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].
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).
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.
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.