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Donnerstag, 2. Juni 2011, 16:29

Rumpfsegmente bei Flugzeugen

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Flugzeugrumpf - Verbindung der Segmente bzw. »Rumpfringe«
  Über viele der vermeintlich trivialen Dinge im Kartonmodellbau macht man sich oft wenig bis gar keine Gedanken.
Üblicherweise interessiert es den Modellbauer auch kaum, »warum und wieso« der Konstrukteur diese eine oder eine andere Lösung bevorzugt . . .

Am Beispiel »Flugzeugrumpf« sollen hier ansatzweise drei Konzepte (d.h. Konstruktionsansätze) präsentiert werden, um zu verdeutlichen, wie sehr (oder manchmal
 

eben auch wie wenig) aus der Baupraxis in die Konstruktionen einfliesst.

Und wer hätte noch keinen Flugzeugrumpf gebaut . . . !!??

In der folgenden Betrachtung ist der Aspekt der den Rumpfring schliessenden Klebelasche ausser Acht gelassen. Dass diese Lasche auch einen erheblichen Einfluss auf das konstruktive Aussehen der Spanten und auf die Montagefolge hat, ist selbstverständlich bekannt.

  Um einen Flugzeugrumpf möglichst vorbild-
gerecht aus Karton-»Ringen« mit 1-facher
Krümmung darzustellen, wird der Rumpf in
unterschiedliche »Kegelstümpfe« mit kreis-
oder ellipsenförmigen Basisflächen zerlegt.

Betrachtet werden hier die drei bekannten
Möglichkeiten, wie diese Segmente (auch
»Rumpfringe«
genannt) untereinander verbun-
den werden, um damit dann den Rumpf zu bilden.

Diese Möglichkeiten sind:

A)
»Spant-auf-Spant« (ohne »Klebering«)
B) »Spant-IM-Klebering«
C) »Spant-HINTER-Klebering«

Ein Klebering ist eine »radiale« Klebelasche,
mithilfe derer Rumpfringe untereinander
verbunden werden.

  A) »Spant-auf-Spant«
(ohne »Klebering«)

Im Prinzip werden hier in jeden Rumpfring
vorne und hinten - mit der Kartonkante abschliessend - zwei Spanten eingeklebt.

Abgesehen vom doppelten Materialaufwand
und der erheblichen Mehrarbeit beim Ausschneiden, sind bei diesem Verfahren
einige Besonderheiten zu beachten, um ein
attraktives Modellbauergebnis zu sichern.

Ausgehend von der naheliegensten Art der Montage, sind hier stets bestimmte Dimensionen (d.h. der Spant muss passend zur wahrscheinlichsten Art des Einbaus dimensioniert sein) zu berücksichtigen.
(Als Modellbogendesigner kann man nicht
immer alle erdenklichen Montagewege konstruktiv von einenander abweichend
im Modell berücksichtigen)

 

Das Prinzip ist aus nebenstehender Schnitt-
zeichnung klar ersichtlich.
Die Spanten sitzen exakt abschliessend
auf den Aussenkanten der Rumpfringe.

Die Materialstärken sind (wie üblich in meinen Darstellungen) zur Verdeutlichung übertrieben gezeichnet.

Gut erkennbar ist auch, dass bei Rumpfringen
mit starker Konizität die Auflagefläche der
Spanten-Umkante erheblich kleiner ist, als bei
dem »flachen« Rumpfring - Ein Umstand, dem
nur mit konisch zugeschliffenen Spanten
begegnet werden kann. Theoretisch!

In der Praxis wird Klebstoff diese Spalten füllen.


 

Bei der Montage der Spanten in den Rumpf-ringen spielt es nicht wirklich eine Rolle, von welcher Seite aus die Spanten in den Rumpfring eingesetzt werden.

Überlicherweise soll das von der grösseren Seite her geschehen - und ohne Klebstoff

Erst wenn der jeweilige Spant ohne grosse Einpresskräfte korrekt sitzt - und nicht herausfällt - soll eine feine Klebstoffraupe im Innern des Rumpfringes in den Innenwinkel zwischen Spant und Rumpfring eingebracht werden. (Niemals einen »Hart«-Klebstoff verwenden, der durch Volumenreduzierung das Bauteil verzieht)
Aus diesen montagetechnischen Gründen haben bei dieser Variante alle Spanten eine Öffnung zu haben.

  Die soweit vorbereiteten Rumpfringe werden durch das Verkleben »Spant-auf-Spant« zum fertigen Rumpf zusammengesetzt.

Hier bei treten zwei besondere Nachteile dieses konzeptionellen Ansatzes zutage:
  • Es gibt keine konstruktiv vorgesehenen Arretierungshilfen parallel und im rechten Winkel zur Längachse.
    Da die Rumpfringe untereinander nur durch die Klebstoffschicht auf den Spanten fixiert werden, lassen diese sich bis zum Abbinden des Klebstoffs leicht gegeneinander verdrehen und/oder verschieben. Klebstoff-auf-Klebstoff hat eine zu geringe Reibung.

  • Die Dicke der Klebstoffschicht auf den Spanten verhindert ein völlig fugenfreies Zusammenstossen der Rumpfringe, d.h. es wird stehts zwischen allen Rumpf-ringen eine wenig attraktive Lücke verbleiben.
    Diesem Umstand liesse sich u.U. damit begegnen, dass man die Spanten um die hypothetische Klebstoffstärke nach innen versetzt. Hier besteht jedoch das grosse Risiko, dass sich dann die Spanten trotz Klebstoff nicht berühren und die Rumpf-ringe sich daher nicht zusammenfügen lassen.

Mit »Kleberingen«
passiert das nicht!



  Eine mögliche Ursache dafür, dass dieses Konstruktions-Konzept favorisiert wird - was ja nur einem Montagekonzept folgt - könnte darin bestehen, dass die Verwendung eines Kleberinges als zu schwierig für den jeweiligen Modellbauer angesehen wird.

Trotzdem ist die Variante »Spant-auf-Spant« für mich keine wirkliche Alternative.

Modellbauern sei empfohlen (so sie dann an ein solches Modell »geraten« ) jeweils einen Spant nicht zu verwenden und sich mit »Bordmitteln« eine Kleberinglösung zu »stricken«.
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Donnerstag, 2. Juni 2011, 16:35

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B) »Spant-IM-Klebering«
Ein Klebering verbindet Rumpfringe untereinander, wobei das kleberingfreie Ende des einen Rumpfrings auf den Klebering des anderen Rumpfringes geschoben wird.

Vor allem bei den Modellen der modelart Kollektion von Dr. Zarkov ist diese Variante fester Bestandteil des Konstruktionskon-zeptes.

Das Prinzip zeigt die nebenstehende Schnittzeichnung.

Die Materialstärken sind (wie üblich in meinen Darstellungen) zur Verdeutlichung übertrieben gezeichnet. Auch die Anmerkung zu möglicherweise konisch zuzuschleifenden Spanten gilt auch hier.

  Die Nachteile von Spant-auf-Spant klar erkennend, wurde in diesem Konstruk-tionsansatz ein Spant auf der aus der Spant-auf-Spant-Methode an seinem Platz belassen, der zweite Spant weggelassen und ein Klebering ergänzt.

Es ist unter Kartonmodellbauern verbreitete Praxis, zuerst den/die Klebring(e) zu montieren und dann den/die Spanten zu ergänzen.

Es ist bei dieser Vorgehensweise jedoch stets sehr schwierig, die exakte Position des Spants relativ zur Rumpfringkante zu treffen, wenn rundum ein Klebestreifen »die Sicht versperrt«.

Die Folge sind verzogene Rumpfringe - denn meist ist die Positionierung nicht so klar und eindeutig wie in der obigen Schnittzeichnung.
 

Das kleberingfreie Ende des einen Rumpfrings wird auf den Klebering des anderen Rumpf-ringes geschoben.
Abgesehen von der konzeptionellen Schwäche des Prinzips »Spant-IM-Klebering« bleibt auch hier anzumerken:

  • Es gibt keine konstruktiv vorgesehenen Arretierungshilfen parallel zur Längachse.
    Die Rumpfringe »sitzen« untereinander jedoch recht »stramm« auf den Klebe-ringen, sodass der Reibungswiderstand ausreichend ist und die Rumpfringe nur sehr schwer gegeneinander verdreht werden können.

Das gängige Montageverfahren ist, erst Klebstoff einbringen und dann Klebering einsetzen bzw. Rumpfring aufstecken.

Dadurch ergeben sich absolut saubere Übergänge zwischen den Rumpfringen, weil tatsächlich umlaufende Kante an umlaufende Kante - ohne jeden Zwischenraum - stösst.

Denn obwol das Konzept »Spant-IM-Klebering« ganz sicher nicht zu den von mir bevorzugten Konstruktionsansätzen gehört: Bei sauberer Bauausführung erhält man einwandfreie Ergebnisse.

Das Problem ist und bleibt die exakte Plazierung des Spantes innerhalb des Kleberinges.

 

Ein Sonderweg:
externe Montage von Ring und Spant.

Vermutlich um von vorneherein die Möglichkeit auszuschliessen, dass Modellbauer beim Zusammenfügen des Rumpfes den Klebering unter die Kanten des flachen Rumpfringes kleben und dadurch beim Runden unschöne Druckstellen erzeugen, wurde diese Methode erfunden.

Wer so etwas schon einmal versucht hat zu montieren wird festgestellt haben, dass dies nur unter einer Bedingung funktioniert:

Der Spant muss extrem stabil sein!


Sobald der Spant sich relativ leicht verformen lässt, wird das ein in sich verzogenes Gebilde.

  Die soweit zusammengefügten Teile Spant und Klebering werden sodann in das jeweilige Ende des Rumpfringes geschoben, wobei hier selbstverständlich der Klebstoff im Innern des Rumpfringes aufgetragen werden muss.

Die weitere Verarbeitung dann wie gehabt.

Als Modellbogendesigner muss man sich wiederholt praktisch die unterschiedlichen Methoden der Montage vor Augen führen (und diese stets mit dem gewünschten Ergebnis abgleichen) um keine konstruktiven Irrwege zu gehen.

Mir scheint es offensichtlich, dass die Methodik »Spant-IM-Klebering« in erster Linie theoretisch entwickelt wurde, um die doch erheblichen Nachteile der Spant-auf-Spant-Methode zu eliminieren.
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Donnerstag, 2. Juni 2011, 16:36

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C) »Spant-HINTER-Klebering«

Nebenstehende Schnittzeichnung zeigt deutlich, welches Konzept die grundsätzlichen Nachteile der beiden zuvor dargestellten Methoden vermeidet.

Ursprung ist wieder die gängige Praxis:
? Rumpfring schliessen
? Klebering einkleben

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Der »Clou« an diesem Konzept liegt in der einige wenige Millimeter nach innen versetzten Position des Spants. (Der Klebering ist nur zur Verdeutlichung wieder herausgenommen worden.).

Der Abstand des Versatzes nach Innen ist stets abhängig von der Breite des im Rumpfring eingeklebten Kleberinges.

Dadurch gelingt es ohne grossen Aufwand den Spant exakt in dem kleinen Winkel der zwischen Klebering und Rumpfring vorhanden ist, zu fixieren.

Beachte die Positionen »Anschlag« in der Schnittzeichnung.

 

Sobald der Klebering zuverlässig haftet, wird der Spant »trocken«, d.h. ohne Klebstoff, in den Rumpfring eingeschoben

bis er rundum an der Kleberingkante »anschlägt«,

und danach exakt ausgrichtet.

Erst wenn der jeweilige Spant ohne grosse Einpresskräfte korrekt sitzt - und nicht herausfällt - soll eine feine Klebstoffraupe im Innern des Rumpfringes in den Innenwinkel zwischen Spant und Rumpfring eingebracht werden. (Niemals einen »Hart«-Klebstoff verwenden, der durch Volumenreduzierung das Bauteil verzieht)


 

Das kleberingfreie Ende des einen Rumpfrings wirtd auf den Klebering des anderen Rumpfringes geschoben.
Als kleine konzeptionelle Schwäche des Prinzips »Spant-HINTER-Klebering« bleibt
hier anzumerken:

  • Es gibt keine konstruktiv vorgesehenen Arretierungshilfen parallel zur Längachse.
    Die Rumpfringe »sitzen« untereinander jedoch recht »stramm« auf den Kleberingen, sodass der Reibungswider-stand ausreichend ist und die Rumpfringe nur sehr schwer gegeneinander verdreht werden können.

Das gängige Montageverfahren ist, erst Klebstoff einbringen und dann Klebering einsetzen bzw. Rumpfring aufstecken.

  Die vorstehenden Betrachtungen sind gekürzte Auszüge aus dem geplanten Buch
»Modellbogen-Design : Geometrie - Gestaltung- Produktion« und sollen innerhalb des hier gegebenen Rahmens exemplarisch verdeutlichen, wie sich die Denkarbeit und das »manuelle« Modellbauen gegenseitig beeinflussen müssen, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen.

Nicht versäumen darf ich, darauf hinzuweisen, dass die Methode »Spant-HINTER-Klebering« über 50 Jahre erfolgreich in Modellbogen-konstruktionen eingesetzt wird.
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