Johan,
De vleugel versterken met glas of carbon in een groef, heeft niet zoveel zin.
De zwakte van een schuimvleugel zit hem in de verbinding tussen de onder en bovenligger (of onder en bovenhuid). Het schuim is nou niet direct de stevigste verbinding tussen onder- en bovenkant, waardoor deze tov elkaar kunnen bewegen. Je ziet of een buiging, of, als het schuim de boel niet meer goed bijelkaar houdt, een breuk.
De trukk van versterken zit hem in een goede verbinding tussen onder- en bovenhuid/ligger, zodat deze niet kunnen bewegen/schuiven ten opzichte van elkaar.
Het geheel moet een soort H-balk worden.
Meestal bestaat de verbinding tussen boven- en onderhuid in GFK vleugels uit staand balsa, met 2 a 3 lagen carbon versterkt. De liggers zelf zijn van carbon roving. Deze constructie zou je ook in deze vleugel kunnen plaatsen. Een groef vrezen van onderaf, helemaal tot de bovenhuid. Vervolgens carbon rovings in de groef leggen tegen de bovenhuid aan, het staande balsa in de groef plaatsen (exact op maat), en ter hoogte van de onderbeplanking weer carbon rovings plaatsen. Truuk is de ligger goed te verbinden aan de vleugelverbinder/pen.
Goed gedimensioneerd zal de ligger ALLE buigkrachten van de vleugel opnemen, de abachi of balsa huid hoeft geen krachten meer op te nemen.
Hier een voorbeeld van liggerbouw, op pagina 4:
http://www.swiss-composite.ch/pdf/i-Styro-Tragflaechen.pdf
Groet,
Gerben
Deels mee eens, deels niet.
Bij een object dat op buiging belast wordt, en die dat moet weerstaan spelen druk- resp. trekkrachten boven en onder de neutrale lijn . De bovenste/onderste delen dragen het meest bij aan de weerstand tegen die buiging. Vandaar dat, vanuit gewichts en materiaalhoeveelheid(kosten, staal is duur), het tussenligende deel weggelaten kan worden.
Daarmee creëer je wel twee problemen: de boven- en onderkant van de ligger moeten op afstand gehouden worden, en je wilt de verschuiving tegengaan die wil treden bij buiging (bovenste deel wil richting tip, onderste deel wil op z'n plek blijven of richting wortel). Beiden zijn lastig te beheersen met 'niets ertussen.
Een derde 'probleem' is dat (bij positieve buiging) de bovenkant hol wordt. De optredende drukkrachten werken elkaar tegen, maar niet meer in één lijn. Er is een benedenwaartse component tussen die twee krachten: de knik-component.
Bij de onderkant speelt hetzelfde, alleen is daar de richting van de krachten omgekeerd. Daardoor wil die onderkant omhoog, en er is geen knik-neiging.
Boven- en onderkant willen dus naar elkaar toe, maar de bovenkant heeft bovendien nog een knik-neiging die er onder niet is.
Ik had al eerder aangegeven dat de optredende schuifkrachten flink kleiner zijn dan de trek- en drukspanningen. Tenminste een factor 10.
En de inknik-neiging is zeker bij moderate buiging nog eens veel kleiner. Die heeft een cosinus-relatie met de buigingshoek. Tijdens de eerste graden buiging is de verandering nog vrijwel nul. Pas als de buiging substantieel wordt, nemen de knikkrachten toe.
Wat kun je nu doen om al die problemen te voorkomen?
Een stevige ligger bouwen met voldoende sterke tussenstof. Maar, achteraf in een bestaande vleugel is dat niet echt de moeite waard. Een nieuwe vleugel bouwen is dan waarschijnlijk sneller en makkelijker. Voorlopig is dat niet aan de orde.
Wat dan wel?
Je kunt de bovenkant en onderkant versterken zodat die de optredende trek- en drukspanningen beter aankunnen. Daardoor zullen boven- en onderkant minder elastisch vervormen, en zal de vleugel minder buigen.
Om inknikken van de bovenkant te voorkomen moet je vooral dikte van de bovenkant hebben.
Uiteraard kan abachi een stukje trek- en drukspanningen aan, maar glas (of kool) is daarin veeeel beter. Dus als je boven en onder een strook abachi verwijdert, en vervangt door glas of kool ben je al goed bezig. Bovendien maak je de laagdikte van het sterkste materiaal (het glas of kool) dikker, waardoor de weerstand tegen knik flink toeneemt. De vleugel verstrken met glas of kool in een groef heeft dus wel zin. die groef mag overigens best 1 mm diep en 10 of 15 mm breed zijn.
Uiteraard, een ligger is een veel betere oplossing, maar achteraf aanbrengen. Nah ja, daar heb ik het al over gehad ... een gepasseerd station.
Nog even inzoomen op jouw opmerking:
"De trukk van versterken zit hem in een goede verbinding tussen onder- en bovenhuid/ligger, zodat deze niet kunnen bewegen/schuiven ten opzichte van elkaar.
Het geheel moet een soort H-balk worden"
Klopt, maar ook schuim voorkomt schuiven en indrukken/knikken een beetje. (kops)Balsa een beetje beter, triplex en staal nog beter. Bedenk dat de schuif- en knikkrachten echt fors kleiner zijn dan de trek- en drukkrachten. Een schuimvleugel zonder ligger is zelf een ligger! Balsa boven en onder zijn de trek-/drukresistente materialen, het schuim is de tussenstof. En je zult verbaasd zijn hoeveel sterker zo'n vleugel is, dan een volledig balsa ingedekte ribbenvleugel. Uiteraard minder sterk dan een kool ligger met multiplex tussenstof en een koolkous als anti-sheer -webbing. Maar alles in gradaties.
Tot slot, als je dat PDF-je bekijkt, dan zie je inderdaad op pagina 4 mooi hoe je een ligger kunt bouwen, maar ervoor staan 3 pagina's hoe je een (schuim)vleugel zonder ligger kunt bouwen.
Alles in verhouding doen. En als je met een gegeven situatie zit (je hebt een vleugel zonder ligger) kun je wel zeggen dat een ligger beter is, maar zolang je geen compleet nieuwe vleugel wilt bouwen blijft dat een theoretische excercitie.
Dirk.
