Łącznik centropłat-ucho w skrzydle 2m

[TKC]

Witam

Mam problem z oszacowaniem jaki przekrój poprzeczny - a dokładniej grubość powinien mieć bagnet łączący centropłat z uszami. Łącznik ten ma być wykonany z laminatu szklanego (pasy rowingu z włókna szklanego przesączone żywicą E52, tak wiem, że węgiel byłby lżejszy i bardziej wytrzymały ale.... go nie posiadam), wysokość łącznika (ograniczona odległością między pasami + dwie grubości ścianki obsady) to trochę ponad 6 mm (można założyć 6mm).

 

Przy pierwszej przymiarce wylaminowałem sobie dwa łączniki (dla uszu o wzniosie 4 stopnie) o grubości 4mm - masa każdego to prawie 8g. Jednak przy lutowaniu obsad przegrzałem trochę laminat przez co go osłabiłem. Mimo tego, przy znęcaniu się nad łącznikiem (w rekach), nie udało mi się go złamać - minimalnie się ugina. Myślę więc, że jest sporo przewymiarowany. (oczywiście wszystko da się złamać)

 

Wczoraj wylaminowałem dodatkowo łącznik o wzniosie 3 stopnie i odchudziłem go - grubość łącznika to 1,9-2 mm. Masa tego łącznika to 4 gramy. Tutaj nie podjąłem się przeprowadzania "prób obciążeniowych" - nie posiadam odpowiedniej obsady, a ponieważ łącznik jest dość cienki, to stosunkowo łatwo można przyłożyć obciążenie nie w tej płaszczyźnie co trzeba i go uszkodzić.

 

Poniżej zdjęcia łącznika pierwszego (na górze zdjęcia) i drugiego typu

 

 

 

Łączniki te mają być zastosowane w skrzydle o konstrukcji balsowo-sosnowej (czasem trochę "szkła"). Planowana mechanizacja płata to klapy i lotki.

Centropłat:

- rozpiętość: 100 cm

- wznios: 0 stopni

- profil: SD7037; cięciwa 180mm

- dźwigar: skrzynkowy - pasy dźwigara - sosna 10x3, przekładki balsa 2mm, twarda

- kesony od strony natarcia i spływu

Uszy (demontowane):

- rozpiętość: 50cm każde

- wznios: albo 4 albo 3 stopnie, raczej jednak 3

- profil: SD7037 -> SD7032 (końcówka płata)

- uszy są zbieżne - cięciwa od 180 do 140 mm (końcówka płata)

- krawędź natarcia na końcówce jest cofnięta o 14 mm w stosunku do krawędzi natarcia w centropłacie.

- dźwigar: na początku (od strony kadłuba) skrzynkowy, potem przejdzie w dwuteownik; pasy dzwigara: sosna 10x3 zbieżna do 4x3

- kesony od strony natarcia i spływu

 

Poroszę o wasze propozycje w sprawie grubości łączników - najlepiej podparte doświadczeniem

 

Pozdrawiam

Tomasz

[Gość Jerzy Markiton]

Tomku - wszystkie znaki wskazują, że ten cieńszy wystarczy z nadmiarem. Trochę sprzeczne informacje... Do oceny wytrzymałości łącznika istotne byłyby masa modelu i przewidywana prędkość. Profil sugeruje spokojne, popołudniowe latanie. Taką prawie gazetą. Pancerne wykonanie dźwigara sugeruje dzikie przeciążenia. Co to w sumie ma być ? Do czego służyć ?

Największe przeciążenia wystąpią podczas startu na bloczku, wyciągarce ? Wtedy ten grubszy łącznik, tak na wszelki wypadek. Czort wie na ile jest osłabiony. 8g różnicy przy takim modelu to żadna oszczędność. W DLG - tak, to istotna różnica. Jeśli to ma być elektryk - ten 2mm bagnet w zupełności powinien wystarczyć. Piszę w trybie przypuszczającym, bo nie wiadomo jakiego włókna użyłeś (rovingu), jeśli dobrze zrobione to żywica jest bez (większego) znaczenia. I zawsze są wątpliwości czy siła, w krytycznym momencie zadziała tak, jak ja to sobie wymyśliłem... Popuści trochę na kołkach ustalających, lekko się skręci (ucho) i wszystkie obliczenia szlag trafił. Ustal priorytet: masa czy wytrzymałość?

A swoją drogą - spotkałeś gdzieś biegunową dla SD - 7037 z klapą 18-25 % dla Re < 100 000 ?

Na miejscu masz Czara. Takie spotkanie w 4 oczy (6?, 8?) jest zawsze lepsze niż 100 pytań i 200 odpowiedzi na forum.

Pozdrawiam - Jurek

[Czaro]

Możesz to sobie łatwo oszacować.

 

Najpierw obciążenie na środku skrzydła:

Przyjmujemy skrzydło jako zginaną belkę podpieraną na jej końcach. Oczywiście w skrzydle wypadkowa siła nośna nie jest przyłożona na końcach skrzydła, ale w 0,4 rozpiętości każdej połówki płata, licząc od kadłuba.

 

Ogólny wzór na zginanie belki: Mg=Q*a/4, gdzie:

Mg- moment gnący

Q - siła obciążająca belkę

a - odległość pomiędzy podporami belki

 

Wstawiamy nasze zależności geometryczne a=2*(0,4*l) =0,8*l

I dostajemy

Mg=0,8*Q*l/4=0,2*Q*l, gdzie

 

Q [N] - siła obciążająca skrzydło, przyjmujemy dziesięciokrotność ciężaru modelu (10g - takie przeciążenie może wystąpić w ciasnej pętli)

l [mm] - połowa rozpiętości modelu

 

To jest obciążenie występujące na środku skrzydła. Musimy teraz policzyć obciążenie na zagięciu skrzydła (środku łącznika), w pewnej odległości od osi symetrii płata. W tym celu stosujemy zasadę, że Mg maleje z kwadratem w miarę oddalania się od środka skrzydła. Na środku jest Mg, na końcówce skrzydła jest 0. Możemy opisać to wzorem:

 

Mgx=Mg-Mg*((x/l)^0,5)

 

Mgx [Nmm] - moment gnący w odległości x od osi skrzydła

Mg [Nmm] - moment gnący na środku skrzydła

x [mm] - odległość od środka skrzydła załamania łącznika

l [mm] - rozpiętość połowy skrzydła

 

To już pół sukcesu Teraz bierzemy się za wytrzymałość na zginanie przekroju prostokątnego, jakim jest Twój łącznik. Ogólny wzór:

 

Wx=k*Mgx/s

 

Wx [mm^3] - wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie

k - współczynnik bezpieczeństwa. Żeby się zabezpieczyć przed wadami materiałowymi, wykonania itd. trzeba za k wstawić jakaś liczbę większą od jedynki (wlotniczych elementach metalowych przeważnie 1,2...1,5). W przypadku obliczania łącznika z kompozytu, aby osiągnąć nie tylko odpowiednią wytrzymałość, ale również sztywność elementu powinno to być 2, a nawet lepiej 3.

Mgx [Nmm] - to już wiemy

s [MPa] - wytrzymałość graniczna materiału. Dla szkła przyjmujemy 300MPa, dla węgla 600MPa, a nawet 1000MPa przy bardzo dobrej jakości wykonanego kompozytu.

 

Teraz już wiesz jaki ma być wskaźnik wytrzymałości, aby łącznik wytrzymał. Ale czym on w zasadzie jest? Oblicza się go ze wzoru:

 

Wx=(b*h^2)/6

 

b [mm] - szerokość przekroju łącznika

h [mm] - wysokość przekroju łącznika

 

Teraz podstawiasz do tego wzoru wymiary łącznika i sprawdzasz, czy otrzymałeś wartość większą, lub równą tej policzonej z obciążenia momentem gnącym. Jeśli Wx liczony z geometrii będzie mniejszy, to niestety łącznik będzie zbyt elastyczny, lub nawet może się złamać.

 

Mam nadzieję, że nie walnąłem się nigdzie we wzorach, lub jednostkach

[TKC]

Witaj Jurku

Dzięki za odpowiedź.

Co by trochę nakreślić przeznaczenie modelu klika słów co to ma być.

Ma to być motoszybowiec - także startów z dużymi przeciążeniami nie przewiduję.

Przeznaczenie to raczej typowe wożenie sie po niebie, może czasem jakaś beczka czy pętla, dźwigar jak mówisz pancerny ponieważ znając siebie będę chciał go od czasu do czasu pogonić(klapy klika stopni w górę i lecimy...) - zresztą większa prędkość przelotowa jest potrzebna do przelotu między kominami (a niech mi coś odbije i zaciągnę wysokość... :devil:) .

Czasem też bywam w Zakopanem i tam mam możliość polatania na zboczu (tak wiem że nie ten profil - ale takie wypady są sporadyczne)

Szacowana masa modelu to około 1kg ( z możliwością dociążenia).

 

Jeżeli chodzi o zastosowany rowing to jest to rowing wypleciony z tkaniny o dość dużej gramaturze (już nie pamiętam jakiej - ale to było chyba coś koło 400g/m2).

Pojedynczy pas rowingu przy szacunkowych pomiarach mikrometrem i suwmiarką ma wymiar 0,15mm x 3mm. Wykonałem taki zgrubny pomiar aby oszacować ile będę potrzebował szkła na daną grubość łącznika. Niestety nie znam parametrów tego rowingu (ile włókien, jakiej grubości, z jakiego materiału , jaka jest jego wytrzymałość itd..).

Sześć odcinków rowingu o długości 52,5cm (czyli w sumie 315cm rowingu) waży 1,8g (z dokładnością do 0.02g). W cieńszym łączniku znajduje sie 30 pasów czyli masa szkła w łączniku to mniej więcej 2.9g

 

Obecnie w formie siedzi już drugi łącznik wykonany z 46 pasów rowingu - pierwszy który wykonałem z takiej ilości szkła ma masę 5,74g - jego grubość po obróbce powinna być troszkę poniżej 3mm (szacunkowa zawartość szkła to około 4.5g .

 

- Jak tak patrzę na te wyniki dotyczące zawartości szkła w laminacie to wydają mi się mało prawdopodobne - zbyt duża zawartość szkła w laminacie - w pierwszym przypadku to 73% a w drugim to 78% :shock: - musiałem się gdzieś pomylić w trakcie zabawy w aptekarza :|, albo zrobiłem laminat za suchy... chociaż chyba nie ponieważ przy docisku materiału stemplem wyszło jeszcze trochę żywicy... :!:

 

I zawsze są wątpliwości czy siła, w krytycznym momencie zadziała tak, jak ja to sobie wymyśliłem... Popuści trochę na kołkach ustalających, lekko się skręci (ucho) i wszystkie obliczenia szlag trafił.

 

Właśnie to mi też spędza sen z powiek i przez to moje konstrukcje są zdrowo przewymiarowane. Więc tym razem chciałem podejść do sprawy z większym umiarem.

 

 

Ustal priorytet: masa czy wytrzymałość?

 

W tym wypadku chciałem znaleźć optimum :mrgreen:

 

A swoją drogą - spotkałeś gdzieś biegunową dla SD - 7037 z klapą 18-25 % dla Re < 100 000 ?

 

Jako opracowania nie widziałem, ale próbowałem (trochę po omacku - ciągle się uczę :wink: ) zasymulować wspomniane skrzydło (w tym biegunowe profili) w zależności od wychylenia klap i lotek robiłem to w XFLR5. Jednak nie podejmuję się publikowania wyników ponieważ mogłem nasadzić błędów w ustawieniach symulacji i sposobie smulacji - symulacje te traktuję jako jakościowe.

 

Na miejscu masz Czara. Takie spotkanie w 4 oczy (6?, 8?) jest zawsze lepsze niż 100 pytań i 200 odpowiedzi na forum.

 

Właśnie zauważyłem że Czaro napisał posta...

 

Dzięki Czaro!

Muszę przeanalizować Twojego posta. - Od kliku dni próbuję zgłębić temat wytrzymałości belek z uwzględnieniem belek o różnych przekrojach. Ale kiepsko mi to idzie - bliżej mi jest do prądu niż do obracających się trybików czy belek.

 

Edit 18.01.2011 18:02:

 

Jestem po przeanalizowaniu Twojego posta i powiem, że to co napisałeś klarownie wyjaśniło co i jak liczyć. Pięknie również uzupełniło mi obrazek, który próbowałem narysować w ostatnich dniach. :idea: - WIELKIE DZIĘKI!

 

Na podstawie tego co napisałeś zrobiłem analizę wytrzymałości - zbudowałem sobie prosty formularz w excelu który szybko pozwala zrobić obliczenia.

Przy poniższych założeniach :

- przeciążeniu 10g,

- masie modelu 1kg,

- wytrzmałości szkła 300MPa

-współczynniku bezpieczeństa równym 2

łącznik powinien być o wymiarach - wysokość 6mm a szerokość aż 6.5mm.

 

Stwierdziłem że to na 100% będzie za mocne dla tego modelu....

ponieważ prawdopodobnie nie wytrzyma dźwigar główny ....

zrobiłem więc analizę wytrzymałości dźwigara stosując wskaźnik wytrzymałości na zginanie dla przekroju skrzynkowego:

Wx=(B*H^3-b*h^3)/6H

gdzie

H- wysokość dźwigara,

B-szerokość dźwigara,

h-odstęp między dźwigarami,

b- odstęp między środnikami

 

Założyłem

- masię modelu 1kg,

- jedorodność dźwigara (tak jak by był wykonany w całości z sosny) - pewne uproszczenie (i jednocześnie przewymiarowanie przy liczeniu wymiarów łącznika)

-współczynik bezpieczeństa 2

 

nastepnie zrobiłem obliczenia:

- dla sosny (0.3g/cm3) o wytrzmałości na ściskanie wzdłuż włókien 35MPa -> dało to dopuszczlne przeciążenie max 2.2g -> czyli powinien być łącznik o min wymiarach (hxb) 6mm x 1.5mm

- dla sosny (0.49g/cm3) o wytrzmałości na ściskanie wzdłuż włókien 55MPa -> dało to dopuszczlne przeciążenie max 3.5g -> czyli powinien być łącznik o min wymiarach (hxb) 6mm x 2.3mm

- dla sosny (0.869g/cm3) o wytrzmałości na ściskanie wzdłuż włókien 94MPa -> dało to dopuszczlne przeciążenie max 6.1g -> czyli powinien być łącznik o min wymiarach (hxb) 6mm x 3.9mm

 

Wniosek - zostanę przy właśnie wylaminowanych łącznikach o grubości 3mm, które powinny wytrzymać przeciążenie 4.6g.

 

 

Pozdrawiam

Tomasz

[skraf]

węgiel byłby lżejszy i bardziej wytrzymały ale.... go nie posiadam)

Co do węgla... Sklep WAX z Krakowa sprzedaje węgiel "luzem" za przystępna cene. Najpierw trzeba do nich zadzwonic, dogadac co i jak, a nastepnie wyslac maila ze swoim zamowieniem i odesla niezbedne dane do zrobienia przelewu i poprosza o adres i kontakt do wysylki :mrgreen: Pozdrawiam!