Belastungen am abgestrebten Flügel
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Belastungen am abgestrebten Flügel
Hallo, liebe Luft und Raumfahrtgurus ,
könnte mir bitte jemand mal erklären, wie man die Lasten bei einem abgestrebten Flügel errechnet, d.h.:
-welche Lasten greifen an den Haupt-Flächenstreben an und wie teilt sich die Belastung an der vorderen / hinteren Strebe auf?
-welche Lasten liegen an den Befestigungsbolzen vorne / hinten an der Flügelwurzel an?
-welche Lasten liegen an den Hilfsstreben an, welche Funktion haben genau die Hilfsstreben? Sollen sie das Ausbrechen der Flächenstreben bei negativer Last verhindern?
Hintergrund: ich möchte die Stahlstreben des Coach gegen profilierte Alustreben (z.B. der C22) tauschen. Der Coach hat nur 320kg MTOW, die C22 400kg bzw. 450kg.
Ausserdem sollen die Ergebnisse auch meiner Beruhigung dienen...
Danke und Grüsse,
Klaus
könnte mir bitte jemand mal erklären, wie man die Lasten bei einem abgestrebten Flügel errechnet, d.h.:
-welche Lasten greifen an den Haupt-Flächenstreben an und wie teilt sich die Belastung an der vorderen / hinteren Strebe auf?
-welche Lasten liegen an den Befestigungsbolzen vorne / hinten an der Flügelwurzel an?
-welche Lasten liegen an den Hilfsstreben an, welche Funktion haben genau die Hilfsstreben? Sollen sie das Ausbrechen der Flächenstreben bei negativer Last verhindern?
Hintergrund: ich möchte die Stahlstreben des Coach gegen profilierte Alustreben (z.B. der C22) tauschen. Der Coach hat nur 320kg MTOW, die C22 400kg bzw. 450kg.
Ausserdem sollen die Ergebnisse auch meiner Beruhigung dienen...
Danke und Grüsse,
Klaus
Klaus, es gibt hier Leute, die haben das studiert und deren Brot ist solcherart Mathematik, die können das also beim Spazierengehen.
Du kannst aber den Schwerpunkt der Flächenlast für den Rechteckflügel bei 43% Spannweite annehmen, 3/5 der Last für den vorderen Holm, solange kein Querruder aktiv ist und dann die ganze Sache geometrisch/zeichnerisch in Kräfteparallelogrammen für jede Strebe auflösen. Als Last nimm MTOW minus Flügelgewicht x g, denn die Flügel tragen sich je selbst bzw. erzeugen erst die Belastung. Eine Näherung.
Gruß Dieter
Du kannst aber den Schwerpunkt der Flächenlast für den Rechteckflügel bei 43% Spannweite annehmen, 3/5 der Last für den vorderen Holm, solange kein Querruder aktiv ist und dann die ganze Sache geometrisch/zeichnerisch in Kräfteparallelogrammen für jede Strebe auflösen. Als Last nimm MTOW minus Flügelgewicht x g, denn die Flügel tragen sich je selbst bzw. erzeugen erst die Belastung. Eine Näherung.
Gruß Dieter
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so.. bin halbwegs wach...
Schönes neues Jahr Euch allen!
Dieter, vielen Dank für Deine Antwort! Ich sehe, das ist doch nicht so trivial mit den Berechnungen.
Vielleicht sollte ich das Pferd von hinten aufzäumen:
Ausgehend von den vorher verwendeten Stahlrohren muss ich einfach der Festigkeit entsprechende Alustreben suchen. Nur, woher bekomme ich die Festigkeitstabellen für ST35 bzw. profilierte Alurohre her? Gibt es da irgendwas im Netz?
Grüsse Klaus
Schönes neues Jahr Euch allen!
Dieter, vielen Dank für Deine Antwort! Ich sehe, das ist doch nicht so trivial mit den Berechnungen.
Vielleicht sollte ich das Pferd von hinten aufzäumen:
Ausgehend von den vorher verwendeten Stahlrohren muss ich einfach der Festigkeit entsprechende Alustreben suchen. Nur, woher bekomme ich die Festigkeitstabellen für ST35 bzw. profilierte Alurohre her? Gibt es da irgendwas im Netz?
Grüsse Klaus
<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">
aeroklaus schrieb am 01.01.2007 13:01 Uhr:
aeroklaus schrieb am 01.01.2007 13:01 Uhr:
so.. bin halbwegs wach...
Schönes neues Jahr Euch allen!
Dieter, vielen Dank für Deine Antwort! Ich sehe, das ist doch nicht so trivial mit den Berechnungen.
Vielleicht sollte ich das Pferd von hinten aufzäumen:
Ausgehend von den vorher verwendeten Stahlrohren muss ich einfach der Festigkeit entsprechende Alustreben suchen. Nur, woher bekomme ich die Festigkeitstabellen für ST35 bzw. profilierte Alurohre her? Gibt es da irgendwas im Netz?
Grüsse Klaus
</tr></td></table>
Euch allen ein hübsches neues Jahr und immer viel Luft unter den Rädern.
@ Klaus. Das habe ich im ULM Katalog gefunden.
Vieleicht kannst du ja damit etwas anfangen.
UWE
aeroklaus schrieb am 01.01.2007 13:01 Uhr:
aeroklaus schrieb am 01.01.2007 13:01 Uhr:
so.. bin halbwegs wach...
Schönes neues Jahr Euch allen!
Dieter, vielen Dank für Deine Antwort! Ich sehe, das ist doch nicht so trivial mit den Berechnungen.
Vielleicht sollte ich das Pferd von hinten aufzäumen:
Ausgehend von den vorher verwendeten Stahlrohren muss ich einfach der Festigkeit entsprechende Alustreben suchen. Nur, woher bekomme ich die Festigkeitstabellen für ST35 bzw. profilierte Alurohre her? Gibt es da irgendwas im Netz?
Grüsse Klaus
</tr></td></table>
Euch allen ein hübsches neues Jahr und immer viel Luft unter den Rädern.
@ Klaus. Das habe ich im ULM Katalog gefunden.
Vieleicht kannst du ja damit etwas anfangen.
UWE
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Danke Uwe, genau was ich gesucht habe!
"Section mm2" ist dann wohl die Querschnittsfläche dieser Profile, d.h. das kleinste Röhrchen in dieser Liste hält 98 * 28kg = 2744 kg. Kaum zu glauben, dass entspricht dem Gewicht eines kleinen Transporters, vollbeladen.
laut diesem Link hier:
http://www.tomferr.hu/de/tablazatok.php ... n&altabl=3
beträgt die (Zug)festigkeit von ST35 360-480 N/mm2, ein 20*1 Rohr beispielsweise hat die Querschnittsfläche:
A= Pi/4 * (D2 - d2) also 0,785 * (400 - 361) = 30,6 mm2
und hält min. 11021N, also über 1 Tonne.
Habe ich das richtig interpretiert?
Morgen fahre ich zum Platz und messe meine Flächenstreben aus, dann weiss ich mehr (und werde dort hoffentlich den tiniro01 treffen )
Grüsse Klaus
"Section mm2" ist dann wohl die Querschnittsfläche dieser Profile, d.h. das kleinste Röhrchen in dieser Liste hält 98 * 28kg = 2744 kg. Kaum zu glauben, dass entspricht dem Gewicht eines kleinen Transporters, vollbeladen.
laut diesem Link hier:
http://www.tomferr.hu/de/tablazatok.php ... n&altabl=3
beträgt die (Zug)festigkeit von ST35 360-480 N/mm2, ein 20*1 Rohr beispielsweise hat die Querschnittsfläche:
A= Pi/4 * (D2 - d2) also 0,785 * (400 - 361) = 30,6 mm2
und hält min. 11021N, also über 1 Tonne.
Habe ich das richtig interpretiert?
Morgen fahre ich zum Platz und messe meine Flächenstreben aus, dann weiss ich mehr (und werde dort hoffentlich den tiniro01 treffen )
Grüsse Klaus
Hallo Klaus, nur kurz, weil keine Zeit. Ich habe bei mir bei der Suche nach einem Text durch Zufall einen link zu einem Rechner für die Lasten an Flügel und Flügelstrebe gefunden (vergessen!). Noch nie ausprobiert, also keine Ahnung. So sieht er aus laut Bild:
Du findest ihn samt exe auf:
http://groups.yahoo.com/group/Fly5k/fil ... nd%20load/
Probier ihn mal aus bei Gelegenheit und sag einen Ton, wenn er denn tatsächlich Dein Wissen bereichert hat oder bereichern hätte können.
Tschö
Dieter
Du findest ihn samt exe auf:
http://groups.yahoo.com/group/Fly5k/fil ... nd%20load/
Probier ihn mal aus bei Gelegenheit und sag einen Ton, wenn er denn tatsächlich Dein Wissen bereichert hat oder bereichern hätte können.
Tschö
Dieter
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Hallo,
ich habe mal versucht, die Daten in das Programm einzutragen. Die exakten geometrischen Daten des Fliegers habe ich allerdings nicht alle, aber anhand der Skizze im Handbuch konnte ich sie zumindest ungefähr ermitteln:
Dazu musste ich natürlich alles umrechnen, also die Gewichte in lbs und die Abmessungen in ft:
Gross Weight: 320kg, also 705 lbs
Span (b): 11,2m, also 36.745408 ft
Semi Span (b´): 5,6 m, also 18.04462 ft
Wing Weight 50kg / 2 (?): 25kg, also 55 lbs
G Load: 6
a´: keine Ahnung, für was diese Variable gut ist, hab´s einfach weggelassen.
"Semi Span" ist beim Coach 1/2 Span, da beide Flächen mittig über dem Rumpf angebracht sind.
Die V-Form des Flügels habe ich allerdings elegant unterschlagen.
Die Abmessungen habe dann ich auf-oder abgerundet:
das ergibt dann das Ergebnis:
Unter "Wing Load (Struts)" gebe ich anschliessend die Werte:
C 2,5m, also 8.2021 ft
Angle 24 Grad
b´ 5,6 m, also 18.04462 ft
ein:
das ergibt dann das Ergebnis:
(der errechnete Wert d entspricht in etwa dem aus der Skizze gemessenen Wert von 4,1)
P2 ist dann mein gesuchter Wert für die Streben:
3769,82 lbs, also 1711kg bei 6G
bzw. das Ganze bei 1G Belastung: 285kg
Ok, ob das stimmt, kann ich natürlich nicht überprüfen, aber ich kann die Zugfestigkeit der Originalstreben berechnen:
Die originalen Streben bestehen aus 35 mal 0,5 Stahlrohren.
Die Kreisringfläche A=Pi / 4 * (D 2 - d 2) also 0,785 * (1225*1156) =54,19 mm2.
Laut der Festigkeitstabelle:
http://www.tomferr.hu/de/tablazatok.php ... n&altabl=3
beträgt die Zugfestigkeit von ST35 360-480 N/mm2, also hält ein Originalrohr mindestens
19509 N bzw. 1988 kg.
Das Ganze mal zwei, da es 2 Streben pro Seite gibt. 4 Tonnen!
Allerdings sind die Originalstreben an mehreren Stellen von Werk ab durch einige Schweissverbindungen geschwächt und oben an den Flächenanschlüssen sind sie zusammengedrückt und mit einen Querröhrchen für die Bolzen verschweisst (wie schafften die es nur, so schöne Schweissnähte hinzubekommen?).
Da wiederum heisst, dass das kleinste Aluprofil aus Uwes Link weiter unten eigentlich ausreichen müsste, also das 39,5*14,8 mm Profil 50105. Das hält, wie schon geschrieben, 2744 kg.
Zum Vergleich: die C22 450 (?) hat 30*70mm Profile, entsprechen in etwa den Nummern 50101 und 50102 in Uwes Link. Die halten dann fast 9 Tonnen pro Strebe.
Interessant wäre auch die Lasten an der Flächenaufnahme, aber dazu fehlt mir der Wert der V-Form:
Ich hoffe, ich habe da nicht einige Denk-und Rechenfehler drin....
Meine Damen und Herren, vielen Dank für Ihre Geduld!
Klaus
ich habe mal versucht, die Daten in das Programm einzutragen. Die exakten geometrischen Daten des Fliegers habe ich allerdings nicht alle, aber anhand der Skizze im Handbuch konnte ich sie zumindest ungefähr ermitteln:
Dazu musste ich natürlich alles umrechnen, also die Gewichte in lbs und die Abmessungen in ft:
Gross Weight: 320kg, also 705 lbs
Span (b): 11,2m, also 36.745408 ft
Semi Span (b´): 5,6 m, also 18.04462 ft
Wing Weight 50kg / 2 (?): 25kg, also 55 lbs
G Load: 6
a´: keine Ahnung, für was diese Variable gut ist, hab´s einfach weggelassen.
"Semi Span" ist beim Coach 1/2 Span, da beide Flächen mittig über dem Rumpf angebracht sind.
Die V-Form des Flügels habe ich allerdings elegant unterschlagen.
Die Abmessungen habe dann ich auf-oder abgerundet:
das ergibt dann das Ergebnis:
Unter "Wing Load (Struts)" gebe ich anschliessend die Werte:
C 2,5m, also 8.2021 ft
Angle 24 Grad
b´ 5,6 m, also 18.04462 ft
ein:
das ergibt dann das Ergebnis:
(der errechnete Wert d entspricht in etwa dem aus der Skizze gemessenen Wert von 4,1)
P2 ist dann mein gesuchter Wert für die Streben:
3769,82 lbs, also 1711kg bei 6G
bzw. das Ganze bei 1G Belastung: 285kg
Ok, ob das stimmt, kann ich natürlich nicht überprüfen, aber ich kann die Zugfestigkeit der Originalstreben berechnen:
Die originalen Streben bestehen aus 35 mal 0,5 Stahlrohren.
Die Kreisringfläche A=Pi / 4 * (D 2 - d 2) also 0,785 * (1225*1156) =54,19 mm2.
Laut der Festigkeitstabelle:
http://www.tomferr.hu/de/tablazatok.php ... n&altabl=3
beträgt die Zugfestigkeit von ST35 360-480 N/mm2, also hält ein Originalrohr mindestens
19509 N bzw. 1988 kg.
Das Ganze mal zwei, da es 2 Streben pro Seite gibt. 4 Tonnen!
Allerdings sind die Originalstreben an mehreren Stellen von Werk ab durch einige Schweissverbindungen geschwächt und oben an den Flächenanschlüssen sind sie zusammengedrückt und mit einen Querröhrchen für die Bolzen verschweisst (wie schafften die es nur, so schöne Schweissnähte hinzubekommen?).
Da wiederum heisst, dass das kleinste Aluprofil aus Uwes Link weiter unten eigentlich ausreichen müsste, also das 39,5*14,8 mm Profil 50105. Das hält, wie schon geschrieben, 2744 kg.
Zum Vergleich: die C22 450 (?) hat 30*70mm Profile, entsprechen in etwa den Nummern 50101 und 50102 in Uwes Link. Die halten dann fast 9 Tonnen pro Strebe.
Interessant wäre auch die Lasten an der Flächenaufnahme, aber dazu fehlt mir der Wert der V-Form:
Ich hoffe, ich habe da nicht einige Denk-und Rechenfehler drin....
Meine Damen und Herren, vielen Dank für Ihre Geduld!
Klaus
Nö, soweit ich sehe, ist alles ok, links habe ich nicht nachgeschaut, da zur Zeit keine Zeit. Wichtig aber,
die Last geht zu 2/3 über die vordere Strebe - roundabout -, da die Druck=Auftriebsverteilung in Längsrichtung (also über dem Profilverlauf) nicht gleichmäßig ist. Daher haben die Rohr-Tuch-Flieger oft vorne ein Rohr mit größerem Durchmesser als Holm und brauchen dann natürlich dort auch die stärkere Abstrebung. Die vordere Strebe ist also die kritische und Du muß die Lasten dritteln, um sie halbwegs richtig auf die Streben zu verteilen.
Gruß Dieter
die Last geht zu 2/3 über die vordere Strebe - roundabout -, da die Druck=Auftriebsverteilung in Längsrichtung (also über dem Profilverlauf) nicht gleichmäßig ist. Daher haben die Rohr-Tuch-Flieger oft vorne ein Rohr mit größerem Durchmesser als Holm und brauchen dann natürlich dort auch die stärkere Abstrebung. Die vordere Strebe ist also die kritische und Du muß die Lasten dritteln, um sie halbwegs richtig auf die Streben zu verteilen.
Gruß Dieter
- aeroklaus
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<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">
busbumde schrieb am 26.01.2007 16:30 Uhr:
Nö, soweit ich sehe, ist alles ok, links habe ich nicht nachgeschaut, da zur Zeit keine Zeit. Wichtig aber,
die Last geht zu 2/3 über die vordere Strebe - roundabout -, da die Druck=Auftriebsverteilung in Längsrichtung (also über dem Profilverlauf) nicht gleichmäßig ist. Daher haben die Rohr-Tuch-Flieger oft vorne ein Rohr mit größerem Durchmesser als Holm und brauchen dann natürlich dort auch die stärkere Abstrebung. Die vordere Strebe ist also die kritische und Du muß die Lasten dritteln, um sie halbwegs richtig auf die Streben zu verteilen.
Gruß Dieter
</tr></td></table>
Danke Dieter, es ging mir ja hauptsächlich darum, ob ich die C22-Streben alternativ verwenden kann. Laut Software und Berechnung der Originalstreben sind die dann allerdings hoffnungslos überdimensioniert. Macht ja nix, gibt ein gutes Gefühl.
Allerdings sind die Originalstreben unschlagbar leicht, ob ich dann tatsächlich auf Alu wechsle, werde ich zu einem späteren Zeitpunkt entscheiden, wenn ich mehr über das zukünftige Leergewicht weiss.
Auf jeden Fall find ich es hochinteressant, mehr über die diversen Belastungen am Flieger zu erfahren!
Grüsse Klaus
busbumde schrieb am 26.01.2007 16:30 Uhr:
Nö, soweit ich sehe, ist alles ok, links habe ich nicht nachgeschaut, da zur Zeit keine Zeit. Wichtig aber,
die Last geht zu 2/3 über die vordere Strebe - roundabout -, da die Druck=Auftriebsverteilung in Längsrichtung (also über dem Profilverlauf) nicht gleichmäßig ist. Daher haben die Rohr-Tuch-Flieger oft vorne ein Rohr mit größerem Durchmesser als Holm und brauchen dann natürlich dort auch die stärkere Abstrebung. Die vordere Strebe ist also die kritische und Du muß die Lasten dritteln, um sie halbwegs richtig auf die Streben zu verteilen.
Gruß Dieter
</tr></td></table>
Danke Dieter, es ging mir ja hauptsächlich darum, ob ich die C22-Streben alternativ verwenden kann. Laut Software und Berechnung der Originalstreben sind die dann allerdings hoffnungslos überdimensioniert. Macht ja nix, gibt ein gutes Gefühl.
Allerdings sind die Originalstreben unschlagbar leicht, ob ich dann tatsächlich auf Alu wechsle, werde ich zu einem späteren Zeitpunkt entscheiden, wenn ich mehr über das zukünftige Leergewicht weiss.
Auf jeden Fall find ich es hochinteressant, mehr über die diversen Belastungen am Flieger zu erfahren!
Grüsse Klaus
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- Registriert: Mo 29. Jan 2007, 10:26
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Strebe ist knickstab bei negativen Gs!
Hallo, ich bin Tim,
habe mich gerade erst angemeldet.
Die Strebe beim abgestrebten Flügel ist im Normalfall nur auf Zug beansprucht. Das wurde ja von Klaus alles schon ganz richtig gerechnet.
Im Falle von negativen Gs ist die STrebe aber auf Druck beansprucht. Da es sich um einen sehr schlanken Körper handelt muss nicht nur die Festigkeit des Werkstoffs (meist kein Problem) berücksichtigt werden, sondern auch die Knickstabilität. Dazu gibt es verschiedene relativ einfache Rechnungen. Schwierig ist nur die genaue Querschnittsfläche und das axiale Trägheitsmoment des Strebenquerschnitts zu bestimmen. Ein CAD-Programm kann dir diese Werte direkt ausspucken, es geht aber auch zu Fuß durch gute Annäherung durch einfache Einzel-Flächen.
In deinem Beispiel müssen die Streben der C22 aber bedenkenlos halten, wenn das MTOW und die Vne/Va für C22 größer sind als für deinen Flieger. +4/-2g müsssen sie ja beide halten!
Ich hoffe geholfen zu haben!
Gruß aus dem Norden,
Tim
habe mich gerade erst angemeldet.
Die Strebe beim abgestrebten Flügel ist im Normalfall nur auf Zug beansprucht. Das wurde ja von Klaus alles schon ganz richtig gerechnet.
Im Falle von negativen Gs ist die STrebe aber auf Druck beansprucht. Da es sich um einen sehr schlanken Körper handelt muss nicht nur die Festigkeit des Werkstoffs (meist kein Problem) berücksichtigt werden, sondern auch die Knickstabilität. Dazu gibt es verschiedene relativ einfache Rechnungen. Schwierig ist nur die genaue Querschnittsfläche und das axiale Trägheitsmoment des Strebenquerschnitts zu bestimmen. Ein CAD-Programm kann dir diese Werte direkt ausspucken, es geht aber auch zu Fuß durch gute Annäherung durch einfache Einzel-Flächen.
In deinem Beispiel müssen die Streben der C22 aber bedenkenlos halten, wenn das MTOW und die Vne/Va für C22 größer sind als für deinen Flieger. +4/-2g müsssen sie ja beide halten!
Ich hoffe geholfen zu haben!
Gruß aus dem Norden,
Tim
- aeroklaus
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Hallo Tim,
<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">
Timpilot schrieb am 29.01.2007 11:44 Uhr:
Hallo, ich bin Tim,
habe mich gerade erst angemeldet.
</tr></td></table>
Schön, herzlich willkommen hier und vielen Dank für Deinen Beitrag!
Die Querschnittsflächen der Aluprofile sind in der Tabelle mit angegeben, müssten also nicht extra ausgerechnet werden. Man braucht sie ja, um die Zugfestigkeit zu ermitteln.
Mit den restlichen Werten kann ich allerdings nichts anfangen.
Aber wie ist das nun mit den Hilfsstreben? Sollen sie das Ausbrechen der Flächenstreben bei negativer Last verhindern?
Oder haben sie eine andere Funktion?
Grüsse Klaus
<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">
Timpilot schrieb am 29.01.2007 11:44 Uhr:
Hallo, ich bin Tim,
habe mich gerade erst angemeldet.
</tr></td></table>
Schön, herzlich willkommen hier und vielen Dank für Deinen Beitrag!
Die Querschnittsflächen der Aluprofile sind in der Tabelle mit angegeben, müssten also nicht extra ausgerechnet werden. Man braucht sie ja, um die Zugfestigkeit zu ermitteln.
Mit den restlichen Werten kann ich allerdings nichts anfangen.
Aber wie ist das nun mit den Hilfsstreben? Sollen sie das Ausbrechen der Flächenstreben bei negativer Last verhindern?
Oder haben sie eine andere Funktion?
Grüsse Klaus