Stand: 03.11.2021
Herstellung von Leitwerken in Schalenbauweise.
Vorwort:
Diese Bauweise wurde von mir bereits in den 80iger Jahren des vergangenen Jahrhunderts angewendet, da hierdurch relativ leichte Bauteile,mit einer großen Stabilität entstehen.
Die vorher hergestellten Leitwerke, mit Hauptholmen und Papierbespannung wogen zwischen 6,0 und 8,0 Gramm pro dm² und waren wesentlich empfindlicher. Die nach der nachfolgend beschriebenen Bauweise hergestellten Leitwerke wiegen zwischen 8,0 und 10,0 Gramm pro dm², wobei Pendelleitwerke etwas leichter ausfallen. Auch sind die letztgenannten Leitwerke aerodynamisch wesentlich günstiger, da diese eine saubere Profilierung aufweisen und zwischen Seitenleitwerk und Höhenleitwerk, an der Wurzel, kein Druckausgleich mit den entsprechenden Verwirbelungen entstehen kann.
Um hier ein Beispiel aufzuführen, nenne ich das Modell „Uranus“. Dieses Modell besitzt ein Seitenleitwerk aus einem 10 mm Balsabrettchen. Um das Gewicht der von mir hier beschriebenen Bauweise zu erreichen muss hierbei ein Brett mit einem Spezifischen Gewicht von 0,09 ausgewählt werden, d.h. das Brettchen darf höchstens 90 Gramm wiegen, was als „extrem leicht“ bezeichnet wird. Bei diesem Seitenleitwerk ist jedoch eine ordnungsgemäße Profilierung nicht gegeben und die Austrittskante muss etwas dicker sein, um Beschädigungen zu vermeiden. Auch ist das relativ hohe Leitwerk bei seitlichen Stößen sehr schnell abgebrochen. Wenn das Leitwerk mit Papier bespannt wird, ist es im Endeffekt schwerer als das hier nachfolgend beschriebene Leitwerk.
1. Tragendes Höhenleitwerk.
Die Herstellung eines tragenden Höhenleitwerkes ist relativ einfach, da die gesamte Baudurchführung auf dem Baubrett erfolgen kann.
Zuerst werden die Beplankungen der Ober- und Unterseite aus 1,5 mm Balsaholz hergestellt. Die Oberseitenbeplankung muss hierbei etwa 1,0 cm breiter sein als die Unterseite, da diese über die Oberseite länger ist und an der Hinterkante noch etwas überstehen muss. Hierbei muss dringend beachtet werden, dass der hintere Bereich der Ober- und Unterseitenbeplankung aus quarter grain bestehen muss, da sich ansonsten der Endbereich verzieht. Der vordere Bereich sollte aus non grain sein, da sich dieses besser biegen lässt und nicht so schnell bricht.
Ich gehe davon aus, dass das vorgesehene Profil eine gerade Unterseite hat. Nun wird die Unterseitenbeplankung auf dem Baubrett mittels Stecknadeln befestigt und die 8mm starke Nasenleiste wird an der Vorderseite auf die Beplankung aufgeleimt, wobei die mittlere Stoßstelle geschäftet wird und nicht stumpf aneinander gestoßen. Als Leim verwende ich einen Hartkleber, da dieser leichter ist als ein Dispersionsleim. Es kann jedoch auch Dispersionsleimverwendet werden, wobei die offene Zeit länger ist, so dass die Sache etwas ruhiger angegangen werden kann. Am Ende der Dämpfungsfläche wird eine Leiste in der Stärke von 6 mm und der erforderlichen Höhe aufgeklebt. Am Beginn des Ruders wird ebenfalls eine 6 mm Leiste aufgeklebt, wobei diese noch zusätzlich punktuell mit der vorgenannten Leiste verbunden werden muss. Beide Leisten werden mittels Stecknadeln auf der Beplankung geheftet und untereinander mittels Klammern gehalten. Diese beiden Leisten kommen natürlich bei Pendelleitwerken in Wegfall.
Nun wird in 1/3 der Leitwerkstiefe ein 12 er Kohleroving, ebenfalls mittels Hartkleber, auf die Unterseitenbeplankung aufgeleimt. Anschließend werden die Rippen, welche vorher im Blockverfahren hergestellt wurden, eingepasst und eingeleimt. In der Mitte des Leitwerkes wird, etwa 20 mm breit, Vollbalsa ein gebaut um das Leitwerk mittels Kunststoffschrauben befestigen zu können
Nach dem Trocknen aller Leimstellen wird nun die Oberseite verschliffen. Hierbei ist die Hinterkante sehr spitz zu schleifen um später unsaubere Übergänge zu vermeiden.
Nun wird auf das Baubrett eine Folie gelegt um das Anleimen zu verhindern und auf die Folie wird das bisher gefertigte Leitwerksteil aufgelegt. Auf der Hinterkante der unteren Beplankung, die jetzt entsprechend spitz zugeschliffen ist, wird nun ein 6 er Kohleroving, schön flach, ebenfalls mit Hartkleber aufgeleimt. Auf die Innenseite der Oberseitenbeplankung wird, wie auf der Unterseite, nun ebenfalls ein 12 er Kohleroving geleimt. Anschließend muss sehr zügig auf allen Teilen der Unterseite Kleber aufgebracht werden und die Oberseitenbeplankung wird aufgelegt. In der Mittel werden Beschwerungsgewichte aufgebracht und im Bereich der Nasenleiste, wie der Endleiste erfolgt die Befestigung mittels Stecknadeln. Nach Trocknung werden die beiden Enden verschliffen und die Randbögen angeleimt. Nun kann das Leitwerk, auf der Oberseite und im Nasenbereich, sauber geschliffen werden. Die Austrittskante noch nicht spitz schleifen. Nachdem die Oberseite ordnungsgemäß ist, wird diese Seite mit Zaponlack gestrichen und anschließend mit Glasseide von 20 oder 25 Gramm/m² und Epoxydharz belegt. Nach der Aushärtung wird auf der Unterseite die Endleiste spitz zugeschliffen. Sollten sich hierbei noch Vertiefungen zeigen, können diese mittels Epoxydharz und Microballons ausgeglichen werden. Nach dem sauberen Verschleifen der Unterseite wird diese, nach dem Streichen mit Zaponlack und Verschleifen, mit Glasseide belegt. Die Glasseide wird von oben wie auch von unten über den Nasenleistenbereich drüber gezogen, so dass die Nase doppelt mit Glasseide belegt ist und so wesentlich stoßfester wird. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Harz entsprechend mit Methanol verdünnt wird, so dass wirklich nur die Seide getränkt ist. Nach vorsichtigem Verschleifen des überzogenen Leitwerkes wird dieses nochmals mit stark verdünntem Epoxydharz gestrichen. Nun sieht die Sache relativ rauh und wellig aus. Um dies zu beseitigen, wird das Leitwerk mit leicht verdünntem 1 - Komponenten – Autoprimer gut eingestrichen Nach Trocknung wird das Ganze nun zuerst mit 100 er Nassschleifpapier und Wasserzusatz geschliffen, bis lediglich noch die Vertiefungen mit Primer gefüllt sind. Sollten noch weitere Vertiefungen, eventuell am Übergang zwischen Unter- und Oberseitenbeplankung, an der Hinterkante, vorhanden sein, so müssen diese Löcher mit Malerspachtel beseitigt werden. Nach Verschliff mit einem feineren Nassschleifpapier, z.B. 200 er, kann das Leitwerk nun in Dämpfungsfläche und Ruder geteilt werden. Sollte die genaue Mittellage der beiden Leisten nicht mehr bekannt sein, kann diese leicht in einem abgedunkelten Raum mittels einer Tisch – Halogenlampe, an welche das Leitwerk gehalten wird, sehr gut im Durchschein erkannt werden. Nun wird das Ruder, in der Leistenmitte, abgetrennt, etwas rund geschliffen. Anschließend sollten diese rohen Flächen mit verdünntem Epoxydharz gestrichen werden und nach dem Aushärten kann das Ruder mittels Scharnieren an der Dämpfungsfläche befestigt werden.
Bild 1: Das Pendel - Höhenleitwerk.
Auf der Unterseitenbeplankung ist ein NF12 Kohleroving aufgeleimt. Im vorderen Bereich ist die Nasenleiste und in der Längsachse sind 2 Stück 8 mm starke Rippen zur Aufnahme der beiden Halteschrauben eingeleimt. Auch die Rippen sind vorhanden.
Bild 2: Die Rippen und die Nasenleiste wie auch das Leitwerksende des Höhenleitwerk sind verschliffen. Nun muss auf der Innenseiten der Beplankung der Kohleroving aufgeklebt und die Oberseitenbeplankung aufgeleimt werden.
Vorher wird natürlich noch in der Endleitste ein Kohleroving NF 6 eingeleimt.
Bild 3: Die obere Beplankung ist aufgebracht und mittels Nadeln fixiert und mit Gewichten beschwert.
Bild 4: An dem Leitwerk sind die beiden Randleisten angebracht. Nach Verschleifen des Leitwerkes hat dies ein Gewicht von 46 Gramm, bei einer Fläche von 9,94 dm². Dies entspricht einem Gewicht von 4,63 Gramm/dm². Die Stabilität wäre jetzt bereits ausreichen, und das Leitwerk könnte mit Zaponlack gestrichen und anschließend lackiert werden. Das Gewicht liegt bei vergleichbaren Leitwerken in Leichtbauweise, mit Nasen- und Endleisten und Hauptholm und mit Papierbespannung, wobei diese Bauweise jedoch jetzt schon weitaus stabiler ist.
Bild 5: Das Höhenleitwerk ist im oberen Bereich mit 20 gr/m² Glasseide belegt . Bevor die untere Glasseidenmatte aufgebracht wird, muss die Unterseite im Endbereich so nachgeschliffen werden, dass eine sehr scharfe Austrittskante entsteht. Das Gewicht beträgt jetzt 56 Gramm und hat eine wesentlich höhere Stabilität als Leitwerke in Bauweise mit Bespannung.
2. Leitwerk mit symmetrischem Profil
Die Herstellung eines solchen Leitwerkes ist etwas schwieriger, da hier zuerst eine Helling hergestellt werden muss um die Unterseitenbeplankung bereits entsprechend biegen zu können. Hierzu wird unter die Beplankung im Bereich der Nasenleiste, eine entsprechende Leiste untergelegt, desgleichen im Bereich der Endleiste. Dann wird, wie bei einer geraden Unterseite die Nasenleiste und die Leisten am Ende der Dämpfungsfläche und Anfang des Ruders eingeleimt, der 12 er Kohleroving und dann die Rippen mit der Verstärkung in der Leitwerks-Mitte. Nach Trocknung wird nun dieses Teil exakt, analog des tragenden Höhenleitwerkes, verschliffen. Bei diesem, symmetrisch profiliertem Leitwerk kann jedoch die Oberseitenbeplankung nicht auf dem Baubrett aufgeleimt werden sondern hier müssen Klammern an die Nasenleiste sowie am Profilende, wie auch Ballastgewichte in der Mitte der Leitwerkstiefe für eine gute Verleimung sorgen. Vor dem Aufleimen jedoch nicht den 6 er Kohleroving zwischen den Beplankungen der Endleiste und den 12 er Kohleroving auf der Innenseite der Oberseitenbeplankung vergessen. Das weitere Vorgehen entspricht dem vorgenannten Höhenleitwerk.
Das vorgestellte Höhenleitwerk hat ein Fläche von 10,17 dm².
Vor dem Aufbringen der Glasseide hatte dies ein Gewicht von 47 Gramm, was einem Flächengewicht von 4,62 Gramm/dm² entspricht. Eigentlich könnte das Höhenleitwerk so geflogen werden, jedoch ist mir die Stabilität zu gering, so dass ich noch Glasseide mit 20 Gramm/m² aufbringe. Hierdurch erhöht sich das Gewicht auf 79 Gramm. Das anschließende Streichen mit Autofüller erhöht das Gewicht auf 87 Gramm. Durch das Schleifen des Leitwerkes wird das Gewicht wieder auf 82 Gramm verringert . Dies entspricht einem Flächengewicht von 8,06 Gramm/dm². Dies ist ein relativ hoher Wert, denn in extremem Leichtbau hergestellte Leitwerke haben nur etwa die Hälfte des Gewichtes. Jedoch ist hier ein sehr stabiles Leitwerk entstanden, das auch nach dem Lackieren eine höhere Oberflächenrauhigkiet aufweist, so dass kein Strömungsabriss, wie bei folienbespannten Leitwerken zu befürchten ist. Das Flug-Mehrgewicht bei einem Modell beträgt, bei einem Mehrgewicht des Höhenleitwerkes von 20 Gramm und einem Hebelarm von 3 zu 1, (Leitwerkshebelarm zu Abstand Schwerpunkt Ballast) somit 80 Gramm, was ein 3,5 m Segler sicherlich ohne weiteres verkraften kann. Als Vergleich ein Tragflügel. Ein nach meiner Methode hergestellte Tragfläche hat nach dem Bespannen ein Flächengewicht von 10,22 Gramm/dm², wobei es sich hierbei um eine Fläche ohne Querruder und ohne Störklappen handelt.
