Bouwverslag Fafnir.

Nee, maar mijn referentie is nog steeds: lierstart.
En ik wil dan ook nog ongestraft vol op het pedaal kunnen trappen. Ook bij windkracht 5.
Ja, misschien moet ik eens psychysche hulp gaan zoeken ...

Gr. Dirk.

 

Ik begrijp Dirks reactie wel. Ik heb een WIK Speed Astir van 3,2 meter en 2 pennen van 4 en 6 mm, deze trek ik licht krom als ik de kist goed omhoog lier of er goed hard mee ga vliegen. Voor slepen voldoet het inderdaad prima, maar een klein beetje meer reserve zou ik persoonlijk welkom vinden. Wij doen nu eenmaal hele andere dingen met onze vliegtuigen dan Boeing vliegers (ik ken beide kanten, en bij mij zit er duidelijk verschil in!).

 

Profiel

Ik heb de filmpjes bekeken.
Jou Reiher vliegt inderdaad heerlijk.
Kun je me even toelichten welk profiel de Reiher heeft.
Wil ik even vergelijken met het profiel op mijn plan van de Fafnir.
Kwestie van een beetje de ontwerpfilosofie van Klaus Nietser te begrijpen.

 

diameter pennen

Normaal doen zwevers tussen 3 en 4m het goed met pennen van 5mm.
Ter illustratie de Reiher van Flymax (3800mm) en mijn Bergfalke (3000mm)

Maar ik kan Dirk volgen als hij opteert voor iets dikker.
Er zijn trouwens schaalzweefmodellen van 3000mm waarop het plan dikkere diameters aanbevelen.
Zie de site van Retroplane van Besanson.
Een Marge kan geen kwaad.
Je hoeft er nu precies ook geen staalfabriek van te maken.
Neen, maar in geval van de Fafnir denk ik in de richting van 8mm voor de hoofdpen en 5mm voor de tweede pen.
Dus toch iets dikker dan op het plan (5mm en 4mm).
De kwaliteit van het hout verdient ook extra aandacht.
Tijdens sleeptreffens heb ik al dikwijls situaties (met van die sleeptoestellen van 150cc en meer) gezien waar zweefvlegtuigen aan extreme omstandigheden blootgesteld worden.
Dit met soms nefaste gevolgen.

Het kan altijd mislopen, maar met iets dikkere pennen en kwaliteitsbalsa kan je soms net-niet situaties vermijden.

Mvg,
Aurectar

 

Het profiel van de Reiher is NACA 6409. De Reiher vliegt ook echt als een droom. Schitterend om hem onder een prachtige cumuluswolk te zien hangen maar ook het landen is helemaal geweldig rustig aan komen glijden en dan met de remkleppen net voor je voeten landen!

 

dikte pennen

Ik ben nog even gaan grasduinen in een FTM tijdschrift en heb er een artikel gevonden die het onderwerp waarover wij het uitvoerig hadden en daar vertellen ze het volgende.


Het artikel heet:


Berechnung von tragflachenanschlüssen bij segelflug-Grosmodellen

Von Bernhard Eckey Jun.

Volgens het artikel zijn naast de grootte van het model ook de geometrie van de vleugel en de vleugelbelasting bepalend voor het weerstandmoment die de vleugel uitoefend op de romp.
Zo ondervind een toestel van 4.2m en 3600gr in het ergste geval een kracht Fa: 250 Newton.

Dan is er een tabelletje met enkele penverbindingen uit band- en rondstaal met hun respectievelijke weerstandsmomenten.

Rondstaal 4mm: 0.0064
Rondstaal 5mm: 0.012
Bandstaal 1mm maal 10mm: 0.016
Bandstaal 1mm maal 12mm: 0.024
Bandstaal 3mm maal 9mm: 0.04
Bandstaal 1.5mm maal 15mm: 0.0562
Bandstaal 2mm maal 15mm: 0.016


Zou er mij indien mogelijk deze weerstandmomenten kunnen toelichten voor rondstaal 6mm, 8mm en 10mm?

 

Het weerstandsmoment tegen buiging (Wb) is een genormaliseerde waarde die weergeeft hoezeer een object van een bepaalde vorm (rechthoekige balk, ronde buis/staaf, I-balk, ...) bestand is tegen buiging.
Deze waarde is onafhankelijk voor het materiaal waarvan het ding gemaakt is (hout, staal, glasvezel, koolvezel, ...).

Mbv. de Wb, en de sterkte van het materiaal waarvan het gemaakt is, kun je uitrekenen welke buigbelasting het ding nog net aankan.

De vorm en breedte/hoogte van de doorsnede van het ding dat je op buiging belast is van belang. In de werktuigbouwkunde bestaan complexe methodes en formules om de Wb voor willkeurig gevormde doorsnedes te berekenen. Daar ga ik hier niet op in (gaat ook boven mijn pet ).
Voor enkele standaardvormen bestaan standaardformules. Daar zal ik hier even op ingaan.

N.B.1 : in de formules staat een punt (.) voor het vermenigvuldigteken (x).

De rechthoekige balk:
Breedte = b
Hoogte = h
Wb = (b.h^2)/6 . . . . . . (h^2 is h in het kwadraat)
Maten in mm.
Merk op: het gaat dus om (mm.mm^2)/6. De uitkomst luidt dus in mm^3.

Voorbeeld: houten lat van 10x5 mm heeft dus 2 verschillende Wb's. Afhankelijk van of hij smal en hoog (staand), of breed en laag (liggend) gebruikt wordt.
Staand: b=5, h=10 ==> Wb= (5.10.10) / 6 = 83,33
Liggend: b=10, h=5 ==> Wb= (10.5.5) / 6 = 41,67

Ronde staaf:
Diameter = d
Wb = (pi.d^3)/32 . . . . (pi=3,14)
Ook weer: diameter in mm.
Voorbeeld: staaf met diam. = 8 mm
Wb=(3,14.8.8.8 )/32 = 50,24

Afgeleide vormen:
De rechthoekige buis:
Eigenlijk te beschouwen als een rechthoekige balk minus een kleinere rechthoekige balk. De buitenmaten in hoofdletters, de binnenmaten in kleine letters.
Wb = (B.H^2)/6 - (b.h^2)/6 = (B.H^2-b.h^2)/6
De ronde buis:
Op vergelijkbare wijze: ronde staaf minus kleinere ronde staaf.
Wb = (pi.D^3)/32 - (pi.d^3)/32 = (pi(D^3-d^3))/32
'Onze liggers':
Is een bijzondere vorm van de rechthoekige buis (de zijwanden zijn nul dik). Dat betekent dat B = b. Dan wordt de formule:
Wb = (B.H^2)/6 - (B.h^2)/6 = (B(H^2-h^2))/6


Wat kun je hier nou mee?
Nou als je de maximale treksterkte van het gebruikte materiaal kent, kun je uitrekenen hoeveel buiging jouw 'ding' kan hebben.
Terug maar de houten ligger van 5x10 mm (staand!).
Wb=83,33
De max. treksterkte (sigma) van hout is ± 8 N/mm^2
De maximale buigbelasting is dus: Wb.sigma=83,33.8=666,64

Wat is de eenheid van de uitkomst?
Wb.sigma=mm^3.N/mm^2=Nmm (inderdaad de eenheid van een [buig]moment)

Het houten latje kan dus maximaal 666,64 Nmm hebben.
Dat is 1 N (± 100 gram) op 66,67 cm afstand, of 2 N op 33,33 cm ...
Merk ook op dat de hoogte van een ligger in het kwadraat werkt. 2x zo hoog = 4x zo sterk!

Aan welke buigbelasting wordt onze vleugelpen blootgesteld?
De lift wordt door een vleugel overal opgewekt. Dat is lastig rekenen met oneindig veel kleine liftkrachtjes. Dus doen we alsof de lift op een punt ergens in het midden wordt gegenereerd. Omdat de tip meestal kleiner is, en er door de tip minder efficient lift wordt gegenereerd, doen we alsof alle lift op 40% van de spanwijdte van de vleugel aangrijpt. Dus bij een 4 meter zwever op 600 mm links en rechts van de wortel.

Met welke kracht moeten we rekenen?
Een aanname is dat de vleugel zichzelf draagt en geen buigmomenten veroorzaakt. Op zich is dat niet correct, maar de foutmarge is erg klein vergeleken met de later nog in te bouwen veiligheidsfactor.
Dus blijft alleen de romp + stabilo/kielvlak over.
Laten we de massa's van jouw Fafnir als volgt verdelen:
1 vleugel = 950 gram (2 dus 1900 gr)
romp = 1900 gram (zo'n schaalkist heeft altijd een korte neus [berekend op de aanwezigheid van een piloot] dus veel lood voorin).
Op cruise-snelheid is de lift 38 N groot, en moet de vleugelverbindingspen 9,5 N (half rompgewicht) x 600 mm = 5700 Nmm buigbelasting weerstaan.

Laten we uitgaan van een vliegsnelheid van 10 m/s (36 m/h). Je wilt ook een keer kunnen duiken en (perongeluk) full up trekken. Laten we zeggen 2,5x de cruisesnelheid 20 m/s (90 km/h). Voor een Fafnir is dat redelijk, een F3B haalt probleemloos 4x de cruisesnelheid.
De lift is evenredig met de snelheid in het kwadraat, dus bij 25 m/s is de lift 6,25x zo groot. De buigbelasting dus ook, dus 35625 Nmm

Sigma van een goede kwaliteit staal = ± 1000 N/mm^2
Ik heb dus een ronde pen nodig met een Wb = 35625/1000 = 35,6 mm^3.
pi.D^3/32=45,6 ===> de 3e-wortel uit (35,6 x 32 / pi) = 7,7
De diameter zou dus 7,1 mm moeten zijn.

Als we hier nog eens een veiligheidsfactor van 1,5 overheen halen, moet de pen dus 35625 x1,5 = 53438 Nmm kunnen houden. Dat levert een noodzakelijk Wb = 53.4 mm^3 op ===> de 3e-wortel uit (53,4 x 32 / pi) = 8,2 mm op (afronden op 8).

N.B.2 : Die uitkomst van 8,1 mm is toevallig, daar heb ik niet naar toe gerekend. Wat kan ik goed schatten!
N.B.3 : 1000 N/mm^2 is een hoge kwaliteit staal (van stalen vleugelpennen uit de modelshop). Gewoon staal (zoals in een fietsframebuis) haalt net de helft.

Met het bovenstaande kun je in principe ook je ligger doorrekenen. Maar daar komen ook nog wat andere zaken bij kijken.
Je bent nu wel in staat om je eigen vleugelpen van staal in te schatten.

N.B.4 : een staand stuk vlakstaal levert wel gewichtsvoordeel op. Maar het heeft ook een flink nadeel (vooral bij grotere kisten). De weerstand tegen buiging van boven naar beneden is veel groter (factor 10) dan tegen voor-achterwaartse buiging (als je ergens tegenaan vliegt, of door hoog gras hard wordt afgeremd). De voorlijst van je vleugel wil dan je romp indrukken.

 

Besluit

Hallo Dirk,

Volgens je berekeningen concludeer ik dat een rondverenstalen pen van 8mm plus eentje van 5mm zullen volstaan.

Dank voor je ondersteunend onderzoek.

Mvg,
Aurectar

PS: Die Mowe van je ziet er ook niet mis uit.
Vertel daar indien mogelijks eens iets meer over?

 

De Wb van 5 mm rond is ongeveer 12,27 mm^3.
Dat is 12,27 / 53,4 = 23% van de dikke pen.
Aangezien je over die hoofdpen al een veiligheidsfactor 1,5 overheen hebt gehaald, mag je concluderen dat je die 2e pen voor de stevigheid (buigweerstand) niet echt meer nodig hebt.
Uiteraard heb je nog altijd een arreteerpen nodig. als er dan in de buurt van die pen ook nog een hulpligger zit, die de buigweerstand van die 2e pen op de vleugel kan overbrengen heeft het wel een beetje zin.

Dirk.

 

reflectie

Zo zie je dat enige theoretische reflectie nooit kwaad kan.
Dit is net de bedoeling van dit forum, niet?

Aurectar.

 

Plan Klaus Nietzer

Even het plan in ogenschouw nemen.

 

In het Duitse 2 maandelijkse modelbouwblad "AUFWIND" van januari 2010 staat een mooie reportage van 4 bladzijden over deze 3,80 m. zwever.
Met veel uitleg over de historiek en de bouwwijze, het invliegen en enkele foto's.
Een reportage die het lezen waard is.
AUFWIND is eigenlijk een blad over meestal zweefvliegen.
In ditzelfde nummer staat ook nog een reportage van debouw van de "HW Flamingo"

Robert

 

Heee Aurectar,

Ik kreeg gisteren een mailtje van Vince Cocket (2e foto). Hij had dit draadje gevonden, en leest mee via "Google Translate".
Je kunt maar beter heel netjes bouwen!

N.B.
Op de pagina van deze link kun je de PDF-tekeningen downloaden. Ik had er overheen gekeken. De DXF-tekeningen staan er niet (meer) bij, maar die heb je al van mij.

Groeten,
Dirk

 

Sommige artikelen zijn ook on-line beschikbaar: Ein „Fafnir“ nach Bauplan gebaut

 

rekenmachientje

Hartelijk dank voor jullie informatie in verband met de Fafnir.
Bepaalde gegevens hebben mij al heel wat verhelderd.
Je kunt nooit genoeg informatie krijgen voor je de bouw aanvat.

Het plan in FTM van Klaus Nietzer is om druktechnische redenen op 66% afgedrukt.
Ik zou als gevolg daarvan het plan in een planafdrukdienst 1.5 keer moeten laten vergroten.

Maar ik heb hier al een addertje onder het gras kunnen lokaliseren.
Na even mijn meetlat op het plan te hebben gelegd ben ik tot de conclusie gekomen dat de ene kant op 66% afgedrukt is en de keerzijde (recto-verso) op 68%.

Ik heb een actieve loopbaan van 32 jaar in de grafische sector achter de rug en weet dat dit euvel te verklaren valt door het niet lang genoeg te laten drogen van papier.
Wanneer je papier bij de aanvang van het drukken op een vellenrotatie-offsetpers niet droog genoeg is kun je bij het Recto-versodrukken afwijkingen hebben.
Deze afwijkingen kunnen behoorlijke proporties aannemen.
Bij vierkleurendruk kan dit zeer problematisch worden.
Om die afwijking te vermijden hoor je voor en na iedere drukgang je papier te laten drogen in een stabiele omgeving.
Bij één kleur druk zou men dit gegeven wel eens aan zijn laars lappen, met alle gevolgen vandien.
Heden ten dage is bij mijn weten bij digitaal drukken dit probleem minder acuut.

Dus zal ik bij het vergroten van het plan daarmee rekening moeten houden.
Zo doende heb ik me al een rekenmachientje aangeschaft.

 

Aurectar,
Ik had met de tekening van de Moatzagotl ook zulke problemen, maar daar kwam ik pas achter toen ik de rompspanten al had gezaagd. Ik dacht zelf dat FMT dat met opzet deed om je aan te sporen om de 1:1 tekening te bestellen. Jouw verklaring klinkt me beter in de oren.

Is het niet makkelijker om de originele tekening bij de VTH te bestellen? Hij kost momenteel maar 22 euro en dan heb je hem meteen in de goede maatvoering.
Max

 

FMT

Ik maakte precies dezelfde bedenking.
Mijn plan heb ik gekocht op EBAY
Hoe ga ik te werk voor het bestellen van het plan bij FMT?
Kan iemand me de weg wijzen a.u.b.

Mvg,
Aurectar.

 

Aurectar,
op www.vth.de naar de FMT shop gaan, fafnir in de zoekmachine tikken en daar krijg je 4 tekeningen. Nummer 3 van boven is de Fafnir van Klaus Nietzer.

Max

 

Dit is de directe link naar de shop

Gemak dient de mensch

Jacob