die Gefahr, daß sich die Verkastung durchbiegt wenn sie nicht stabil genug ist oder sonst irgendwie nachgibt.

Andererseits will soll die Verkastung nicht viel mehr aushalten als die Gurte, um nicht nutzloses Gewicht mitzuschleppen.

Was mir so einfiel war 6 mm Depron mit 1 mm Balsa beidseitig. Aber ob das jetzt zuviel oder zu wenig ist weiß ich nicht.

Kann mir da mal jemand mit einfachen Formeln oder einschlägigen Erfahrungen auf die Sprünge helfen?

Schon mal Danke sagt
Uwe
Es ist besser, den Mund zu halten und für einen Idioten gehalten zu werden, als es zu bestätigen!

2

Dienstag, 1. Februar 2011, 07:18

Moin,

was hast du mit dem Ding vor, Überschall fliegen und Abfangbögen mit 3m Radius?!

Ich geh' jetzt mal davon aus, dass die Fläche als Vollschale aus 3 oder 6mm Depron entsteht, ohne irgendwelche Aussparungen, oder? Dann brauchst du im Leben keine drei Holme, jedenfalls nicht aus Gründen der Festigkeit.

Die "Verkastung" der Holmgurte ist natürlich nur dann eine solche, wenn sie mit der Beplankung zusammen tatsächlich eine Kasten bildet. Bei den weit verbreiteten "Leichtbau"-Filigranflächen OHNE Beplankung bildet der so gebaute Holm lediglich ein I-Profil, das ausschliesslich Biegung, nicht aber Torsion auffängt.

Wenn du das Delta als Vollschale baust, hast du bei so einem kleinen und leichten Apparat keine Festigkeitsprobleme. Leichter als eine dünnwandige Vollschale geht sowieso nicht, und mit einem Holm im Bereich der grössten Profildicke hast du sogar zwei Torsionskästen - das ist dann schon schussfest.

Übrigens wird die immer wieder propagierte senkrechte Faserrichtung der Verkastung auch durch jahrzehntelange Überlieferung nicht richtiger. Für das Widerstandsmoment des kompletten Holms in Längsrichtung (Knickung) ist eine parallel zu den Gurten verlaufende Faserrichtung sogar besser, aber genau genommen sind das bei unseren Grössenordnungen rein akademische Betrachtungen (ausser vielleicht bei DS-Seglern, aber die bauen eh nicht in Holz).

Fazit:
Spar dir den Aufwand, und setz' einfach 2mm Balsa ohne Depron zwischen die Gurte.

Viel Erfolg,
H.

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »HolgerW.« (1. Februar 2011, 07:35)


aerostar

RCLine User

Wohnort: Rhoihesse

Beruf: Kunststoffing.

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3

Dienstag, 1. Februar 2011, 10:50

Zitat

Original von HolgerW.
Fazit:
Spar dir den Aufwand, und setz' einfach 2mm Balsa ohne Depron zwischen die Gurte.

H.


Jepp, sehe ich ähnlich. Wenn Du noch Gewicht sparen möchtest, lässt Du etwa ab Drittelspannweite nach aussen hin immer größere Lücken in den Holmstegen. Das hält auch so.

Martin
:ansage: [SIZE=2]Failure is not an option! [/SIZE] It's basically included. :D

mica 987

RCLine User

Wohnort: Tübingen

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4

Dienstag, 1. Februar 2011, 11:03

Hallo,
vielleicht solltest Du mal genauer beschreiben wie das Delta aufgebaut ist, evtl. kleine Skizze ansonsten bleibt die Sache 'schwammig', möchte mich soweit mal dem Vorredner anschliessen mit Ausnahme der Stege, die würde ich aus meiner Erfahrung (35 Jahre Modellb.) heraus - wenn aus Balsa (auf keinen Fall nur DEPRON) senkrecht anbringen - (möchte jetzt keine Diskussion anfangen bzgl. senkrecht / waagrecht, aber bei plötzlichem Lastmoment kann die parallele Faser reissen - was mir schon passiert ist, dann nützt es auch nichts wenn es theoretisch für die Durchbiegung besser wäre), am besten wäre natürlich leichtes Balsasperrholz (aber ob der Aufwand sich lohnt ?). Wenn Du eine torsionssteife Fläche möchtest würde ich lieber Kohlerovings diagonal (optional leichtes Kohlegewebe 45° - ist aber teuer) auf die oberste Beplankung aufbringen, da hier der Effekt am stärksten ist !
Grüsse Arnulf

http://www.aerodesign.de/design/holmaufbau.htm

P.S. Falls Du mit Excel arbeitest kannst auch hier schauen, unter Download: http://www.cb-roter-baron.de

Nachtrag: Für extrem steife Holme Kern aus Rohacell, Stege GFK +-45°, oben u. unten Kohlerovings ! s.a. http://149.220.4.96/fileadmin/Projekte/B…_flugmodell.pdf
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Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »emil hess« (1. Februar 2011, 11:23)


5

Dienstag, 1. Februar 2011, 11:57

Hi Arnulf,

alles richtig - für schlanke Seglerflächen, die womöglich noch mit einer Monsterschnacke in die Luft geschossen werden.

Hier geht's aber um ein kleines, kompaktes Delta, und da sollte man mit der theoretischen Betrachtung auf dem Teppich bleiben.

Auch richtig: wir brauchen eine genauere Beschreibung des Vogels.

H.

mica 987

RCLine User

Wohnort: Tübingen

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6

Dienstag, 1. Februar 2011, 12:30

Hallo Holger,
ja das meinte ich ja, genaue Beschreibung dann kann man genau antworten, sonst ist alles nur 'wischi waschi' ==[]
Gruss Arnulf

P.S. Der Rest sollte als Anregung dienen, man hat ja auch i.d.R. nicht nur 1 Projekt, immer besser man kennt ein paar Quellen... :w
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »emil hess« (1. Februar 2011, 12:32)


7

Dienstag, 1. Februar 2011, 12:47

Hallo,
danke für die zahlreichen Meldungen.

Erstmal eine Zeichnung. Natürlich nur eine Seite :evil:
»uwete« hat folgendes Bild angehängt:
  • delta_holme_rippen.jpg
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8

Dienstag, 1. Februar 2011, 13:04

Die aerodesign Seiten kenne ich. Durch die anderen Links lese ich mich noch durch.

Der dortige Holmaufbau ist lesenswert, aber entspricht nicht meinen aktuellen Bedürfnissen, weil die Streckung doch etwas anders ist.

Beplankung wie schon vermutet aus 3 mm Depron.
Antrieb zwei billige 55er Impeller.

Drei Holme, weil der eigentliche Hauptholm im Bereich der größten Dicke stark gepfeilt ist und sehr auf Torsion belastet würde. Darum kommt auch kein I in Frage.

Überschall möchte ich nicht fliegen; 40 m/s sind mehr als ausreichend.
3 m Abfangbögen trifft es eher.
Ich liebe es nach dem Sturzflug voll Höhe zu geben. Daher lege ich meine Eigenbau-Spaßflieger auf 6 bis 10 G aus.
Gesittet fliegen könnte man ein Modell dieser Bauform auch mit Holmen aus 12 mm Depron, die nur die Ober und Unterseite auseinanderdrücken.

Gruß und Dank
Uwe
»uwete« hat folgendes Bild angehängt:
  • delta_volumen.jpg
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Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »uwete« (1. Februar 2011, 13:13)


9

Dienstag, 1. Februar 2011, 14:29

Ah ja,

so kann man sich was drunter vorstellen.

Zitat

Original von uwete
Drei Holme, weil der eigentliche Hauptholm im Bereich der größten Dicke stark gepfeilt ist und sehr auf Torsion belastet würde. Darum kommt auch kein I in Frage.
Uwe


Ich will ja nicht schlaumeiern, aber willst du die Torsionssteifigkeit durch den Holm erreichen? Das geht nicht, weil kein Holm das kann. Die Torsionssteifigkeit der Fläche entsteht nur durch das Zusammenwirken von Holm und Beplankung, die dann einen Kasten bilden.

Bei den Manntragenden wird der Holm ausschliesslich zur Aufnahme der Biegemomente (z.B. beim Abfangen) berechnet, wobei der Einfluss der Beplankung auf die Biegefestigkeit unberücksichtigt bleibt.

In der Modellfliegerei brauchen wir uns um solche Vorgaben nicht zu kümmern (es sitzt ja keiner drin). Ich habe die Sache mit der Vollschale deshalb auf die Spitze getrieben, indem ich den Flügel meines 1,86m Elektroseglers bei 10% Profildicke OHNE Holm vollständig aus 1mm Balsa gebaut habe. Der Vogel wiegt komplett nur 750g, ist natürlich nicht kunstflugtauglich, funktioniert aber durchaus auch bei frischem Wind. Das Ding ist jetzt drei Jahre alt und fliegt noch immer.

Mit 6-10g Lastvielfachem kommst du übrigens beim Modell nicht weit. Abgesehen von solchen Schleichern wie dem oben geschilderten Segler bringt dich jedes Abfangmanöver mit 'nem Trainer locker an die 20g, ganz zu schweigen von Pylon- oder Kunstflumodellen.

Gruss,
H.

10

Dienstag, 1. Februar 2011, 14:33

Nur mal so zum Angucken:

Bei mir entsteht zur Zeit was vergleichbares, wenn auch etwas kleiner.
Der Vogel wird etwa 120 km/h schnell, und ich habe volles Vertrauen in die gezeigte Konstruktion mit 2mm Balsaholm und 5mm Hartschaum (Selitac):
»HolgerW.« hat folgendes Bild angehängt:
  • tn_IMAG0126.jpg

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »HolgerW.« (1. Februar 2011, 14:34)


mica 987

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11

Dienstag, 1. Februar 2011, 16:56

Hallo,
also was spricht gegen diesen Aufbau (ausser vielleicht Aufwand):

Oben und unten jeweils ein Kohlefaser-Vollprofil (alternativ die entspr. dickeren Kieferleisten), dazwischen ein harter Schaum (Styrodur, Rohacell, Selitac od. wie auch immer - aber hart), als Steg diagonales Glasgewebe (gibts +- 45° oder du schneidest 90° Leinen-Gewebe - Köper verrutscht gern - entsprechend), alternativ zu fertigen Profilen selbst mit Kohlerovings wie bei >Aerodesign< gezeigt (ist billiger und leichter, dafür brauchste länger...so mach ichs wenn ich genug Zeit habe)und gut isses. Wenn Du sorgfältig arbeitest und bereits Erfahrung im harzen hast ist das kein Problem und die Fläche hält Dir ewig ( ich hab noch keinen selbst gebauten Holm kaputt bekommen, und das bei bis zu 4m Spannweite und entsprechender Streckung !).

Wegen der Torsionssteifigkeit (hängt auch stark vom Profil ab) haste wahrscheinlich aufgrund der Dicke von 80 mm (!!!) keine so grossen Probleme, maximal würde ich im dünneren Bereich Kohle diagonal (möglichst weit oben, kommt auf dein Finish drauf an) einlegen, würde aber sagen bei unproblematischem Profil in Bezug auf cmo eher nicht so kritisch, bin jetzt aber nicht der Delta - Experte, die haben doch die sogenannten S-Schlagprofile oder was haste für eins (meine Erfahrung eher im Bereich hoch gestreckter Flügel) !

Grüsse Arnulf

P.S. Einiges an Torsionsteifigkeit bekommst ja auch mit tapen - oder machst das nicht ?

Rechenbeispiel für Kohleholm:
maximale Kraft Fmax = 400 N
Sicherheitsfaktor i = 1,5
zulässige Biegebeanspruchung von Kohlefaser sb, max = 600 N/mm2
Die Berechnung ergibt einen erforderlichen Gurtquerschnitt von etwa 20 mm2 (Breite x Dicke = 16 mm x1,5 mm), dies entspricht 11-12 Cfk-Rovings. Als Stegbeschichtung werden zwei Lagen Glasfasergewebe in 45±-Anordnung gewählt, womit die erforderliche Stegdicke von 0,06 mm
ausreichend gewährleistet ist (Quelle: F. Jach, S. Wolrab, MFC-Rossendorf.de)

@Holger: Naja, 20 g (20 fache Last) fürn Spassdelta iss schon heftig, wir rechnen bei F3J beim Seilstart so:
Kurz vor dem Ausklinken des Modells ergeben sich Seilkräfte von etwa 400 N, was bei einem Fluggewicht von 2 kg einem Lastvielfachen von 20 entspricht.
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Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »emil hess« (1. Februar 2011, 18:40)


12

Mittwoch, 2. Februar 2011, 02:38

So, jetzt habe ich (hoffentlich) Ruhe, um auf eure Antworten ausführlicher einzugehen.

@Martin:
Lücken im äußeren Bereich plane ich jetzt ein.

@Holger:
Durch die zusätzlichen Holme bei größter Dicke in etwa halber Spannweite und größter Dicke Außen werden etwaige Torsionsmomente als Biegemomente abgefangen.
Die Holmstege brauchen keine Biegemomente des Holmes aufnehmen. Das können die Kiefergurte viel besser. Andererseits haben die Stege im inneren Bereich eine erhebliche Höhe, daher mache ich mir Sorgen um ein mögliches Durchbiegen und dann Knicken. Um bei der Druckbelastung ein seitliches Ausweichen zu verhindern kommt die Faserrichtung senkrecht.
Und zweimal 1 mm Balsa mit Schaum dazwischen ist wesentlich steifer als 2 mm Balsa. Die ertforderliche Steifheit der Stege nimmt nach außen hin aber schnell ab, da die Kräfte abnehmen.
Allerdings habe ich immer noch das Problem daß ich keine Ahnung habe, ob zweimal 0,5 mm, 1 mm, oder 2 mm Balsa die Druckkräfte aufnehmen müssen, die bei der Zugspannung auftreten, die 21 mm² Kiefergurte mit 80mm Abstand aushalten. (Oder entsprechend größere Werte wenn die Gurte doch stärker werden müssen)
Spaßeshalber habe ich jetzt mal Stephans Abschätzformel für die freitragende Fläche ausprobiert. Für 5 g wäre die Beplankung alleine auch noch gut...

@Arnulf:
Leider passt das Verhältnis zwischen dem was ich gerne noch bauen möchte und der vergügbaren Zeit überhaupt nicht. Aber Tips kann man immer mal gebrauchen und wenn es erst beim überübernächsten Modell von Nutzen ist.

Der Aufwand ist das schlagende Argument gegen deinen letzten Vorschlag.
Das Harz mit dem ich gelegentlich arbeite kommt aus Doppelspritzen und hat 28 Gramm Füllgewicht.
Wie kommt Ihr bloß auf die erforderliche Stegdicke? Irgendwie muß man das doch berechnen können.
Tapen mache ich oft und gerne. Die Torsionsbelastung fange ich aber lieber mit den zusätzlichen Holmen auf.
Profil ist das Sipkill, ein Profil mit S-Schlag von Hartmut Siegmann (seinen Internetauftritt kennst Du ja). Ich habe weder großen Drang zum Rückenflug noch zu besonders großer Höchstgeschwindigkeit (dann würde ich ein symetrisches Profil verwenden).

Gruß
Uwe
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  • delta_volumen_sl.jpg
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Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »uwete« (2. Februar 2011, 04:30)


mica 987

RCLine User

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13

Donnerstag, 3. Februar 2011, 15:43

Hallo, nimm 2 mm Balsasperrholz (oder machs selber 2x 1mm mit Holzleim verpressen) im Wurzelbereich, nach aussen hin kannst dann dünner werden oder Du lässt Lücken, aber lohnt sich das wg. paar Gramm Mehrgewicht (ich bau immer etwas schwerer, zahlt sich auf Dauer aus.. ;) ). Wenn Du rechnen willst geh mal zum Baron auf die HP, kannste das Excel runterladen (läuft auch unter OpenOffice, freeware) und die entsprechenden Lastmomente berechnen. Dann kommts darauf an wie Du genau ausführst, evtl. kannst als Hohlprofil (Rechteckrohr) berechnen s.a. http://de.wikipedia.org/wiki/Widerstandsmoment u. http://de.wikipedia.org/wiki/Biegemoment
MFG

P.S.
Eine Last die der Steg übernehmen muss, ist die Tendenz des Druckgurts in Richtung des Zuggurts auszuknicken oder aber eine Drucklast auf den Steg. Das nimmt Balsa Endgrain natürlich besser auf, ich gehe zwar davon aus, dass längsgemasert auch fest genug wäre. Steifigkeit bei Endgrain ist aber besser; der Holm als ganzes wird damit steifer, so machts Mark Drela auch.

Was mir auch noch einfällt ist das Du den Holm mit dünnem Kevlarfaden umwickeln kannst (mit dünnenm Harz od. Seku kleben), im Wurzelbereich dann öfter nach aussen hin weniger, sehr leicht und dein Holm geht garantiert nicht mehr auseinander !
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