Конструкция ДЕРЕВЯННОГО лонжерона
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
Во-во, первое впечатление всегда обманчивое,
объясните, пожалуйста, для чего ваш лонжерон набран из реек? вследствие отсутсвия сплошной доски нужной длины?
по поводу облегчения лонжерона, на мой взгляд рациональней делать сужение толщин, ведь отверстие - это концентратор,
правда нервюры получатся разной длины
В действительности можно ничего и не считать,обойдясь сравнением моментов сопротивления разных сечений и заранее зная результат - да,составной из стенок и полок (насчет преимуществ коробчатого сравнительно с двутавром,или даже швеллером, я бы промолочал) при равных нагрузках просто обязан получиться легче. Ну прикиньте - берем доску с ее расчетными нагрузками,и начинаем выстрагивать материал в районе наименьших напряжений:по-моему,не надо считать для понимания,что вес падает быстрее,чем уменьшается прочность засчет перераспределения напряжений и бОльшего коэффициента использования средних волокон лонжерона.
Вот - выше приведены рассуждения "за здравие" составного лонжерона,а теперь - "за упокой" его же.Мы рассмотрели наиболее нагруженное сечение и рассуждения насчет сравнения весов были бы справедливы,если бы данный момент равномерно распространялся бы по размаху,но это - не так,и изгибающий момент очень быстро снижается в обе стороны от подкоса,причем к корневой части лонжерона добавляется еще и приличное сжатие от этого самого подкоса;это сжатие действует на все сечение и нагруженное состояние невозможно считать без учета этого фактора.В свете сказанного все перечисленные преимущества составного лонжерона становятся иллюзорными - сделать в такой конструкции каждое сечение по всему размаху равнонагруженным представляется проблематичным (во всяком случае - очень трудоемким),в то время как прямоугольную доску можно выстругать с профилем по ширине,строго выдерживающим эту самую равнонагруженность,и,соответственно,весовую эффективность конструкции.Другим фактором в пользу монолитного лонжерона является несравнимо более высокая надежность такого решения - думаю,доказывать бОльшую живучесть палки от метлы сравнительно с фанерной коробочкой,пусть и выдерживающей тот же изгиб,от меня не потребуется.
P.S.Решая любую задачу относительно конструкции самолета не следует никогда рассматривать ее частями в отрыве от остальных проблем - зачастую и получается,что,сэкономив десять граммов в одном месте и потратив на это много сил,можно не заметить,что в результате этого по соседству добавился килограмм.
Вот - выше приведены рассуждения "за здравие" составного лонжерона,а теперь - "за упокой" его же.Мы рассмотрели наиболее нагруженное сечение и рассуждения насчет сравнения весов были бы справедливы,если бы данный момент равномерно распространялся бы по размаху,но это - не так,и изгибающий момент очень быстро снижается в обе стороны от подкоса,причем к корневой части лонжерона добавляется еще и приличное сжатие от этого самого подкоса;это сжатие действует на все сечение и нагруженное состояние невозможно считать без учета этого фактора.В свете сказанного все перечисленные преимущества составного лонжерона становятся иллюзорными - сделать в такой конструкции каждое сечение по всему размаху равнонагруженным представляется проблематичным (во всяком случае - очень трудоемким),в то время как прямоугольную доску можно выстругать с профилем по ширине,строго выдерживающим эту самую равнонагруженность,и,соответственно,весовую эффективность конструкции.Другим фактором в пользу монолитного лонжерона является несравнимо более высокая надежность такого решения - думаю,доказывать бОльшую живучесть палки от метлы сравнительно с фанерной коробочкой,пусть и выдерживающей тот же изгиб,от меня не потребуется.
P.S.Решая любую задачу относительно конструкции самолета не следует никогда рассматривать ее частями в отрыве от остальных проблем - зачастую и получается,что,сэкономив десять граммов в одном месте и потратив на это много сил,можно не заметить,что в результате этого по соседству добавился килограмм.
А Вы у меня экзамен если принимаете... то проверьте. 😉 Вдруг на самом деле чего просчитался. 😀
О, прошу пардону. Пересчёт даёт прирост массы 20% .... полки получатся 42х30 и 42х10.
и масса лонжерона около 3.6кг.
Так сколько у вас-то получилось? 😉 5 с гаком насколько я понимаю в арихметике. 😉
Рябиков
Изобретаем решительно все!
Качественное дерево найти трудно. Покупать спрус на Спрусе смысла никакого. Качественные рейки всегда можно найти, вырезать из нужного места доски, использовать, в конце концов, тарную дощечку. Склеенный таким образом лонжерон практически не имеет внутренних дефектов, имеет бОльшую жесткость, нормы летной годности говорят даже о большей прочности, не имеет поводок. Визуальный контроль качества древесины довольно надежный.
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
еще раз повторю просьбу, приведите более детальный расчет, а не голые цифры, между которыми я не вижу связи в виде точных, проверенных, известных и работающих формул
надеюсь наш диалог не превращается в спор, ибо в спорах ничего не рождается, кроме вражды,
истина рождается в диалоге 🙂
я не настаиваю на прочнстных и весовых достоинствах прямоугольника, но технологичность, откровенно говоря, привлекает, вот и хочется выяснить, насколько можно проиграть в массе (или выиграть 🙂), выиграв в техноголичности, в конкретном рассматриваемом случае
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
Очень понравился ответ господина Лапшина! 🙂
человек вызывает уважение!!!
человек вызывает уважение!!!
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
ага понятно, поясните пожалуйста еще оин момент,
как лучше распологать рейки в склейке? с горизонтальными клеевыми швами или с вертикальными - тоесть вместо реек дощечки
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
каким клеем лучше всего клеить?
вероятно таким, который имеет сходную с деревом жесткость?
вероятно таким, который имеет сходную с деревом жесткость?
Помимо указанных Сергеем соображений, есть справочник Астахова, который гласит что переклейка 8 и более реечек даёт прирост сигма временного сечения на 15% по сжатию и 20% по растяжению вдоль волокон. (стр. 126)
А картинку с напряжениями в полках ща изображу наглядно... с применением арихметики для 3 класса церковно-приходской школы. 😉
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
5 кг меня вполне устраивает
R
rtyuiop.400
Полки составного лонжерона всегда(если "расчетчик" не баран) имеют уменьшение площади каждого следующего поперечного сечения по мере уменьшения изгибающей силы. А постоянная высота стенки(в случае крыла без сужения) не внесет существенной прибавки веса. При сужении тем более.
Касаемо живучести-при соотвествующей склейке абсолютно не уступает "палке", превосходя его в весовом совершенстве, причем чем больше вес ЛА и перегрузки-тем больше этот выигрыш в абсолютном показателе.
ЗЫ. Если брать в расчет расстояние между центрами тяжести полок, то мы почти в[highlight] ДВА[/highlight] раза увеличиваем массу полок, потому как максимальные напряжения возникают в самых удаленных от середины лонжерона слоях полок, а не по центрам тяжести! Получается что по факту крайние сечения выдерживают почти в [highlight]ДВА[/highlight] раза больше нагрузки чем расчетная(по центру тяжести). Такой лонжерон УТЯЖЕЛЕН.
[highlight]Вот ваша ОШИБКА, водите не те данные[/highlight]
А вообще вся эта методика-упрощенная.
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
во-во и я про это же,
к статии расчет сечения как бруска считаю точным, т.к. согласно книге про деревянные самолеты оно подтверждается экспериментом, в той же книге приводится график уменьшения проности монолита при выстругивании середины, тоесть, после стругания, 65 МПа для оценки прочности использовать уже нельзя
Дерево не такой уж простой материал для прочностных расчетов конструкций, работающих на пределе. Анизотропия свойств, чувствительность к концентрациям, нестабильнось свойств от окружающих условий - природный композит 🙂 , натренированный противостоять ветрам , если верить геологам, на протяжении миллионов лет
читая мемуары конструкторов, проектировавших деревянные самолеты в начале прошлого века, узнал что прочность как правило доводилась экспериментом
вспомнил рассказ одного деда, старого расчетчика с королевской фирмы,
был у них какой то рационализатор, который предложил доводить прочность металлических агрегатов на их деревянных макетах, якобы для экономии, задача оказалась нереальной,
металл в разы предсказуемей и проще в расчетах
Хозяин - барин... 3кг лишнего веса это примерно 1.5% доп взлётной массы Вашего самолёта.... и примерно столько же прОцентов снижения грузоподъёмности-скорости-топливной экономичности. :IMHO
А ведь это пока только лонжерон...дальше - больше...
😉
Да не мелите чушь-то - если принять за аксиому ваш посыл,что "расчетчик не баран",то бараном окажется как раз конструктор,решивший последовать такому совету,выйдя на известном отдалении от подкоса на совершенно неконструктивные толщины полок и стенок,нажив при этом кучу технологических пролем,будучи вынужденным учитывать потерю устойчивости - вместо того,чтобы просто пойти помочиться перед полетом,ликвидировав таким образом все преимущество.
Вы или действительно не въезжаете,или просто прикидываетесь шлангом,извращая понятие живучести.Напомню,что способность выдерживать нагрузки называется прочностью;способность выдерживать форму под нагрузкой называется жесткостью,а живучестью называется способность выдерживания частичных нагрузок после нарушения целостности конструкции.Перепилив полку составного лнжерона,вы выводите его из строя полностью,в то время как надпилив целый лонжерон из доски на 40%,снижаете его способность нести нагрузку лишь вдвое.Возражение в виде предложения надпилить полку тоже на 40% заранее отвергаю как неприемлемое.
И вот еще один пример непонимания физики:эпюра напряжений,похожая на приведенную,имеет место лишь при сохранении плоскостности сечений при деформации,что вполне корректно при сплошном сечении и совершенно не соответствует истине в случае ступенчатых изменений ширины по высоте лонжерона - поэтому и принято и корректно считать отдельно полки и отдельно - стенки,предполагая примерное равенство напряжений по всему сечению полки,а,соответственно,приложению равнодействующей силы в центре тяжести полки.Если предположить,что приведенные А.Б.рассуждения верны,то строгим следствием из этого стало бы полная нечувствительность жесткости трубы на кручение к продольным разрезам,в то время как,будучи разрезанной вдоль,труба почти полностью теряет крутильную жесткость,несмотря на полную сохранность материала и его геометрию.
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
к статии еще один интересный факт про дерево,
как известно у него имеются годовые кольца, которые как оказывается растут с разной скоростью в сереине и на поверхности, таким образом ствол имеет внутреннее преднапряжение, которое помогает воспринять еще большие нагрузки,
отличная прочность ствола в целом виде обусловило его использование в качестве мачт парусных судов на протяжении тысяч лет,
находились, конечно, деятели, которые оперируюя только моментами сопротивления сечений без учета внутренних свойств (как наш уважаемый Байкал 😉) предлагавшие выдалбливать или выжигать сердцевину - такие мачты ломались
как известно у него имеются годовые кольца, которые как оказывается растут с разной скоростью в сереине и на поверхности, таким образом ствол имеет внутреннее преднапряжение, которое помогает воспринять еще большие нагрузки,
отличная прочность ствола в целом виде обусловило его использование в качестве мачт парусных судов на протяжении тысяч лет,
находились, конечно, деятели, которые оперируюя только моментами сопротивления сечений без учета внутренних свойств (как наш уважаемый Байкал 😉) предлагавшие выдалбливать или выжигать сердцевину - такие мачты ломались
Hydropilot
Я люблю строить самолеты!
я не уперся рогом в одну концепцию, а рассматриваю несколько вариантов решения одной задачи, как обычно делают опытные конструкторы, в последствии выбирающие лучшее из ряда по совокупности параметров,
в нашем конкретном примере вы так и не привели окончательной массы сборного лонжерона
так что процедура сравнения пока не имеет силы
R
rtyuiop.400
Погонная аэродинамическая нагрузка на крыло: 210кг*6*2/6м=420 кг/м
Перерезывающая сила в районе крепления подкоса 420кг/м*1,5м=630 кг/м
Изгибаюший момент в районе подкоса 420кг/м*1.5м>2(в квадрате)
/2=378 кГм
Расчет сечения полки от изгибающего момента по напряжениям: 378кГм/0.13м=2907 кг
2907кг/350=8.3 cм>2 верхняя полка.
2907кг/830=3,5 см>2 нижняя полка
(на зеркально обратную отрицательную перегрузку нижнюю полку считать мне лень)
В совокупности 8,3+3,5=11,8 см>2
А увас сколько? 33,8 см>2??? В ТРИ раза больше
Да я вес всего крыла уложу в вес одного вашего сплошного лонжерона.
А если взять высоту лонжерона не 0,13 м(по центрам тяжести), а по крайним точкам, будет ЕЩЕ меньше.
Перерезывающая сила в районе крепления подкоса 420кг/м*1,5м=630 кг/м
Изгибаюший момент в районе подкоса 420кг/м*1.5м>2(в квадрате)
/2=378 кГм
Расчет сечения полки от изгибающего момента по напряжениям: 378кГм/0.13м=2907 кг
2907кг/350=8.3 cм>2 верхняя полка.
2907кг/830=3,5 см>2 нижняя полка
(на зеркально обратную отрицательную перегрузку нижнюю полку считать мне лень)
В совокупности 8,3+3,5=11,8 см>2
А увас сколько? 33,8 см>2??? В ТРИ раза больше
Да я вес всего крыла уложу в вес одного вашего сплошного лонжерона.
А если взять высоту лонжерона не 0,13 м(по центрам тяжести), а по крайним точкам, будет ЕЩЕ меньше.
Similar threads
