Drobky – 12. 1. 2023


O konstrukci křídla RES a anketa o mikrosoutěžičkách.

Uhlíková trubka vs. torzní skříň
Předem žádám znalce o shovívavost se svými zjednodušeními velmi složitého problému.


Křídlo modelu je namáhané ohybem a krutem. Vztlak křídla působí před „čtvrtinovým“ bodem hloubky křídla, klopivý moment se snaží překlopit křídlo na nos (proto s sebou vozíme výškovku). Křídlo se ohýbá okolo tzv. neutrální osy. Při namáhání v krutu se křídlo nakrucuje okolo neutrálního bodu.


Tady je ukázáno křídlo v řezu. Vztlaková síla křídla působí v nějaké vzdálenosti od trupu a snaží se křídlo ohnout nahoru. Vztlaku oponuje dvojice sil působící na horní a spodní straně nosníku. Je zřejmé, že čím bude nosník vyšší (profil tlustší), tím bude křídlo pevnější. Šipky mohou být stejně dlouhé, ale budou dále od sebe.


Vlevo je naznačený nosník křídla z hranolu. Co je nad neutrální osou, se stlačuje (pokud tedy vztlak působí nahoru) a tudíž je namáháno tlakem, co je pod neutrální osou se natahuje a tudíž je namáháno tahem. Přesně v neutrální ose žádné namáhání není. Proto je možné materiál nosníku z prostředka odstranit, jak je ukázáno na obrázku vpravo. Pevnost nosníku se zmenší jen málo, hmotnost se zmenší významně.

Obdobné závěry lze učinit i pro krut. Materiál oponující krutu by měl být co nejdále od neutrálního bodu, materiál blízký neutrálnímu bodu toho moc nepřenese.

Bystrému čtenáři je již jistě zřejmé, jak je z popsaných hledisek konstrukce křídla postaveného okolo uhlíkové trubky špatná. Neutrální osa křídla prochází trubkou. Ohybový moment křídla zachycují jen horní a spodní vlákna trubky, prostřední část tam nemusí být. Neutrální bod krutu se nachází přímo v trubce, materiál trubky je tak jen několik milimetrů od osy. Do jisté míry tyto nevýhody kompenzují vynikající tuhost a pevnost uhlíkového kompozitu, přesto se domnívám (a výpočty i praxe to potvrzují), že křídlo s uhlíkovou trubkou vyjde těžší a méně tuhé než torzní skříň.

Ještě bych rád upozornil na jednu „zradu“. Jak je ukázáno výše, vztlak působí dosti vpředu, zatímco nosníková trubka (tj. neutrální bod krutu) se umísťuje do místa největší tloušťky profilu, tj. více vzadu. Vztlak se tudíž snaží zkroutit křídlo na větší úhel náběhu. Výsledkem může být flutter. Proto by se měla trubka dávat co možná nejvíce dopředu, optimálně před 25% hloubky křídla.

V žádném případě nechci říci, že by se křídla s uhlíkovou trubkou jako nosníkem neměla stavět. Taková konstrukce má i výhody, například umožňuje snadnou, rychlou a přesnou, řekl bych blbuvzdornou, pro stavebnice ideální stavbu. Osobně se takové konstrukci nebráním a bránit nebudu, ale špičkové modely ji asi mít nebudou.

10m Minimoa
V posledním čísle Aufwindu je článek o makety větroně Minimoa s rozpětím 10 m (v měřítku 1:1.7). Model váží necelých 25 kg a je celý dřevěný. Žebra jsou „vyhlodaná rašplovou interpolací“ a potah je z japonského papíru a lakovaný. I takto velký model jde postavit bez kompozitů, z klasických modelářských materiálů a klasickými modelářskými postupy. Koukal jsem na to s otevřenou pusou.

VRCS
Při brouzdání po RCGroups jsem narazil na stránky „Vintage Radio Control Society„. Starší modeláři mají své SAMy, v nichž staví a létají s modely svého mládí. Pro nás, o něco mladší modeláře, je VRCS – můžeme stavět a létat s radiáky našeho mládí. Klub rozlišuje 3 třídy:

Pionýři – předlohy z před 1. ledna 1955
Klasici – předlohy z před 1. ledna 1965
Nostalgici – starší než 35 let k 1.1. daného roku

Létá se i se starými akrobaty a maketami. Zaujalo mne to.

Mkrosoutěžičky E-RES
Zajímalo by mě, proč na mikrosoutěžičky E-RES nejezdí víc lidí, tak se tedy ptám. Hlasování jsou anonymní, zaškrtněte podle potřeby.



Honza
12. 1. 2023

Komentáře: 25

  1. Malá poznámka (ne v rozporu s článkem) – u řešení s uhlíkovou trubkou je pro celkovou pevnost zásadní i kvalita materiálu žeber a pak i zdánlivá prkotina – kvalita přilepení trubky k žebrům, fakt to chce lepidlo po celém obvodu. Zní to jak banalita, ale spolehlivě vím, že to dost lidí dělá blbě a pak se nestačí divit…
    Jinak si z osobní praxe s více RES myslím, že dobře řešené křídlo s trubkou (změna průměru v každém lomení a tak) vyjde váhově dost podobně jako klasika smrk/balsová torzka a asi o něco hůře než torzka s uhlíkovými pásnicemi. Otázkou je spíš to, co se debatovalo už jinde, tedy aerodynamický dopad lepšího tvaru profilu s torzní skříní v přední části, ale zase s rizikem jistého „schodu“ za ní. Tohle moc zhodnotit neumím, víc věřím tuhému potahu alespoň horní strany, ale jistý si nejsem.

  2. Ahoj Tomáši,
    děkuji za doplnění.

    Potah jen horní strany v přední části je takové polovičaté řešení, z pevnostního hlediska, aerodynamiku teď vynechávám.

    Rychlým výpočtem pro křídlo RESky s torzní skříní:
    – horní potah přenáší 29% ohybového zatížení křídla a materiál potahu je využitý z 87% (z meze pevnosti)
    – horní pásnice nosníku přenáší 20% ohybového zatížení a využití je 85%
    – spodní pásnice přenáší 12% a využitá je z 37% (platí pro pásnice stejného průřezu, evidentně může být spodní pásnice menší a lehčí)
    – spodní potah přenáší 40% a využitý je z 37%

    Když bude jen horní potah, musí mít pásnice nosníku zhruba dvojnásobnou šířku
    – horní potah přenáší 15% ohybového zatížení křídla a materiál potahu je využitý z 82%
    – horní pásnice nosníku přenáší 16% ohybového zatížení a využití je 75%
    – spodní pásnice přenáší 79% a využitá je z 78%

    Závěry:
    – torzní skříň přenáší významnou část ohybového namáhání křídla (v ukázaném příkladu asi 70% potah, jen 30% nosník), přitom zatížení materiálů vychází rovnoměrnější
    – potah jen horní části profilu přesouvá zatížení na spodní pásnici nosníku, která bere asi 80% celkového zatížení, takové křídlo by mělo mít významně rozdílné pásnice nosníku (dal bych dolů pásek uhlíku), v každém případě je u takového křídla nutné více počítat a přemýšlet.

    Co se týká krutu, tak je rozdíl v odolnosti řádový, uzavřená torzní skříň je o hodně tužší.

    Ono u našich modelů hodně zatížení v krutu přenáší potah a taky zatížení od manipulace mohou být větší než od aerodynamických sil, ale když už jsem se nad tím jednou zamyslel, tak potah jen horní přední části moc smyslu nedává – z pevnostního hlediska.


    Tady ještě přikládám obrázek z mého „pevnostního“ programu, ze kterého mám výše uvedená čísla. H.

  3. Finální potah bych vůbec nepodceňoval – při použití polyesterové fólie (typicky Oracover) to ztuhne hodně. Ona je u polyesteru pevnost v tahu vyloženě vysoká a roli to má zásadní. Můžu ti z osobní zkušenosti říct (žádná teorie), že pevnost křídla potaženého Oracoverem je proti křídlo potaženému Solarfilmem (což je zásadně měkčí vinyl) větší opravdu o hodně, to není jen „pár procent“.
    On je z minulosti zažitý názor, že lakovaný papír či Vlies zpevní křídlo proti fólii více, ale je to zřejmě omyl, resp. to platí jen proti měkčím vinylům. Při užití „tužších“ polyesterových je na tom ale fólie spíš lépe. Poznámka – jiná věc je případné zpevnění kostry pod potahem prolakováním, to fungovat může a co vím, tak leckdo kostru jednou řídkým lakem natírá i před použitím fólie…

  4. Ahoj Honzo,
    „.. chodí tam divný lidi ..“
    No tak to je tutovka, to rozhodně jsme 😀
    Mikrosoutěžičky E-RES jsou super relax.

    Ale to „proč nechodí“ bude faktorů více, to vidíme i v sezoně kde není limit jako že je zima a podobně. Na standardní ofiko soutěži je účast násobná oproti neoficiální. Formát soutěže je naprosto stejný, jen nejde o body do žebříčku. Já osobně už ty důvody přestal hledat, beru to jako fakt a na mém přístupu to nic nemění.
    Ale možná je to tak jednoduchý, jako že tam chodí divný lidi 🙂

    1. Ahoj Vláďo,

      když mně pořád vycházelo, že na neoficiálních soutěžích nejvíc vadí to, že se nikam nezapočítávají. Tak jsem byl zvědavý, jestli se k tomu alespoň někdo přizná 😉 . Skutečnost vypadá jako z Hospody na mýtince – lidi nechodí, protože tam chodí lidi (teda – my ) 🙂 . Inu, co jiného se dá čekat od pátku 13. 😀
      H.

      1. Já bych rozlišoval zde debatované zimní ERES a „Manušické mikroRCEV“… S tím druhým mám taky problém, v běžné sezóně je prakticky každý víkend nějaká soutěž a skutečně mi moc nedává smysl vyrazit na takovou akci/neakci. Dám si radši buď plnohodnotnou soutěž anebo úplnou pohodu na letišti jen tak, smysl nějakého mezistavu mi poněkud uniká 🙁
        Ale nyní létané zimní ERES jsou dost jiná kapitola, pro mne v podstatě stejná jako RCVN(nyní už spíš F5J) v Poříčí – je to akce k vykrytí nudné zimy a poskytující přitom dobrý tréning s možností srovnání, to svou hodnotu má a může se to pak „vyplatit“ po startu sezóny.

        1. Ahoj Tome,
          jasně, takhle to dává smysl, stejně jako Honzovo že nejde o body. Nicméně když píšeš, že taková věc v zimě poskytuje i „dobrý tréning s možností srovnání, to svou hodnotu má a může se to pak „vyplatit“ „, tak toto platí i v sezoně a hlavně můžeš zkoužet se sebou, s modelem co chceš v soutěžním režimu srovnávání a nic neriskuješ jako v oficiálních.
          Ale chápu, že pokud je omezen čas, nebo nutná dělba času, tak si mnozí vyzobou ofiko soutěže a to jim stačí.

        2. Ahoj Tomáši,

          Manušické soutěžičky jsou vždy v době, kdy není jiná soutěž RCEV. Velký F5J bych sem vůbec netahal 🙂 . Taky to dělení na „plnohodnotnou soutěž“ a „pohodu na letišti“ mi přijde trochu, omlouvám se, blbý, podle mě to záleží především na pilotovi, s jakou náladou nebo očekáváním přijede. V Manušicích (ale i jinde) jsou soupeři, pravidla a přitom úžasná pohoda. A hlavně – na neoficiální soutěži si zalétám 2x víc letů než na oficiální akci, což je pro mě určující. H.

  5. Zapoměli jste na to nejdůležitější – při Manušických soutěžičkách RCEV se po první půli piloti rozdělí na ty „lepší“ a na ty „horší“. Nu a z toho vyplývá, že těm „horším“ jdou v druhé půli radit (a dělat pomocníky) ti „lepší“. Takže ti „horší“ mají k dispozici špičkové osobní trenéry no a ti „lepší“ si mohou zazávodit se sobě rovnými. A to vše bez nutnosti získávat body, ale jen zkušenosti.

  6. Kluci blbněte klidně dál. Rád sleduji tuto stránku, vlastním Django. Ale z Brna je to opravdu daleko. A navíc ve svém okolí nemám „parťáka“, podobně naladěného, takže sledovat Vás budu i nadále. Ať se daří, Mikrosoutěžičkám obzvlášť.
    My si pořádáme 2x do roka týdenní soustředění 200km daleko, na které se těšíme jako malí po dobu, pokud se nepotkáme, tak alespoň něco.

    1. Ahoj Rudo, já si kolikrát říkám, že máme kliku, že je nás tu taková parta bláznů 🙂 . H.

  7. Honzo,

    rád čítam Tvoje fundované články. Tento článok trochu nabúral moju predstavu o novom modeli. Chcem stavať model s krídlom s uhlíkovou trubkou. Dôvod je hlavne časový, myslím si, že to postavím rýchlejšie, ako krídlo s D-boxom. Ale dostal som červíka do hlavy.
    A ešte otázka na Tomáša: Aké lepidlo je vhodné použiť pre lepenie rebier na trubku? Kyanoakrylát riedky, alebo stredný? Možno to je otázka skôr na Rcmaniu.

    1. Pokud jsou díry v žebru přesné (což většinou jsou), tak určitě vteřiňák řídký až ultrařídký…
      Je totiž potřeba, aby se to kapilární vzlínavostí doslova „nacuclo“ do mezery mezi žebro a trubku.

    2. Trubka jako nosník není vůbec problém, a rychlejší to samozřejmě je. Víc modelů teď létá s trubkovým nosníkem. A což teprve kónické trubky!

    3. Ahoj Bohuši,

      děkuji za pochvalu 🙂 . Podle mě je nosník v podobě uhlíkové trubky OK, pokud máš přístup k trubkám (myslím pan Valaštiak na Eli má kónické), tak do toho jdi. Rychlost a snadnost stavby mluví jednoznačně ve prospěch trubky, daň v podobě (teoreticky) horší pevnosti a tuhosti křídla je podle mě přijatelná.
      H.

  8. Ešte ma napadlo o koľko by sa tuhosť krídla v krute zvýšila pridaním diagonálnych výstuh v smere od trubky k odtokovke. Buď polorebrom, alebo len zavetrovaním pomocou balzových nosníkov cca 3×3 mm ktoré by boli namáhané primárne na vzper a ťah. Kedysi som takto upravil mäkké krídlo na vetroni A2 a tuhosť v krute sa citeľne zvýšila. Samozrejme by sa o pár gramov zvýšila hmotnosť a aj trochu aj prácnosť.

    1. Já si myslím, že to zbytečně řešíš… U RES s uhlíkovou trubkou reálně problémy s pevností nejsou a s hmotností jen malé. Stačí použít dobré trubky (ne ty nejpitomnější „protlačované“ s jednosměrným vláknem), dobrou balsu na žebra a dobře prolepit trubku s žebry. A pak vhodný potah – tedy polyesterovou fólii (nebo lakovaný Vlies), ne nějakou „vinylovou žvejkačku“.
      U řešení s trubkou je na diskusi spíš aerodynamický vliv v přední části profilu a pak případně vhodnost pro nějaké extrémní řešení (moc štíhlé, ultralehké, atd.), ale pro řekněme „normální letadla“ s tím problémy prostě nejsou. Sám mám na trubce dva modely, v minulosti jsem měl třetí, shodou okolností se v detailech docela hodně lišily, ale z hlediska „provozní bezproblémovosti“ fungovaly všechny 🙂

    2. Viděl jsem fletrovat tři modely s tuhý potahem náběžné části na horní straně, dva s balsovou torzkou. Všechny na třísky. Trubkové občas také, ale nikdy s poškozením. Nepočítám tu zmiňovanou jednostrannou nejpitomější variantu, ta se taky rozpadla na prvočinitele.
      Fakt zkus trubky co používá Chyba nebo Valaštiak, nebo rovnou stavebnice od nich budeš spokojen.

  9. Ďakujem Vám za odpovede, ja skutočne veci zbytočne komplikujem.

  10. Bohuši, jen se ptej, alespoň mě donutíš přemýšlet a občas je z toho článek.

    Tomáši, zbytečně řešit = pokrok, opakování již vynalezeného nikoho nikam neposune. Já vím, moralita, omlouvám se 🙂

    Pavle, flutter je podle mě způsobený opravdu tím, co jsem nesměle naznačil výše – nosník je moc vzadu, vztlak působí mimo nosník a tím křídlo kroutí. A potom se začne prát aerodynamika, která chce křídlo kroutit, a pružnost křídla, která kroucení oponuje, vznikne cosi podobného „závaží na pružince“ – až něco povolí. Pokud to jde, doporučuji trubku dávat co nejvíc dopředu.


    Byl jsem dneska venku, skoro bezvětří, půl hodiny před západem slunce, sníh – ze 6 startů 4 maxy. Jediným problémem je trefit se zmrzlýma rukama šroubovákem na správné místo a neprotrhnout potah 🙂 H.

    1. Honzo co mám zkušenost, tak naprostá většina flutterů či zlomených křídel u velikosti RES s D-boxem je daleko prozaičtější – totiž blbě udělaná stojina…
      Strašně moc lidí to podceňuje a blbě to slepí (případně má nepřesně stojiny, že mezi nimi a nosníkem je mezera.
      A navíc to u pár stavebnic bylo odfláklé a stojina byla laserovaná po délce, tedy s léty balsy také po délce a ne „stojatě“. To je nešťasté samo o sobě, ale když to ještě navíc někdo blbě slepí, tak je to úplně v pytli.
      Tím neříkám, že je tvůj názor mylný, obecně asi máš pravdu, fakt se ale vsadím, že většina rozpadlých RES se rozpadla z důvodů daleko „méně vědeckých“ 🙁

      1. Ahoj Tomáši,

        to máš asi pravdu, že je to stojinami. Potom se ale křídlo podle mě dřív zlomí na ohyb, či ztrátu stability nosníku (pokud si dobře vzpomínám, tak jsem takto „přetrhl A-jedničku, dávno tomu).

        Ještě mě napadá, že je dobře, že „vědecky zdůvodňujeme“, protože si třeba někdo zapamatuje, proč a jak se má co dělat 🙂 .

        Řešil jsem nedávno s jedním nejmenovaným kolegou, jak udělat konstrukci s uhlíkovým nosníkem – třeba to někomu pomůže
        http://www.charlesriverrc.org/articles/allegrolite2m/wing_build.pdf

        Allegro je dimenzované na F3B naviják, takže velikost nosníku netřeba přehánět, ale konstrukce velmi dobrý smysl dává.
        H.

  11. Ahoj pánové.
    Chtěl jsem vyplnit anketu, ale jaksi jsem nenašel správné odpovědi. Za mě je to tak, že mě lítání v zimě moc nebaví. To už musí být supr počasí. Nedávno jsem si byl zalítat a přestože svítilo sluníčko a bylo teplo, termika moc nefungovala. Po půl hodině jsem šel domů a raději jsem jel na dvě hodiny na kolo. Neúčast na mikrosoutěžičkách je převážně z tohoto důvodu. Do Manušic na soutěžičky jezdím rád, bohužel se to ale v sezóně většinou kryje se soutěžemi RES, kterých je hodně.
    Pěkný článek ohledně pevnosti křídla, souhlas se vším.
    Potah křídla s trubkovým nosníkem bych udělal pouze fólií (oralight), ta totiž v krutu křídlo zpevní asi nejlépe. Papír je měkčí a vlies je úplná měkota. Z aerodynamického hlediska se ale přikláním k papíru nebo vliesu. Odzkoušel jsem si, že to funguje u RES lépe.
    Zdraví Ivo

    1. Já dobře vím, Honzo, proč se křídlo rozkmitá v krutu, ale výrobci to neví. Můj příspěvek nerozporoval tebou udané výpočty, ale odrážel praxi. Pro RES je dostačující trubka a i dokonce tuhý potah jen nahoře a dřevěné nosníky.

Komentáře nejsou povoleny.