Die hölzernen Riesen

Transkript

1 Modell SEGELFLUG»ASK 13«im Maßstab 1:2,5 im Eigenbau Mit freundlicher Genehmigung der Fachzeitschrift Die Nummer 1 mit Thomas Frenzel Die hölzernen Riesen Gleich vier»ask 13«mit 6,5 m Spannweite hat ein Team um Thomas Frenzel herum unter die 25-kg-Marke gezirkelt. Wie das bei 2,6 m 2 Flächeninhalt, einer Profiltiefe von 72 cm an der Wurzel und 3,3 m Rumpflänge gelingt, diese Frage hat sich das Team anfänglich wohl auch gestellt. Nach Fertigstellung meiner selbst gebauten CNC-Fräse kam der Wunsch auf, einen großen Segler zu bauen. Spanten und Rippen lassen sich darauf ja recht einfach und unkompliziert fräsen. Die Konstruktion der Fläche sollte dank der Software Wing Designer von Step-Four auch kein Problem darstellen. Da ich aber keine Lust hatte, so ein Projekt alleine anzugehen, habe ich noch zwei Vereinskollegen, Frank Schwärzel und Jens Kliemke, zum Mitbauen überreden können. Im November 2003 begaben wir uns dann auf die Suche nach einem Plan, der sich gut vergrößern ließ. Fündig wurden wir mit einer»ask 13«im Maßstab 1:4. Den Plan wollten wir so vergrößern, dass sich eine Spannweite von ca. 6,5 m ergibt. Als Profil sollte auf besonderen Wunsch von Frank das SD 6060 zum Einsatz kommen, um Kunstflugambitionen Rechnung zu tragen. Gesagt, getan, wenige Wochen später lag nicht nur der Plan vor, sondern wir waren von da an auch zu viert, nachdem unser Vereinskollege Dieter Bludau von diesem Projekt erfahren hatte. Das Original Der Segler unserer Wahl ist ein doppelsitziges Segelflugzeug in Mitteldeckerausführung mit Kreuzleitwerk für Schulung, Kunstflug und Leistungsflug-Training. Die Spannweite beträgt 16 m, die Rumpflänge 8,18 m. Als Besonderheit hat die»ask 13«eine deutliche Vorpfeilung der Tragflächen. Was das genau zur Folge hat, sollten wir erst später noch beim Bauen und Fliegen merken. Rumpfkonstruktion Bei unserer Wunsch-Spannweite von rund 6,5 m ergab sich ein Maßstab von ca. 1:2,5. Der vorliegende Plan wurde also zerschnitten und alle Rumpfspanten und die Teile für das Seitenleitwerk eingescannt. Solche Scanns sind aber Pixeldateien und können in dieser Form von keiner Fräse verarbeitet werden. Die Scanns wanderten daher in ein CAD, wurden dort auf den Maßstab 1:2,5 vergrößert und mussten komplett nachgezeichnet werden. Dabei hielten auch alle konstruktiven Elemente Einzug. Anschließend erfolgte der Export im Format dxf für das Fräsprogramm von Step-Four. Da alle Maße des Plans nur vergrößert wurden und keine zusätzlichen Spanten eingezogen werden sollten, entschieden wir uns für eine Kombination aus 6-mm-Pappelsperrholz für die Spanten und für eine 4-mm-Balsabeplankung. Rumpfbau Nachdem in einer wahren Fleißarbeit vier Sätze à 26 Spanten ausgefräst waren, konnte mit dem Rumpfbau in konventioneller Halbspantenbauweise be- 88 Modell 4/2006

2 gonnen werden. Meine Arbeit an den Rümpfen war mit dem Erstellen des ersten Rohbaus und dem Fräsen aller Spanten erst einmal beendet. Die weitere Bearbeitung übernahmen nun Frank und Jens. Sie konnten jetzt die Kufe, das Leitwerk und das Fahrwerk einbauen. Der Aufbau des Rumpfs erfolgte mittels 6-mm-Pappelsperrholzspanten in Halbschalenbauweise. Die erste Rumpfhälfte wird gerade aufgestellt, die Rumpfgurte sind eingebracht Nach dem Beplanken sieht eine solche Halbschale dann so aus, später wird sie mit ihrem deckungsgleichen Gegenüber verklebt Nach Erstellen des ersten Rohbaus mussten wir allerdings feststellen, dass uns die 4-mm-Balsabeplankung wohl noch Schwierigkeiten mit der 25-kg- Grenze bereiten könnte. Aus diesem Grund wurde davon rund 1 mm wieder heruntergeschliffen. Auch aus dem Grund, dass der Rumpf noch mit einer Lage Glasgewebe 100 g/m 2 beschichtet werden sollte, um eine druckfeste Oberfläche zu erhalten. Später folgte das Spachteln mit 2-K-Leichtspachtel und eine zweimalige Grundierung. Durch den Rumpf musste als Nächstes das Steckungsrohr geführt werden. Wir setzen auf einen 25-mm-GfK-Stab, der in ein Alurohr mit 2 mm Wandstärke eingeklebt ist. Über dieses Alurohr laminierten wir auch die Steckungshülsen, die für die Flächenhälften und für die Rumpfdurchführung benötigt werden. Dazu umwickelten wir den Stab zweimal mit Backpapier als Trennschicht und wickelten dann vier Lagen 160-g/m 2 -Glasgewebe um das Rohr. Am Ende kam dabei eine Hülse mit knapp 1 mm Wandstärke heraus. Nun konnten auch die Abschlussrippen und die Steckungshülsen eingebaut werden. Zum genauen Einmessen der EWD entstanden eigens zwei 30 cm lange Flächenstummel. Das Finish der Modell 4/2006 Bei den Holmen verließen wir uns auf CfK-Gurte, die zuvor in einer Form laminiert wurden. Der Hauptholm reicht von der Wurzel bis zum Randbogen, der Hilfsholm endet bei etwa der Hälfte zwischen Wurzel und Randbogen großen Rümpfe mit ihren 3,3 m Länge bereitete uns wider Erwarten Kopfzerbrechen. Der verwendete Acryl-Lack ließ sich nicht besonders gut spritzen und die Garage von Jens war bereits nach dem ersten Rumpf nicht minder weiß als dessen Oberfläche. Daher entschlossen wir uns, die Lackierung mit einer feinen Schaumstoffrolle auszuführen, was nach zweimaliger Grundierung mit Acryl-Vorstreichfarbe und dem anschließenden Decklack zu einem guten Ergebnis führte. Aber, wir ahnten es ja schon länger, mit dem Schwerpunkt ist wegen der großen Vorpfeilung und der gegebenen Rumpflänge nicht gut Kirschen essen. Daher wanderte jetzt alles Mögliche an RC-Equipment in den Bug. Kabinenhaube Hier mussten wir das meiste Lehrgeld zahlen. Das erste Urmodell von Frank bestand aus Styropor und war mit Glasgewebe überzogen. Von diesem Klotz wollten wir die Hauben selbst ziehen, doch das Ergebnis hatte nicht einmal entfernte Ähnlichkeit mit dem gewollten Bauteil. Also nahmen wir Kontakt mit der Firma Helmut Ulmer, In der Schmiede 6, Sonnenbühl, Tel /2642, auf und erkundigten uns, ob man dort eine Haube dieser Größe ziehen könne. Da dies der Fall war, schufen wir im zweiten Versuch eine Negativform aus Gips. In dieser fertigten wir einen neuen Formklotz aus GfK, den wir mit Kügelchen für Hydrokulturen füllten, damit der Klotz nicht zu schwer wird und wir ihn noch mit der Post verschicken können. Leider erhielten wir schon bald einen Anruf von Herrn Ulmer, dass unser Formklotz nicht stabil genug sei und er sich verformt hätte. Trotzdem verwendeten wir diese erste Haube, um Ende 2004 die erste»ask«einfliegen zu können. Der dritte Versuch folgte wenig später, und diesmal sollten Nägel mit Köpfen gemacht werden. Dieter fertigte in Schichtbauweise aus MDF-Platten einen groben Klotz, den Jens anschließend mit Elektrohobel und viel Schleifpapier auf Form Das Aufstellen der Rippen erfolgt mithilfe kleiner Füße, die im CAD eingezeichnet und mit herausgefräst wurden 89

3 zwei Wochen in Anspruch. Schlussendlich konnten dann aber alle Rippen zum Fräsen zusammengestellt und aus 4-mm- Pappelsperrholz herausgearbeitet werden. Leitwerkskonstruktion Das Leitwerk ist vom Prinzip her genau wie die Fläche aufgebaut. Nach dem Erstflug musste das Höhenleitwerk allerdings zwecks Gewichtsoptimierung neu konstruiert werden. Anstatt der Kiefernholmgurte verwendeten wir nun 2-mm-Glasfaserstäbe. Zusätzlich wurden kleine Servos (leichter, stärker, aber eben auch teurer) eingesetzt. Außerdem wurde das Balsaholz für die Beplankung selektiert. Die Neukonstruktion wog am Ende 200 g weniger als unser erstes Exemplar, was jede Menge Ballast in der Rumpfnase einsparte. Flächen Die Verkastung der Holme besteht im zweiten Drittel aus 4-mm-Pappelsperrholz, mit Erleichterungsbohrungen versehen brachte. Anschließend wurde dieser Klotz mit GfK beschichtet, gespachtelt und geschliffen. Erneut ging er an Ulmer- Kunststofftechnik, um davon Hauben ziehen zu lassen. Diesmal kam es zu keiner Verformung des Klotzes, aber nach jedem weiteren Ziehen zeichneten sich die Schichtlagen der MDF-Platten ab, was auf ein zu dünnes Decklaminat hindeutet. Dennoch sahen die ersten vier Abzüge gut aus, und auch die Passform war hervorragend, sodass die Hauben endlich an die Sperrholz-Haubenrahmen geklebt werden konnten. Holmkonstruktion Für die Holme fertigte Dieter zunächst eine Form aus beschichteten MDF-Platten an. Die Kohlerovings wurden mithilfe einer selbst gebauten Tränkmaschine Das charakteristische Flugbild der»ask 13«wird von der Vorpfeilung der Tragflächen bestimmt. Das hat allerdings auch zur Folge, dass der Schwerpunkt weit nach vorne wandert. Das erfordert konsequenten Leichtbau in Richtung Rumpfende Aus Gewichtsgründen entschieden wir uns für konische CfK-Holmgurte. Mithilfe einer im Internet zur Verfügung stehenden Excel-Tabelle wurden sie berechnet. Bei einem Lastvielfachen von 14 bei 1,5facher Sicherheit ergab sich daraus ein Holmquerschnitt von ca. 2 x 35 mm 2. Für die Fläche haben wir je zwei durchgehende Holmgurte (Querschnitt je 48 mm 2 ) und zwei kurze Gurte (Querschnitt je 48 mm 2 ) für einen Hilfsholm gewählt, der über die halbe Spannweite läuft. Anstatt den benötigten 70 mm 2 haben wir nun fast 200 mm 2 zur Verfügung, und das sollte wohl reichen. Flächenkonstruktion Am Ende spuckt das Programm eine Flächendraufsicht sowie alle Rippen inklusive Ausschnitten für Holme und Steckungen als dxf-datei, gängiges Format für CAD-Programme, aus. Hier waren dann noch einmal alle 52 Rippen manuell nachzubearbeiten, bevor sie dann endgültig gefräst werden konnten. So waren z. B. noch die Füße als Auflage auf dem Baubrett, die Aussparungen in den Rippen oder auch die Hohlkehlen-Konstruktion einzubringen. Diese Arbeit nahm weitere vorbereitet und eingelegt. Nachdem alle Stränge richtig lagen, wurden die Formteile zusammengeschoben und verschraubt. Der Aufbau der jeweils vier gleichen Tragflächenhälften erfolgte in einer Helling, und dazu wurde für jede Rippe noch eine Auflage für das Baubrett gefräst. Die CfK-Holme wurden angeschliffen und auf der Ober- bzw. Unterseite mit einem 1-mm-Balsaholzstreifen beklebt, damit daran später die Beplankung Halt finden Die Grundkonstruktion erfolgte mit Wing Designer von Step-Four. Dafür sind nur die Tragflächengeometrie, die V- Form, die Pfeilung, eine evtl. Schränkung und/oder der Profilstrak erforderlich. Bei der V-Form gingen wir allerdings von den 5 des Originals auf 3 pro Seite für unsere Nachbauten zurück. Danach wurde die Anzahl der Rippen (52 Stück je Flächenhälfte!), die Steckung und die Lage der Holme bestimmt. Große Modelle brauchen große Schleppmaschinen, und das Flugbild der beiden zusammen ist einfach gigantisch 90 Modell 4/2006

4 kann. Da Rippen und Holmgurte nicht im 90-Grad-Winkel zueinander stehen, mussten noch die Holmausschnitte in den Rippen nachgearbeitet werden. Als dann aber alle Rippen exakt in Flugrichtung standen, konnte alles miteinander verklebt werden. Die Verkastung erfolgte im ersten Drittel mit 4-mm-Pappelsperrholz, im zweiten Drittel mit gleichem Material, allerdings mit Aussparungen versehen, und erst im letzten Drittel mit 2-mm-Balsaholz. Die Verkastung wurde allerdings wegen den CfK-Holmgurten mit Epoxidharz verklebt. Die Störklappen sind eine Eigenkonstruktion aus Sperrholz, sie fahren auf der Tragflächenober- und -unterseite aus. Nach ihrem Einbau konnten die Tragflächen mit 2-mm-Balsasperrholz aber nicht aus Stahl, sondern aus Gewichtsgründen aus einem 2-mm-GfK- Stab besteht. Zum Schluss wurden noch die Endrippen für den Wulst auf die Wurzelrippe geklebt. Der Übergang zum Rumpf besteht aus Styrodor, das auf Form verschliffen und mit einer dünnen Lage Glas abgedeckt wurde. Die Bespannung führten wir mit weißer Gewebefolie von Oracover aus. Aufgrund der Profiltiefe an der Wurzel von ca. 72 cm musste die Folie in diesem Bereich angesetzt werden, da die Rollen nur 60 cm breit sind. Nachdem ich die ersten beiden Flächenhälften erstellt hatte, sollte Dieter nun die letzten sechs Exemplare anfertigen. Unsere Jugendgruppe im Verein musste über ein Jahr lang sehnsüchtig darauf der vorgesehenen Marke lassen mussten, da wir bereits am max. Abfluggewicht von 25 kg kratzten. Als Schlepper stand eine»wilga«mit 3,7 m Spannweite und dem Moki-Sternmotor mit 215 cm 3 Hubraum zur Verfügung. Nachdem das Schleppseil in rund 150 m Höhe riss, flog die»ask«aber sehr ruhig und völlig unproblematisch weiter. Die Landung verlief ohne Zwischenfälle und das auch noch im Zeitlupentempo. beplankt werden, nachdem dieses zuvor auf einem ebenen Baubrett zusammengeschäftet worden war. Nach dem Aufkleben der Aufleimer verließen die Flächenhälften die Helling, die Füße konnten abgesägt und auch die Unterseite beplankt werden. Als Lagerung für die QR-Hohlkehlen kam die bekannte Konstruktion mit Bowdenzugröhrchen und 2-mm-Scharnierdraht zur Anwendung, der in diesem Fall warten, den für diese Aktion in Anspruch genommenen Platz wieder zurückzubekommen. Fliegen Der Erstflug fand in vielerlei Hinsicht unter nicht optimalen Bedingungen statt. Nicht nur wegen des leichten Nieselregens und viel Wind, sondern vielmehr, weil wir den Schwerpunkt ca. 2 cm hinter Diese Frisch-»Wilga«mit 150 cm 3 unter der Haube kommt gerade nach getaner Arbeit mit gesetzten Landeklappen zurück Nach erfolgter Neukonstruktion des Höhenleitwerks, das danach um 200 g leichter war, fliegen wir nun mit einem Abfluggewicht von 24 kg bei korrekter Schwerpunktlage. Mit diesen Erfahrungen folgten die Erstflüge der nächsten beiden»ask 13«gänzlich ohne Probleme. Meine eigene»ask 13«wurde von einer Tony Clark-»Piper«mit einem MVVS 116 unter der Haube geschleppt. Jens und Frank konnten ihre Exemplare hinter einer Frisch-»Wilga«mit 3,2 m Spannweite und 3W 150 einfliegen. Eines Tages gingen bei Frank wir erinnern uns, er brachte das Kunstflug- Profil in das Projekt ein bei einem Looping auf der einen Seite gleich beide Querruderservo-Getriebe zu Bruch. Das Ist das nicht ein Anblick!? Die Störklappen sind auf der Tragflächenober- und -unterseite ausgefahren, und die»ask«kommt mit gesenkter Nase zum Platz rein. Und das mit einer unglaublich geringen Grundgeschwindigkeit Modell 4/

5 Toller Moment: Drei der insgesamt vier»ask 13«stehen mit ihren Erbauern Spalier. Diese Exemplare haben 6,5 m Spannweite und wiegen jeweils 24 kg! Wenn das Gegenlicht durch die Bespannung scheint, bekommt nicht nur der Fotograf solche Anblicke geboten Technische Daten Spannweite 6500 mm Länge 3300 mm Flächeninhalt 264 dm 2 Abfluggewicht 24 kg Flächenbelastung ca. 90 g/dm 2 Profil SD 6060 Maßstab 1:2,5 Modell ließ sich, wenn auch nur noch mit einem Querruder gesteuert, sicher landen. Nach diesem Vorfall wurden die QR- Servos aller Modelle gegen stärkere Exemplare mit Metallgetriebe ausgetauscht. Zu diesem Zeitpunkt wussten wir aber noch nicht genau, warum die Servogetriebe überhaupt ihren Geist aufgegeben hatten. Bei einem Flugtag in Hillersee passierte das Gleiche dann wieder. Obwohl bei Jens bereits alle vier Servos ausgetauscht waren, quittierten sie nach erneutem Flattern gleich geschlossen den Dienst. Dennoch ließ sich das Modell, nur mit dem Seitenruder gesteuert, sicher zu einer Außenlandung überreden. Nach diesem Zwischenfall ahnten wir so langsam, wo der Fehler liegen könnte. Wir haben höchstwahrscheinlich die Torsionskräfte unterschätzt. Die Fläche kann sich unter der 2-mm-Beplankung wohl zu leicht verdrehen, und bei höheren Fluggeschwindigkeiten kann es zu einem leichten Flattern kommen, das dann die Servogetriebe überfordert. Als Abhilfe werden die Modelle zurzeit im Nasenbereich mit einer Lage Glasgewebe 80 g/m 2 verstärkt. Und so müssen gerade die Bespannungen an den Maschinen wieder runter, pro Modell sind das immerhin 15 m Folie. Mein Fazit Im Oktober 2003 wurde mit dem Bau begonnen, zum Zeitpunkt, als dieser Bericht geschrieben wird, fliegen bereits drei Modelle. Die vierte»ask«wird bei Veröffentlichung dann wohl auch schon in der Luft gewesen sein. Der Bau hat sicherlich viel Arbeit gemacht, und auch die Materialkosten sind nicht zu unterschätzen, denn sie belaufen sich auf ca. 1500, Euro je Exemplar, wobei hier die Servos schon mit eingerechnet sind. Im Nachhinein hat es sich dennoch gelohnt, so viel Mühe in die vier Modelle zu stecken, denn die Flugeigenschaften sind supergutmütig. Die großen»ask 13«lassen sich extrem langsam fliegen und sind in der Luft kaum noch von einem Original zu unterscheiden. Nachbauen erlaubt! Im oben stehenden Bericht schildert Thomas Frenzel nicht nur, wie in Gemeinschaftsarbeit vier riesige»ask 13«entstanden sind, sondern er nennt auch zahlreiche Konstruktions-Details. Nicht ohne Hintergrund, denn er stellt die CAD- Dateien seiner Tragflächenkonstruktion jedem zur Verfügung. Gegen einen Unkostenbeitrag von 15, Euro gibt es unter der Best.-Nr ab sofort direkt beim Verlag eine CD mit über 30 dxf-dateien. Darin sind alle Bauteile der Tragflächen festgehalten. Also nicht nur alle Rippen im Maßstab 1:1, sondern auch Teile wie Ruder, Endleisten, Verkastungsbrettchen oder auch Lagerplättchen für die Hohlkehlenruder. Selbst ein Laminierplan für die Holmgurte ist unter Angabe der benötigten CfK-Rovings und deren Längen beigefügt. 92 Modell 4/