Holzrotor zerrissen

Hallo zusammen,



Die Schraube fräst sich das Spiel von selbst!
Das passiert solange, bis dass Material dünn genug ist um abzureissen.

Durch die Bohrungen in den Flügel machst du genau diesen Teil,
der ja alle Kräfte halten soll noch schwächer!
Nimmst du eine Metallhülse, 'zersägst' es zuerst die Metallhülse, dann das Holz und dann reißt es ab.

Anders bei einer Schraubstock ähnlichen Verspannung.
Da halten die Löcher im Flügel ja nichts! Sondern die eingespannten Oberflächen halten die Querkräfte.
Verspannen ist bei dieser Schrägkonstruktion quasi nicht möglich.
Auch hast du ja weitere Nachteile einer Verspannung genannt.

Wenn du bei deiner Konstruktion bleiben willst, was ja auch Vorteile hat,
dann kann man das schon so ähnlich machen und deutlich verbessern, aber nicht mit Schrauben.
Keine Querkräfte auf Schrauben! Das ist eine elementare Regel in der Konstruktionslehre!

Ich denke die Nabe etwas größer im Durchmesser (min. +2 cm), so man mehr Flügel in die Nabe stecken kann.
Dann die Flügel in die Nabe verkleben und (Holz)zapfen (anstelle der Schrauben) verwenden.
Dadurch gewinnt man mehr Klebefläche und kann die Zapfen besser positionieren (mehr Flügelmaterial um die Löcher lassen).
Solche Zapfen werden eingepasst (geschlagen), Presspassung oft zusätzlich mit verklebt und fixieren dann den Flügel.
Solche Zapfen sind dafür gedacht Querkräfte aufzunehmen und natürlich null Zugkräfte!
Ich würde wohl 3 oder 4, 5 .. 6 mm Zapfen verwenden, in der selben Holzart und die auch einkleben.
In jedem Fall würde ich vorher nochmal einen Rat bei einem Schreiner einholen,
das schadet ja nichts und mit Holz und solchen Verbindungen kennen die Jungs sich sehr gut aus.

Die Zapfen sind, so wie ich die Statik dieser Konstruktion das verstehe,
hauptsächlich dazu gedacht, das Drehmoment der Flügel abzufangen (Die Nutzkräfte vom Wind).
So dass sich die Flügel nicht in der Nabe bewegen und die Verklebung lösen können.
Die Fliehkräfte, durch die Rotation, werden dann Hauptsächlich über die verklebten Oberflächen in der Nabe abgefangen.
So, oder so ähnlich.

Viel Erfolg, du machst das schon und berichte bitte weiter mit deinen schönen Bildern
Auch ein Kompliment an die technische Qualität deiner Fotos, so kann eine konstruktive Diskussion entstehen.

Grüße

Hallo zusammen

Ich bin neu bei Euch und heisse Aloysius
Beruflich im Kraftwerksbau mit Erregermaschinen und Großgeneratoren, und verschiedenen anderen Spulensystemen beschäftigt gewesen.
Privat Flugmodellbau mit E- Motoren und Propellerbau beschäftigt.

Zu dem abscheren von Schrauben und Bolzen :
Alle Hubschrauber haben ihre Blätter mit nur einer Schraube im Blatthalter verschraubt.
Die Blätter werden nicht geklemmt und können geschwänkt werden zum Transport.(beide Blätter nach hinten).
Die Kunstflieger haben Drehzahlen bis über 2 000 U/min bei Stoßlasten mit über 5 KW !
Die hallten alle alles locker aus, nur mit Scherbelastung.
Die Blätter sind meist aus Kunststoff oder ein Gewebelaminat.
Holzblätter hat es auch lange Zeit gegeben.

Holzblätter können auch aus Multiplex gefertigt werden .
Dann ist es an der Befestigung auch abgesperrt, was sehr wichtig ist.
Durch ständige Feuchtigkeitseinflüße bei Belastung arbeitet das Holz und die Festigkeit der Fasern zu Nachbarfasern läst nach.
Soweit bis so ein Holzstückchen gänzlich heraus gelöst ist und die Belastung nicht mehr hällt.
An der Schraube entsteht ein kleiner Riss der mit der Zeit größer wird und zum abgebildeten Schaden fürt.
Eine direkte Beschädigung ist dann auch nicht sichtbar.
Das Stück ist einfach nur herausgelöst.
In fertige unidirektionale Holzblätter kann nachträglich in einem Schlitz ein Holzbrettchen 90° gedreht eingeklebt werden um die Kräfte von der Schraube (kein durchgängiges Gewinde) auf alle Blattfasern zu übertragen.
Das sollte auch halten.

Gruß Aloys.

Hallo Aloys, danke für die fachkundige Auskunft -



interessanter Vorschlag, um ein längsseitiges Einreißen zu verhindern, aber das geht dann wieder auf Kosten der Längsfasern (Scherfläche) und da möchte ich möglichst wenig Abstriche machen - vielleicht wäre ein kleiner Querzapfen (Durchmesser 4-5mm) ein Kompromiss?

@soderica

ein schöner Link und gut gebaut! Nur möchte ich ungern so viel mit Glasfasern und diesem ganzen gesundheitsschädlichem Epoxy-Zeug herumpanschen müssen. Der Repeller soll ja hinterher auch ohne Lackierung noch ansehnlich sein. Auch möchte ich gerne die Flügel bis zur Nabe im richtigen Einbauwinkel -also schräg- einbauen für ein besseres Anlaufverhalten, höheren Wirkungsgrad und interessantere Optik, wobei ich nicht sagen kann wieviel das eigentlich ausmacht. Ist jedenfalls schwierig sich zwischen diesen zwei Bauweisen zu entscheiden und hab mir das schon ganz schön viel einen Kopf gemacht. Beide haben so ihre Vor-und Nachteile...

Keine Einwände, nur: Korkscheiben dazwischen?? Wenn ich dich richtig verstehe, Multiplex, Kork, Multiplex ?
Also als Sandwichverbund?

So wie Beschrieben, wird das sicherlich stabil genung und wird einiges aushalten, sehe da keine Schwachstellen.
Stellst dann hofentlich das fertige Teil hier ins Forum, damit wir sehen, was daraus entstanden ist.

Gruss soderica

ich denke, wenn Du die Bohrungen winkelgenau, rechtwinklick zum Flügelprofil bohrst, es die beste Kraftübertragung ist. Einziger Nachteil wird aber sein, dass auf der Rückseite der Nabe dann die Muttern schräge stehen.

Es wird aber auch auf dem normalen Weg funktionieren, da sehe ich keinerlei Probleme in Bezug auf Sicherheit in der Verbindung.
Sicherheitshalber würde ich noch die ganze Nabenkonstruktion, den Sandwich Verbund durch ein paar durchgehende Holzdübel verstärken, 3 oder 6 Stück, jeweils zwischen den Rotorblättern angebracht, so wird sich der Verbund niemals radial verdrehen können

Gruss soderica

Genau richtig!

Hier kann man eine Erklärung verwenden, wie es beispielsweise bei Nieten ist:

Normalerweise werden bei Nieten die Teile über die Spannung der Nieten und den daraus entstehenden Druck der Bauteile aufeinander festgehalten- dann gibt es Reibung zwischen den Teilen und die Reibung verbindet die genieteten Teile- also nur indirekt die Niete selbst- die Niete erzeugt nur die Spannung, um die Teile aufeinanderzudrücken, "hält" aber eigentlich und uneigentlich selbst nichts.
So funktionieren Nieten und auch Schrauben. Das ist die Piggott-Konstruktion.

Wenn aber die Nieten in der Spannung nachlassen (sich bspw. irgend etwas "setzt"), dann ist die Reibung der Bauteile gegeneinander weg und es gibt es "Lochleibung"- und dann fliegt das Rotorblatt weg, wie geschehen. So schön gefräst die Sache ist- es ist eine schöne Fehlkonstruktion.

Problem bei Holz ist noch, dass sich Holz immer "setzt" (Holz ist quasi ein Kunststoff- siehe Grundlagen) und dan muss man LANGE Schrauben nehmen, die das Schrumpfen des Holzes egalisieren.

Das lässt sich schon lösen:
Man sägt die Nabe quer durch mit einer breiten Säge- und schon klemmt's!

Der Arminius

Danke nochmal für die Zusammenfassung aber hatte die Lösung eigentlich auch schon beschrieben - in den geforderten Spalt kommt eine Korkscheibe um alles abzudichten, Federringe zum Verspannen etc...

ist alles schon in Arbeit aber wie immer steckt der Teufel im Detail und muss wegen Zeitmangel noch um etwas Geduld bitten.

Sehr schöne Links

Ja also das mit der schrägen Einspannung ist irgendwie nicht ganz trivial -



Wenn man sich die Nabe als zweigeteilten Zylinder vorstellt der stirnseitig auf dem Boden steht, dann will beim Verspannen der obere Teil in eine Richtung entlang der Schrägen drehend abgleiten und der untere Teil in entgegengesetzter Richtung aufgleiten (ähnlich einer Schraube). Dabei entsteht die Torsion zwischen beiden Hälften. Die Schrauben würden leicht verkippen. Das wäre aber nur, wenn die schrägen von oben bis unten komplett durchlaufen würden. NAchdem sie aber innerhalb der Nabe eingelassen sind und noch einen 'Deckel' über sich haben, werden diese Querkräfte aufgefangen und sollten sich eigentlich kompensieren. Insofern kommt es nicht zu einer Torsion, sondern einer Biegebelastung des Flügelschafts (und damit evtl einer leichten Verkippung des Einbauwinkels) , weil die Druckflächen zwischen Schaft oben und Schaft unten seitlich versetzt sind - fragt sich nur, wie entscheidend diese Wirkungen sind und ob sie nicht problemlos vom Material aufgefangen werden. Festspannen wird es sich auf jedenfall.

Naja blöd zu beschreiben - ich werde das jetzt trotzdem mal so bauen um ein Gefühl zu bekommen - anhand eines Bildes kann man dann besser argumentieren.

Hallo zusammen,

jetzt ist endlich die hoffentlich sturmsichere Version meines Holzrotors (fast) fertig



Jetzt alles zwischen Multilexplatten geklemmt und einer Korkplatte in der Mitte zum Verspannen.
Der Schaft wurde um 8mm verlängert und direkt hinter die Bolzen (Schrauben) ein 5mm Querstift eingebracht.



Damit sollte sich die über eine sehr viel größere Scherfläche verteilen und somit um ein Vielfaches größer sein als bei voriger Variante. Rein rechnerisch (über den Daumen) sollten mind. 750Kg Fliehkraft nur über die zwei Bolzen ausgehalten werden. Selbst ungebremst bei Orkan (30 m/s) entstehen aber rein rechnerisch 'nur' an die 600 Kg Zugkraft am Flügel bei 6000 U/min.

Dazu kommt die Flächenpressung zwischen den Multiplexplatten die einen Großteil der Kräfte aufnehmen können und eine Verklebung bringt nochmal die wesentliche Verbindung und zusätzliche Sicherheit. Also insgesamt habe ich jetzt ein gutes Gefühl .
Mehr Sorgen bereitet mir die Festigkeit der Flügel in Bezug auf Abbrechen, wenn bei Sturm und hohen Drehzahlen der Rotor hin und her gebeutelt wird. Da entstehen denke ich enorme Biegekräfte durch trägheitsbedingte Kreiselkräfte, wobei die Fliehkräfte in diesem Fall wieder einiges kompensieren sollten. Bisher hatte ich aber diesbezüglich noch keine Schäden zu beklagen. Den Blatt-Querschnitt kann man hier schön sehen:



In Bezug auf die schräge Verspannung werden manche Bereiche am Schaft wahrscheinlich stärker gepresst als andere - auch abhängig von der Fertigungsgenauigkeit. Da die Reibkraft aber theoretisch kaum von der Fläche sondern vom Reibungskoeffizienten * Normalkraft (Pressung) abhängt - sollten die Einbußen, wenn überhaupt, sehr gering sein. Dafür ist jetzt alles kompakt und wasserdicht. Die Multiplexplatten habe ich mit 2K-Polyesterharz verklebt.
Unter den Muttern sind jetzt U-Scheiben, nur die Federringe müssen noch darunter, wenn ich die richtigen Schrauben bekomme (etwas länger und ohne durchgängiges Gewinde)






Ansonsten hab ich die Welle noch von M10 auf M12 verstärkt und sieht jetz wesentlich solider aus.



Jetzt muss ich nur noch meine Testanlage wieder fit kriegen und dann kann der Herbststurm kommen

Auch frage ich mich noch, ob es mit reiner Ölbeschichtung Probleme mit der Dichtigkeit insbesondere im Bereich der Korkplatte gibt - das Material ist ja ziemlich porös, der Kork selbst aber denke ich, ist wasserdicht? Übigens sollte Kork mehr verwendet werden - eine sehr nachhaltige Rohstoffgewinnung, ohne die Bäumen zu schädigen und wichtig für den Erhalt sehr wertvoller Korkeichenwälder!

Noch Inspirationen und Einwände?

Eine wirklich schöne Arbeit, ebenso schön fotografiert!

Der Kork ist zwar wasserfest. Aber in die Poren kann durchaus Wasser oder Schnee eindringen und dann dort gefrieren. Die Sprengkraft von Eis ist nicht ohne. Ich würde die Korkscheibe mit Bootslack versiegeln.

Ansonsten wird das mit den Herbststürmen wohl noch etwas dauern. Aber Vorfreude ist bekanntlich die schönste Freude!

Dieter