Rumpf

I. Rumpfbau

Die Entscheidung für unser Bootsbaumaterial ergab sich aus vielen Büchern (ca. 100, vorwiegend aus USA, AUS, UK), Internetseiten, Newsgroups und persönlichen Gesprächen. Da wurde man z.T. sehr heftig mit den „Religionsgemeinschaften“ rund um die Baumaterialien und Baukonzepte konfrontiert, erhielt aber dadurch zwangsläufig sehr schnell eine kritische Einstellung zu den so vertretenen Dogmen und Weitergesagtem. Irgendwann konzentrierten wir uns dann in aller Ruhe auf unsere eigenen Möglichkeiten beim Bau. Das Motto lautet für uns, mit allen Konsequenzen :

Wenn in Alu, dann in Alu !

Wie bei den meisten Dingen des Lebens kann man nicht alle Vorteile im Material seiner Wahl vereinigen. Für uns liegen sie im Gewicht und der einfacheren Bearbeitung mit Werkzeugen die wir kennen. Bisher lag nur gute Schweißerfahrung mit Autogengeräten vor, Elektroschweißen muss erst noch gelernt werden. Und warum dann nicht gleich Aluschweißen, wenn man da noch nicht vorbelastet ist. Die ersten Testschweißungen haben bereits genug eigenes Vertrauen aufgebaut. 1 Rolle Aludraht und 2 Flaschen Argon a 10 l wurden dabei systematisch verbraucht. Von den Nachteilen des Alubaus bleibt uns jetzt noch die Elektrolyse, aber erst dann wenn das Boot im Wasser sein wird. Wir denken, dies schaffen wir auch noch, so wie die anderen, etwas höheren Aufwendungen.

Wir verwenden Aluminium in den Legierungen 5083 für alle Teile im Wasser (Platten, Knickrundstab, Ruder) und die weitere Beplankung sowie den Aufbau. 6060 und 6082 als T-Profile und Rohre für Spanten, Wrangen, Stützen, Deckbalken, Knicke usw. Das Stevenrohr aus Stahl mit Welle, wird in ein eingeschweißtes Alurohr entsprechender Stärke, eingeklebt.

Erste Alulieferung - Platten

Erste Alulieferung – Platten

Erste Alulieferung - Rohre

Erste Alulieferung – Rohre

Erste Alulieferung - Profile

Erste Alulieferung – Profile

Das gesamte Boot wird in Alu gebaut. Kielsohle 20 mm, Kielplanken 8 mm, Boden 7 mm, Rumpfplanken 6 mm, Aufbau 5 mm.
Die verwendeten Profile sind ausschließlich T-Profile in den Maßen 80x80x7 (Wrangen, Decklängsstringer, ein Rahmenprofil), 60x60x6 (Motorraumspanten) 40x40x5 (Deckquerstringer) und 40x40x4 (Spante). Die Schotte gleich wie Rumpfbeplankung.

Etwas ungewöhnlich sind zwei Punkte hervorzuheben. Die Beplankung wird, so meinen wir, etwas vereinfacht, indem wir zwischen die einzelnen Plankengänge je ein 30×5 mm Rohr dazwischen schweißen, am ersten Knick wird ein Rundstab 30 mm verwendet. Dies ergibt zwar eine doppelte Anzahl von Schweißnähten für die Knicke, wir denken aber diese Aufgabe besser lösen zu können als die Platten Stoß auf Stoß zu setzen. Außerdem sollte dieses Boot auch keine Hochglanzyacht werden, sondern ein Gebrauchsboot.

Prinzip der Beplankung der Rumpfseiten. Die Spanten (siehe oben) werden für die Aufnahme der Rohre ausgeschnitten.  Die um die 18 - 41 cm variierenden Planken werden dazwischen geschweißt

Prinzip der Beplankung der Rumpfseiten. Die Spanten (siehe oben) werden für die Aufnahme der Rohre ausgeschnitten. Die um die 18 – 41 cm variierenden Planken werden dazwischen geschweißt

Der zweite Punkt ist die Konstruktion mit einem Tunnel, verlaufend mit 7 Grad Eingang vom Kiel, einem zylindrischenteil über dem Propeller und einer Art von Trompete, in der das Ruder Platz findet. Durch diese Konstruktion wird der Tiefgang um ca. 25 cm verringert. Die Kielsohle verläuft ab Übergang Tunnel-Kastenkiel nach unten und bildet am Ende noch einen Schutz für den Propeller und eine Unterstützung für das Ruder.

 

Hier erkennbar der Tunnel mit den drei Teilen, die Schotte und die o.a. Rohre in den Knicken.

Hier erkennbar der Tunnel mit den drei Teilen, die Schotte und die o.a. Rohre in den Knicken.

Die erste Bauphase: Kiel, Tunnel, Profile und Schotte aufgebaut. Dann zumindest den ersten Plattengang, um für die Montage der Bodenplatte eine entsprechend stabile Form zum beiziehen der Platten zu erhalten. Man erkennt das stärker ausgelegte Rahmenprofil im Vorschiff und die etwas stärker ausgelegten Spante im Motorraum.

Die erste Bauphase: Kiel, Tunnel, Profile und Schotte aufgebaut. Dann zumindest den ersten Plattengang, um für die Montage der Bodenplatte eine entsprechend stabile Form zum beiziehen der Platten zu erhalten. Man erkennt das stärker ausgelegte Rahmenprofil im Vorschiff und die etwas stärker ausgelegten Spante im Motorraum.

Die einzelnen Arbeitsgänge im Alu-Bau

Biegen von Spanten und Wrangen

Biegen von Spanten und Wrangen

Biegen von Profilen

Wrangen_Tunnel

Andere Profile müssen aus Platten geschnitten werden.  Hier eine Tunnelwrange, mit einer Stichsäge ausgeschnitten und eine Kielplanke mit Plasmabrenner entlang einer gekrümmte Leiste.

Andere Profile müssen aus Platten geschnitten werden.
Hier eine Tunnelwrange, mit einer Stichsäge ausgeschnitten und eine Kielplanke mit Plasmabrenner entlang einer gekrümmte Leiste.

Teamarbeit beim Biegen der Knickrohre

Teamarbeit beim Biegen der Knickrohre

Spante_Wrangen_schweissen

Schweissen des Kiels und der Profile aus Wrangen und Spanten

Schweissen des Kiels und der Profile aus Wrangen und Spanten

Schweissen des Tunnels

Schweissen des Tunnels

II. Abwicklung des Rumpfes

Die Plattengänge für dieses Boot wurden mit partiellen Kegel- und Zylinderteilen angenähert/geformt. Im Folgenden eine kurze Darstellung der Vorgangsweise. Ausdrücklich werden hier nur die Schritte für dieses Boot skizziert. Für andere Bootsformen könnten sich andere Wege und Einstellungen ergeben.

Vorausgesetzt wird Wissen um die Möglichkeiten, krumme Flächen mit abwickelbaren Flächen anzunähern. Man kann solche Abwicklungen natürlich auch auf Papier mit Bleistift und Lineal erreichen, wie es in vielen Publikationen für den Amateurbootsbau beschrieben wird bzw. verwendet eines der angebotenen Programmpakete. Da in den für uns erschwinglichen Sphären solcher Programme für die meiste Arbeit der Konstruktion eines Bootes letztendlich noch zusätzlich ein CAD-System gefordert wird, haben wir uns gleich für ein solches entschieden und den vorliegenden Versuch der semiautomatischen Abwicklung durchgeführt.

Verwendet wurde Autocad LT 2000 in der Standardversion , ohne weitere spezielle Plugins, mit der Maus als graphisches Eingabegerät.

Mit dieser Version war ein komplettes 3D-Konstruieren möglich und auch das Erstellen von Makros war nicht schwierig.

Für diese Aufgabe sollten folgenden Funktionen in einem CAD-System zur Verfügung stehen:

        • Isometrische Ansichten, die durch einfaches Klicken von Schaltflächen einstellbar sind.
        • Beliebige Definition der Lage von Koordinatensystemen durch 3 Punkte, und einfaches Drehen über eine der drei Achsen im Raum.
        • Schneller Wechsel zur Ansicht in das aktuell eingestellte Koordinatensystem (X-Y-Ansicht, Z-Achse projizierend)
        • Die Eingabe, besser das Kopieren von zumindest einzelnen 3D-Punkten aus anderen Programmen (hier MS-Excel). Bei Autocad muss man den „.“ (Punkt) als Dezimalzeichen in Excel mit einer Textfunktionen korrigieren.
        • Kürzen und Verlängern von Linien in Bezug auf andere Linien oder Objekten im Raum oder in der Ansicht, auch wenn kein wahrer Schnittpunkt im Raum vorhanden ist (scheinbare Schnittpunkte)
        • Räumliches Drehen von Objekten im Raum mit Bezug auf andere Objekte und -teile.
        • Zusammenfassung von Einzelbefehlen zu Makros, für schnelleres Arbeiten.
        • Ebene Flächen aus 4 oder 5 Punkten beliebig im Raum zu zeichnen (Autocad-Regionen). Dies ermöglicht die Kontrolle der Abwicklung, da die Abschnitte von Kegel- oder Zylinder zwischen Erzeugenden ebene Flächen sein müssen.
        • Zeichnen von z. B. Splines, um aus definierten, weiten Stützpunkten eine entsprechende Dichte von Punkten z.B. durch Schnitte graphisch zu interpolieren.
        • Aufteilungsfunktion, um Stützpunkte in gewünschter Dichte automatisch entlang einer Linie, eines Spline oder Bogens zu erreichen.

Für die folgenden Berechnungen wurde MS-Excel verwendet. Aus skizzierten Stützstellen von Rumpflinien in Grund- und Aufriss wurden 3 -5 Punkten übernommen, damit eine mathematische Funktion erstellt, um dann eine dichte Punktfolge zu rechnen. Die Übernahme ins Autocad erfolgte mit Copy-Paste (hier Dezimalzeichen „,“ durch „.“ ersetzt). Die weitere Konstruktion erfolgte dann dort.

Die Übernahme von 3-5 Punkten und die Berechnung einer Funktion (Buglinie und Hecklinie im Grundriß als Funktion mit X**4, die Decklinie mit einer Funktion X**2, beide mit Ausgleichsrechnung erstellt) entspricht dem Straken mit einer Latte.

Der Rumpf wurde in drei Abschnitten betrachtet. Der Bugabschnitt bis zum Übergang in den eher geraden Mittelteil und der Heckabschnitt, wieder stärker gekrümmt. Der Bug und das Heck sollte nach Kegeln, der Mittelteil nach Zylindern abgewickelt werden, der Boden aus Zylinder- und Kegelstücken.

Begonnen wurde mit einer freien Skizze der Decklinie im Grundriß. Einige Punkte entlang dieser Linie gingen in einen Ausgleich für eine Funktion 4. Grades ein, erstellt in Excel, wo man auch eine schnelle Darstellung in einem Diagramm erreichen kann. Eine mittlere Anzahl von dann berechneten Stützpunkten wurde zur Kontrolle ins Autocad übernommen, mit einem Spline verbunden und auf Zufriedenheit über die Form geprüft. Nach einigen Korrekturläufen, wurden dann die Kurvenpunkte in einem regelmäßigen Abstand (hier ca. 20 cm) in Autocad automatisch gezeichnet (siehe Abbildung 1 : Grundriß der Decklinie)

Desgleichen wurden die Decklinie in der Seitenansicht skizziert, anschließend mit einer Funktion 3. Grades ausgeglichen. (siehe Abbildung 1 : Seitenansicht der Decklinie). Damit war auch je ein Punkt als Schnittpunkte mit der skizzierten Buglinie, Mittelspant und Hecklinie definiert.

Die weiteren Rumpflinienformen in der Seitenansicht ergaben sich durch eine Aufteilung der skizzierten Bug-, Heck und Mittelspantlinie um die gewünschte Anzahl der Plattengänge. Hierzu wurden die drei Punkte an der Bug-, Heck- und Mittelspantlinie in eine Funktion 3. Grades übernommen und weiter siehe oben.

 

Abbildung 1

Abbildung 1

Von den regelmäßigen Stützstellen der definierten Buglinie im Grundriß wurden in Z-Richtung Strahlen gezogen und dann in der Seitenansicht an der Decklinie gekürzt. Hiermit ergab sich die Decklinie im Raum. Damit war die Decklinie rund um den Rumpf gegeben. Konstruiert wurde natürlich nur eine Hälfte des Rumpfes.

Mit der Decklinie konnten nun die weiteren Rumpflinien im Raum wie folgt konstruiert werden. (siehe Abbildung 2, hier nur für den Bug ausgeführt). Im Prinzip war ein Kegel pro Plattengang zu konstruieren, wobei eine Tangentialebene am Bug und eine zweite am Übergang zum Mittelteil anliegt. Auf der Schnittgerade dieser beiden Ebenen muss die Spitze des Abwickelkegels liegen.

Im Punkt A wurden zwei Strahlen gezeichnet. Einer läuft durch den 2. Punkt entlang der Decklinie (annähernd eine Tangente entlang der Decklinie im Bug) der zweite Strahl durch den nächsten Buglinienpunkt (annähernd eine Tangente an die Buglinie. Aus diesen beiden Strahlen wird eine Ebene definiert (grün), welche die Tangentialebene im Bug am ersten Plattengang (näherungsweise) darstellt.

Im Punkt B wurde nach der gleichen Art eine Tangentialebene im Übergangsspant zum Mittelteil erreicht. Achtung, die Schnittpunkte der beiden Tangentenpaare sind nur scheinbare Schnittpunkte in der jeweiligen Ansicht. Die Schnittgerade der beiden erreichten Ebenen muss erst noch konstruiert werden.

In Punkt A wird ein Koordinatensystem durch 3 Punkte definiert. Punkt A, Punkt auf der Tangente an die Buglinie und Punkt auf der Decklinientangente. Nach einer anschließenden Drehung um die Y-Achse und dem Wechseln in diese Ansicht, sieht man die definierenden Tangenten bzw. Ebene projizierend, d.h. als eine Linie. Und man sieht einen Schnittpunkt mit der Tangente an den Spant aus Punkt B. Hier setzt man einen Punkt auf diesen scheinbaren Schnittpunkt, allerdings auf die Tangente im Spant. In Autocad wird dies durch die Anzeigenreihenfolge für die Spanttangente erreicht, indem diese Linie ganz nach oben setzt. Dies ist ein Punkt auf der Schnittgerade der beiden Ebenen. So verfährt man auch beginnend in Punkt B. Eine zweiter Punkt der Schnittgerade wird konstruiert. Durch diese beiden Punkte läuft dann die Schnittgerade (s), auf welcher auch die Spitze des Kegels liegen muss.

Die Spitze des Kegels kann eigentlich beliebig entlang von s festgelegt werden. Je weiter man diesen Punkt von dem zu erstellenden Plattengang weg legt, desto „senkrechter“ werden die Erzeugenden des Kegels die Rumpflinie schneiden. Dies kann für die Fertigung der Plattengänge von Vorteil sein, da ein Biegen einfacher sein dürften. Außerdem werden bei Spantenbauweise die eingebogenen Plattengänge näher an die Spanten zu liegen kommen.

Hier wurde der Mittelpunkt zwischen den beiden gefundenen Schnittgeradenpunkten verwendet, dieser lag meist günstig. Für andere Bootsrümpfe könnte eine wesentlich andere Lage auf (s) sinnvoll sein, um z.B. den Übergang zum benachbarten Plattengang runder zu gestalten.

Diese beiden Schnittpunkte können auch oberhalb eines Plattengangs zu liegen kommen, je nach Verlauf (siehe Schanzkleid, das hier nach innen fällt).

Abbildung 2

Abbildung 2


Nun zieht man Strahlen von der Kegelspitze (in der Abbildung unten, nicht dargestellt) zu den Stützpunkten der Rumpflinie (Kn-1). In der Seitenansicht werden nun diese Strahlen an der entsprechenden Rumpflinie im Seitenriß gekürzt und damit die Knicklinie kn entlang der abgeschnittenen Erzeugenden im Raum erreicht. Jeweils zwei benachbarte Strahlenabschnitte ergeben ein ebenes Viereck.

In den Übergängen liegt oft der vierte Punkt außerhalb der Platte. Hier hilft man sich mit Dreiecken, die durch Abschneiden des überstehenden Vierecks am Gangende erreicht werden. (siehe Abbildung 3 im Bug) Kleine Flächen kann man auch noch zusammenfassen, sofern der Genauigkeitsverlust in Grenzen bleibt.

Eventuell war der hier gewählte Stützpunktabstand entlang der Knicklinien für die reine Abwicklung zu dicht gewählt, für die Darstellung des Rumpfes als Bild aber von Vorteil und damit der Aufwand gerechtfertigt. Für vorbereitende Konstruktionsversionen wird eine weniger dichte Stützpunktfolge empfohlen.

Die Vierecke und Dreiecke wurde mit 3D-Polygonen nachgezogen und in Regionen umgewandelt (Autocad-spezifisch ?, Regionen müssen eben sein). Gelingt dies, hat man die Sicherheit, dass tatsächlich alle beteiligten 3 oder 4 Punkte in einer Ebene liegen. Gleichzeitig kann man sich den fertigen Rumpf „shaded“ aus allen Richtungen betrachten, sozusagen als Belohnung (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3

Abbildung 3

Die Bodenplatte kann man bei dieser Bootsform sehr einfach durch legen von parallen Strahlen (= Zylinder mit projizierter Knicklinie als Grundlinie) im gewünschten Winkel durch die Stützpunkte des ersten Knicks legen, mit der Mittelachse kürzen und dann wieder die Regionen über 3D-Polygone bilden. Im Heckbereich werden Strahlen von einem Übergangspunkt aus gelegt (= Kegel mitmit projizierter Knicklinie als Grundlinie). Die Regionen sind dann Dreiecke.

Nun geht’s an die Abwicklung der Plattengänge. Dies ist ein sicherlich zeitraubender Vorgang, man kann es sich bis zur Endversion der Rumpfkonstruktion aufsparen, für den Zuschnitt des Baumaterials.

 

Abbildung 4

Abbildung 4

Es gilt alle einzelnen Drei- und Vierecke in eine Ebene zu drehen (siehe Abbildung 4). Dies kann nur iterativ geschehen. Man definiere eine Koordinatensystem mit X-Achse durch die Kante, welche die bereits eingeebneten Regionen von den noch zu behandelnden Regionen trennt. Die Y-Achse durch einen der Eckpunkt auf dem schon eingeebneten Teil. Dann drehe man das Koordinatensystem um die Y-Achse um 90 Grad (X2), wechsle in diese Ansicht und man sieht die bereits gedrehten Plattenteile als eine Linie. Ebenfalls die erste angrenzende Region, diese liegt ja über die gemeinsame Kante projizierend. Allerdings nicht in der selben Richtung wie erstere. Nun müssen alle restlichen (roten) Regionen gemeinsam um diese Richtungsabweichung gedreht werden.

Die Abfolge von mehreren Drehungen und Funktionen kann man in einem Makro zusammenfassen.

Das Ergebnis sind dann die Zuschnittspläne für die Plattengänge (Abbildung 5)

 

Abbildung 5

Abbildung 5

Die fertigen Linien übereinandergelegt ergeben das „Schnittmuster“, das mit einem Schnitträdchen aus Großmutter’s Nähkiste auf das Baumaterial oder wie hier, zuerst auf dünne HF-Platten übertragen wird. Diese Holzplatten können dann beim Bau nach dem Anpassen ev. noch leicht korrigiert werden. Anschließend werden die Aluplatten mit einem Plasmaschneider entlang dieser Platten ausgeschnitten.

Abbildung 6

Abbildung 6

Abschließend noch ein paar Bemerkungen zur Genauigkeit. Für die Abschätzung der Längengenauigkeit kann man einen Spline im Grundriß, etwa in der Form der Decklinie durch ein Polygon mit einzelnen Stützpunkten in gewünschter Dichte annähern. Man misst beiden Linienzüge und erhält dann eine Differenz bei gewählter Punktdichte. Damit lässt sich vorab der Aufwand (= Dichte der Stützpunkte) nach dieser Methode anpassen bzw. die erreichbare Genauigkeit beim Bau abschätzen.

Für die Genauigkeit der Plattenbreiten wird eher die Übertragung der Schnittmuster (sind Polygonzüge) auf das Material ausschlaggebend sein, ein sinnvolles Straken der Linien wird eine ausreichende Genauigkeit bringen. Die Genauigkeit der einzelnen Stützpunkte selbst bleibt von der Punktdichte unberührt.

Für die Übergänge entlang der Plattenteile wird die Genauigkeit des hier vorgestellten Verfahrens ausreichend sein. Man könnte die Tangentialebenen natürlich noch besser definieren. Liegen aber keine extreme Krümmungen in der Nachbarschaft von Übergängen, wird eher die CAD-Genauigkeit besser als die Realität beim Bau bleiben.

III. Biegen von Spanten und Wrangen

Die Bootsform ist ein Multiknickspanter mit einer seitlichen Plattengangbreite von 18 bis 41 cm. Die Baumethode ist eine Querspantbau, etwas auch längs unterstützt durch die relativ starken Knickrohre, -stäbe.

Für die Spanten und Bodenwrangen können unterschiedliche Formen und Halbzeuge eingesetzt werden. Neben geschnittenen Profilen, mit oder ohne geschweißtem Flansch, kamen Rechteckstäbe, I-, L und T-Profile in Frage, die dann gebogen werden müssen. In vielen Publikationen wird eine Vorrichtung gezeigt, die mit hydraulischen Wagenhebern funktioniert. Damit können sehr unterschiedliche Form gebogen werden, und dies mit relativ geringem Kraftaufwand.

So eine Vorrichtung haben wir gebaut, die es ermöglicht, eine große Anzahl von Biegungen, möglichst kontrolliert und schnell (und auch genau) durchzuführen. Die gewünschten Winkel waren aus der Konstruktion bekannt. Für die Bodenwrangen konstant 10 Grad und bei den Spanten zwischen 3 und 8,5 Grad, jeweils von 180 Grad aus gesehen.

Biegemaschine

Biegemaschine

Begonnen wurde mit dem Bau einer ersten Vorrichtung aus diversen Stahlrestteilen und Widerlagern, die wir drehen ließen. Zwei Scheiben ca. 15 mm stark, die geteilt dann die vier Halbbögen ergaben. Wir haben uns für L- oder T-Profile zum Bau entschieden.
Mit den großen Aussenscheiben würden nur die Flansche aufliegen, für die Unterstützung der Profilstege waren noch Zwischenscheiben nötig. Die wurden in Durchmesser und Dicke an die Profildimensionen angepasst. So können Profile 40 x 40 x 4, 40 x 40 x 5, 50 x 50 x 5, 60 x 60 x 6 und 80 x 80 x 7 mm gebogen werden.
Die Zwischenscheiben waren ca 1/2 mm stärker als die Stege, um eine leichte Verdickung der Stege an den Druckstellen bei der Biegung aufzufangen und die Profile leicht wieder herausziehen zu können. Die Verschraubung war seitlich für die beiden Widerlagerscheiben und die Zwischenscheibe sowie nach oben hin zum Querbalken erforderlich. Die Querträger waren ebenfalls mit den Seitenteilen verschraubt. Zu Beachten ist hier ein leichter Zugang zu den Schrauben, um ev. Umbauarbeiten für andere Profile oder der Widerlager zu erleichtern.

Auf den Wagenheberkopf wurde ein oben abgerundeter Würfel aufgesetzt. Leider war es nicht möglich diesen am Heber mit einer Schraube zu fixieren. Eine Bohrung unten, im Durchmesser des Heberkopfes (5 mm tief) war dann aber ausreichend für eine seitliche Stabilität. In den Würfel wurde noch vorne ein Gewinde gebohrt für eine Schraube als Griff, der die Ausrichtung des Würfels parallel zum Profil erleichtert.

Scheiben und Zwischenscheiben, Winkel für Schiebelehre aufgesetzt, Würfel für Heberkopf mit Schraube nach vorne, und Winkelmesser mit verlängertem Arm.

Scheiben und Zwischenscheiben, Winkel für Schiebelehre aufgesetzt, Würfel für Heberkopf mit Schraube nach vorne, und Winkelmesser mit verlängertem Arm.

Für die Dimensionen der Vorrichtung sollte man folgende Punkte beachten :

  • Die Profile sollten sich leicht seitlich einschieben und herausziehen lassen.
  • Die Höhe hängt vom Heber (den Hebern), den Profildimensionen, den Widerlagern und notwendigen Dimensionen der Querträger unten und oben ab. Zusätzlich sollte man noch an eine Auflage am Heberkopf denken, um die Profile nicht zu beschädigen (hier Extrawürfel bzw. Aluplättchen)
  • Die Vorrichtung sollte auf einem Tisch fixierbar sein (temporär mit Schraubzwingen) und eine sitzende Arbeitstellung erlauben. Hat sich hier bewährt, da eine kontinuierliche Sicht auf die Schiebelehre notwendig ist.
  • Die Widerlager mit den Zwischenscheiben müssen so hoch sein, dass die Profilstege im gebogenen Zustand in der Mitte nicht am Querträger oben anschlagen. Wir hatten hier noch zusätzlich kleine Blöcke zur Erhöhung der Widerlager nach unten anfertigen lassen. Ein Paar der Bohrungen sollten Langlöcher sein, für die unterschiedliche Dicke der Zwischenscheiben.
  • Die Widerlager und Zwischenscheiben je Profildimension, sollten unbedingt querverschraubt sein, also Bohrungen für die Schrauben mit genügend Spielraum an den kleinen Zwischenscheiben anordnen.
  • Bei der Höhe der Vorrichtung sollte man ev. auch noch ein Rückbiegen mit einkalkulieren. Man kann den Profilflansch auf die Widerlager und mit einem Zwischenplättchen am Heberkopf, den Steg auflegen. Der hierfür benötigte Zwischenraum ist aber erheblich größer, weil die Profile nach unten gebogen eingesetzt werden müssen.
  • Den Abstand der Widerlager sollte man nicht zu eng wählen, (geringer Abstand = größerer Biegekraft, kantiger Knick) allerdings erhält man auch eine größere Biegestrecke. Hierzu wurden mehrere Bohrungen im Querträger angelegt und ein wenig getestet.
  • Die Wagenheber wurden am unteren Querträger verschraubt, der 20 t-er wurde mit einem L-Profil versehen, um ihn durch anlegen an den Querträger zu justieren (die Grundplatte war zu groß).
  • Gebogen wurde hier nur kalt. Alu müsste man so auf ca. 250 Grad (ziemlich genau) erwärmen und möglichst schnell abkühlen. Anschließend hätte man so ca. eine 1/2 Stunde Zeit zum Biegen.

 

Die ersten Versuche mit L-Profilen waren nicht erfolgreich. Die Verwindung war sehr groß und damit unbrauchbar. Die T-profile ließen sich sehr gut biegen, ohne Verwindung.

Es wurden verschiedene Testwinkel gebogen, auch bis zum Bruch. Die Veränderung des Steges waren bis zu den gewünschten Winkel nicht zu erkennen, erst nach ca. 5 Grad über den größten Sollwinkel (Verjüngung bzw. leichte Fließrisse). Begonnen wurde mit einem 4t Heber, mit dem man die 40 x 40 x 5 und 40 x 40 x 4 T-Profile sehr leicht biegen konnte. Für die 60 x 60 x 6 Profile allerdings musste ein 8t Heber angeschafft werden, um den Heber nicht zu überlasten. Die Dimension der Vorrichtung ließ den größeren Heber gerade noch zu.

Jetzt galt es eine Art Mess- oder Zeigervorrichtung zu installieren, um wiederkehrende oder andere Winkel nach Einstellung zu biegen, ohne das Profil jedesmal für eine Kontrolle aus der Vorrichtung herausziehen zu müssen. Wäre für die 3 m langen Bodenwrangen sehr unhandlich gewesen.

Messbar in der Vorrichtung war nur der (Biege-) Weg des Wagenheberstempels. Eine Winkelmessung konnte nicht durchgeführt werden, da der Winkelmesser nicht plazierbar war. Außerdem müsste dieser am Profil „beweglich“ fixiert werden, um schon während der 4-7 Pumpbewegungen die Veränderung ablesen zu können.

Biegen / Schiebelehre

Biegen / Schiebelehre

Also wurde eine Schiebelehre, mit dem Tiefenmessstab durch den oberen Querträger geführt und auf die Biegefläche des Würfels am Heberkopf angelegt. Die elektronische Anzeige war sehr von Vorteil, weil man die Nullstellung bei leicht eingespannten Zustand des ungebogenen Profils abgleichen konnte. Bei mechanischer Schiebelehre musste man noch zusätzlich den Nullpunkt notieren und immer aktuell abziehen. Die Ablesung ist natürlich auch viel einfacher.
Bei den großen Profilen konnte der Tiefenmeßstab nicht am Würfel aufgesetzt werden, da die Flansche zu breit waren. Ein kleiner Winkel aus einem L-Profil wurde mit zwei Bolzenschrauben an den Steg des aktuellen Profils gehängt und durch eine Bohrung auf die Marke der Biegestelle mittig ausgerichtet. Ein Anlegen an den überstehenden Flansch wäre nicht günstig, da sich dieser etwas aber doch unterschiedlich aufwirft und damit keine gute Referenz bietet.

Wie kommt man nun zu den jeweiligen Maßen für die Sollwinkel?
Übrigens, die Anzahl der Pumpvorgänge ist kein gutes Maß. Selbst bei der Biegung mit der hier beschriebenen Methode und einem vermeintlichen Gefühl für einen bestimmten Biegeweg, gab’s durch Unachtsamkeit die eine oder andere Überbiegung.

Teststücke der jeweiligen Profildimension und ausreichend lang um über die Widerlager zu reichen, wurden, beginnend mit kleinen Winkel, systematisch stufenweise gebogen, jeweils aus der Vorrichtung gezogen und mit dem Winkelmesser nachgemessen. Der Biegeweg an der Schiebelehre und der erreichte Winkel im entspannten Zustand wurde notiert. Das ergab eine Meßreihe für jede Profilgröße in den gewünschten Winkelbereichen. Eigentlich entspricht Biegeweg und Biegewinkel keinem reinem geometrischem Verhältnis, da man die Überbiegung im Biegeweg mit nimmt.

 

Testreihe Spanten biegen

Testreihe Spanten biegen

Aus diesen Meßreihen konnte man graphisch eine Kurve erstellen, die den Biegewinkel in Abhängigkeit vom Biegeweg zeigt. Die etwas gedellte Form am Anfang dieser Kurve ist auf die unterschiedliche Rückfederung bei kleinen Winkelbereichen zu suchen. Wichtig war aber die stetige Form im Bereich der Sollwinkel. In Excel ergaben alle Punkte im Sollbereich eine Funktion und damit eine Rechenformel für die Biegewege/Sollwinkel, für je eine Profildimension.

Die Biegestellen (Koordinaten der Knicke) auf den Profilen sind aus dem Plan bekannt und könnten aufgetragen werden. Nun wird aber durch die Biegung das Profil außen länger. Diese Änderung muss man berücksichtigen. Deshalb wurde bei den o.a. Biegemeßreihen auch die Verlängerung der Profile mitgemessen. Vor der Biegung markiert man außerhalb der Biegestelle links und rechts der Biegemitte in gleichem Abstand je eine Referenz. Nach der jeweiligen Testbiegestufe legt man in Verlängerung von ungebogenen Steganteilen links und rechts ein Lineal an und mißt die Abstände der Referenzmarken zum Schnittpunkt der Lineale.
Für eine graphische Kontrolle wurden die Profile geknickt um den jeweiligen Winkel, gezeichnet. Zwei Rechtecke mit Breite lt. Profil und Länge wie die Referenzmarken vor dem Biegen, eines gedreht um den Winkel. Aber welcher Drehpunkt (-achse)? Eigentlich um die Biegemitte auf Höhe der neutralen Achse (siehe Widerstandsmomente von Profilen, Tabellenbuch Metall). Konstruiert wurde aber dieser Punkt aus den Überlängen, gemessen von den Referenzpunkten aus. Bei den hier gebogenen Alu-Profilen lag die tatsächliche Biegeachse weit ab von der Theorie, immer im Flansch. Je nach Profildimension etwas unterschiedlich, konnte aus der empirisch ermittelten Lage der Biegeachse die Reduktion errechnet werden. Aus den numerischen Werten der Profile (Abstände der Knickpunkte und Winkel) wurden in einer Tabelle die Verlängerungen abgezogen und die abzuschlagenden Distanzen aufsummiert.

 

Laufende Längen für die Biegestellen und der zugehörige Winkel (eigentlich 180 Grad - w) Die Verkürzung insgesamt hat hier einen Unterschied von ca. 28 mm. (der erste Punkt liegt hier über dem Kiel, hier nicht relevant für die Spanten, X und Y sind lokale Zeichnungskoordinaten)

Laufende Längen für die Biegestellen und der zugehörige Winkel (eigentlich 180 Grad – w). Die Verkürzung insgesamt hat hier einen Unterschied von ca. 28 mm (der erste Punkt liegt hier über dem Kiel, hier nicht relevant für die Spanten, X und Y sind lokale Zeichnungskoordinaten).

Die erreichte Genauigkeit war verblüffend. Nach der Biegung wurde sofort die Sehne der Profile gemessen. Hier lagen die Differenzen unter 3 mm (Wird dann beim Schweißern nicht so bleiben, wir werden sehen). Ebenso ergab das Anlegen an einen Plot die gleichen guten Ergebnisse in den Biegestellen

Bei den großen Profilen für die Bodenwrangen (80 x 80 x7, Legierung 6082, härter als 6060) konnte die Biegung nicht nur an einer Position durchgeführt werden. Die Gefahr einer Überbiegung des Materials war gegeben, das lag nicht am dritten Heber mit 20 t Kraft, sondern am Biegwinkel von 10 Grad und der Legierung. Deshalb wurden 5 Biegestellen, im ca. 5 cm Abstand, nacheinander gebogen. Die damit erreichte längere Rundung der Biegestelle ist kein Problem bei der vorgesehenen Konstruktion, hier werden die Kielsteifen angeschweißt.

Während man die Spanten einfach ablängt, war bei den Bodenwrangen noch die Symmetrie der gebogenen Profile zu erstellen. Die Marke der Biegestelle war nicht mehr unbedingt in der Mitte. Hier helfen eine (Holz-) Platte mit zwei kleinen Zylindern (Schrauben reichen auch), die symmetrisch zu einer Mittellinie links und rechts weit außerhalb der Biegstelle montiert liegen und zwei L-Profilen angelegt an den Steg auf jeder Seite, um damit den fiktiven Knickpunkt der Biegung festzustellen. Hierzu wurden zwei Metallsägeblatthälften (lagen gerade rum) mit ihren Löchern auf die L-Profile so genietet, dass diese Löcher in der Biegemitte übereinander lagen und mit einem Körner nachgerichtet werden können. An diesen Punkt wird nun die Holzplatte mit ihrer Mittellinie gelegt, die beiden Zylinder rangeschoben und über die Mittellinie eine neue Mitte am Profil markiert. Und es wurde von diesem fiktiven Knickpunkt, der auf der Holzplatte liegt ein gleiches Maß (120 cm) nach beiden Seiten aufgetragen, das man beim weiteren Bau als Ausgangsmarken für das Ablängmaß verwendet. Diese Vorrichtung wird dann auch zum Einrichten der Kielsteifen verwendet. Mit einem kleinen Schlitten können die trapezförmigen Kielsteifen in Tiefe und Winkel eingerichtet und für’s Schweißen fixiert werden.

Die Marken der 5 Biegestellen, angelegte L-Profile mit Sägeblattenden ergeben die Symmetrieachse der Biegung. Die Hilfsplatte (hellbraun, die dkl. braune in der Stärke des Profilsteges aufgeklebt) mit einer Mittellinie und zwei hier nicht sichtbar, außen liegenden kleinen Zylindern zum Anlegen. Der fiktive Knickpunkt liegt in der Verlängerung der ungebogenen Profilstege auf der Holzplatte.

Die Marken der 5 Biegestellen, angelegte L-Profile mit Sägeblattenden ergeben die Symmetrieachse der Biegung. Die Hilfsplatte (hellbraun, die dkl. braune in der Stärke des Profilsteges aufgeklebt) mit einer Mittellinie und zwei hier nicht sichtbar, außen liegenden kleinen Zylindern zum Anlegen. Der fiktive Knickpunkt liegt in der Verlängerung der ungebogenen Profilstege auf der Holzplatte.

Die Profile müssen noch abgelängt und dabei auf Gehrung geschnitten werden. Die notwendigen Angaben findet man in einer wie o.a. Liste der Profildaten, gerechnet aus dem Verschnitt von Spanten mit den Wrangen sowie den Deckprofilen.

Noch ein paar Anmerkungen rund um diese Methode :

  • Man sollte gleich den größt-notwendigen Heber kaufen. Wir mussten Lehrgeld in der Höhe von zwei weiteren bezahlen.
  • Ob man unbedingt gedrehte Widerlager benötigt ? Die Schmiegung der Auflageflächen für Profilflansche und -stege muss nicht sehr weit und nur aus der Auflagenmitte gegen die Biegestelle reichen, da hier die Winkel sehr klein waren. Man könnte auch einfach Quader außen und als Zwischenscheibe verwenden, sofern man die Auflagefläche gegen die Mitte hin, etwas abrundet. Allerdings muss man für die nötige seitliche Abstützung der Widerlager sorgen, um den Druck nach außen aufzufangen. Nur zwei schmale Stege würde ich für Alu nicht verwenden, das gibt sicher Kerben.
  • Die seitlichen Steher der Vorrichtungen zu schweißen, war im nachhinein keine gute Idee. Man sollte hier Schraubverbindungen wählen und die Längen möglichst groß zu wählen, da man so die Biegestellungen leichter an das Biegegut und die Höhe des Wagenheber anpassen kann. Außerdem läßt sich die Vorrichtung leichter zerlegen und verstauen. Dies war auch der Grund eine zweite, höhere bauen zu müssen. (die aber dummerweise wieder geschweißt wurde ?!)
  • Vorgezogene Testbiegungen mit verschiedenen Profilarten und -legierungen war sehr wichtig, wie sich allerdings erst danach herausstellte. Die Wahl von T-Profilen führte zu einer Nachführung der statischen Berechnungen bzw. der Dimensionierung. Man wälzt dann die Lieferprogramme von Alu-Händlern und wählt einfach die Dimensionen und die Legierung (siehe KONSTRUKTION, Tabelle des GL, Alu-Faktoren).
    Allerdings erfährt man dann, dass nicht alle Dimensionen und Legierungen, wie angeführt, lieferbar sind. Nur wenn man so ab 500 kg abnimmt, wäre es ev. möglich. Damit ging das Spiel der Dimensionierung in den GL-Daten weiter, weil die Alu-Faktoren für 6060 und 6083 unterschiedliche Widerstandsmomente fordern. Alle Profile wurden dann mit 6060 gewählt und zwangsläufig größer dimensioniert (wegen Alufaktor), außer den Bodenwrangen aus 6082. Letztere sind viel zu groß (80x80x7), es blieben aber keine Alternativen an Zwischengrößen bzw. an 6060-Profilen.
  • Für den Bau sind hiermit sehr genaue Profilformen vorbereitet. Ob’s hilft, werden wir sehen. Bei den Spanten werden noch für die Aufnahme der Knickrohre halbrunde Kerben ausgeschnitten. Eine Korrektur von ev. Veränderungen der Winkel durch Schweißen, können am Bau leicht korrigiert werden (…. vorerst noch Hoffnung, aber…)
  • Zu beachten ist, dass abgewickelte Plattengänge nicht unbedingt an den Spanten dicht anliegen. Dies hängt von den Erzeugenden der Wickelform ab, ob sie an den Spanten zu diesen räumlich nahezu parallel verlaufen. Bei der hier angestrebten Bootsform ist dies weitgehend, innerhalb von vertretbaren Toleranzen für das Schweißen, der Fall. Mehr oder weniger lange Biegestellen am Spant muss man relativ hierzu abschätzen, man könnte dann die Methode mit mehreren Biegepunkten an einer Biegestelle der Spanten wählen
  • Mit anderen Formen als Widerlager und Aufsätzen auf dem Heberstempel lassen sich sehr unterschiedliche Formen biegen, siehe LINKS – OSRAM VII – Website.

 

Einige der 18 Bodenwrangen, die nur aus 80x80x7 Profilen bestehen (exakt 10° gebogen, in Summe an 5 Stellen, um den Steg nicht zu überdehnen). Den Rest der Wrangen bilden Schotte und Tunnelwrangen.

Einige der 18 Bodenwrangen, die nur aus 80x80x7 Profilen bestehen (exakt 10° gebogen, in Summe an 5 Stellen, um den Steg nicht zu überdehnen). Den Rest der Wrangen bilden Schotte und Tunnelwrangen.

44 Spanten 40x40x4 für 31 Profile. Den Rest bilden Schotte sowie Spanten mit T-Profilen 60x60x6 im Bereich des Motorraumes.

44 Spanten 40x40x4 für 31 Profile. Den Rest bilden Schotte sowie Spanten mit T-Profilen 60x60x6 im Bereich des Motorraumes.

IV. Biegen der Knickrohre

Die einzelnen Knicklinien im Raum wurden näherungsweise verebnet. Man legt eine Ebene durch 3 Punkte der jeweiligen Knicklinie und projiziert den 3D-Verlauf auf diese Ebene. (In Autocad LT : Drehen in das Ebenensystem und zeichnen eines 2D-Polygons entlang der Stützpunkte, Längendifferenz war ca. 3 mm). Diese Linien entsprechen dann (sehr nahe) den Achsen der Knickrohre. Gemeinsam mit parallelen Linienzügen im Abstand der Rohrdicke ergaben sie die hier dargestellte Kontrollzeichnung, mit nach oben gebogen Heckrohren und den nach unten gebogen Bugrohren

.Rohr_Biegen_Kontrollplot

Diese Zeichnung wurde auf dem Arbeitstisch ausgebreitet und der innere der je drei Polygonzüge mit Nägel zum Anlegen für die Kontrolle der gebogenen Rohre bestückt.

Diese Zeichnung wurde auf dem Arbeitstisch ausgebreitet und der innere der je drei Polygonzüge mit Nägel zum Anlegen für die Kontrolle der gebogenen Rohre bestückt.

Die Krümmungen der Rohre ändern sich stetig. Ein einfaches Biegen mit konstantem Radius über eine gesamte Rohrlänge war also nicht möglich. Es galt die verschiedenen Abschnitte mit unterschiedlichen Radien zu biegen und damit die Form mit Korbbögen anzunähern. Hierzu wurde eine Biegvorrichtung für Rohre 30/5 mm und Stäbe 30 mm gebaut.

Rohr_Biege_Maschine_Indiziert

Rollenlager A auf Exzenter, einfach schwenkbar durch Hebel D, der am Lochstreifen E in Lochmarken einrastet. Die beiden Gegenlager B sind ebenfalls auf Exzenter gesetzt, um den Biegebereich stufenweise mit den Hebeln F zu erweitern. Eine Biege-Testreihe ergab für die Stellungen des Biegearms D und der Stellungen der Gegenlager B, eine Liste von erreichbaren Radien.

Die Exzenter in B werden werden mit den Hebeln F eingestellt und die Schrauben festgezogen. Die Schraube in A bleibt für das Nachstellen von D leicht geöffnet. Nach dem Einlegen des Rohres und vor dem Einrasten von D in E wird die Winkelform C als Stütze über die drei Schrauben der Exzenter gelegt. (siehe Abbildung unter Werkzeuge) Die Rohre (6 m und 3 m lang) können durch einfaches Ziehen bzw. Schieben im markiertem Bereich um den eingestellten Biegeradius (R > 45 cm) gebogen werden. Ein eventuell notwendiges Zurückbiegen ist bei abgenomenen Rollenlagern, mit den Exzenterzylindern möglich.

Der erste Versuch, ein Rohr nach Gefühl zu biegen und an den Kontrollplot zu legen und dann weiter zu biegen, war nicht sehr erfolgreich und sehr zeitraubend. Also wurden die eingeschlagenen Nägel zusätzlich mit den Krümmungsradien der Stützpunkte markiert. Mit einem Maßband wurde dann jeweils die Länge von beiden Seiten entlang des Rohres übertragen, ab und bis wie weit der nächste Radius in gebogen werden sollte.

Rohr_Biegen_Radien_Marken

Diese Methode war für die Bugrohre erfolgreich, da hier die Änderungen der Krümmungsradien nicht groß waren, für die Heckrohre reichte dies nicht. Hier ist die Veränderung der Krümmungsradien zu hoch bzw. die Strecken zu kurz, um sie korrekt zwischen die Stützstellen (-nägel) hinein zu schätzen. Deshalb wurden wieder Autocad und MS-Excel bemüht. Als Vorbereitung wurden in den Stützstellen die Krümmungsradien und die Abstände der Stützpunkte ermittelt.

Rohr_Biegen_Kruemmungsradien

Nun galt es quasi die fix einstellbaren Radien der Hebelstellungen an der Biegevorrichtung über die ermittelten zu legen und damit die Positionen am Rohr zu definieren, zwischen welchen das Rohr gebogen werden soll. Die folgende Abbildung ist ev. etwas verwirrend aber…

Der Spline stellt eine geglättete Funktion der Krümmungsradien entlang eines Rohres dar. (Maßstab ungleich in X und Y) Er beginnt steil aus der Geraden mit einem großen Radius, fällt und steigt dann wieder stetig im Bereich der größten Biegung und läuft wieder hoch in den geraden Bereich (für scharfe Blicke von Funktionsexperten: Die Krümmungsverlauf entlang der Hecklinien ist nicht ohne Beule, das hängt mit dem Rumpfverlauf zusammen).

Die Parallelen stellen die Krümmungsradien der Hebelstellungen an der Biegevorrichtung dar. An den Schnittpunkten stimmen gewünschte und einstellbare Radien überein. Wie man auch sieht, schneidet eine Biegestellung zweimal am Rohr, wobei der Abstand zwischen den zwei Positionen zur Mitte hin immer enger wird.

Die Parallelen stellen die Krümmungsradien der Hebelstellungen an der Biegevorrichtung dar. An den Schnittpunkten stimmen gewünschte und einstellbare Radien überein. Wie man auch sieht, schneidet eine Biegestellung zweimal am Rohr, wobei der Abstand zwischen den zwei Positionen zur Mitte hin immer enger wird.

Dies ergab die Liste mit Einstellungen für die Biegmaschine (Hebelstellung Gegenlager und Lochnummer) und die laufenden Abschnitte auf den Rohren

Dies ergab die Liste mit Einstellungen für die Biegmaschine (Hebelstellung Gegenlager und Lochnummer) und die laufenden Abschnitte auf den Rohren

Nun wurden die Abschnitte mit einem Maßband auf das Rohr übertragen. So hatte man am Biegeplatz nur mehr die Hebelstellungen einzustellen und das Rohr zwischen den entsprechenden Marken hin und her zu schieben.

 

Rohr_Biegen_Schuh

Am Rundstab erkennt man die geschriebenen Marken und eine temporäre Klebemarke für die aktuelle Biegestellung. Am Ende des Rohres eine Hilfsvorrichtung, die beim Durchschieben flach am Tisch gehalten, eine Verwindung des Rohres verhindert.

Der Biegevorgang bestand aus einem Hin und einem Her zwischen den Marken pro Hebelstellung und dies ca. 15-20 Mal auf einer Länge von ca. 3 m für alle Radien des Rohres. Wir konnten nach der ersten erfolgreichen Biegung, bei den weiteren Rohren auf Vergleiche mit der Zeichnung zwischendurch verzichten, wurde am Ende nachgeholt. Dies war die schnellste und und genaueste Methode. Die Abweichungen beim Anlegen an die Zeichnung waren unter 1 cm in den Stützstellen (-nägeln).

Teamarbeit beim Biegen der Knickrohre

Teamarbeit beim Biegen der Knickrohre

Obwohl der Kraftaufwand gering ist, war Teamarbeit hier sehr hilfreich. Wegen der zunehmende Krümmung des Rohres muss die Biegevorrichtung am Arbeitstisch drehbar bleiben. Eine zweite Hand am Ende des Rohres hilft diese Bewegung leichter auszuführen und verhindert gleichzeitig die Verwindung.

Der Aufwand war bei letzter Methode, auch mit allen Vorbereitungen und der Kontrolle, ca. 40 min pro Rohr.

Die Rundstäbe (Legierung 5083) bedurften einer erheblich geringeren Überbiegung (= geringere Einstellung der Biegearms) im Vergleich zu den Rohren (Legierung 6060). Deshalb mussten Test-Biegereihen für je eine Sorte durchgeführt werden.

Die leichte Krümmung der Linien in Z-Richtung wird beim Bau durch Einlegen in die vorgesehenen Aussparungen der Spanten und Schotten erreicht werden müssen.

Für das Biegen der Steifen im Dach und Vordeck können T-Profile (40x40x5) auf die gleiche Weise gebogen werden. Hier kann man sich dann aber auf einen konstanten Radius für die gesamte Länge der Profile beschränken.

Die Ergebnisse :

18 von 24 fertig gebogenen Knickrohren (6m) und -stäben (3m)

18 von 24 fertig gebogenen Knickrohren (6m) und -stäben (3m)

Hier erkennt man ein paar Paare, die ja zu einander stimmen sollten ...

Hier erkennt man ein paar Paare, die ja zu einander stimmen sollten …

 V. Die Profile aus Wrangen und Spanten

Die bereits gebogenen Spanten wurden an die gebogenen Wrangen geschweißt. Beide wurden nach den Berechnungen auf Gehrung geschnitten. Die unterschiedlichen Profilstärken (Wrangen alle 7mm, Spante 4 und 6 mm) wurden vernachlässigt. Die Teile wurden gemeinsam auf eine Ebene gesetzt.

Um das Schweissen zu erleichtern, wurde ein VA-Profil von unten in Position geklemmt (C). Die Gehrung ergab eine vorläufige Position.

Um das Schweissen zu erleichtern, wurde ein VA-Profil von unten in Position geklemmt (C). Die Gehrung ergab eine vorläufige Position.

Beim Einrichten ohne weitere Hand, mußten, neben dem VA-Profil als Unterlage, die Winkel zwischen Wrangen und Spanten überprüft werden. Hierzu wurde ein Maßbandhalter (A) gefertigt. Im Autocad wurden die Sperrmaße zwischen dem Nullpunkt dieser Halterung und den Spantenende (A) gelistet. Hiermit konnten die Spante ausgerichtet werden. Ein Profil (B-B) auf T-Stücken beweglich gelagert, auf Wrange und Spant geklemmt, hilft die Lage zu fixieren. (Das Maßband hier nicht gespannt, da Akteur an der Kamera....)

Beim Einrichten ohne weitere Hand, mußten, neben dem VA-Profil als Unterlage, die Winkel zwischen Wrangen und Spanten überprüft werden. Hierzu wurde ein Maßbandhalter (A) gefertigt. Im Autocad wurden die Sperrmaße zwischen dem Nullpunkt dieser Halterung und den Spantenende (A) gelistet. Hiermit konnten die Spante ausgerichtet werden. Ein Profil (B-B) auf T-Stücken beweglich gelagert, auf Wrange und Spant geklemmt, hilft die Lage zu fixieren. (Das Maßband hier nicht gespannt, da Akteur an der Kamera….)

Massbandhalter

Der Maßbandhalter. Gelagert auf einem ausrangierten Lager einer Harddisk, mit aufgesetztem Zylinder und weiterer vertikal schwenkbarer Bride, in die ein Maßband geklemmt werden kann. Der Nullpunkt ist in Maßbandlauf und in Höhe definiert. Gesetzt auf eine definierte Position auf der Wrange, ergab die Referenz. Verwendet werden kann diese Einrichtung auch für andere Situationen, wenn man alleine zu messen hat….

Geschweißt wurde möglichst schnell, oben Flansch zu Flansch quer geheftet und sofort möglichst schnell an der Spitze der Gehrung, Damit war die Lage gesichert und man konnte die Nähte in Ruhe ergänzen. Der Flansch der Wrange (80mm) wird gegen die Spante (60 und 40 mm) verjüngt. Die nachgemessenen Sperrmaße liegen bei ca. +-1 cm an der Spitze der Spante.

Fertige "Profile", links mit der Verjüngung als Übergang und den Ausnehmungen für die Knickrohre

Fertige „Profile“ mit der Verjüngung als Übergang und den Ausnehmungen für die Knickrohre

Spante_Wrangen_fertig

Die Wrangen haben eine Bohrung auf definiertem Punkt in der Bootsachse, ebenso die Kielsteifen. So kann man in aller Ruhe die Profile aufstellen, einrichten und heften.

Die Wrangen haben eine Bohrung auf definiertem Punkt in der Bootsachse, ebenso die Kielsteifen. So kann man in aller Ruhe die Profile aufstellen, einrichten und heften.

Die Ausnehmungen wurden entlang einer Schablone mit dem Plasmacutter geschnitten. Dies ging eigentlich sehr einfach und sauber. Mit ein-zwei Feilstrichen als Nacharbeit waren die Ausnehmungen fertig. Die Schablonen (mehrere sind sinnvoll, da sie etwas leiden) wurden aus einer Sperrholzplatte gefertigt, die genau so dick war, wie der Brenner den Abstand vorgibt. Man konnte so einfach entlang der Brennerabdeckung führen. Das Material der Schablone darf nicht elektrisch leitend sein, sonst kommt es zu keinem sauberen Strahl nach unten.

Die Schraubzwinge war nicht notwendig, nur hier für's Photo. Angelegt wurde an den Stiften. Man erkannt auch die leichten Brandstellen, die sich jeweils auf der Unterseite bilden.

Die Schraubzwinge war nicht notwendig, nur hier für’s Photo. Angelegt wurde an den Stiften. Man erkannt auch die leichten Brandstellen, die sich jeweils auf der Unterseite bilden.

So weit so gut, auch für die Ausnehmungen der Wrangen durchgeführt. Leider war eben nicht alles gut. Diese kleinen Eingriffe haben die Spanten und Wrangen aus dem Winkel gebracht. Um eine saubere Aufbauarbeit unter den vorgegebenen Bedingungen (auf der Wiese bauen) habe ich alle Knicke mit einer Vorrichtung ins Soll gebogen.

 

Ein kleiner "Affe" mit Druckschraube zum Nachbiegen.

Ein kleiner „Affe“ mit Druckschraube zum Nachbiegen.

Bei den Wrangen war dies so nicht möglich, da hätte ich schon eine Vorrichtung mit hydraulischem Wagenheber bauen müssen. Die bereits vorhandenen Vorrichtungen waren nicht verwendbar. Man hätte dies halt voraussehen müssen … Außerdem wollte ich an diesen 6082 Profile nicht weiter so einfach rum biegen, zumal ja schon die Ausnehmungen vorhanden waren. Deshalb mit Anheizen durch WIG-Brenner mit langem Lichtbogen gebogen. Ging einfach, außer wenn zuviel Hitze die Oberfläche schmolz, dann mußte man die Heißrisse wieder sauber mit Zusatzdraht füllen.

Hier die Hitzespuren vom WIG, hier nicht angeschmolzen.  Langer Lichtbogen je ca. 10 Sekunden in Streifen geführt.

Hier die Hitzespuren vom WIG, hier nicht angeschmolzen.
Langer Lichtbogen je ca. 10 Sekunden in Streifen geführt.

Die Sperrmaße oben waren durch diese Veränderungen von Spanten und Wrangen bis zu 50 mm aus dem Soll, konnten aber mit dieser Zusatzarbeit auf unter 10 mm gedrückt werden.

Über die Tatsache, daß ich alle Ausnehmungen an den 40x40x4 Spanten im Radius um ca. 4 mm zu groß ausgeschnitten habe, möchte ich hier schweigen…, evtl. kommt diese Thema bei den nächsten dokumentierten Baufortschritten wieder.

VI. Der Kastenkiel

Der Kastenkiel besteht aus den beiden Seitenteilen (8mm), der Kielsohle (20mm) und den Kielsteifen (7mm). Die Länge vom Bugbogen bis zum Übergang in den Tunnel ca. 9,5 m. Der Profilabstand beträgt 400 mm und es war erforderlich die verwendeten Aluplatten von 3 m Länge so aufzuteilen, daß die Stöße möglichst in die Mitte von Profilstationen fallen. Und, die Stöße der beiden Seitenteile sowie der Sohle nicht zusammenfallen.

Hier erkennt man die Einteilung von Sohle und Seitenteilen. Die Stationen wurden mit ihrem CM-Maß benannt, 0cm ist die Bugspitze auf Höhe der Decklinie.

Hier erkennt man die Einteilung von Sohle und Seitenteilen.
Die Stationen wurden mit ihrem CM-Maß benannt, 0cm ist die Bugspitze auf Höhe der Decklinie.

Die Planken wurden mit einem Plasmaschneider geschnitten. Die Maße aufgetragen und an biegsamen Leisten den Brenner geführt.

Die Planken wurden mit einem Plasmaschneider geschnitten.
Die Maße aufgetragen und an biegsamen Leisten den Brenner geführt.

Der erste Schritt war das Einschweissen des Bugstrahlruderrohres (5083, 200x10mm). Es wäre nicht möglich gewesen die Naht innen/unten mit den auf die Sohle gehefteten Seitenteilen durchzuführen. Deshalb habe ich provisorisch die ersten bugseitigen Kielseitenplanken mit Winkel auf einen Sohlenrest geschraubt und 2 Kielsteifen eingeheftet.

Die geheftete Konfiguration mit dem BS-Rohr. Der Sohlenrest hier wieder abgenommen. Die Bohrlöcher für die Verschraubung sind zu erkennen. Die Schweißnähte rundum innen und außen zweimal gelegt, je einmal zurückgeschliffen. Die Nahtform V-Naht an den Planken mit O-Fräse vorbereitet. Ein Verzug nach dem Schweissen war nicht zu bemerken.

Die geheftete Konfiguration mit dem BS-Rohr. Der Sohlenrest hier wieder abgenommen. Die Bohrlöcher für die Verschraubung sind zu erkennen. Die Schweißnähte rundum innen und außen zweimal gelegt, je einmal zurückgeschliffen. Die Nahtform V-Naht an den Planken mit O-Fräse vorbereitet. Ein Verzug nach dem Schweissen war nicht zu bemerken.

Die 2. Lage außen

Die 2. Lage außen

Die ersten beiden Seitenplanken mit BS-Rohr verschweißt, auf die Sohle gelegt. Die Sohle war für den Übergang in den Bug schon auf einer Walzenmaschine vorgebogen.Der Übergang Kiel-Bug bleibt vorerst noch offen und wird dann mit der BS-Verkleidung integriert.

Die ersten beiden Seitenplanken mit BS-Rohr verschweißt, auf die Sohle gelegt. Die Sohle war für den Übergang in den Bug schon auf einer Walzenmaschine vorgebogen. Der Übergang Kiel-Bug bleibt vorerst noch offen und wird dann mit der BS-Verkleidung integriert.

Der nächste Schritt war das Schweissen der Sohle und das Aufsetzen der Kielsteifen. Die Sohlennähte (20mm) wurden als X-Nähte ausgeführt mit je 3 Lagen. Wieder mit O-Fräse vorbereitet.

Der Schweissvorgang wurde durch Einlauf- und Auslaufstücke unterstützt (hier schon weggeschnitten). Eine Testschweissen mit dieser Materialstärke wurde vorher geübt und geprüft.

Der Schweissvorgang wurde durch Einlauf- und Auslaufstücke unterstützt (hier schon weggeschnitten). Eine Testschweissen mit dieser Materialstärke wurde vorher geübt und geprüft.

Die ersten 6 Meter Kiel mit geschweißten Kielsteifen und vorne der Beginn der Seitenplanken mit BS-Rohr. Die beiden ersten Kielsteifen konnten hier noch nicht aufgeschweisst werden, um die fertige Plankenkonstruktion noch einfädeln zu können.

Die ersten 6 Meter Kiel mit geschweißten Kielsteifen und vorne der Beginn der Seitenplanken mit BS-Rohr. Die beiden ersten Kielsteifen konnten hier noch nicht aufgeschweisst werden, um die fertige Plankenkonstruktion noch einfädeln zu können.

Nach dem Heften des gesamten Kiels, wurde er auf 2 Böcke gehoben (ca 200kg). Dies ermöglichte eine angenehmere Haltung beim Schweissen und zusätzlich konnte man ihn jeweils in eine Wannenlage drehen.

Nach dem Heften des gesamten Kiels, wurde er auf 2 Böcke gehoben (ca 200kg). Dies ermöglichte eine angenehmere Haltung beim Schweissen und zusätzlich konnte man ihn jeweils in eine Wannenlage drehen.

Geschweißt wurde unter einem mobilen Zelt. Hier Gesamtlänge der Fertigung bereits 12 m. Die Sohle nach der letzten Kielsteife geht bereits in den Tunnel über. Im weiteren Verlauf wird sie noch in der Breite verjüngt, nach unten gebogen und somit den Skeg bilden.

Geschweißt wurde unter einem mobilen Zelt. Hier Gesamtlänge der Fertigung bereits 12 m. Die Sohle nach der letzten Kielsteife geht bereits in den Tunnel über. Im weiteren Verlauf wird sie noch in der Breite verjüngt, nach unten gebogen und somit den Skeg bilden.

Zur "offiziellen" Kiellegung wollte man natürlich schon mehr Eindruck schinden, so haben wir einige fertige Profile provisorisch montiert.

Zur „offiziellen“ Kiellegung wollte man natürlich schon mehr Eindruck schinden, so haben wir einige fertige Profile provisorisch montiert.

 VII. Der Tunnel

Um den Tiefgang zu begrenzen wurde ein Tunnel konstruiert. maximale Tiefe ca. 25 cm. Dieser besteht aus drei Abschnitten, dem Übergang (7 mm)vom Kiel her, dem Prop-Teil (ein Zylinder, 8 mm) und dem auslaufenden Trompetenteil (7mm), unter dem das Ruder Platz finden soll.

Geplant war den Übergang nur aus zwei Teilen zu fertigen. Die Platten wurden auf einer Walzenmaschine gebogen, Mit einem Teil eben gelassen und einem sanften Knick, übergehend in die Rundung. Spitz zulaufend geschnitten hätte dies den Übergang ergeben sollen. In der Länge waren je 2 Platten pro Seite notwendig, da länger als die 3 m der Plattenlängen.

Hier die Platteneinteilung 1. uns 2. Version (s.u.)

Hier die Platteneinteilung 1. uns 2. Version (s.u.)

Hier erkennt man die gedachte Form

Hier erkennt man die gedachte Form

Leider waren die Biegungen nicht so richtig passend. Es wurde aber trotzdem munter weitergearbeitet. Und zwar gegen alle Regeln beim Schweissen. Dies führte zum ersten Waterloo, alles verzogen und unbrauchbar, da nur zusammengeklemmt und ohne weitere provisorische Versteifung beim Heften und Schweissen.

Die rote Linie zeigt das Ergebnis. Dann wurde noch aufwendig versucht durch aufgelegte Schweissnähte eine gewünschte Biegung zu erreichen, was teilweise auch gelang, aber alles in allem einfach Mist...aber viel gelernt.

Die rote Linie zeigt das Ergebnis. Dann wurde noch aufwendig versucht durch aufgelegte Schweissnähte eine gewünschte Biegung zu erreichen, was teilweise auch gelang, aber alles in allem einfach Mist…aber viel gelernt.

So, nun wurde wieder umkonstruiert, der Tunnel im Übergang etwas steiler gesetzt und damit verkürzt. Die brauchbaren Teile rausgeschnitten und ein Zwickel in die Mitte gesetzt.

Die neue Form mit Zwickel, provisorischen Versteifungen und angeklemmten, bereitsgeschnittenen Wrangen.

Die neue Form mit Zwickel, provisorischen Versteifungen und angeklemmten, bereitsgeschnittenen Wrangen.

Das Ergebnis, mit anheftetem Prop- und Trompetenteil.

Das Ergebnis, mit anheftetem Prop- und Trompetenteil.

Durch diesen unnötigen „Umweg“ gingen zwar keine Teile an gebogenen Tunnelmaterial verloren, aber durch die Verkürzung mußte ein Wrangen-Spantenprofil zusätzlich hergestellt werden bzw. blieb von der Bootsverkürzung übrig. Natürlich wird die Bodenplatte ein bißchen ausgleichen müssen.

Vor dem Schweissen des Tunnels wurden die fertigen Wrangen geheftet.

Vor dem Schweissen des Tunnels wurden die fertigen Wrangen geheftet.

Die Lage Kiel zu Tunnel kann man hier erahnen, der Tunnel wird natürlich noch angehoben.

Die Lage Kiel zu Tunnel kann man hier erahnen, der Tunnel wird natürlich noch angehoben.

 VIII. Aufbau des Rumpfes

An den Kiel wurde eine „Bugplatte“ geheftet. Diese soll die Rohre aufnehmen. Der Bug bekommt noch eine Weiterführung der 20 mm starken und verlängerten Kielsohle. Seitlich wird der Bug am Ende noch mit 8 mm Platten verkleidet.

Man erkennt den schon vorhandenen, nach oben gebogenen Stummel der Kielsohle, das Rohr für das Bugstrahlruder und die Kielsteife für das Kollisionsschott.

Man erkennt den schon vorhandenen, nach oben gebogenen Stummel der Kielsohle, das Rohr für das Bugstrahlruder und die Kielsteife für das Kollisionsschott.

Das Tunnelstück wurden an den Kiel geheftet. Auf die waagrecht verlängerte Kielsohle wurde provisorisch eine Stütze geschweiß und der Tunnel gelegt. Die endgültige Form wird ein nach unten gebogener Auslauf der Kielsohle sein, um den Propeller rum, zur Abstützung des Ruders. Wird entweder durch Anheben des Bootes oder durch „Ausgrabungen“ gegen Ende des Projektes erreicht. Am Heck sind zwei der acht Heckprofile angebracht.

Der Pfeil zeigt auf die Abstützung des Tunnels. Erkennbar auch die angeschweißten Wrangen und Spanten.  Die geschnittenen Teile der Wrangen über den Tunnel bekommen einen Flansch, erst nach dem Heften der Bodenplatten.

Der Pfeil zeigt auf die Abstützung des Tunnels. Erkennbar auch die angeschweißten Wrangen und Spanten. Die geschnittenen Teile der Wrangen über den Tunnel bekommen einen Flansch, erst nach dem Heften der Bodenplatten.

Die provisorisch angebrachten Profile wurden alle abgenommen und an den Schweißstellen geschliffen. Diese waren nur mit Schrauben in den Referenzlöchern in den Kielsteifen befestigt. Dann wurde das Kollisionsschott auf der Station 120 cm angebracht. Die Handhabung dieser schweren Platte war in diesem abgeräumten Zustand des Gerippes auch einfacher, da keine Profile im Weg. Wieder provisorisch festgeschraubt, in die Waage gebracht und dann geheftet.

Kollisionsschott aufgestellt, im Vordergrund seitlich die 2 Heckprofile

Kollisionsschott aufgestellt, im Vordergrund seitlich die 2 Heckprofile

Die Ansicht von vorne, mit den hier schon mit Draht montierten Knickrohren.

Die Ansicht von vorne, mit den hier schon mit Draht montierten Knickrohren.

Alle Schotte mußten aus Plattenteilen hergestellt werden, da sie über die Lieferlänge von 300 cm hinausragen. Eine sorgfältige Vorbereitung der Schnittmuster, spart Plattenmaterial. Ist zwar aufwendig, die Zwickel gegeneinander auf die Platten kompakt zu übertragen und grob vorzuschneiden, aber es lohnte sich, Einsparung einer halben Platte geg. ursprünglichem Plan. Das Schweißen war kein großes Problem, in idealer Lage am Tisch. Eher schon das Umlegen und der Transport von so ca. 85 kg in Plattenform etwas schweißtreibend, aber es ging. Die Schotte 600 und 800 hatten noch die Referenzschraube in den Kielsteifen, waren so einfach aufzustellen.

Der Rahmenspant 400 (80x80x7), mit temporärer Querstütze und die Schotte 600 und 800. Erkennbar sind hier auch die verschweißten Einzelteile der Schottplatten. Schott 600 wurde mit 800 mit temp. Profilen längs verbunden.

Der Rahmenspant 400 (80x80x7), mit temporärer Querstütze und die Schotte 600 und 800. Erkennbar sind hier auch die verschweißten Einzelteile der Schottplatten. Schott 600 wurde mit 800 mit temp. Profilen längs verbunden.

Die folgenden Schotte 960 und 1120 stehen über dem Tunnel. Leider keine Referenzlöcher mit Schraubverbindung. Die Ausnehmungen für den Tunnel wurden mit je einer Schablone hergestellt. Die Herausforderung war die tatsächliche Tunnelform als Referenz irgendwie auszumitteln. Die vorhandenen Wrangen am Tunnel halfen in der Höhe, die Mitte wurde gemessen. Die geplante Mitte lagen in 960 ca. 5 mm und 1120 ca. 10 mm aus der Ideallage.

Alle Schotte in Reih' und Glied, zwei von acht Heckprofilen, und die zwei Knickrohre.

Alle Schotte in Reih‘ und Glied, zwei von acht Heckprofilen, und die zwei Knickrohre.

 

bug hinten innen fenster2 fenster1 wrangen kiel fuehrerhaus seitlichli

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