Flugmodellbau - Scharniere

Stand: 03.11.2021

Herstellen von Ruderscharnieren.

Da ich fast ausschließlich Experimental-Flugmodelle baue, ist es für mich wichtig, dass die Ruder abnehmbar sind, um eventuell die Ruderflächen zu verkleinern oder zu vergrößern oder aber auch zum Lackieren, da ich die Modelle vor dem Einfliegen nicht fertigstelle, weil ich nicht weiß, ob diese in dem konzipierten Zustand überhaupt fliegen oder durch Änderungen die Leistungen noch verbessert werden könnte. Aus diesen Gründen hatte ich früher die Ruder mit den Graupner-Scharnieren Nr. 52 angeschlagen, da diese sehr einfach trennbar waren. Der Ruderspalt wurde mittels Schaumstoff geschlossen, so dass kein oder nur wenig Druckaustausch möglich und die Ruderwirkung noch gut war. Dass beiderseits des Ruderspaltes eine Verwirbelungszone, mit den entsprechenden Widerständen entstand, störte mich hierbei wenig. Die Hauptsache war in jedem Fall, dass die Ruder trennbar sind.

Nach dem Konkurs der Fa. Graupner waren diese Scharniere nicht mehr im Handel erhältlich und auch ähnlich Scharniere nicht mehr zu bekommen und so musste ich eine andere Lösung suchen um die Ruder trennbar zu machen.

Irgendwann kam mir die Idee, eines oben liegenden durchgehenden Scharniers aus Aluminiumröhrchen und einem einschiebbaren 1,5 mm Kohlerohr, das außen mittels eingeleimtem o,6 mm Stahldraht arretiert und jederzeit wieder herausgezogen werden kann. Bei dieser Lösung entsteht auf der Oberseite eine relativ glatte Fläche ohne störenden Querspalt. Der Querspalt auf der Unterseite ist genau so breit wie bei der früheren Lösung, stört jedoch auf der Unterseite aerodynamisch weniger. Ferner ist das Scharnier relativ dicht, so dass ein Druckausgleich nur in geringem Maße möglich ist und das Anbringen von Schaumstoff zur Spalt-Abdichtung kann entfallen. Jedoch ist diese Lösung wesentlich arbeitsintensiver als das Anschlagen der Ruder mit den Graupner-Scharnieren. In früheren Jahren habe ich Kunststoffröhrchen benutz diese habe ich mit Epoxidhgarz angeleimt und waren auch erstmals relativ fest. Aber nach 1 1/2 bis 2 Jahren hatten diese mit dem Epoxidharz praktisch keine Haftung mehr. Aus diesem Grunde bin ich seit etlichen Jahren auf Aluminiumröhrchen 2,0/1,6 mm umgestiegen, wobei auch nach mehreren Jahren keinerlei Haftungsabfall zu verzeichnen ist.
Bei dieser Art von Scharnieren ist zu beachten, dass die Achse in allen Richtungen eine Gerade bilden muss. Sollte eine Richtung auch nur gering gebogen sein, wird dies beim Betätigen zu Spannungen führen, welche die Gangbarkeit beeinträchtigt und auch zum Abreißen der einzelnen Ruderstücke führen kann. Am günstigsten ist bereits beim unbeplankten Rohbau der Fläche darauf zu achten, dass die Oberseite eine Gerade bildet und unter Zuhilfenahme eines Lineales, entsprechend verschliffen werden muss. Hierzu habe ich mir einen langes Schleifbrett hergestellt, mit den Maßen: 56,6 x 7,6 cm. Dies entspricht der doppelten Länge eines Blattes Schleifpapier, das die Größe von: Länge 28,3 und die Breite ist 23,1cm aufweist. Ein entsprechendes, geringes Geradeschleifen der Oberseite ist für den Profilverlauf bei diesen Modellen unerheblich, da man bedenken muss, dass durch das Einfallen der Bespannung in den Feldern die Profil-Kontinuität ebenfalls nicht mehr gegeben ist. Bei dieser Lösung ist das Scharnier mit der Oberkante eben und somit aerodynamisch relativ günstig. Dies ist jedoch nur bei nicht verwundenen Flächen möglich. Bei Verwindung muss das Scharnier gerade engebracht werden und steht dann an den Enden etwas tiefer, wie das nachfolgend beschrieben ist.

Eine andere Möglichkeit ist, den entsprechenden Flächenbereich nicht zu verschleifen und das Scharnier lediglich genau gerade fluchtend anzuleimen, wobei dann eine Stufe entsteht, entweder in der Mitte oder an den beiden Enden, je nach Profilierung, die dann für etwas Verwirbelung sorgt, aber die Profilierung bleibt gewahrt. Dies gilt insbesonder für Bereiche bei denen die Tragfläche eine Verwindung oder auch einen Strak aus unterschiedlichen Profilen aufweist.
Daraus ergibt sich auch, dass die Tragfläche (Hauptholm) relativ steif sein muss, denn bei einer hohen Durchbiegung der Flächen, bei Belastung, funktionieren diese Scharniere, wie übrigens alle Ruder welche mit mehr als 2 Stück kleinen Scharnieren angeschlagen sind, nicht mehr.

Bild 1: So soll das Tragflächenende aussehen, wenn das Scharnier fertig ist.

Bild 2: Das Tragflächenende nach Rohbau der Fläche. Das auszuschneidende Rippenteil ist, je nach gewünschter Leistenstärke 18 (2 Leisten 8 mm plus Scharnier 2 mm) oder 14 mm (2 Leisten 6 mm plus Scharnier 2 mm) breit. Diese Breite wird bereits bei der Beplankung der Fläche festgelegt. Der 1. Schnitt erfolgt mit der Laubsäge mit einem Rundsägeblatt, da der Laubsägebügel, wegen der Länge der Ruder, quer geführt werden muss. Beim Abschneiden muss darauf geachtet werden, dass die Längsaufleimer nicht eingeschnitten werden. Der 2. Schnitt kann mit einer Dekupiersäge oder normalen Laubsäge erfolgen, da die Restrippen von beiden Seiten aus abgeschnitten werden können. Nun werden die beiden Seitenflächen mit einem längeren Schleifklotz eben geschliffen, also abgerichtet, wobei die Ebenflächigkeit mit einem Lineal geprüft werden muss.

Bild 3: Dann werden die Balsaleisten angeleimt. Hierbei ist darauf zu achten, dass am Ruder oben genügend Material übersteht, da dort eine schräge Fläche ist.

Bild 4: Anschließend werden die überstehenden Leistenteile mit der Tragfläche und dem Ruder oben und unten eben geschliffen.Die Leiste an dem Ruder wird nun unten 15 Grad schräg geschliffen und gut abgerundet, damit keine Stolperstufe für die Strömung vorhanden ist sondern eine saubere Umstömung gewährleistet ist. Zur Kontrolle des Fluchtens der angeleimten Leisten ist das Anlegen eines Lineals notwendig, denn beide Teile müssen passgenau aneinander liegen, damit später das Scharnier an die Teile ohne „Luft“ geklebt werden kann. Dann wird das Ruder mit 25 g Glasseide belegt und auch die Leiste an der Tragfläche wird mit Epoxidharz gestrichen, damit der Kleber (z.B. UHU Plus 300 oder normales Epoxidharz) besser hält.

Bild 5: So sieht das Ganze in Natura aus. Das Ruder ist geschliffen, mit 25 g Glasseide verstärkt und das Flächenende ist ebenfalls verschliffen und die angeleimte Leiste mit Epoxidharz gestrichen um eine bessere Haftung des Epoxidharz-Klebers zu erreichen. Das Ganze von unten gesehen. Mit dem vorne liegenden Winkel wird die angeschliffene Schräge des Ruders überprüft. Zwischen Fläche und Ruder liegen die auf ein 1,5 mm Stahldraht aufgefädelte Röhrchen. Zum Ankleben des Scharnieres muss die Fläche immer mit der Oberseite auf die Helling aufgelegt werden. Deshalb zeigen alle Fotos die Unterseite der Tragfläche.

Bild 6: Mit diesen Schleifklötzen werden die abgeschnittenen Enden geschliffen. Zu sehen sind: vorne ein normaler Schleifklotz, dahinter ein Schleifklotz in doppelter Länge zum genau eben Schleifen (Abrichten). Links ist ein dreieckiger Schleifklotz um besser in die Ecken zu gelangen, insbesondere bei gepfeilten Flächen.

Bild 7: Das Aluminium-Röhrchen, 2,0 x 1,6 mm wird auf 1,5 mm Stahldraht aufgefädelt um die Knicksteifigkeit zu erhöhen und dann mittels eines mit 80iger Glaspapier beklebten Schleifklotzes allseitig gut aufgerauht um die Klebewirkung zu verbessern.

Bild 8: Nun werden die Scharnierröhrchen mittels Messer geschnitten, hier z.B. 4 cm lang. Bei kürzeren Scharnieren ist die Länge 2,5 cm. Das Abschneiden erfolgt unter einem Messer, das so lange auf dem Röhrchen hin und her gerollt wird, bis es durchgeschnitten ist.

Bild 9: Dann werden die Enden mittels eines kleinen Krauskopfes ausgekraust. Anschließend werden an beiden Enden mit einem 1,5 mm Bohrer eventuell noch im Rohr vorhandene Materialreste entfernt.

Bild 10: Beim Ankleben muss darauf geachtet werden, dass das Scharnier in beiden Richtungen absolut gerade ist, da ansonsten beim Betätigen eines in einer Richtung nicht fluchtenden Scharniers Spannungen entstehen. Die Tragfläche wird hierzu mit der Flächenoberseite auf einer Helling mit Stiften befestigt, wobei die Fläche am Ruderanschluss fest aufliegen sollte, damit das Scharnier später nicht übersteht. Folie unterzulegen nicht vergessen. Da genaue Fluchten auf der Oberseite im Regelfall nicht funktioniert, lege ich einen Kartonstreifen von 0,6 mm Stärke unter die Folie, an die Tragfläche an, so dass das Scharnier später etwa 0,6 mm unter der Oberseite ist. Das Scharnier ist dann zum Hellingbrett parallel und somit vollkommen gerade. Zum Ankleben der Röhrchen an die Fläche werden zuerst die Röhrchen auf einen1,5 mm Stahldraht aufgefädelt. An den beiden Enden sollten etwas kürzere Röhrchen sein, so dass die Länge des Ruders in etwa stimmt. Dann kennzeichne ich mir jedes 2. Röhrchen, das dann an die Tragfläche mittels z.B. UHU-Plus 300 oder Epoxidharz, wobei ich beides mit einem Tixotropiemittel eindicke, angeklebt wird. Die Andickung des Epoxidharzes ist unbedingt erforderlich, da ansonsten das Harz, bedingt durch die hygroskopische Wirkung, in den Spalt zwischen Röhrchen und Stahldraht regelrecht eingesogen wird und dann geht , nach Aushärtung, absolut nichts mehr. Zuerst werden jedoch die nicht gekennzeichneten Röhrchen, die später an das Ruder angeleimt werden, mittels eingeschlagener Stifte an die Tragfläche angedrückt und mittels Glaskopfstecknadeln in der Höhe fixiert. Dann kann Epoxidharzkleber, sehr vorsichtig, an die gekennzeichneten Röhrchen angegeben werden. An die anderen Röhrchen darf kein Kleber kommen. Nach Aushärtung des Harzers sollte die Gängigkeit, des zum Ankleben provisorisch eingeschobenen Stahldrahtes, unbedingt überprüft werden, denn, wenn Epoxidharz in ein Röhrchen eingelaufen ist, war die ganze Arbeit umsonst und das Ganze muss wieder abgebaut werden.

Bild 11: Nach Aushärtung des Harzes werden die Stifte und Stecknadeln welche das Scharnier hielten, entfernt. Das gleiche gilt auch für den untergelegten Kartonstreifen. Der Stahldraht muss im Scharnier verbleiben und darf nicht heraus gezogen werden. Das Ruder wird nun an das, an die Fläche angeklebte Scharnier angelegt, wobei darauf zu achten ist, dass die obere Rudervorderkante exakt auf der Helling, aufliegt. Anschließend wird mit einem dünnen, runden Hölzchen vorsichtig Kleber an die nicht gekennzeichneten Scharnierröhrchen und das Ruder angegeben, so dass abwechselnd ein Röhrchen an der Fläche und dem Ruder angeklebt ist. Nach Aushärtung dieses Klebers wird der Stahldraht herausgezogen und alle Röhrchen werden nun nachgeklebt und oben und unten mit einer entsprechenden Leimmuffe versehen. Wenn der Kleber ausgehärtet ist, wird das Ganze überschliffen und die Röhrchen mit einem Bohrer auf Durchgängigkeit überprüft.

Bild 12:

Bei den Scharnieren aus Aluröhrchen verwende ich als Achse ein Kohlerohr 1,5/0,7 mm. Zur Justierung der Achse wird an einem Ende ein U -förmiger Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,6 mm eingeleimt. Bevor das Kohlerohr eingeschoben wird, wird das Scharnier mit einem 1,5 mm Stahldraht überprüft. Der Stahldraht wird eingeschoben und öfters hin-und hergeschoben, so dass er etwas freier laufen kann. Dann wird der Stahldraht entfernt und die entstandenen Schleifpartikel werden mit Luftdruck ausgeblasen. Zur besseren Leichtgängigkeit kann die Kohleachse mit Graphit eingerieben werden. Hierzu wird auf ein kleines Papierblättchen (Teil eines Papiertaschentuches) etwas Graphit aufgetragen und die Achse hindurchgezogen und dann in das Scharnier eingeführt. Wenn dieser Vorgang mehrfach wiederholt wird, merkt man bei jeden Einführen, dass dies leichter zu bewerkstelligen ist. Das Graphit bitte nicht in die Röhrchen einblasen, da Graphit auf der Oberfläche nur schlecht zu entfernen ist und sich ölhaltig verhält, somit als Trennmittel fungiert und eine stark färbende Wirkung hat. Das Schneiden der Kohleröhrchen kann nicht mit einer Säge erfolgen, auch wenn sie eine noch so feine Zahnung aufweist. Auch ein Laubsägeblatt in der Zahnung 000, in eine Dekupiersäge eingespannt, kohnnte das Zerfleddern des Kohlerohres nicht verhindern. Die einzige Möglichkeit das Kohlerohr ordungsgemäß zu trennen, kann mit einer korundgebundenen Trennscheibe, die z.B. bei der Fa. Proxon in den Größen von 22 und 38 mm Durchmesser erhältlich ist und die dann durch einen Kleinbohrschleifer angetrieben wird, erfolgen.

Bild 13: So sieht das fertige Scharnier von oben aus. Das eingeschobene Kohlerohr wird am Ende mit einem U-fürmigen Stahldraht versehen und der U-förmige Teil wird in den Randbogen gedrückt und mit einem Kleber justiert.