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Rumpfschalen 3D-Modell
Mit dem Gewinnen der 3D-Scandaten war die Arbeit nicht zu Ende, sondern fing erst so richtig an!
Wenn man eine Familie mit 3 Kindern und einen Volljob hat ist man tagsüber normal bereits gut ausgelastet und braucht keine Hobbies mehr. Bleibt im Grunde nur die Nacht um an der Flugzeugkonstruktion zu arbeiten. Da ich Abends oftmals zu müde bin um wirklich was zu erreichen habe ich mir angewöhnt an Flugzeugsachen hauptsächlich Morgens zu arbeiten. Wie oben zu sehen nutze ich dafür manchmal auch die Zeit bevor die Familie aufgewacht ist.
Als erstes mussten die 3D-Scan-Daten korrigiert werden. Wie auf der Scan-Page zu sehen habe ich die Rumpfmittellinie mit Fensterdichtband markiert, so dass ich diese in den Daten wiedererkennen konnte. Dies ermöglichte mir die Anfangs- und Endpunkte manuell festzulegen und die Scans entsprechend zu trimmen. Anschließend habe ich ein kleines Programm geschrieben, welches die getrimmten Daten einliest und den Höhenoffset sowie ein Verdrehung des Rumpfes korrigiert. Für letzteres habe ich die kartesischen Koordinaten in Polarkoordinaten umgerechnet, ausgerechnet um welchen Winkel das Profil verdreht ist, den Fußpunkt auf Y-Null gesetzt und alle anderen Punkte um genau diesen Winkel gedreht, so dass der oberste Punkt auch die Y-Koordinate Null hat. Anschließend rechnet mein Programm die Punkte wieder auf kartesische Koordinaten zurück und speichert die korrigierten Daten so ab dass sie vom 3D-Programm eingelesen werden können. Ich hätte mir gewünscht dass moderne 3D-CAD-Programme diese Funktion bieten, aber vermutlich ist das hier zu speziell.
Mit diesen jetzt korrekten 3D-Scan-Daten habe ich für jede Station Querschnitte erstellt welche aus "Splinen" bestehen. Hierbei habe ich darauf geachtet so wenige Führungspunkte wie möglich zu verwenden um dem Rechner die Möglichkeit zu geben mit maximal 1 mm Toleranz ein möglichst glattes Modell der Rumpfschale zu erzeugen. Ich habe für alle ca. 100 Scans Querschnitte erstellt, auch wenn mir klar war das das Modell letztlich nur einen Bruchteil davon nutzen würde (man weiß nur zu Beginn noch nicht welche). Neben den Querschnitten braucht eine Ausformung gute Leitlinien. Diese kann man durch mit einem Winkel behaftete Schnittebenen genau definieren, aber im Bereich des Tragflügelübergangs muss man sie leider "mit dem Auge" per Hand definieren. Letzteres ist insbesondere beschwerlich, da das verwendete 3D-CAD-Programm keine Funktion hat mit der man in 3D-Skizzen spiegeln kann und dies durch manuelles kopieren/modifizieren erfolgen muss.
Ein wichtiger Aspekt bei der Modellierung der Rumpfschale ist die Strategie mit der man das Modell angeht. Ich habe als Versuch einfach alle Querschnitte und ein paar Leitlinien ausgeformt und das Programm hat das auch erstaunlicherweise einigermaßen hingekriegt. Der Problembereich Tragflügelübergang war aber so nicht korrekt abbildbar (scharfe Kurven) so dass sich zu enge Radien ergaben. Letztlich gelang es nicht das Modell auszuwanden. Daher habe ich alles nochmal neu erstellt und die Rumpfschale in mehrere Einzelkörper unterteilt. Oben zu sehen ist das Cockpit, welchem ich den Flügelübergang abgeschnitten habe. Diese einfache Form war von vorn nach hinten korrekt abbildbar und auch die Auswandung machte keine Probleme.
Den Tragflügelübergang von vorn nach hinten zu modellieren machte der Form wegen keinen Sinn. Daher habe ich ihn einzeln von außen nach innen modelliert und anschließend die Körper zusammengeführt. Mit dem jetzt fehlerfrei modellierten Übergang klappte auch die Auswandung. Die Rumpfröhre war sehr einfach als eine Ausformung zwischen zwei Profilen zu erledigen.
Die Leitwerksauflage war wiederum etwas aufwendiger in der Modellierung, aber mit Geduld und den im Vorfeld gesammelten Erfahrungen beherrschbar.
Für die Modellierung des Leitwerksauflageinnenbereiches lagen keine Scan-Daten vor, aber es war klar wie dieser Bereich aussehen muss: Da steckt nämlich das V-Leitwerk drin. Also habe ich ein Dummy-V-Leitwerk modelliert und dieses genutzt um den Innenbereich ausreichend detailliert dazustellen.
Der Propeller für die Kombination J5/Hirt-F23 ist keine einfache Sache. Der Motor ist mit seinen 50 PS recht kräftig und erfordert einen großen Propeller um seine Leistung an die Luft zu übertragen. Normal werden für den F23 Propeller mit ca. 1,60 m Durchmesser verwendet. Der originale J5-Propeller hat gerade mal 0,70 m. Es gilt also einen Kompromiss zu finden. Eine Maßgabe ist, dass ich den Propeller nicht selber bauen möchte. Also begab ich mich auf die Suche nach dem kleinstmöglichen Propeller welcher die Leistung des Hirth-F23 händeln kann. Das Thema Propeller ist derart komplex, dass ich vielleicht nochmal eine extra Seite dafür aufsetzte. Letztlich fiel meine Wahl auf einen Woodcomp Winglet 136. Da mir keine Zeichnungen zur Verfügung standen und ich den Propeller wegen seiner 10 Jahre Laufzeitbeschränkung erst kaufe wenn der Teststand fertig ist, musste ich die Dimensionen anhand von Bildern des Herstellers abschätzen. Für die zu treffenden Einbauentscheidungen ist das aber vollkommen ausreichend.
Da die Rumpfschale nun modelliert war habe ich als Versuch ein 20%-Modell so geteilt dass es auf einem 3D-Drucker druckbar ist. Ich war skeptisch, da wegen den dünnen Wandverhältnissen nur eine einlagige Schale gedruckt wird.
Das Ergebnis kann sich aber durchaus sehen lassen. Natürlich hat das Ganze die Konsistenz einen Jogurtbechers, aber mit Sekundenkleber zusammengeklebt ist es ausreichend steif dass man es anfassen kann. Außer zum schön ansehen ist das leider zu nix weiter geeignet, aber vielleicht mache ich eine Lampe daraus ;-)
Die Konstruktion geht schleppend voran, da das "normale" Leben mich ziemlich fordert. Um dem ganzen wieder Schwung zu geben habe ich dieses Motivations-T-Shirt entworfen. Das scharfe Auge erkennt eine Modifikation der Kennedy-Rede mit der das Apollo-Mondprogramm eingeschworen wurde.
Jetzt wo die Rumpfschale fertig modelliert ist muss der Motoreinbau konstruiert werden. Bevor das aber geschehen kann muss noch alles modelliert werden was sich auf jeden Fall fest im Mittelrumpf befindet. Dazu zählen z.B. die Querkraftrohre sowie die Holmstummel. Daher modelliere ich im Moment einen Flügeldummy, welcher diesen Bereich ausreichend genau darstellt.
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