бальза, что это такое?
Не любое дерево выигрывает…А может и вообще никакое. Не хочу сейчас копать справочники, да и металлы бывают разные. Вспомните историю авиации, особенно период ВОВ. Для того, чтобы облегчить конструкцию, А.С. Яковлев на самолёте Як-3 применил металлический лонжерон. Не думаю, что это было в ущерб прочности. А в весе выиграл кажется 80 кг. С.А. Лавочкин строил свои Ла-5 и Ла-7 тоже из дерева, что не есть хорошо, к тому же переклей из фанеры (дельтадревесина очень тяжёлый материал). В то время массовость и технологичность были приоритетом.
Пример не удачный. Я то писал про размерности авиамоделей или размерности малой авиации одно-двухместной со скоростями до 250-300 км в час (например, пилотажные цельнодеревянные КАПы или Питтсы). Вы же выбрали боевой истребитель со скоростями до 700 км в час. Представляете какой это скоростной напор? Для деревянного соснового лонжерона нужен в 11 раз больший объем (предел прочности дюраля 40 кг/мм2, а дерева - 3.5 кг/мм2 на сжатие). Для больших нагрузок (изгибающих моментов) большой авиации просто не хватает объема профиля и строительной высоты для использования дерева с низкими прочностными характеристиками. Поэтому используют дюраль и даже сталь, которые занимают гораздо меньший объем и обеспечивают выгодную высоту между полками. Надеюсь, вы понимаете как считают полки лонжерона?
В авиамоделировании все наоборот. Нагрузки маленькие, полки и стенки лонжеронов и нервюр тоже маленькой толщины. Если вместо дерева использовать ту же пропорционально уменьшенную в толщине дюраль, то придется бороться уже с потерей устойчивости этих элементов. Такая же проблема, кстати, в малой авиации. Если сравнивать бальзу и сосну - логика такая же. Бальза как элемент нервюр, обшивок, стенок… выиграет у сосны по устойчивости этих элементов с одинаковой массой.
По поводу пенопласта я тоже не совсем согласен. Этот материал ценен не столько своей прочностью (определённой прочностью), сколько тем, что его можно производить с очень широким диапазоном плотности. Из одного и того же сырья получается и лёгкий (мягкий), и тяжёлый (твёрдый) пенопласт. Что с этого можно иметь? Всё просто, здесь включается такая наука, как “Сопротивление материалов”. Уже доказано, что армированный пенопласт в сэндвиче очень добавляет прочности и жёсткости на кручение в панелях. Причём плотность (объёмный вес) применяемого пенопласта может быть меньше, чем у самой лёгкой бальзы. К тому же форма пенопластового элемента пакета может быть и не простой. А если, к примеру, какую нибудь трубку заполнить внутри пенопластом (малой плотности), то она тоже добавит и жёсткости, и прочности. Вы видели, как ломается алюминиевая трубка при изгибе? Она сначала сжимается в месте излома, т.е. плющится, а уже потом разрушается. Не дайте ей легко сплющиться (сделайте внутри пробку), и она дольше будет сопротивляться нагрузке.
“Сопротивление материалов” - вообще то и строго говоря, не наука! 😁 Это опыт инженеров многих поколений с их эмпирическими формулами! 😉
Вы, мне кажется, не понимаете на что работает пенопласт в корке… Он работает на сдвиг всей своей толщиной. Поэтому даже те незначительное механические его свойства достаточны для работы в корках. Хотя в судостроении больших яхт используют исключительно бальзу. 😃
Не всё оказывается так просто. Нужно знать и понимать, что самые разные материалы в комбинации с другими могут дать очень хороший результат.
Абсолютно с вами согласен! 😉
. С.А. Лавочкин строил свои Ла-5 и Ла-7 тоже из дерева, что не есть хорошо
Боевая живучесть Ла 5 и 7 была гораздо выше, чем Як 3 , это общеизвестный факт …
Вы же выбрали боевой истребитель со скоростями до 700 км в час. Представляете какой это скоростной напор?
Смею вас заверить что не запредельный! и фанерка вполне может его осилить . поскольку на катапультируемых креслах есть такая штука -дефлектором называется так вот его задача защитить лётчика от того самого скоростного напора, и выпускается он как раз на скоростях больше 700кмч. на меньших человеческий организм самостоятельно со скоростным напором справляется, а что такое организм по консистенции- студень армированный костями.
Боевая живучесть Ла 5 и 7 была гораздо выше, чем Як 3 , это общеизвестный факт …
Вообще то, не моя цитата.
Не знаю… Знаю, что, к примеру, в ВОВ средняя продолжительность жизни танка в бою была всего… 20 минут.
Знаю еще, что немцы очень уважительно относились к Якам. Попавший в плен Як-3 был показан самому Герингу и его окружению. Видимо Як был совсем новенький, немцы были удивлены гладкостью - вылизанностью поверхности самолета. К тому же вес Яка относился к тяге движка как 2:1. Т.е. самолет практически мог висеть на винте, что отметил немецкий летчик-испытатель.
Смею вас заверить что не запредельный! и фанерка вполне может его осилить . поскольку на катапультируемых креслах есть такая штука -дефлектором называется так вот его задача защитить лётчика от того самого скоростного напора, и выпускается он как раз на скоростях больше 700кмч. на меньших человеческий организм самостоятельно со скоростным напором справляется, а что такое организм по консистенции- студень армированный костями.
Так дело то не в этом. Я ж сравнивал разные нагрузки при разных скоростных напорах: р*V*V/2. Если сравнить скорости 300 км/час и 700 км/час, то нагрузки (изгибающий момент на лонжерон) для крыла одинаковой размерности вырастут в 5.44 раза = 700*700/(300*300).
Сорри , цитата на самом деле от Frame .Як 3 был на самом деле переоблегчён для достижения летных качеств, прочность конструкции для боевого применения НЕДОСТАТОЧНО высокая, свидетельств тому десятки . В защиту дерева на самолете, в том числе и бальсы De Havilland Mosquito , самолет с уникальными свойствами, головная боль немцев …
Не знаю… Знаю, что, к примеру, в ВОВ средняя продолжительность жизни танка в бою была всего… 20 минут.
Ну это по разному, у немцев танк ходил в атаку в среднем 11 раз, это не к разговору у кого что лучше, а о боевом применении/подготовке экипажа/тактике применения.
Много интересного прочитал здесь с момента последнего своего визита. Хорошо, уважаемый Олег Фёдоров, давайте в цифрах посмотрим, что выгоднее, дерево или металл с точки зрения удельной прочности. Размерности приводим к одному виду.
Характеристики дюралюминия: предел прочности 40 кг/мм кв. или 4000 кг/см кв.
плотность 2800 кг/м куб. или 0,0028 кг/см куб.
отношение предела прочности к плотности получаем 4000/0,0028=1428571 см.
Характеристики сосны (по О.К.Гаевскому): предел прочности при сжатии 3,5 кг/мм кв. или 350 кг/см кв.
плотность 0,52 г/см куб. или 0,00052 кг/см куб.
отношение 350/0,00052=673077 см
Характеристики бальзы (по О.К.Гаевскому): предел прочности при сжатии (для бальзы 0,1) 0,94 кг/мм кв. или 94 кг/см кв.
плотность 0,1 г/см куб. или 0,0001 кг/см куб.
отношение 94/0,0001=940000 см
Получается, что по параметру “удельная прочность” дюралюминий выигрывает у бальзы в !,5 раза, а у сосны в 2,1 раза.
Нужно ещё, что либо доказывать?
Не любое дерево выигрывает…А может и вообще никакое.
Пример не удачный. Я то писал про размерности авиамоделей или размерности малой авиации одно-двухместной со скоростями до 250-300 км в час (например, пилотажные цельнодеревянные КАПы или Питтсы). Вы же выбрали боевой истребитель со скоростями до 700 км в час.
Я привёл пример не скоростей и нагрузок, а про физические свойства материалов, используемых в технике: авиация, авиамоделизм, строительство табуреток, заборов и т.д.
Получается, что по параметру “удельная прочность” дюралюминий выигрывает у бальзы в !,5 раза, а у сосны в 2,1 раза.
Нужно ещё, что либо доказывать?
Не совсем корректное сравнение, а точнее вообще не корректное. Рассчитывается всегда конструкционный элемент при приложении к нему расчетной диаграммы напряжений. А сравнение по “удельной прочности” это все равно что одним местом мерятся.
Рассчитывается всегда конструкционный элемент при приложении к нему расчетной диаграммы напряжений
Да всё Вы правильно пишите! Да, необходимо знать нагрузки, которые испытывает элемент. По ним можно определить уже и геометрические параметры этого элемента в конкретном сечении по пределу прочности. Но ведь предел прочности у разных материалов разный и плотность тоже разная. Вот и получается, что по пределу прочности определяются сначала геометрические размеры, а по ним уже определится и вес, если знать плотности этого материала (плотность - это же вес при конкретном объёме). Тот же Гаевский и писал в своей книге, что если сделать модель из сосны или бальзы, то при одином и том же весе бальзовая конструкция будет прочнее сосновой. Это же на приведенных цифрах и видно. Но точно так же можно утверждать, что дюралевая конструкция при одном и том же весе будет прочнее бальзовой. Но с одной оговоркой. В силу малых нагрузок (читай напряжений в конструкции) авиамоделей, сечения металлических элементов будут настолько малы, что их нельзя применить “напрямую” на модели из-за технологических и некоторых других факторов. К примеру тонкостенный металлический элемент плохо работает на сжатие или кручение, но нормально работает на чистое растяжение. Именно поэтому, металлический элемент не получается применить (ту же обшивку на крыле) в “прямом” виде, а вот армировать ею бальзу или другой материал вполне можно и при этом выигрыш в весе будет обязательно (конечно если при этом использовать правильный клей). Другое дело, что в некоторых случаях просто нет смысла усиливать обшивку таким способом, прочности и так может хватить. Но в тех же комнатных моделях бальзовые кромки армируют бороволокном для достижения большей прочности и жёсткости с минимальным увеличением в весе. Хотя само по себе бороволокно не годится для изготовления кромок в силу своих малых размеров по сечению (по сути это волосок).
В итоге мы говорим об одном и том же, но какими-то разными словами, пытаясь доказать друг другу свою правоту. Но в то же время все соглашаемся, что подбор материалов и их комбинация - это самое важное при создании модели. И совсем не обязательно вся модель должна быть бальзовой только потому, что бальза лёгкий и достаточно прочный материал.
В итоге мы говорим об одном и том же, но какими-то разными словами, пытаясь доказать друг другу свою правоту. Но в то же время все соглашаемся, что подбор материалов и их комбинация - это самое важное при создании модели. И совсем не обязательно вся модель должна быть бальзовой только потому, что бальза лёгкий и достаточно прочный материал.
Так вот о чем и речь. Нельзя говорить о том какой материал более выгодный, опираясь только на показатели его прочности. Помимо того что на конечный результат оказывает влияние сама конструкция, так еще и куча всяких побочных факторов.
Ну и кстати на бальсе свет клином не сошелся. У нас в молодости бальса была на вес золота, так что практически все модели делались без неё и не чего. Максимумы (планера А1) без термиков летали, да ещё и свинцом догружали до минимума. Ничего не разваливалось. А нагрузки при динамическом старте огого какие.
Будьте добры, сообщите Ваше спортивное звание… Если оно завоёвано на “сосновом” планере.
Просто мы говорим о разных вещах…
Первого разряда достаточно будет? И правильнее было бы назвать “без бальзовый”, т.к. в достаточном количестве использовалась липа.
Много интересного прочитал здесь с момента последнего своего визита. Хорошо, уважаемый Олег Фёдоров, давайте в цифрах посмотрим, что выгоднее, дерево или металл с точки зрения удельной прочности. Размерности приводим к одному виду.
Характеристики дюралюминия: предел прочности 40 кг/мм кв. или 4000 кг/см кв.
плотность 2800 кг/м куб. или 0,0028 кг/см куб.
отношение предела прочности к плотности получаем 4000/0,0028=1428571 см.
Характеристики сосны (по О.К.Гаевскому): предел прочности при сжатии 3,5 кг/мм кв. или 350 кг/см кв.
плотность 0,52 г/см куб. или 0,00052 кг/см куб.
отношение 350/0,00052=673077 см
Характеристики бальзы (по О.К.Гаевскому): предел прочности при сжатии (для бальзы 0,1) 0,94 кг/мм кв. или 94 кг/см кв.
плотность 0,1 г/см куб. или 0,0001 кг/см куб.
отношение 94/0,0001=940000 см
Получается, что по параметру “удельная прочность” дюралюминий выигрывает у бальзы в !,5 раза, а у сосны в 2,1 раза.
Нужно ещё, что либо доказывать?
Естественно! 😉
Гаевский взял данные у Астахова (“Расчет самолета на прочность”). Ошибочно указал для указанных прочностных свойств плотность бальзы 0.1 г/куб.см, а у Астахова - 0.18 г/куб.см. Ниже написано для плотности бальзы по Астахову.
Строго говоря, дерево и металл для объективности нужно сначала поставить в одинаковые условия. Т.е. считать не на предел прочности, а на предел выносливости. Для Д16Т - это всего 10 кгс/кв.мм, для 30ХГСА - от 25 кгс/кв.мм. Дерево, как известно, не боится циклических-усталостных нагрузок. Для сосны и бальзы остается тот же самый предел прочности на сжатие. С этой точки зрения, сосна выигрывает у Д16Т по удельной прочности (на сжатие) в 1.9 раза, бальза - в 1.5 раза. У стали еще хуже!
Для авиамоделизма, конечно, предел усталости не актуален. Предел прочности, в общем, тоже (разве что для расчета полок лонжерона его в принципе можно учитывать (но кто, интересно, это делает - считает, а не строит с точки зрения т.н. “конструктивных соображений” ?). 😉
Гораздо важнее для моделей понятие жесткости (“изгибной” или “балочной”) и устойчивости элементов.
Самый распространенный элемент конструкции - это т.н. “пластина”: это оперение с рулевыми поверхностями, задние кромки, элероны, закрылки, нервюры, зашивки лобиков, стенки лонжеронов и т.д. и т.п., да и сами полки лонжеронов тоже, в принципе, представляют из себя “пластины”.
Жесткость пластины (балки) вычисляется по известной формуле: EJ, где E - модуль упругости, J - момент инерции сечения.
J = a*b*b*b/12, где а - ширина пластины(балки), b -высота. Куб этой высоты b (строительной высоты) категорически влияет на жесткость элемента!
Для Д16Т - Е=7200 кгс/кв.мм (р=2.8 г/куб.см), для липы - Е=900 кгс/кв.мм (р=0.48 г/куб.см), для сосны - Е=1100кгс/кв.мм (р=0.52г/куб.см), для бальзы - Е=680 кгс/кв.мм (р=0.18 г/куб.см).
Сравниваем пластины из этих материалов с бальзовой пластиной толщиной (строительной высотой) b=2 мм по критерию - “одинаковая масса пластин”.
1)Для липовой пластины той же массы получим толщину b=0.75 мм. Жесткость же EJ пластины из липы будет в 14.33 раза меньше жесткости пластины из бальзы (той же массы).
2)Для сосновой пластины толщиной b=0.69 мм - жесткость в 14.9 раз ниже жесткости бальзовой пластины (той же массы).
3)Для Д16Т - толщиной b= 0.1285 мм (фольга) жесткость в 356 раз! меньше жесткости пластины из бальзы (одинаковой массы). 😒
Если же взять за критерий “одинаковую жесткость пластин” и сравнивая с той же бальзовой пластиной толщиной b=2 мм, то:
- для липовой пластины получим толщину b=1.82 мм, а масса ее будет в 2.43 раза больше.
- для сосновой пластины - b=1.7 мм, масса в 2.46 раз больше массы бальзовой.
- для пластины из Д16Т - b=0.91(уже не фольга), масса в 7.1 раз больше массы бальзовой пластины той же жесткости.
Для подобранной бальзы плотностью р=0.1 г/куб.см и ниже с соответствующими характеристиками, вероятно, выигрыш будет еще существеннее.
Т.е. вы в принципе! не можете собрать более легкую авиамодель той же жесткости (в понятном и известном смысле - той же прочности) из всевозможных материалов “планеты Земля” в сравнении с бальзовой! 😃
P.S. Композиты - специфическая область, в большей степени для серийного производства. Выигрывают чаще всего за счет идеальной аэродинамической поверхности, а по массе часто проигрывают. 😉
P.S.S. Извиняюсь за много букв. 😃
Кому нужна быльза, пишим в лс.
Т.е. вы в принципе! не можете собрать более легкую авиамодель той же жесткости (в понятном и известном смысле - той же прочности) из всевозможных материалов “планеты Земля” в сравнении с бальзовой!
Наверно все-таки не всегда. Иначе как же тогда карбоновые зальники F3P А.Ланцова и А.Морозова?
как же тогда карбоновые зальники
Где растёт карбон?
О.К.Гаевский -моделист от Бога, поэтому его и взял к себе в ОКБ Яковлев…
Имел честь работать под его началом в макетном цехе №7.
Пользовался он проверенной инфой на ТО время.
Покровительствовал, моделистам в ОКБ, да и меня взяли только из-за того что моделист, если слышали такую фамилию Булатников, рабочие столы рядом,так он меня учил, Малиновский, Комиссаров, всех не перечислить.
От это было время…
Простите навеяло…
Где растёт карбон?
в цеху…
на угольных волокнах, окроплённых смолой…
Где растёт карбон?
Там же где и Д16Т и 30ХГСА.
О.К.Гаевский -моделист от Бога, поэтому его и взял к себе в ОКБ Яковлев…
Имел честь работать под его началом в макетном цехе №7.
Пользовался он проверенной инфой на ТО время.
Вообще, если вы о плотности бальзы, Гаевский взял всю таблицу из книги (указана ниже). Расхождение только по плотности бальзы.
Из четверых авторов конкретно деревом занимался Макаров С.Я. (есть книги этого автора).
Астахов М. Ф., Каравальцев А. В., Макаров С. Я. и Суздальцев Я.Я.
Издательство: гос-е изд-во оборонной промышленности
Год издания: 1954
Т.е. вы в принципе! не можете собрать более легкую авиамодель той же жесткости (в понятном и известном смысле - той же прочности) из всевозможных материалов “планеты Земля” в сравнении с бальзовой!
😝
… 😛
😁
Наверно все-таки не всегда. Иначе как же тогда карбоновые зальники F3P А.Ланцова и А.Морозова?
Интересная мысль… Не знаю в чем там дело, никогда не занимался зальными, но:
Для однонаправленного углепластика - Е=700 ГПа !!! = 70000 кгс/кв.мм (р=1.5 г/куб.см), для однонаправленного стеклопластика - Е=1800 кгс/кв.мм (р=1.6 г/куб.см).для бальзы - Е=680 кгс/кв.мм (р=0.18 г/куб.см).
Сравниваем пластины (балки) из этих материалов с бальзовой пластиной толщиной b=2 мм по критерию - “одинаковая масса пластин”:
-
для однонаправленного стеклопластика получим толщину b=0.225 мм. Жесткость же EJ этой пластины (балки) будет в 265 раз! меньше жесткости пластины из бальзы (той же массы) (немного лучше Д16Т),
-
для угольного однонаправленного пластика получим толщину b=0.24 мм. Жесткость же EJ этой пластины (балки) будет в 5.6 раза меньше жесткости пластины из бальзы (той же массы).
По критерию “одинаковая жесткость пластин” в сравнении с жесткостью той же бальзовой пластиной толщиной b=2 мм получим:
- для однонаправленного стеклопластика – толщину b=1.446 мм, а масса будет в 6.43 раза больше бальзовой пластины той же жесткости (почти как у Д16Т),
- для угольного однонаправленного пластика – толщину b=0.427 мм, а масса будет в 1.778 раза больше бальзовой пластины той же жесткости.
Тут нужно отметить, что судя по информации из инета, характеристики взятого однонаправленного углепластика с модулем упругости Е=700 ГПа!!! (у стали, кстати, Е=210 ГПа) и плотностью 1.5 г/кв.см – это все таки исключительные свойства на современном уровне развития этой самой отрасли композитов. Доступные виды угля имеют существенно худшие характеристики как по модулю упругости, так и по плотности (от 1.7 до 1.9 г/кв.см).
Тем не менее, относительно изгибной жесткости супер-мупер фантастического современного карбона… изгибная жесткость бальзовой пластины даже среднего качества! (р=0.18 г/куб.см) пока все еще недосягаема для наипоследнейшего слова отрасли композитов по условию одинаковой массы! 😉
Конечно, бальза в весовом отношении проигрывает, к примеру, в полках лонжеронов по усилию растяжения-сжатия (F=σ*S) относительно других традиционных материалов: и липе, и сосне… и стеклу, и углю, т.к. ее предел прочности σ (на растяжение-сжатие) существенно ниже аналогичных характеристик указанных материалов. Но за счет большей площади сечения бальзовые полки имеют при этом существенно большую (на порядок) изгибную жесткость EJ, чем у остальных материалов. Поэтому, неся те же нагрузки и воспринимая те же изгибающие моменты, бальзовые полки лонжеронов позволяют сократить количество подкрепляющих элементов (нервюры, полунервюры, стенки лонжеронов…) и, в конечном счете, снизить массу конструкции. Тем более, что львиная доля элементов традиционных конструкций авиамоделей все таки работает отнюдь не на растяжение-сжатие или сдвиг, а по большей части на изгиб.
Собственно, поэтому, бальзу и называют “авиамодельным деревом”. В условиях относительно небольших нагрузок, связанных с размерностью и скоростями моделей, бальза остается вне конкуренции. А если учесть дружественность, приятность и легкость обработки этого удивительного материала, а также современную доступность (мечта многих поколений отечественных авиамоделистов)… то выводы, как говорится, делайте сами… Мне вот так кажется… 😃
P.S. Сравнение производилось для всех материалов по модулю упругости Е для растяжения. Правильнее было бы сравнивать по модулю упругости на изгиб, который несколько ниже и особенно для волоконных материалов (дерево, стекло, уголь). Но где взять данные? Поэтому, для сравнения характеристик материалов было взято предположение, что модули упругости на растяжение относительно модулей упругости на изгиб соотносятся примерно одинаково для указанных волоконных материалов.
В условиях относительно небольших нагрузок, связанных с размерностью и скоростями моделей, бальза остается вне конкуренции. А если учесть дружественность, приятность и легкость обработки этого удивительного материала, а также современную доступность (мечта многих поколений отечественных авиамоделистов)…
Полностью поддерживаю.