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7.3: Tabelle Last-Holm


Die Tabelle 'Last-Holm' dient zur Bestimmung des Holmaufbaus und vergleicht die gewünschten Werte mit den auftretenden Lasten.

 

Bereich Materialwahl

Hier werden die Materialien für Holmgurte, Holmstege und Holmkern in den 4 Auswahlfeldern bestimmt. Die Materialdaten werden der Tabelle 'MatKonst' (ab Zeile 43) entnommen. Wenn weitere Materialien gewünscht werden, sind diese dort einzupflegen und stehen dann für Berechnungen zur Verfügung, siehe [Baron].

 

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Uwe
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Bereich Lastverteilung

Die vorbelegten Werte in der Lastverteilung entsprechen den in dieser Hilfe beschriebenen Berechnungen. Die Werte müssen nur angepaßt werden, wenn man die Berechnungsformeln ändern möchte, oder wenn neu Holmbauformen berechnet werden sollen (z.B. Rohrholm mit Balsa Stegen).

 

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Uwe
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Bereich Holm-Auslegung

Im Kapitel 7.1 findet sich am Ende eine Zeichnung der Holmkonstruktion, auf die sich die Berechnung bezieht. Dort ist auch die Bedeutung der Formelzeichen (Ha, Hi, Dp, Ds.....) zu finden. Um das Verfahren nachzuvollziehen kann der Text [Quabeck] herangezogen werden.

 

Teilbereich Flügelabschnitt

Hier werden Ergebnisse aus der Tabelle 'Last-Calc' angezeigt, die für die weitere Berechnung verwendet werden.

 

Teilbereich Holmgurte

Die Berechnungen gehen davon aus, daß der Ober- und der Untergurt die gleiche Breite und Höhe haben. Die Spalte 'Dg max' dient der Information, sie zeigt die maximal möglich Dicke der Holme, bei der Hi = Ha / 2 ist. Der Wert für 'Dg' (Spalte 'H') wird als erstes belegt, wenn man mit konstanter Dicke der Holme arbeitet; so ist das Beispiel 'Last-Segler_Fc.xls aufgebaut. Danach werden die Werte für 'Ba' mit 'Try-and-Error' ermittelt. Man gibt einen Wert ein, und in den Spalten 'Dg_min ges.' der Teilbereiche 'Holmgurt OBEN' und 'Holmgurt UNTEN' wird mit einer Ampel angezeigt, ob der Holm hinreichend dimensioniert ist.

 

Teilbereiche Holmgurt OBEN und UNTEN

Die Spalten 'Dg_min ges.' errechnen aus der Last, der vorgegebenen Breite 'Ba' und dem gewähltem Material die minimal notwendige Höhe des Holmgurts. Diese wird durch eine 'Bedingte Formatierung' mit der vorgegebenen Dicke 'Dg' der Holme verglichen. Ist 'Dg' < 'Dg_min ges.' wird das Feld ROT unterlegt. Ist 'Dg' <= 'Dg_min ges.' * 'LastGelb' wird das Feld GELB unterlegt. Der Wert für 'LastGelb' wird in der Tabelle 'Par' definiert. Er kann dem gewünschten Sicherheitsbedürfnis angepaßt werden. Ist 'Dg' > 'Dg_min ges.' * 'LastGelb' wird das Feld GRÜN unterlegt.

 

Teilbereich Holmstege

Hier muß nur noch die Breite eines Steges 'Ds' festgelegt werden, alle anderen relevanten Maße sind schon vorher definiert worden. Das erfolg wieder mit 'Try-and-Error'.

 

Teilbereich Holmsteg vorne / hinten

Die Spalte 'Ds_min ges.' funktioniert genau so, wie die Spalten 'Dg_min ges.', auch 'LastGelb' wirkt auch die Ampel.

 

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Uwe
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In Kapitel 7.5 wird beschrieben, wie man die Anzahl der Flügelabschnitte an eine eigene Flugzeugkonstruktion anpaßt.

 

 

 

 

Anmerkungen zu den Berechnungen

Die Berechnung des Biegemoments in den Holmgurten und die Berechnung der Querkraft im Holmsteg erfolgt wie bei [Quabeck] beschrieben.

 

Die Berechnung der Torsion im Holmsteg und in den Holmgurten ist nur mit einer Abschätzung über einen dünnwandigen rechteckigen Querschnitt möglich.

Das Widerstandsmoment eines dünnwandigen rechteckigen Querschnitts ist:

 

Wt = 2 * Am * d

 


Am: Fläche von der Profilmittellinie eingeschlossen

Am = a * b

 

Voraussetzung für diese Abschätzung ist die gleichmäßige Wandstärke 'd'. Das bedeutet, daß 'Dg' und 'Ds' gleich groß sind und die Holmgurte und Holmstege aus dem gleichen Material bestehen.

Diese Voraussetzungen sind in der Praxis bei der hier berechneten Holmkonstruktion nur schwer zu erfüllen, so bleibt die Abschätzung meistens doppelt ungenau.

 

Berechnung:

tau = mT / Wt

tau = mT / (2*Am*d)

d= mT / (2*Am*tau) [Spalte: Last_Holm!Wn]

 

 

 

Berechnung Holmkern

Der Holmkern nimmt den Gurtabtrieb auf. Wenn man den Kern nicht nur mit dem Gurtabtrieb belasten will, sondern auch mit der Querkraft Q, so ist das durch die hinterlegte Formel grundsätzlich möglich. Prozentsätze größer 0 in den Bereich 'Lastverteilung' (Zelle 'W5') eingeben, irgend einen!

Die ausgerechneten Werte werden aber nicht in die Berechnungen der anderen Bauteile (Gurte, Stege) einbezogen, sie haben nur informativen Charakter.

Die Formel geht von einem sperrholzartigen vier-lagigen Kernaufbau aus (in X-Richtung): je eine Lage mit Faserrichtung in 90°, -45°, +45° und 90°. Der Kern nimmt also auf zwei Vierteln (+/-45°) die Schubbelastung aus der Querkraft auf, und auf zwei Vierteln (90°) den Gurtabtrieb.

 

Dem Holmkern wird kein Anteil am Torsionsmoment und am Biegemoment zugerechnet, weil der Faserverlauf für die Aufnahme dieser Spannungen ungeeignet ist.


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