Лонжерон без фанеры

[Costic_227]

Доброго времени суток!
Озадачился вопросом о лонжероне подкосного крыла без применения фанеры.
Натолкнула на мысль соседняя тема "Нервюра без фанеры" http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1263576617.
Собственно, сам лонжерон представляет из себя плоскую ферму, где вертикальные и диагональные стержни переклеены между рейками полок.
Подобной конструкции в деревянных самолетах не встречал, в металлических конструкциях таких схем навалом. Может, кому попадало на глаз подобная конструкция?
Больше всего интересует, хватит ли площади склейки стержней с полками, т.к. здесь будут действовать силы в продольном направление на срез?
Какую методику расчета применить для данной конструкции?
Какие недостатки подобной схемы?

 

[samodelkin_33rus]

А чем тебя не устраивает , цельный лонжерон, из переклееных реек.  Практически все американские самодельные самолеты сделаны именно с таким лонжероном.  Включая "Питс"  и " Пайпер" .Весу добавляется от силы 1-1.5кг а технология изготовления упрощается в разы. :IMHO

 

[Costic_227]

Если я вас правильно понял, то переклей таким способом:

 

[samodelkin_33rus]

Можно и так . Главное что бы крайние полки который и воспринимают основные нагрузки располагались именно так а середина , не принципиально, это просто заполнение пустого пространства. Ну и соответственно не забывайте про усиления  фанерными накладками в местах крепления к фюзеляжу и подкосам или стойкам.
А лучше скачай чертежи подходящего по размерности самолета к примеру Пайпер J-3 они доступны в инете , там все размеры и сечения уже указаны в метрическую систему перевести не проблема. И строй на здоровье .

 

[Lapshin]

А знаете,как делали гвоздевые балки,которыми перекрывали деревянные ангары с пролетами в десятки метров?
Выкладывали бруски верхнего и нижнего поясов балки согласно геометрии,перехлестываясь в шахматном порядке;на них под углом 45градусов выкладывались дощечки,затем еще слой дощечек - под углом минус 45 градусов;дощечки прибивались гвоздями к брускам поясов.Затем сверху прибивались такие же бруски поясов,выступающие за бруски концы дощечек спиливались заподлицо - и получалась балка двутаврового сечения с нужными прочностными характеристиками без особых требований к качеству используемого материала.
Заменив гвозди склейкой,можно получать лонжероны с очень высокой весовой эффективностью,любого размаха и геометрии.
Хотя зачастую проще сделать согласно Ответ #1.

 

[Costic_227]

«samodelkin_33rus» Спасибо за разъяснительные ответы!
Собственно я и сам сторонник классических схем и ничего нового изобрести не пытаюсь, поймите меня правильно, но ввиду дефицита кое каких материалов, в данном случае авиационная фанера, хочу внести кое какие изменения в проверенные временем конструкции. Я понимаю, что лонжерон с простым переклеем намного проще в изготовление, чем предлагаемая мною конструкция, но вес, за который стоит бороться, там килограмм еще, где-то и в итоге перетяжеленная конструкция.
Для строительства выбрал «Питенпол», и это будет мое первое строительство, и не раз уже обсуждалось, что для первой постройки, от чертежей лучше не отступать. Во многих темах в альтернативу фанеры предлагают стеклоткань, стеклотекстолит, но особо не охота возится со стеклом, да и доверия нет, особенно к стеклотекстолиту. Вот и хочу отказаться от фанеры, за небольшим исключением, там где можно обойтись и без неё.

 

[Costic_227]

А знаете,как делали гвоздевые балки,которыми перекрывали деревянные ангары с пролетами в десятки метров?

Такие балки видел собственными очами длинной приблизительно 20 м, без каких либо дополнительных опор.

Владимир Павлович, как я понял из вашего поста, такая конструкция лонжерона вполне приемлема?

 

[Lapshin]

Владимир Павлович, как я понял из вашего поста, такая конструкция лонжерона вполне приемлема?

В общем-то фактически такая конструкция и является оптимальной по весу - зная эпюры распределения перерезывающих сил и изгибающих моментов,можно согласно им изменять по размаху сечения как полок,так и стенки (превращая ее на менее нагруженных участках в решетку соответствующего заполнения).Требования к клеевому соединению и последствия здесь аналогичны требованиям на деревянной ферме,хотя,безусловно,это - ответственные соединения и склейку следует проводить под давлением.
Как резюме,еще раз скажу,что конструкция приемлема,хотя и не самая простая;ее можно реализовать с меньшими требованиями к материалу т.к.все ее элементы составные;соответственно,возрастает важность прочности соединений этих элементов.

 

[igorvnikol]

простым переклеем намного проще в изготовление, чем предлагаемая мною конструкция, но вес, за который стоит бороться, там килограмм еще, где-то и в итоге перетяжеленная конструкция.

А Вы фрезой выберите материал ближе к нейтральной оси. Так на куче старых антоновских планерах сделано, на том же питсе. Отв в конце концов, хотя бы в концевой части лонжерона. Разница в весе будет совсем маленькая. Посмотрите в книжках типа Шереметьева. Старые планерки тоже в условиях отсутствия делали. Найдено множество изумительных конструктивных способов обойти трудности с фанерой.

Во многих темах в альтернативу фанеры предлагают стеклоткань, стеклотекстолит, но особо не охота возится со стеклом, да и доверия нет, особенно к стеклотекстолиту

Стеклотекстолит с деревом очень даже сочетается и там, где не нужно изгибаль относительно малыми радиусами(для этого оснасточку уже надо делать), может очень даже подойти. Только испытать образцы стеклотекстолита перед использованием стоит. Как по мне, то стеклотекстолит гораздо надежней чем например "неизвестно где найденная" фанера или древесина.

 

[snmon warwarwetterweg]

А знаете,как делали гвоздевые балки,которыми перекрывали деревянные ангары с пролетами в десятки метров?
Выкладывали бруски верхнего и нижнего поясов балки согласно геометрии,перехлестываясь в шахматном порядке;на них под углом 45градусов выкладывались дощечки,затем еще слой дощечек - под углом минус 45 градусов;дощечки прибивались гвоздями к брускам поясов.Затем сверху прибивались такие же бруски поясов,выступающие за бруски концы дощечек спиливались заподлицо - и получалась балка двутаврового сечения с нужными прочностными характеристиками без особых требований к качеству используемого материала.
Заменив гвозди склейкой,можно получать лонжероны с очень высокой весовой эффективностью,любого размаха и геометрии.
Хотя зачастую проще сделать согласно Ответ #1.

Я к сожалению никогда не видел таких балок, а словесное описание рисует в голове скорее сплошной брус с разной направленностью волокон набора. Если не сложно, уточните пожалуйста, как образован двутавр в такой конструкции.

 

[Costic_227]

простым переклеем намного проще в изготовление, чем предлагаемая мною конструкция, но вес, за который стоит бороться, там килограмм еще, где-то и в итоге перетяжеленная конструкция.

А Вы фрезой выберите материал ближе к нейтральной оси. Так на куче старых антоновских планерах сделано, на том же питсе. Отв в конце концов, хотя бы в концевой части лонжерона. Разница в весе будет совсем маленькая. Посмотрите в книжках типа Шереметьева. Старые планерки тоже в условиях отсутствия делали. Найдено множество изумительных конструктивных способов обойти трудности с фанерой.

Во многих темах в альтернативу фанеры предлагают стеклоткань, стеклотекстолит, но особо не охота возится со стеклом, да и доверия нет, особенно к стеклотекстолиту

Стеклотекстолит с деревом очень даже сочетается и там, где не нужно изгибаль относительно малыми радиусами(для этого оснасточку уже надо делать), может очень даже подойти. Только испытать образцы стеклотекстолита перед использованием стоит. Как по мне, то стеклотекстолит гораздо надежней чем например "неизвестно где найденная" фанера или древесина.

Честно скажу, что не вижу для себя сложности каким образом делать лонжерон и сколько склеить реек 10 или 20, а более важнее считаю, это вес, надежность и доступность материалов. В данном случае интуиция подсказывает, что вышеперечисленные  критерии вполне оправдывают себя.
По стеклотекстолиту ИМХО: В альтернативу тонкой фанере можно, но не везде. Есть сомнения в недостаточной адгезии.

 

[Costic_227]

А знаете,как делали гвоздевые балки,которыми перекрывали деревянные ангары с пролетами в десятки метров?
Выкладывали бруски верхнего и нижнего поясов балки согласно геометрии,перехлестываясь в шахматном порядке;на них под углом 45градусов выкладывались дощечки,затем еще слой дощечек - под углом минус 45 градусов;дощечки прибивались гвоздями к брускам поясов.Затем сверху прибивались такие же бруски поясов,выступающие за бруски концы дощечек спиливались заподлицо - и получалась балка двутаврового сечения с нужными прочностными характеристиками без особых требований к качеству используемого материала.
Заменив гвозди склейкой,можно получать лонжероны с очень высокой весовой эффективностью,любого размаха и геометрии.
Хотя зачастую проще сделать согласно Ответ #1.

Я к сожалению никогда не видел таких балок, а словесное описание рисует в голове скорее сплошной брус с разной направленностью волокон набора. Если не сложно, уточните пожалуйста, как образован двутавр в такой конструкции.

Такая балка состоит из множества досок сшитых гвоздями, где к верхней и нижней полке сплошь одна за одной по диаганали набиты доски в одном и в обратном напрвление, образуя таким образом множество силовых треугольников.

 

[Costic_227]

Такая балка состоит из множества досок сшитых гвоздями, где к верхней и нижней полке сплошь одна за одной по диаганали набиты доски в одном и в обратном напрвление, образуя таким образом множество силовых треугольников.

Извините за назойливость. Возможно я тупой, но и это объяснение не удовлетворяет описанию двутавровой балки.
Судя по описанию уважаемого Лапшина, 45-градусные дощечки плашмя прибиты к полкам и образуют скорее сендвич, чем двутавр.
Согласно вашему описанию, можно предположить что диагональные дощечки прибиты к боковой поверхности полок. Тогда для образования двутавра необходимо четыре набора для полок. В этом случае надежность гвоздевого соединения вызывает сомнение.
Прошу не считать мою дотошность банальным вуайеризмом. В настоящее время испытываю трудности с помещением для мастерской соответствующей площади.

Например, ложим плашмя параллельно друг к другу две доски, к ним под некоторым углом (например 45°) прибиваем одна за одной доски, потом на этот получившийся косой забор еще слой досок только в обратном направление, ну и сверху две параллельные  доски.
Вот как-то так. 

 

[snmon warwarwetterweg]

Спасибо за объяснение, извините за тупость, все понятно.

 

[Costic_227]

Значит пришел к такому выводу:
Изготовить такой лонжерон, и подвергнуть испытаниям пока не хрустнет.
Результат обязательно оглашу.

 

[Lapshin]

Если я вас правильно понял, то переклей таким способом:

Вчера не обратил внимания - переклей в лонжеронах прямоугольного сечения следует делать не горизонтальным,а вертикальным;правильнее всего склеить его из ветрикальных дощечек постоянного сечения - а уже после окончательного схватывания клея выстрогать в нужную геометрию.

 

[TSP3]

переклей в лонжеронах прямоугольного сечения следует делать не горизонтальным,а вертикальным;

Слава Богу подтвердили!, а то я уж себя в дебилы причислил

 

[pashtet_2007]

А как насчет применения стеклопластика на стенках лонжерона. Тема в принципе избитая. Я понимаю что разные модули у материалов. Идея в том что слои наклеивать под 45 естественно. Стенки работают на сдвиг а полки на изгиб, ростяжение и сжатие. Тоесть каждый материал в "свою сторону".
Есть идея как красиво и качественно наклеивать стеклопластик.

 

[Lapshin]

Вообще с произвольным комбинированием материалов в конструкции следует быть особенно осторожным - всесторонне испытать в домашних условиях вряд ли возможно,равно как и предвидеть все возможные последствия такого комбинирования.Стеклопластиковая стенка,безусловно,имеет полное право на жизнь,но методы соединения стеклопластика хоть с металлом,хоть с деревом,гарантирующие надежность и равнопрочность такого соединения неочевидны (за исключением вмонолиичивани полки в стеклопластик - но зачем?).

 

[pashtet_2007]

Прочность соединения будет обусловлена только прочностью клея, в данном случае смолы конечно. Что фанера, что стекло- все равно последнее слово за клеем. Клеить планируется по живому, тоесть еще не затвердевший стеклопластик. Я противник клейки на сухую, типа СТЕФа. Вопрос как раз во взаимодействии материалов с разными модулями упругости. Точнее именно то что каждым материал будет работать на свою нагрузку. Если наложить ткань под 45 то изгибающие моменты полок будут меньше восприниматься стенками. Слои стекла будут работать на ростяжение-сжатие (стенка в обшем на сдвиг) как в прочем и фанера. То что так можно сделать я понимаю. Вопрос в ресурсе конечно. проверить в домашних конечно сложно но в какой то степени можно. Нагрузив таким образом сформованный лонжерон можно наблюдать расслоение между слоями. Это будет очень хорошо заметно, так как склейка полупрозрачная.
Выгода от такого пирога только одна - с фанерой с каждым днем все хуже и хуже. И еще один момент. Из стекла используя тонкий материал можно с легкостью выполнять переменные сечения. Ну а не Вас Палыч  учить это вес.
Я кстати взял для себя правило - считать лишние граммы веса по цене золота. И строить только с весами под боком. Ну без фанатизма конечно.