Bauprojekt Morane Rallye 235 Massstab 1/3

Von René Bartlomé

Hier entsteht mein Baubericht über eine Morane Rallye 235.
Das Ende vom 1. Teil entspricht dem Baustand Ende Jahr 2010. Ist der Bau fertig erstellt, ist ein 2. Bericht vorgesehen.
Begonnen hat die Geschichte mit dem Kauf eines Ausschussrumpfes, einer Motor- und Kabinenhaube bei Airworld. Bestellt per Telefon und dann bei einem Ferienbesuch abgeholt.
So gross hatte ich mir das Ding nicht vorgestellt. Verwundert über die Grösse fragte ich nach ob das wirklich mein Rumpf sei! Die Dame bei Airworld betätigte jedoch den Kauf per Telefon und Internet, so packte ich das Riesending zwischen Frau, Hunde und Gepäck in den Kombi.

Unterlagen habe ich von Werner Seitz erhalten. Er hat Zeichnungen erstellt im Massstab ¼ für sein Scale Modell. Diese Zeichnungen erhielt ich vergrössert auf meinen 1/3 Massstab.

Meine Idee ist es, eine Morane Rallye zum Schleppen von kleinen und auch grossen Seglern herzustellen. Die Maschine soll als Morane Rallye erkenntlich sein. Also dem Original gleichen, aber nicht mit allen Details ausgebaut werden. Jedoch sind die markanten Fowlerklappen und der bewegliche Vorflügel unabdingbar. Somit war auch klar, dass der Rest der Zelle selbst erstellt wird. Kein käuflicher Bauteil, ausser dem Rumpf, passte zu meinen Vorstellungen. Entweder zu klein, zu gross, oder schlicht zu grosse Abweichungen vom Original.
Ob nun der aufwändige Vorflügel am Modell fliegerisch „etwas bringt“ ist absolut zweitrangig. Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, warum diese techn. Einrichtung beim Modell nicht funktionieren soll. Zudem ist eine Morane Rallye ohne Vorflügel und Fowlerklappen wie eine Spitfire oder eine P 51 mit festem Fahrwerk.

Weitere Unterlagen waren viele Fotos aus dem Internet, eine stationierte Rallye auf dem Flugplatz Yverdon und diverse Schlepps hinter dem Original in Puimoisson. Bei diesen Schlepps hat mich vor allem die Robustheit der Maschine erstaunt. Ob das auch auf das Modell zutreffen wird, hängt sicher von mir als Modellbauer ab.
Planunterlagen habe ich von Werner Seitz erhalten. Er hat Zeichnungen erstellt im Massstab ¼ für sein Scale Modell. Diese Zeichnungen erhielt ich vergrössert auf meinen 1/3 Massstab.
Diese Pläne überarbeitete ich, um die von Rolf Breitinger erdachte Gfk / Cfk Konstruktion anzuwenden.
Das abgebildete Flächenstück hat Rolf Breitinger in Friedrichshafen ausgestellt. Diese Bauweise hat mich nicht mehr losgelassen.

Tragflächenteil von Rolf Breitinger

Ebenfalls wendet Reinhold Waltl als Verbundteilehersteller eine sehr ähnliche Bauweise mit Erfolg an. Berichte über die beiden Bauweisen wurden in den bekanten Modellheften veröffentlicht.

Nun zur Planung:

Damit die Maschine einfach transportiert werden kann, ist die Anordnung resp. Befestigung vom Fahrwerk eine zentrale Frage. Beim Original ist das Hauptfahrwerk an den Tragflächen befestigt. Modelle haben meistens keinen Hangar in dem sie montiert auf ihre Einsätze warten. Zum Transport ist ein Rumpf mit Bugrad, jedoch ohne Hauptfahrwerk ein Unding.

Das Hauptfahrwerk muss an den Rumpf, basta. Eine zusätzliche Transportvorrichtung ist aus meiner Sicht ein unnötiger und unpraktischer Bauaufwand. Damit jedoch alle Komponenten in der Tragfläche Platz finden, war eine sorgfältige Planung unumgänglich. Trotz dem Einwand von Planhersteller fanden die Rohrsteckung, der Fahrwerksträger, die Torsionsanlenkungen für die Fowlerklappen und den Vorflügel schliesslich mit samt allen Servos Platz in den Tragflächen.

Auf dem PC mit einem einfachen CAD sind in langen Nachtstunden nach und nach die Rippen mit ihren Aussparungen entstanden. Speziell viel Aufwand gab die Platzierung der Torsionsrohre mit ihren Antriebshebeln.

Zeichnung einer Rippe vom CAD

Damit ich mit dieser Bauweise zurecht kam, habe ich mit dem Höhenleitwerk begonnen.

Rohrholm aus Cfk, Rippen aus Styrofoam, Hilfsholme aus Cfk Stäbchen und die Beplankung aus sehr dünnem Cfk/Gfk Laminat.
Für die Herstellung von Rohrholmen, habe ich anfänglich Backpapier um das Alurohr mit Vaseline angepappt, dann das Glasgewebe aufgelegt und anschliessend mit Geschenkband umwickelt. Zwei Lagen Kohle 92gr/m2 ergaben bei weiteren Versuchen sehr leichte und steife Rohre, welche für Höhenleitwerke ausreichende Festigkeit ergab.

Erster Rohrholm beim aushärten

Die Rohrholme für die Tragflächen habe ich dann im gleichen Verfahren, allerdings mit mehreren Lagen Hybridgewebe, Kohlegewebe und Keflar erstellt.
In der Folge habe ich auf anraten von Reinhold Waltl die Herstellung von Rohren etwas geändert. Ich trage auf ein Aluminiumrohr mehrere Lagen Trennwachs auf. Dieses Trennwachs muss jedoch hohe Temperaturen aushalten, sonst geht die Geschichte in die Hose, resp. in den Abfall.
Direkt auf dem gut ausgelüfteten Wachs kommt das mit Harz getränkte Gewebe. Nun heize ich mit dem Heisslüfter das Rohr auf etwa 80Grad C. Nach ca. vier Stunden ist das Harz fest. Nach dem abkühlen kann das Rohr herausgezogen werden. Absolute Passgenauigkeit ist das Resultat.
Jedoch ein Hinweis für Nachahmer: Es funktioniert nur mit einem Rohr welches aus einem Material besteht, das einen grossen Ausdehnungskoeffizient hat. Stahl ist somit nicht so gut wie Aluminium.

Das Höhenleitwerk, ich gebe es zu, habe ich zweimal gebaut. Das erste war von der Bauausführung sicher in Ordnung. Die Unkenntnis über die selbsthergestellten Rohrholme, Verbindungen, Befestigung und der Beplankung haben mich dazu verleiten lassen, zu viele Lagen Gewebe und zu dicke Deckschichten zu verbauen. 

Der Erfinder der Bauweise hat folgenden Kommentar abgegeben:
„René, sehr schön und genau gebaut. Aber viel zu schwer, kannst ja einen totschlagen damit“
An meinen über viele Jahre gesammelten Kunststoff-Erfahrungen waren somit für diese Bauweise, klar Verbesserungen unumgänglich.

Zweites Höhenleitwerk:

Beplankungsherstellung auf einer Glasplatte. Eine gespritzte Schicht EP Füller aus der Autobranche, eine Lage Glasgewebe 48gr. und eine Lage Kohlengewebe 92gr, sehr sparsam mit Harz getränkt. Darauf Abreissgewebe, Lochfolie und Entlüftungsflies. Die Vakuumpumpe sorgte fürs zusammendrücken.

Platte unter Druck                                                        Rippenherstellung

Eine solche Beplankung wiegt etwa 3gr/dm2 und ist für die Bemalung bereits vorbereitet.
Die Rippen aus Styrofoam sind 6mm breit. Der Rohrholm wie oben beschrieben, Hohlkehlen aus einem halben Rohrholm, Scharniere von Robart mit entsprechenden Hülsen auf der Sabilo Seite.
Der 1m lange Rohrholm mit 30mm Durchmesser wiegt 30gr.

Rohrholme, Ober und Untergurte aus Kohle                  Nasenbeplankung aus CFK und Aramid
 

Fertigung HLTW                                                        Gewichtsvergleiche der Laminate

 

Herstellung Nasenbeplankung                                     Fertiges Höhenleitwerk

Rumpfeinbauten:

Mit Hilfe vom Steckungsrohr habe ich die Holmbrücke erstellt. Vermutlich wiederum etwas zu stark (zu schwer) aber das ist ein sehr wichtiger Bauteil muss genau sein und viel aushalten. 

Grundform mit Hülsen vom Steckungsrohr                    Eine fertige Seite mit Sperrholzteilen

Herstellung Rumpfspant aus CFK                                Eingebaute Rumpfspanten

Rumpfverstärkungen                                                  Ausrichten der Holmbrücke

Fahrwerksanordnung:

Wie oben beschrieben, war es mir ein grosses Anliegen, das Fahrwerk am Rumpf und nicht an den Tragflächen zu befestigen. Ein Rumpf mit einem festen Bugrad ohne Hauptfahrwerk ist kaum zu „Händeln“ Zusätzliche Transportgestelle oder Abstellböcke baue ich nicht.
Somit war ein Träger von Nöten, der seitlich am Rumpf herausschaut und in eine Aussparung in der Tragfläche passt. So ist das Fahrwerk wie beim Original wenigstens am richtigen Ort und das Modell steht auch ohne Tragflächen auf seinen Stelzen. Sobald das Gewicht des Modells feststeht werden dann noch die Stossdämpfer angeschafft.  

Herstellung Fahrwerksträger                                        Frästeile fürs Fahrwerk

So steht der Rumpf selbstständig

Einbau des Motors:

Brandspant mit montiertem Treibling

Mein Triebwerk ist ein King 140 Reihe. Ja warum ein Reihenmotor?!
Wer einmal einen Reihenmotor in Betrieb hatte, der kommt schwer davon weg. Das ein bisschen weniger Leistung gegenüber dem 2 Takt Boxer wird mit wesentlich weniger Vibrationen und einem super Sound mehr als nur kompensiert. Der Reihenmotor ist bei gleichem Zylindervolumen auch etwas schwerer als der Boxer, braucht aber nur einen Schalldämpfer und er wiegt ja auch etwas.

Motorenanbau mit Kühltrennwand.

Damit der hintere Zylinder nicht zu warm wird ist selbstverständlich eine gezielte Kühlluftführung notwendig. Diese ist sehr einfach herzustellen, dazu gibt es ja auch Dokumentationen in der Fachliteratur.
Luftführungen wären übrigens auch für alle anderen Motoren nicht falsch!!
Erfahrungen bei meinem Pawnee mit einem 100er Meiss Reihenmotor waren so gut, dass ich bei diesem Motorentyp bleiben wollte.
Den 100er Meiss habe ich bei allen Schleppflügen mit einer Telemetrieanlage überwacht. Die Kühlung war immer im grünen Bereich. Temperaturdifferenzen waren immer etwa um die 10 bis 15 Grad C. Von Motorenkennern habe ich mir sagen lassen, dass bei Boxermotoren wesentlich grössere Temperaturdifferenzen normal sind.

Den Schalldämpfer hat mir die Fa. Zimmermann nach meinen Zeichnungen erstellt. Dieser liegt in einem zusätzlich be- und entlüfteten Rumpfschacht.

Schalldämpfer im Rumpf                                             Geschlossener Schacht mit Zulufthutze

Rumpfansaugung mit KN Filter und Drehteil von einem Motorenbauer aus der Warbirdszene.

Der Tank wird im Rumpf unsichtbar von aussen so ungefähr auf dem Schwerpunkt eingebaut. Damit ich weiss wann ich short of fuel bin, ist ein Niveauschalter im Tank eingebaut. Ein Blink-Led signalisiert mir dass nachgetankt werden muss. Diese Idee stammt ebenfalls von einem Warbirdfreund aus Germany.
Die Kabinenhaube ist schlicht eine Riesenbadewanne. Dieses Riesending muss irgendwie auf und zu gehen. Damit ein Zugang zu den Innereien ohne würgen oder schrauben möglich ist. Also ein Haubenrahmen musste her. Zur Herstellung dessen, habe ich die Kabine abgeformt. In dieser Form dann wurde ein Rahmen aus Kohlengewebe gebaut.

Haubenform im entstehen                                            Rahmen auf dem Rumpf

Als Schiene auf dem Rumpfrücken und an den Rumpfseitenwänden verbaute ich kleine Vorhangschienen. Die Gleiterstücke dazu entstanden aus Kunststoff auf meiner Bohrfräse.

Schiene mit Gleiterstück.

Tragflächen:

In diesem Frühling war endlich die xte Variante Rippen für die Tragfläche gezeichnet und zum Fräsen beim René Spieler bereit.

Ausgefräste Bauteile                                                   Aufbau der rechten Tragfläche

Der Bau vom Höhenleitwerk hat mich überzeugt, der Aufbau der Tragflächen wollte ich somit gleich erstellen.
Damit die Flächen gerade gebaut werden können, erstelle ich mir immer Hellinge aus Styropor. Mit der bekannten Schneidemethode sind schnell absolut genaue Auflagen herzustellen.

Holme für die Tragfläche.                                            Helling

Für die Erstellung der Flächensteckung besorgte mir ein Freund aus München ein überlanges Steckungsrohr von Petrausch. So konnte ich den fast unbezahlbaren Transport per Post in die Schweiz umgehen. Beim Besuch zu uns traf mein Kollege mit dem „Aronsstab“ in Thun ein.

Mein Rohrholm für die Tragfläche ist verjüngt d.h. der Steckungsteil am Rumpf hat einen Durchmesser von 45mm der restliche Teil 40mm. Das konische Übergangsstück habe ich mit meinen nicht grossartigen Mechanikerfähigkeiten auf der Drehbank gemacht. So sind auch wieder einige Gramm in der Tragfläche gespart.

Reduktion Holmrohre

Die Anlenkung der Fowlerklappen und der Vorflügel werden mit Torsionsrohren erstellt. Gelagert sind, die sehr dünnwandigen Präzisionsrohren der Fa. Zimmermann, in Kugellagern.
Die Präzision der Rohre und der Kugellager haben mir einen riesen Streich gespielt. Bei meinem Pawnee mit gleichen Anlenkungen der Landeklappen hat das sehr gut gepasst. Hier jedoch sind wohl die Fertigungstolleranzen so zusammengetroffen, dass die Kugellager nicht über die Rohre geschoben werden konnten. Eine Woche Rohre auf der Drehbank schleifen war das Resultat. Wer schon einmal ein 8mm Rohr mit 0,3mm Wandung geschliffen hat, weiss von was ich seufze!!
Dabei mussten die Dinger ja möglichst gerade bleiben. Mehrere Male hat der Antriebsriemen in letzter Not die Antriebsrolle verlassen, da die Handschuhe mit den darin steckenden Händen ein weiterdrehen verhindert haben. Die blauen Fingernägel sind mittlerweile herausgewachsen und die Lager sind mit den Rohren verbaut.

Torsionsrohrantrieb

Die Anlenkungen für die Fowlerklappen bestehen aus einem gefrästen Befestigungsteil an den jeweiligen Rippen und dem ebenfalls gefrästem Führungsteil. Diese Teile bestehen aus GFK Plattenmaterial von 2mm Stärke.

Führung Querruder                                                     Führung Fowlerklappen

Die Fowlerklappen und die Querruder sind in gleicher Bauweise erstellt und haben Anlenkungsteile in den Rippen integriert.
Die Führung der Fowlerklappen und der Drehpunkt der Querruder entsprechen dem Original. Jedoch habe ich die Querruder ohne den Buckel auf der Profiloberseite erstellt. Dieser Buckel ergibt beim Original einen definierten Luftspalt sobald das Ruder nach unten ausschlägt. In der Neutralstellung ist dieser Spalt zu. Der Luftspalt bezweckt eine bessere Wirkung der Querruder, da die durch den Luftspalt strömende Luft die Strömung auf der Oberseite vom Ruder länger anliegen lässt.
Den Bau dieses Details habe ich wegen dem grossen Bauaufwand fallen gelassen.

Detail Querruder                                                         Rohbau Tragfläche links

Zwischenrippen im Nasenbereich                                 Ober und Untergurte in Aluprofilen hergestellt. Hier aus Hybridgewebe, später aus Kohle

Die Führung der Anlenkungen für den ausfahrbaren Vorflügel sind mit ausgefrästen Alurohren erstellt. In den eingepressten Kunststoffführungen laufen dünnwandige Stahlröhrchen. Zur Anlenkung der Röhrchen und zur Befestigung des Vorflügels sind in den Stahlröhrchen passende Aluminiumstücke eingeleimt. In einer einfachen Schablone sind die Führungsrohre auf den jeweiligen Rippen aufgeleimt worden.

Diese gesamte Mimik wird wie die Fowlerklappen über ein Torsionsrohr und Anlenkungshebeln angetrieben. In den Rohrausfräsungen laufen kleine Kugellager zwischen Distanzstücken und Miniunterlagescheibchen. Selbstverständlich selbsterstellt.

Anlenkung mit dem Kugellager                                    Antrieb Servos

Der Antrieb von den jeweiligen Servos auf die Torsionsrohre erfolgt mit Drehteilen aus Aluminium stirnseitig direkt auf die Servos. Eine Anlenkung mit herkömmlichen Servohebel war aus Platzgründen unmöglich.

Beplankungsdetail Flächenwurzel                                Formen für Beplankungsteile

Nun für die Beplankung bin ich auch gleich wie beim Höhenleitwerk vorgegangen. Die Beplankungsteile für die fast geraden Flächen sind auf der Glasplatte erstellt. Die Nasenbeplankung und die Nasenteile von Landeklappen und Querruder wurden in Styroporformen gepresst.
Mit den Musterrippen habe ich Styroformen erstellt. Die Grösse der Formen entsprechen etwa den Blechbeplankungsgrössen vom Original.
Im Gegensatz zu meinen Hellingen werden für die Beplankungsteile auch die Innenteile genutzt.
Für eine solche Beplankung wird auf eine entsprechend zugeschnittene und eingewachste Mylarfolie der vom Höhenleitwerk bekannte Füller aufgespritzt. Darauf wird nach dem Trocknen eine Lage Glasgewebe 48gr/m², dann eine Lage Kohlengewebe 92gr/m² aufgelegt. Die Gewebe werden mit Epoxydharz sparsam getränkt, dann darauf kommt das Abreissgewebe und wiederum eine nicht auf Epoxydharz haftende Folie. In diese verpackte Laminatangelegenheit wird der Styroteil der Tragflächennase gesteckt. Verpresst wird das Ganze in dem äusseren Formenteil. Nach dem Aushärten, kann ein sehr leichtes und auf der Aussenseite bereits zum lackieren vorbereitetes Beplankungsteil, aus der Styroform entnommen werden. Damit zügig beplankt werden konnte waren mehrere Formen nötig. Das langweilige warten auf das Aushärten, wurde dadurch etwas erträglicher. Das Verkleben der Beplankung auf den Rippen wurde schliesslich auch in den Styroformen gemacht.

Der Vorflügel:

Die Planung und Herstellung dieses zentralen Bauteils hat mich ganz schön aufgehalten. Die Form des Vorflügels konnte ich aus alten Original Zeichnungen entnehmen. Diese Originalunterlagen wurden allerdings unzählige male kopiert, so war erraten und vergleichen mit anderen Konstruktionen angesagt. Als dann Form, Öffnungswinkel und Öffnungsgrösse bekant war, musste der Bau studiert werden. Nirgends im Internet sind Angaben zum Bau von Vorflügel für Modellflugzeuge zu finden gewesen. Einzig Rolf Breitinger baute einen Vorflügel in Gfk, jedoch ist dieser bei der Do 24 nicht beweglich. Meine Konstruktion musste also so stark gebaut werden, dass die Anlenkungen verschraubt werden konnten.
Ein etwa 15cm langes Probeteil, in gleicher Formenbauweise wie die Nasenteile der Tragfläche, ist so überzeugend geworden, dass der endgültige Bau begonnen werden konnte.
 

Probeteil vom Vorflügel

Da der Vorflügel als 1,3m langes Teil in einem Stück erstellen werden soll, habe ich an Stelle von Styropor das wesentlich festere Styrofoam gewählt. Ohne jegliche Macke und schön gerade konnte das Kohle / Keflarteil ausgeformt werden.

Ausgefahrener Vorflügel                                              Ausgefahrene Landeklappe

21.12.2010 Harzi