Stringer für Hohlbau

moin,

Wenn man über Hohlbau nachdenkt, kommt man automaitsch irgendwann auf das Thema Stringer. vipcop hat das Thema angestoßen und zugestimmt, dass wir das öffentlich diskutieren - bestimmt kommen da noch gute Ideen dazu

vipcop hatte geschrieben:

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Moin Michael,

wie gedenkst du die Stringer in deinem Hohlbau zu bauen? Durch deine Idee angefixt baue ich gerade mental einen fiktiven Hohlbau Vielleicht finde ich irgendwann mal die Zeit mich selbst daran zu versuchen.

Ich musste gestern daran denken, dass die Stringer ja gar nicht massiv sein müssen, sondern man großzügig Löcher in die Stringer mit einer Lochsäge bohren kann und somit eine Bogenkonstruktion erhält, die nur unwesentlich an Tragkraft verliert. So könnte man Gewicht sparen und wenn man mag mehr Stringer setzen. Ein Gerippe, wie es in einer Tragfläche vorkommt, wäre eine Alternative aber ich wüsste nicht, wie das umzusetzen wäre.

Vielleicht planst du ja bereits ähnliches.

Weiterhin viel Erfolg beim Basteln

Gruß Daniel

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und ich hatte knapp - wie es meine Art ist - geantwortet:

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warte lieber mal ab, was für einen Bockmist ich am Ende produziere, das ist ja in menem Hirn zu 80% auch alles nur (wenig fundierte) Theorie

Reicht ja, wenn erst mal einer Material verbrennt

Beim Hohl-Projekt sehe ich einige Faktoren als kritisch - die Stringer gehören definitiv dazu - auch, weil es da im Boardbau wohl wenig Erfahrtungen gibt.

Die Stringer sollen vor Allem Deck und Bottom auf gleichem Abstand halten und dürfen auch bei Querbelastung - sofern diese das Deck "durchdringen" - nicht wegknicken.

Querbelastungen gibt's bei einer Tragfläche wohl weniger, bei einem Ruderbot ebenso. Stoßartige Querbelastungen dürften sehr selten sein.

Beim Board sind die Belastungen ja teils sehr stoßartig und kommen aus diversen Richtungen (ich denke da mal daran, das Board über eine Windwelle zu prügeln)

Ich bin aber noch nicht so sicher, wie hoch diese Querbelastungen beim Board ausfallen. Ich denke, dass diese bei einer ordentlich dimensionierten Außenhülle weitestgehend von der Hülle abgefangen werden, erst Recht bei der Geometrie und Formgebung eines Surfboards.

Gelochte Stringer setzen meiner Empfindung nach (mehr ist es nicht) eher ein anisotropes oder quasi-anisotropes Material voraus. Alu fällt in erstere Kategorie, Sperrholz in die zweite. Beides ist aber für ein Board eher zu schwer und nach leidigen Erfahrungen möchte ich gerne auf alles verzichten, was Wasser saugen kann.

Es soll also leicht sein, darf nicht saufen, muss druckstabil sein und darf auch unter Belastung schräg von oben nicht wegknicken.

Aktuell ziele ich primär auf ein Sandwich aus 5mm 3D-Core XPS 45 mit beidseitigen Lagen auch 80 g Carbon Deck-Bottom und 30 g Carbon Heck-Bug. Quasi ein asymetrisches Biax.

Das sollte bei rund 834 Gramm/m² liegen. Lochen würde ich das nicht, da eben nicht quasi-ansisotrop - die Löcher würden wohl die Eigenschaften empfindlich stören.

Alternativ könnte man über 5 mm Epox-imprägniertes Pappel-Sperrholz nachdenken. Das liegt bei 2130 g/m², durch die Imprägnierung dürften nochmal mindestens 100 g dazukommen.

Wenn ich das so loche, dass 50% Material wegfallen, wären es 1150 g/m², also gut 300 g oder 38% schwerer als der o.g. Carbon-Stringer.

Wie beide im Vergleich ihre Aufgabe erfüllen, kann ich kaum einschätzen.

Ich werde mal ein Muster des Carbonstringers laminieren, dann habe ich was zum Anfassen und kann das Ganze vielleicht besser einschätzen. 5 mm Pappelsperr hab' ich hier.

Noch 'ne Idee, inspiriert von den Versteifungen/Vertrebungen im Boxen-Leichtbau: Ersatze 5 mm Pappel durch 3 mm Pappel und loche es.

Schneide viele Stücke ca. 1 cm breit und klebe sie hochkant im Abstand von ca. 10 cm links und rechts auf die eingebauten Stringer - quasi Stringer für die Stringer - Richtung Fachwerk. Diese wären dann an den so verstärkten Stellen 25 mm breit - im Surfalltag wahrscheinlich unzerstörbar.

Gewicht: 639 g für den gelochten Hauptstringer + 255 g für die Hochkant-Stringerversteifungen = 894 g/m² gesamt. Ist eine Überlegung wert.

Was hältst Du davon, aus der Sache statt einer persönlichen Konversation eine öffentliche bzw. einen eigenen Thread zu machen?

Vielleicht kommen dann noch ein paar brauchbare Ideen dazu oder das Thema ist (ev. in Zukunft) auch für andere interessant. Schließlich geht's ja hier um (für Windsurf-Boards) eher um "Grundlagenforschung"

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Um die Idee mit dem gelochten 3 mm Pappelsperr weiterzuführen:

Wenn die Stringer/Spanten im Bereich der größten Belastung Standbereich und Mastfußbereich im 10 cm-Raster angeordnet werden, würden sich die oben angedachten Hochkant-Versteifungen der Längsstringer von selbst ergeben. Weiter zum Heck brauchts keine Stringer mehr - da steht niemand mehr und die geplanten durchgehenden Carbon-Finnenkästen übernehmen die Aufgabe bestens. The content cannot be displayed because you do not have authorisation to view this content.

Es blieben also rund 0,84 m² reine Stringerfläche. 1 m³ Pappelsperr wiegt ca. 430 kg, 1 m² in 3 mm Stärke käme demnach auf 1.281 Gramm/m² = 1.077 Gramm für 0,84 m². Über Lochung könnte man wahrscheinlich auf 600 Gramm kommen, imrägniert rund 700 Gramm.

Wenn jetzt jemand meint, das wäre ja auch kaum noch leichter als Styro:

- 115 Liter Styro superleicht (und superweich) 11 kg/m³ wiegen 1260 Gramm. Dazu kommt die Harzaufnahme der Oberfläche mit wohwollend geschätzt 300 Gramm, sind wir immer noch bei

860 Gramm Gewichtsersparnis.

- Man trample und springe mal gedanklich auf der obigen Struktur herum und dann auf 10 cm 11er Styro. Was sieht danach wohl noch eher aus wie vor dem "Test" Vom Styro durften nur noch

mühsam wegzuräumende Brösel übrig sein.

- Die Stringer halten Deck und Bottom auf Abstand und schaffen so ein 110 mm!!!! dickes Sandwich. Beim Styro-Kern muss dagegen die Längssteifigkeit überwiegend von den beiden Sandwich-

Schalen kommen (meist 2-5 mm Sandwich-Stärke), die dementsprechend dimensioniert werden müssen.

- Die imprägnierten Stringer saufen im Falle eines Schadens kein Wasser.

- 10x10 cm Fläche freitragend zu überspannen, sollte für ein halbwegs vernünftiges Laminat nun wirklich kein Problem darstellen. Dafür kann man sich bei der Außenschicht (aufgrund der

höheren Steifigkeit der Konstruktion) mehr darauf konzentrieren, die Schlagzähigkeit zu verbessern.

Am Ende müsste da doch ein stabileres Board bei weniger Gewicht rauskommen

OK - bei einem heftigen Schaden geht viel Volumen verloren. Bei Verbindungen zwischen den Kammern (zwecks leerlaufen lassen im Falle des Wassereintrittes) fast alles, bei geschlossenen Kammern bleiben noch 30 Liter + Hüllenvolumen als Notfall-Reserve. Das könnte je nach Revier ein Sicherheitsrisiko darstellen.

Weiterer Nachteil: Diese Bauweise ist wohl kaum serientauglich und auch für Customs machen sie wohl einiges mehr Arbeit als die herkömmliche Bauweise. Was im Falle des Selbstbaus an Relevanz verliert, beim Hobby rechnet man ja nicht die eigene Arbeitszeit

Jetzt neu auch im gewichtssparenden 15er-Raster The content cannot be displayed because you do not have authorisation to view this content.

Am Ende müssen Materialtests zeigen, welche Abstände mit bestimmten Laminaten problemlos überbrückt werden können und welche Steingervariante das beste Gewichts-Belastbarkeitsverhältnis hervorbringt.

Die Pappel-Variante ist mir momentan sympatisch, weil wohl am billigsten und mit dem geringsten Arbeitsaufwand. Ob sie hält was sie verspricht, werden wir sehen.

weil das genausoviel Aufwand ist wie Sandwich-Stringer aus Wabe oder 3D-Core, die höhere Druckfestigkeit in diesem Einsatz kaum eine Rolle spielt (das soll ja das UD-Carbon übernehmen) und es nicht sicher ist, ob Balsa die beiden Außenlagen besser zusammenhält und am Wegbiegen hindert als 3D-Core. Zudem ist Balsa teurer und in gleichmäßiger Qualität nicht immer erhältlich. Schwerer ist es am Ende auch noch.

Wenn ich bei Airex noch bedenke, wie viel Harz das an der Oberfläche säuft, wird es wohl eher schwerer als 3D-Core (siehe Thread "Sandwich-Werkstoffe) , teurer auch und der Aufwand ist nahezu der gleiche.

Das "Problem" bei Sandwichen ist ja, dass eigentlich nur die äußeren Fasern tragen. Kern und Harz halten den Mist ja nur zusammen, tragen aber zur Stabilität kaum bei.

Also so wenig Gewicht wie möglich, so dass die zugedachte Aufgabe eben erfüllt wird.

Lochen würde ich ein Sandwich auch mit Airex- oder Balsakern nicht, weil das tragende Laminat eben nicht anisotrop ist. Das liegt bei Pappelsper etwas anders. Ich hätte Bedenken, dass sich das Laminat über den Löchern dann doch unter Druck von oben nach links und rechts wegbiegt.

Die Idee mit dem Pappel-Sperr hat ja gerade den Charme, dass Pappel zwar biegeweich ohne Ende ist, aber relativ druckfest - und das bei geringem Gewicht. Das könnte in diesem Einsatzfall ein e Alternative zu Sandwichstringern sein - die mangelnde Biegesteifigkeit ist beim Einsazu als Stringer wenig relevant.

Guter Link, Danke!

Ich überlege schon die ganze Zeit, wie man die Lochung bei Holzstringern sinnvoll anordnen könnte, um den bestmöglichen Kompromiss aus Gewicht und Stabilität zu erhalten.

jup - so dünn würde ich mich eher nicht trauen.

Mein bisheriger Ansatz sind für ein 100x100 mm-Feld (dann kommt eine Querspante) ein 75er Lock, = 44% Einsparung. Stege oben und unten dann noch 12,5 mm.

Oder für ein 150x100 Feld 2 65er Löcher - ebenfalls 44% Einsparung bei 17,5 mm Steghöhe oben und unten.

Natürlich alles nur musterhaft und theoretisch, weil die Stringer/Spanten ja nicht überall 100 mm hoch sind. Muss in der Praxis also für jedes Feld individuell gebohrt werden.

nach meinen Rechnungen kommt das hin.

Die Stringer/Spanten gehen ja von UW-Schiff bis Deck, insofern ist das UW-Schiff abgedeckt.

Die Kanten bestehen aus 5-10 mm starkem Sandwich und sollten bei sinnvoller Faserausrichtung jedenfalls auch genügend Eigenstabilität beisteuern.

Der aktuelle Plan (noch nicht zu Ende gedacht) sieht 4 Längsstringer und 8 Querspanten vor, Gesamtfläche des benötigten Materials ca. 0,83 m²., Raster im Stand/Mastfussbereich 10x15 cm.

Macht in gelochter Pappel 3 mm 705 g, 4 mm 919g (jeweils incl. Imprägnierung). 5 mm Rohacell mit je Seite 50 g UD-Carbon hochkant und 30g UD-Carbon längs kommen auf 671 g.

15er Styro käme auf 1,65 kg + noch so einiges für die Oberflächen-Harzaufnahme + ev. noch ein Stringer. Gut 2 kg auf alle Fälle, eher mehr.

Wobei der Vergleich noch hinkt. Ein Schaumkern hat andere Eigenschaften als ein Skelett, teils positive, teils negative. Wobei ich noch immer davon ausgehe, dass die positiven überwiegen, so lange es nicht um Auftrags- oder Serienproduktion geht. Zudem hat ein 5-6 mm dickes Sandwich andere Eigenschaften als ein oft übliches 2 oder 3 mm dickes. Wodurch die Anzhl der Spanten in den nicht punktuell belasteten Bereichen durchaus reduziert werden kann.

hmm - irgendwie reden wir fürchte ich aneinander vorbei

Alle stützenden Elemente innen gehen von Bottom bis Deck.

Die 4 Längsstringer werden somit durch Bottom und Deck miteinander verbunden, ebenso die Querspanten. Stringer und Querstapnen sind auch miteinander verklebt, so dass sich ein Raster ergibt, das im Bereich der Standfläche dichter ist als in der Nose.

Die Hartschaum-Zwischenlage wird ja auch dicker als normal - 6 mm sind angepeilt. Dabei muss man aber auch sehen, dass z.B. 6 mm Rohacell abgespachtelt immer noch leichter sind als 3 mm Airex 70/75 abgespachtelt (409 zu 575 g/M²). Und im Sandwich deutlich biegesteifer ( 1,51 zu 3,97 mm Durchbiegung bei einer Probe 10x15 cm mit mittiger Belastung 10 kg.)

Also leichter UND biegesteifer (bei gleichen Deckschichten).