Zwei Antik Segler

[Ariel]

Oorspronkelijk geplaatst door Henri Kaper

Strolch



Ik heb de kiel-lat een tijdje laten weken in warm water, met de elastieken in vorm getrokken en de strijkbout erover. Morgen maar eens zien hoe het voorbuigen gegaan is.

Prima oplossing, zo zou ik het ook doen.
Trouwens, zoals de kiel-lat van de Strolch moet gebogen heb ik nog nooit eerder gedaan.


Johannes

[Henri Kaper]

Oorspronkelijk geplaatst door Ariel

zoals de kiel-lat van de Strolch moet gebogen heb ik nog nooit eerder gedaan.

Hoe bedoel je? De kiel-lat van de HAST heeft toch ongeveer net zo'n vorm?

[jacobbos]

Oorspronkelijk geplaatst door Ariel

HAST
....
Vandaag begonnen met de webbing aanbrengen.
Na ja, dit vind ik zaai werk, is arbeidsintensief en je ziet er weinig terug van al de moeite.

Johannes

Johannes,

Wetenschappelijk bouwen, dat is wat jij doet en ik blijf me er over verbazen. Als ik aan het bouwen ben denk ik regelmatig aan een opmerking die je ooit in een draadje gemaakt hebt: iets in de trant van dat alles een plek heeft en je je zelf aangeleerd hebt om het daar direct terug te leggen. Effect is een altijd opgeruimde werkplek. Dat probeer ik ook steeds meer, jou nivo zal ik niet bereiken maar het is bij mij al 100% beter geworden. En dat merk ik dan weer in het eindresultaat: minder butsen in een romp bijvoorbeeld omdat er niet dat ene vijltje of mesje ligt waar je de romp op legt...

En ja, webbing aanbrengen is saai werk, je woordspeling vind ik wel erg leuk: want om te oogsten moet je zaaien. En zeker na het aanbrengen van een webbing verbaas ik me altijd over het effect er van op een vleugel! Dus je ziet er niks van maar het heeft wel een enorm effect, dat helpt mij door deze moeilijke periode heen... (zucht, wat een zware woorden )

Dit blijft een fantastisch verslag wat enorm leerzaam is: vor allem weiter!

Groet,

Jacob

[Ariel]

Oorspronkelijk geplaatst door Henri Kaper

Hoe bedoel je? De kiel-lat van de HAST heeft toch ongeveer net zo'n vorm?

Wel dezelfde vorm, maar nog niet diagonaal ten opzichte van de doorsnede.

Johannes

[Henri Kaper]

Oorspronkelijk geplaatst door Ariel

diagonaal ten opzichte van de doorsnede

Ik had het idee dat het daardoor makkelijker boog. Je buigt over de grootste doorsnede-lijn. Alleen was het lastig dit op de strijkbout-tafel te doen: de boogvorm er in trekken/houden en dat onder een hoek van 45 graden over de strijkbout en de andere hoek van 45 graden. Ook daarom heb ik het maar over de spantjes getrokken.

[Ariel]

Vleugel hoofdligger constructie

Een algemeen verhaal over hoofdliggers.

De hoofdligger is de ruggengraat van de vleugel. Het dient de dwarskrachten en buigmomenten op te nemen. De hoofdligger moet dus hoofdzakelijk buigstijf zijn!

De weerstandskrachten bij een op buiging belaste balk verdelen zich zoals in figuur 1.

(Figuur 1)

Omdat het grootste deel van de krachten zich aan de buitenzijde bevinden, ligt het voor de hand om het binnenste zwakker en dus lichter te maken. Daarom wordt een hoofdligger meestal opgebouwd uit liggers en webbing. Hierop zijn ontelbare variaties gebouwd. (Aan de hoofdligger van een thermiekzwever wordt andere eisen gesteld dan die van een kunstvlucht zwever.) Het doel is altijd een zo licht en sterk mogelijke constructie te maken die de belastingen tijdens het vliegen kan doorstaan.

Wie een stijve vleugel wil bouwen en gewicht besparen, kan de hoofdligger met vezel composiet versterken. Daarbij moet ik opmerken dat glasvezel rovings minder geschikt zijn dan koolstof. In de vezelrichting heeft glasvezel een grotere rek dan hout! Dat betekent dat hout al zou breken terwijl de glasvezel nog lang niet volledig is uitgerekt.

De rek van hout en koolstofvezel is nagenoeg gelijk, ongeveer 0,5 tot 1% bij breukbelasting.

Het doel van een constructie uit verschillende werkstoffen moet zijn, de krachten te verdelen overeenkomstig de sterkte van het materiaal!

Bij een doosvormige constructie is het geen probleem een groef te creëren waarin de koolstof rovings gelegd kunnen worden.

(Figuur 2)

Worden de koolstof rovings niet gelijkmatig en recht verlegd, dan gebeurd het volgende:

• Eerst scheuren de recht verlegde rovings bij geringe rek, omdat die bijna alle krachten alleen moeten opnemen.
• Zijn die eerste rovings gescheurd, dan zullen de niet eerder belaste rovings de krachten overnemen en zo gaat het spel verder tot volledige breuk.

Bij glasvezel rovings gaat dat anders. De rek van de individuele rovings is bij gelijke belasting 5-6 keer groter dan bij koolstof rovings. Kleine onnauwkeurigheden bij het verleggen leiden niet gelijk tot scheuren. De gerekte rovings worden door de minder gerekte rovings ondersteund. Ze nemen een deel van de krachten over.

Houtkeuze
Houtsoorten voor vleugelliggers kunnen zijn:

• Grenen
• Vuren
• Sitka Spruce
• Douglas Fir
• Yellow Cedar

Vuren en grenen zijn makkelijk te verkrijgen in diverse afmetingen en daarom de meest gebruikte houtsoorten voor vleugelliggers.

Er dient gelet te worden op de volgende punten:

• jaarringen zo nauw mogelijk.
• geen krimpscheuren.
• geen harsgallen.
• geen kwasten (noesten).
• rechter vezelverloop, niet verdraaid.
• geen blauwschimmel.
• geen sporen van bederf, houtrot.
• geen reactiehout (drukhout).

Sterkte
De sterkte van gezond hout hangt direct samen met het soortelijk gewicht of beter gezegd de volumetrische massa, en deze is weer afhankelijk van het aantal jaarringen per centimeter dikte.

Lang geleden ben ik al begonnen met het bestuderen van een enorme hoeveelheid verschillende datasheets. De meeste ervan waren uit de begintijd van de vliegtuig houtbouw. De uitkomsten waren verrassend. Er waren bevindingen die vandaag zeker naar beneden bijgesteld moeten worden. Wat de te verwachten sterkte betreft schommelen de waardes boven ± 50 %.

In wezen wordt houtkwaliteit in drie groepen ingedeeld, hout van hoge, middel en lage kwaliteit c.q. sterkte.

(Figuur 3)

Het is vanzelfsprekend dat hout van hoge kwaliteit geen van de beschreven fouten heeft zoals scheuren, harsgallen of draaigroei.

Stand van de jaarringen ten opzichte van het breedste deel van de lat
Het hout zodanig gezaagd dat de jaarringen binnen 45° tot 90° ten opzichte van het oppervlak liggen is optimaal en wordt omschreven als kwartiers gezaagd.
Mijn ervaring is dat bij jaarringen met een maximale schuinte van 30° (ten opzichte van het oppervlak) en een jaarringafstand van minder dan 2 mm, geen noemenswaardige verschillen in sterke merkbaar is ten opzichte van optimaal gezaagde latjes.

Vezelhelling en draaigroei
De vezelhelling mag niet meer dan 1/20 zijn. Ook voor draaigroei geld een maximale afwijking van 1/20. Latjes met draaigroei hebben nog de nare eigenschap om krom te trekken. Hout is een natuurproduct en daarom is het bijna niet mogelijk latjes te zagen waarbij de jaarringen exact evenwijdig met de lengterichting van het werkstuk verlopen. Hout heeft in de verschillende vezelrichtingen ook andere eigenschappen.

De vezels zijn in lengterichting moeilijker samendrukbaar dan in dwarsrichting.

In de grafiek is de zien dat een vezelschuinte tot ca. 5° nagenoeg geen invloed heeft op de drukvastheid. Boven ca. 10° vezelhelling neemt de drukvastheid behoorlijk snel af.

(Figuur 4)

Uit de grafiek blijkt dat het belangrijk is om de vezelhelling binnen bepaalde grenzen te houden.

Nu wordt het duidelijk dat latjes die volgens de jaarringen tangentiaal gezaagd zijn (dosse gezaagd) de hoofdligger constructie gevaarlijk zwak kunnen maken. Zeker als de latjes erg dun zijn dan is de kans zeer groot dat de jaarringen van de lat weglopen.

(Figuur 5)

Gelamineerd hout
Omdat het bijna niet mogelijk is latjes te verkrijgen die over de hele lengte een optimaal vezelverloop hebben is een oplossing gevonden door gelamineerd hout te gebruiken. Gelamineerd hout is gemaakt van latjes die zodanig aan elkaar gelijmd zijn dat de vezelrichting van alle latjes gelijk is. Door alleen de beste latjes aan elkaar te lijmen is zo’n gelamineerde vleugelligger sterker dan een ligger gezaagd uit één stuk hout.

Liggers en webbing
Bij hoofdligger constructies hebben de liggers meestal uitsluitend de functie de druk- en trekkrachten uit de buigmomenten op zich te nemen en de webbing alle schuif- en dwarskrachten.

De sterkte van een hoofdligger hangt dus in grote mate af van de verbinding tussen liggers en webbing!

De webbing wordt voornamelijk door twee krachten belast: de schuifkrachten die in eerste instantie ontstaan door de dwarskrachten, plus de spanningen tussen ligger en webbing. Beide krachten zijn belangrijk. Hoge dwarskrachten kunnen bij relatief geringe buigmomenten en lage dwarskrachten bij hogere buigmomenten optreden. Het hangt er vanaf of de vleugel een grote of kleine spanwijdte heeft.

Hoofdligger rompverbinding
Is de hoofdligger optimaal geconstrueerd, dan heeft hij nog wel een verbinding met de romp nodig. Bij een vrijdragende vleugel treedt op deze plek de hoogste buiglast op. Ook hebben dwarskracht en torsiemoment daar de hoogste waarde. Dit probleem heeft een doorgaande hoofdligger voor beide vleugels niet, maar i.v.m. transport is het handig om de vleugel te delen.

Een oplossing is natuurlijk een vleugelmiddenstuk met doorlopende hoofdligger en op de uiteinden daarvan, waar de buiglast een stuk minder is, de buitenvleugels gemonteerd.

In één van mijn volgende projecten ga ik verder met het verhaal over hoofdligger rompaansluiting, waarbij het project zelf als voorbeeld wordt gebruikt.

[Ariel]

Oorspronkelijk geplaatst door Henri Kaper

Ik had het idee dat het daardoor makkelijker boog. Je buigt over de grootste doorsnede-lijn. Alleen was het lastig dit op de strijkbout-tafel te doen: de boogvorm er in trekken/houden en dat onder een hoek van 45 graden over de strijkbout en de andere hoek van 45 graden. Ook daarom heb ik het maar over de spantjes getrokken.

Theoretisch gaat het niet makkelijker omdat de afstand diagonaal groter is dan evenwijdig aan de buitenkant.
Wel is minder kracht nodig omdat minder materiaal, gezien vanaf de neutrale lijn aanwezig is. Maar de buitenvezel moeten meer vervorming opvangen.
Gezien de buigradius is dat geen probleem.
Inderdaad, met de strijkbout-tafel is het geen eenvoudig klusje.
Kiel-lat over de spanten trekken en laten drogen is de beste oplossing.


Johannes

[DirkSchipper]

Johannes,

Wederom een hele duidelijke verhandeling. Waarvoor dank.
Toch wil ik op één onderdeel de stelligheid waarmee jij iets stelt wat relativeren. Het gaat om de volgende opmerking:

Oorspronkelijk geplaatst door Ariel

Wie een stijve vleugel wil bouwen en gewicht besparen, kan de hoofdligger met vezel composiet versterken. Daarbij moet ik opmerken dat glasvezel rovings minder geschikt zijn dan koolstof. In de vezelrichting heeft glasvezel een grotere rek dan hout! Dat betekent dat hout al zou breken terwijl de glasvezel nog lang niet volledig is uitgerekt.

De rek van hout en koolstofvezel is nagenoeg gelijk, ongeveer 0,5 tot 1% bij breukbelasting.

Allereerst heb ik eens wat materiaaleigenschappen bijelkaar gegoogled:
glas
Rek-/vloeigrens : tot 5%
E-modul (trek) : 70 tot 90 GPa
Treksterkte : tot 1800 N/mm^2
carbon
Rek-/vloeigrens : 0.5% tot 1,5%
E-modul (trek) : 200 tot 400 GPa
Treksterkte : 3000 tot 4500 N/mm^2
hout
Rek-/vloeigrens : 1% tot 1,5%
E-modul (trek) : 9 tot 16 GPa
Treksterkte : 30 tot 130 N/mm^2

En dan zie je dat die rekgrens van glas veel groter is, dan die van hout of carbon (die inderdaad ook nog eens dicht bij elkaar liggen). Maar ... de E-moduul van glas is wel zo'n 6 à 7 keer hoger dan die van hout, terwijl de rekgrens maar 3 maal zo groot is. Het gevolg is dat bij een combinatie van glas en hout het glas wel 2 maal zoveel kracht weerstaat voordat het hout bezwijkt. Maar inderdaad, het glas wordt dan niet tot aan zijn uiterste grens gebruikt. Toch is die ligger nog steeds 2x zo sterk als de volledig houten versie.

Tot slot:
Ipv. de liggerconstruktie die jij in het schema toont:



zou je ervoor kunnen kiezen om ipv. die twee liggende grenen latjes, de tussenlaag volledig met balsa te vullen (met de vezel rechtop/vertikaal), en met de triplex webbings (ik denk dat het gewichtsverschil te verwaarlozen is). Zelfs al zou, na een belasting tegen de uiterste grens van het glas aan, het balsa en/of webbing hier en daar scheurtjes vertonen, dan verzwakt dat de vleugelligger nauwelijks. Omdat de webbing enkel de schuifkrachten tussen de bovenste en onderste glasstring moet tegen gaan, en het balsa alleen de bovenste en onderste glasstring op de goede afstand moet houden. En die zijn ook nog eens minimaal 10x kleiner dan de trek- en drukkrachten op de glasligger.

Dus concluderend:
Glas met hout zoals jij het voorstelt is toch sterker dan een ligger enkel van hout, maar niet optimaal. Het had (op basis van dat glas) sterker gekund. Daarvoor moet je dan bouwen met vol kops balsa tussen beide glasstringen.

Dirk.

[Ariel]

Dirk,

De liggerconstructie zoals figuur (2) laat zien is een voorbeeld constructie in zijn meest eenvoudige vorm.
Dat doe ik met al mijn voorbelden met opzet om het aanschouwelijker te maken.
Waar het mij om gaat is, constructies en materiaaleigenschappen en technieken op te splitsen in delen en deze bespreken.
Iemand die al deze deelstukjes begrijpt zal uiteindelijk in staat zijn om een uitgekiende constructie te maken.

Het gaat mij absoluut niet om hier op het forum volledig uitgewerkte en meest geoptimaliseerde oplossingen te plaatsen.

Dat laat ik graag aan de creativiteit van elke individuele lezer over.

Zoals ik al eerder heb geschreven zijn al ontelbaar veel variaties liggerconstructies gemaakt.

Johannes

[ron van sommeren]

Oorspronkelijk geplaatst door Ariel

... Het was geen eenvoudig klusje omdat de witte houtlijm na het aanbrengen op het hout zeer snel filmvorming vertoonde ...

Paar berichtjes over cellulose- versus witte-houtlijm in dit bericht, o.a. van Bruno en Johan:
http://www.modelbouwforum.nl/forums/...jm#post2329229

[Ariel]

HAST

Het verlijmen van de webbing is goed gelukt. Dat vind ik erg belangrijk en geeft mij een goed gevoel.
Nu laat ik de vleugels tot morgen nog op de helling liggen voor het volledige uitharden van de lijm.
Morgen mogen de vleugels van de helling worden bevrijd voor de verdere werkzaamheden.

De volgende werkzaamheden zijn het maken van de tongkast in de vleugels.
Na het bestuderen van de tekening en de onderdelen is mij duidelijk geworden dat de juiste volgorde van verlijmen van de onderdelen zeer belangrijk is voor een goed eindresultaat.

Johannes

[Henri Kaper]

Pfoe ... en al die ribben moet ik zelf gaan maken! Gelukkig heb ik minder spanwijdte.

Het ziet er gaaf uit.

[jorn]

Wat een feest om deze foto's te zien! Pure houtbouwporno.

[Ariel]

Henri, ik heb grote bewondering voor de modelbouwers die vanaf bouwtekening met een figuurzaag en andere handgereedschappen plaatmateriaal en latjes bewerken en deze met veel geduld in elkaar lijmen.

Op dit forum heb ik al vele van zulke grote en kleine projecten zien langskomen. Deze projecten zijn bijna allemaal met succes voltooid, puur door enorme toewijding en doorzettingsvermogen.

Ikzelf heb deze fase afgesloten en maak nu gebruik van machinaal gefabriceerde onderdelen.
Desondanks blijft er nog genoeg handwerk over.

Johannes

[JHvdK]

Ik kijk en lees ademloos mee.

Dit hoort tot de hogeschool van de modelbouw.

Groet, JH