Steifigkeit und Gewicht von Gestänge

Schöne Idee,
was wir noch brauchen ist ein Wert für die Dämpfung, als wie lange der Stab braucht um nach einer definierte Auslenkung wieder in Ruheposition zu kommen. Das ist ganz wichtig für das Ansprechverhalten eines Drachen.
Oder anders ausgedrückt: es ist einfach Scheiße, wenn der Drachen nach einer knackigen Ecke zurückhaut.
Kein Scherz ich habe so einen Drachen, Heiko.. wird sich vielleicht erinnern.

Sprechts ihr nicht von so einer Tabelle?

http://www.pyj.atelierkites.com/pdf/tubesv2.pdf

Zitat

Original von Legumo
Ein Stab in Standardlänge (82,5 cm) wird an beiden Enden bündig aufgelegt. Dann wird in der Mitte ein Gewicht von 1000 g aufgelegt bzw. daran gebunden. Anschließend wird die Abweichung aus der Ruheposition in mm gemessen. Der gemessene Wert gibt die Steifigkeit an. Je größer der Wert, desto weicher ist der Stab.

Die Idee an sich finde ich vollkommen in Ordnung, ich habe mich selbst schon mit dem Problem befasst und diverse Vorüberlegungen in dieser Richtung aufgestellt.
Ein Problem dabei ist, dass ich natürlich nicht alles an Stabmaterial kaufen kann und will, was auf dem Markt verfügbar ist. Um die Daten einigermaßen miteinander vergleichen zu können sollten aber soviele Stäbe wie möglich vermessen werden, um z.B. auch Unterschiede innerhalb eines Produktes festzustellen (warum dreht mein Drache nach rechts viel besser als nach links obwohl Segel und Waage symmetrisch sind?). Um die Messergebnisse untereinander vergleichen zu können müssten wir uns also auf ein reproduzierbares Messverfahren einigen oder aus vergleichbaren Messungen einen einheitlichen abgeleiteten Wert (Biegesteifigkeit) ableiten.
Dein Messverfahren müsste man übrigens umkehren: Stab auf vorgegebene Länge auflegen und dann mit Waage belasten bis eine vorgegebene Auslenkung erreicht wird. Nur so kannst du das gesamte Spektrum von Indoor-Minis mit 1mm Vollstab bis zu Monstern mit 12 oder 15mm Rohren abdecken!

Hallo Legumo,

die von Dir vorgeschlagenen Art der Vermessung der "Steifigkeit" ist eine übliche Methode um das E-Modul also so etwas wie die Elastizität eines Materials zu bestimmen. Wenn die Durchbiegung nicht zu stark ist, funktioniert das ganz gut. (nachgelesen im Bergmann-Schäfer Band 1)

Das E-Modul ergibt sich dann zu:

E=G*L^3/(48*I*s)

mit
L: Abstand der "Stützen"
s: Auslenkung des Stabes bei in der Mitte angehängtem Gewicht
G: Gewicht
E: E-Modul

Die Größe I ist ein Faktor welcher die Geometrie des gebogenen Stabes beschreibt. Bei einem Rohr gilt:

I=2*pi*d*R^3 mit R=Außendurchmesser und d=Wandstärke

Hat man einmal das E-Modul eines Rohres bestimmt, lassen sich die Durchbiegungen längerer Rohre oder die Durchbiegung unter stärkerer Last, oder die Durchbiegung eines einseitig eingespannten Rohres berechnen.
Wenn das Material homogen ist, (also nicht gewickelt) lassen eventuell auch die Durchbiegungen von Rohren des selben Materiales jedoch anderer Durchmesser aus dem E-Modul berechnen. Wie gut das jedoch funktioniert müßte man einmal ausprobieren.

mfg
Helmut

Salut,

Gute Idee, wenn man sich vorher auf einige Vergleichspunkte einigt.
Solche Messungen sind vor Jahren mal im Drachenmagazin durchgeführt worden.

An Michael:
Interessant. Leider findet man da keine Angaben zur Einheit der angegebenen "Flexibilité".
Da kann man dann auch nicht so genau sagen was da gemessen wurde.

Zitat

was wir noch brauchen ist ein Wert für die Dämpfung

Ja, zum Beispiel.

Auch sollte nur Vergleichbares miteinander Verglichen werden, z.B.:82.5-Stäbe gewickelt oder 1m gezogene Stäbe, also Stäbe, die jeweils den gleichen Anwendungsbereich haben.

Dabei sollte Steiffigkeit nicht als einziges Qualitätsmerkmal herhalten. (Da wäre so mancher von den Aero-stuff Stäben entäuscht, die sind nicht besonders steiff, haben aber ein gutes Dämpfungs und Rückstellverhalten, bei absoluter Genauigkeit in der Herstellung und sind so ziehmlich unkaputtbar).
Auch kann ein Drachen mit geringfügig weicheren Stäben an Präzision gewinnen. Das hängt auch viel vom Drachentyp und dessen Verwendung ab.
Es ist also generell schwierig zu sagen, ob ein Stab besser ist als ein anderer.
Unser Team-Drachen hat sieben Ausführungen, in denen jeweils unterschiedliche Stäbe zur Verwendung kommen, wobei zum z.B auch Avia G-Force in der Leitkante mit Skyshark als Spreizen gemischt sind. Eigentlich ist das immer eine Frage des Anwendungsbereiches. Und da hilft nur Ausprobieren.

À plus

Ich habe vor einiger Zeit Messungen mit sehr vielen gewickelten Stäben gemacht. Dazu habe ich, inspiriert von den früheren Messungen im DRAMA, die Stäbe einseitig auf eine passgenaue Muffe gesteckt und am anderen Ende 600 g angehängt. Der Sinn solcher Messungen ist allerdings sehr fragwürdig, weil das Biegeverhalten nicht zwangsläufig linear ist. Ein gutes Beispiel aus eigener Erfahrung ist der Aerostuff Silver S. Belastet mit 600 g war er nachgiebiger als ein Skinny SUL, im Drachen verformte er sich aber weniger. Wirklich sinnvoll wäre solch ein Unterfangen nur, wenn mann jeden Stab mit verschiedenen Gewichten belasten würde, um eine Biegekurve zu erhalten. Ungeachtet dessen würde ich von einer beidseitigen Aufhängung des Stabes abraten. Erstens sind zur Verformung eines Skyshark P400 oder ähnlicher Stäbe sehr große Lasten nötig, zum Anderen wären die Steifigkeitswerte von konischen und zylindrischen Stäben bei derartiger Belastung nicht vergleichbar.

Gruß
Heiko

Ok!

À plus

Moin,
ich denke es wäre schön diese Versuche zu machen.
Aber, wenn meine Logik mich nicht verläßt sollten wir wegen der konisch gewickelten Stäbe die Versuche mit einseitig 'aufgehängten' (also auf Muffe gesteckten) Stäben machen.

Ich würde instinktiv 500gr. als Gewicht vorschlagen.
Heiko, gab es einen besonderen Grund für 600gr.?

Ich habe auch ein 1/10gr. genaue Waage, ich glaube ich besorge mir ein geeichtes 500gr. Gewicht.

Wer noch Vorschlage hat, her damit!

Viele Grüße, Jens

kann man dieses nichtlineare biegeverhalten nicht durch fixieren alle 5 cm ausmessen?
also stablänge 5 cm, 10 cm, 15cm etc...
nur mal so in den raum geworfen
ciao
Ralf

ps: wer misst misst mist. wer viel misst misst viel mist

Soviel ich weis ist für eine der nächsten Ausgaben der SDD die Rubrik "Stabkunde" vorgesehen.
Wenn dieser Beitrag dann so aussieht wie ich mir das denke (keine Angst..... er wird nicht von mir sein) dann werden von den jeweiligen Stäben die jeweiligen Biegungen bei vergleichbarer Belastung mit angegeben.

Ich laß mich da dann auch überraschen.

Zitat

Original von Legumo

Dabei stellt sich allerdings die Frage, an welcher Stelle der Stab steif oder flexibel sein soll. Bei meinen Drachen sind die Anknüfungspunkte nicht am Ende der Stäbe. Deshalb denke ich, dass eine Messung mit der doppelten Auflage sinnvoller ist.

Außerdem...

Mit der beidseitigen Auflage ließen sich anhand der Formel von Helmut die Biegekurve exakt bestimmen. Jedenfalls für gezogene Stäbe. Man muss die Formel lediglich nach G auflösen. Ich denke für gewickelte Stäbe könnte man die Formel als Nährungswert durchaus durchgehen lassen. Jedoch: Wie bestimme ich den Rohrdurchmesser? Mittelwert aus dickem und dünnem Ende?

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Die Antwort auf die beiden Fragen ist eigentlich recht einfach: Der Stab wird nicht als ganzes gemessen sondern in Abschnitten von vielleicht 10 bis 20cm. Der Abstand ist hierbei natürlich auch vom Stabdurchmesser abhängig; bei dünnen Stäben ist eine kurze Messlänge sinnvoll, bei dickeren dünnwandigen Stäben muss man schon einen größeren Abstand nehmen sonst drückt sich der Stab bei der Messung flach. Die Version mit dem einseitigen Aufhängen fällt damit sowieso weg (im Drachen sind die Stäbe ja auch nicht nur an einem Ende befestigt). Für konische Stäbe kann man dann z.B. je einen Wert für das dicke und dünne Ende sowie die Mitte angeben.
Die Werte für die Steifigkeit lassen sich in eine Größeneinheit umrechnen bei der die Auflageweite und Einspannart herausgerechnet sind.
Zur Messung noch mal eine Anmerkung: Beim Aufnehmen der Kraft-Weg-Diagramme für die Bestimmung von Festigkeiten wird die Verformung vorgegeben und die dazu benötigte Kraft gemessen. Der Hintergrund ist auf unsere Anwendung bezogen ganz einfach: Wenn ich an jeden Stab das gleiche Gewicht anhänge biegen sich die Stäbe verschieden stark durch. Je weiter sich der Stab durchbiegt, desto mehr zieht das Gewicht nicht mehr quer zum Stab sondern in Richtung der Stablängsachse. Das bewirkt, dass das Biegemoment auf den Stab mit wachsender Verformung abnimmt!
Fazit:
Ich denk ich werde mich mal hinsetzen und überlegen, wie man eine einfache aber universelle Biegemaschine für Drachenstäbe bauen kann.

DeDrache:

Zitat

Der Hintergrund ist auf unsere Anwendung bezogen ganz einfach: Wenn ich an jeden Stab das gleiche Gewicht anhänge biegen sich die Stäbe verschieden stark durch. Je weiter sich der Stab durchbiegt, desto mehr zieht das Gewicht nicht mehr quer zum Stab sondern in Richtung der Stablängsachse. Das bewirkt, dass das Biegemoment auf den Stab mit wachsender Verformung abnimmt!

Genau aus diesem Grund gelten die angegeben Gleichungen nur für kleine Durchbiegungen!

Zitat

Ich denk ich werde mich mal hinsetzen und überlegen, wie man eine einfache aber universelle Biegemaschine für Drachenstäbe bauen kann.

Eine Möglichkeit wäre eine Waage: Man kann so - eine geeignete Konstruktion vorausgesetzt - jeden Stab um sagen wir 1% des Abstandes der Auflagen durchbiegen und an der Waage ablesen, wie groß die erforderliche Kraft ist. Anschließend rechnet man den Abstand der Auflagen heraus und erhällt eine universelle Größe. Für die Physiker kann man ja den E-Modul angeben und für die Praktiker die Kraft, die Erforderlich ist, um einen hypothetischen 1m Stab um 1cm durchzubiegen o.ä..

mfg
Helmut

Zitat

Original von Helmut
Eine Möglichkeit wäre eine Waage: Man kann so - eine geeignete Konstruktion vorausgesetzt - jeden Stab um sagen wir 1% des Abstandes der Auflagen durchbiegen und an der Waage ablesen, wie groß die erforderliche Kraft ist. Anschließend rechnet man den Abstand der Auflagen heraus und erhällt eine universelle Größe. Für die Physiker kann man ja den E-Modul angeben und für die Praktiker die Kraft, die Erforderlich ist, um einen hypothetischen 1m Stab um 1cm durchzubiegen o.ä..

Das ist genau die Richtung in der ich gerade nachdenke !