Konstrukcija i gradnja jedrilice/Drvo
U zrakoplovstvu se do Prvog svjetskog rata kao materijal za gradnju koristilo isključivo drvo. Danas se drvo sve manje koristi jer je zamijenjeno lakim slitinama i armiranom plastikom.
Osobine
[uredi]Kao konstruktivni materijal drvo ima mnoge prednosti pred ostalim materijalima, ima malu specifičnu težinu, nisku cijenu, pogodno je za najrazličitiju, vrlo jeftinu i brzu obradu, lako se održava i ima mogućnost brzog popravka, ima visoku otpornost na zamor, visoku granicu proporcionalnosti, kao i praktično neiscrpan izvor sirovina.
Međutim, drvo ima i velike mane i nedostatke. Na prvom mjestu je nehomogenost i anizotropnost materijala. Ovo dovodi do toga da mehaničke osobine drveta zavise od smjera djelovanja opterećenja u odnosu na prostiranje vlakana. Varijacije mogu biti i od 30 ili 40%. Pored ovoga, drvo je podložno utjecaju kukaca, mikroorganizama i atmosferskih promjena. Greške, odnosno nepravilnosti u strukturi drveta – čvorovi, smolne kesice, usukanost linija godova i tok vlakana, pukotine od sušenja, trulež itd. – moraju se eliminirati prije korištenja u gradnji, pošto ova mjesta izazivaju smanjenje nosivosti elemenata. Na slikama se vide neke od navedenih nepravilnosti drveta.
![](http://upload.wikimedia.org/wikibooks/hr/thumb/0/03/Smola_i_lo%C5%A1i_godovi.jpg/150px-Smola_i_lo%C5%A1i_godovi.jpg)
![](http://upload.wikimedia.org/wikibooks/hr/thumb/4/41/Nepravilnost_rasta.jpg/150px-Nepravilnost_rasta.jpg)
Kako je već spomenuto, otpornost drveta nije ista u svim smjerovima. Razlikuju se tri glavne vrste opterećenja, odnosno naprezanja: u smjeru vlakana, normalno na vlakna u radijalnom smjeru i normalno na vlakna u tangencijalnom smjeru. Čvrstoća drveta na istezanje u smjeru vlakana dva puta je veća od čvrstoće na pritisak. Čvrstoća na pritisak u smjeru vlakana 4 puta je veća od čvrstoće na pritisak okomito na vlakna. Slični odnosi postoje i za ostale smjerove opterećenja, a u odnosu na smjer vlakana. Vrlo značajan faktor je i vlažnost drveta. Vlažnost drveta koja se primjenjuje u zrakoplovstvu mora biti u granicama od 12% do 15%. Sadržaj vlage u znatnoj mjeri utječe na mehaničke osobine drveta. Povećanje vlažnosti za 1% izaziva pad čvrstoće za 3%, a pritisak za 5%, na savijanje 4%, na smicanje 3%, tvrdoću za 3%, a modul elastičnosti za 2%. Najveća čvrstoća na lom drveta dobiva se pri vlažnosti oko 7.5%. Prije upotrebe drveta potrebno je pažljivo izabrati i kontrolirati kvalitetu materijala. Pored uvjeta da drvo nema nepravilnosti u strukturi, moraju se zadovoljiti i uvjeti vlažnosti (12 do 15%), pravilnost godova i njegove gustoće (5 do 10 godova na 1 cm), kao i otpornosti na opterećenje.
Drvo dijelimo na dvije grupe: zimzelene (vazdazelene; četinare) i listopadne. Pored ove podjele, možemo ga razvrstati i prema tvrdoći, i to na: mekano, srednje tvrdo i tvrdo. Ako usporedimo zimzelene i listopadne utvrđujemo da su ove prve homogenije i jednostavnije po strukturi u usporedbi s listopadnim vrstama drveta, što doprinosi većoj pogodnosti u primjeni za gradnju. U zimzelena drva spadaju: bor, omorika, smreka, a u listopadne: breza, bukva, jasen, joha, lipa, hrast i dr.
Kod nas se najčešće koriste omorika i smreka; one predstavljaju visokokvalitetnu građu i služe za izradu nosećih elemenata kao što su ramenjače, uzdužnice okovi itd. Pri većim naprezanjima koristi se bor i jasen (pogodan za velike elastičnosti i žilavosti). Pri naročito velikim naprezanjima koristimo drvo (javora, hrasta, hikoria, oraha itd.)
![](http://upload.wikimedia.org/wikibooks/hr/thumb/2/23/Laminati1.jpg/150px-Laminati1.jpg)
Vrlo često, a u težnji dobijanja što homogenijih materijala, vrši se tzv. lameliranje. Sječenjem drveta u tanke lamele (dimenzija 4 mm, 5 mm itd.) i ponovnim lijepljenjem dobiva se znatno povećana homogenost. Ovaj način poboljšanja kvalitete drveta koristi se na mjestima visoko-opterećenih elemenata konstrukcija (ramenjače, uzdužnice itd.).
Ljepenka
[uredi]Jedan od najvažnijih materijala koji se upotrebljavaju u gradnji je ljepenka (šper-ploča). Koristi se za oplatu krila, oplatu repnih površina, oplatu trupa, zidove ramenjače itd. Poznajući glavne nedostatke drveta odnosno nehomogenost i različite nosivosti u zavisnosti od smjera djelovanja opterećenja, stvaranjem ljepenke postignuto je ublažavanje ovih nedostataka.
![](http://upload.wikimedia.org/wikibooks/hr/thumb/6/66/Ljepenka.jpg/150px-Ljepenka.jpg)
Drvena ljepenka se izrađuje od neparnog sloja furnira (najmanje tri) međusobno sljepljenih pod pravim kutom. Mehanička svojstva ljepenke, odnosno čvrstoća i elastičnost, zavise od otpornosti primijenjenog materijala, njegovih dimenzija i broja slojeva. Najčešće korištene debljine su 0.8; 1; 1.2; 1.5; 1.75; 2; 2.5; i 3 mm, a s tri ili pet slojeva furnira. Breza, bukva i topola, kao i njihove kombinacije, najčešće su primjenjivani materijali u izradi ljepenke. Pošto je i ljepenka podložna utjecaju vlage, slojevi iz kojih se izrađuju ljepenke potapaju se prije sljepljivanja u specijalna sredstva za inpregnaciju ili se već gotova ljepenka premazuje specijalnim lakovima.
Prema kvaliteti izrade i kvaliteti primijenjenog materijala, ljepenku klasificiramo u dvije kategorije:
- Prva kategorija (aviatik, segler) koristi se pri izradi nosećih elemenata (ramenjača, torzionih kutija, trup itd.);
- Druga kategorija (normal, glaiter) smije se upotrebljavati samo na slabo opterećenim elementima (obična rebra, okviri itd.).
Da bi se ljepenka pravilno trazvrstala u navedene kategorije, treba izvršiti pregled iste (količina čvorova u mm2, hrapavost, pukotine, mjehuri od ljepenke itd.) prema propisima, treba izvršiti i mehaničko ispitivanje (na lom, lijepljenje i savijanje). Po tome koliko zadovoljava propisane uvjete ljepenka se razvrstava u navedene kategorije.
U tablicama 2 i 3 dat je prikaz mehaničkih osobina drveta i ljepenke:
Vrsta drveta | Vlažnost | *Υ | Istezanjea | Pritisak | Savijanje | *E II | *τMs II | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
*σ Me II | σcelast II | *σMc II | *σMe | σfelast II | *σMf II | |||||
% | kp/dm3 | kp/cm2 | kp/cm2 | kp/cm2 | kp/cm2 | kp/cm2 | kp/cm2 | kp/cm2 | kp/cm2 | |
Balza | 14-15 | 0,2 | 200 | - | 180 | 18 | - | 250 | 35.000 | - |
Breza | 14-15 | 0,58-0,68 | ~1000 | 340-380 | 450-515 | 110-120 | 670 | 1100 | 125.000 | 90-100 |
Bukva | 14-15 | 0,60-0,66 | 1000 | 335 | 455 | 100-120 | 575 | 1000 | 100.000 | 90 |
Jasen bijeli | 14-15 | 0,56-0,62 | 1000 | 370 | 490 | 160 | 625 | 1000 | 105.000 | 95 |
Jasen crni | 14-15 | 0,48-0,53 | ~850 | 285 | 380 | 90 | 450 | 835 | 95.000 | 75 |
Lipa | 14-15 | 0,36-0,50 | 700 | 235-260 | 315-350 | 45-50 | 395 | 600 | 88.000- -95.000 |
50 |
Omorika | 14-15 | 0,44-0,50 | 750-800 | 280 | 350-400 | 80-100 | ~505 | 700-800 | ~120.000 | 55 |
Smreka | 14-15 | 0,36-0,46 | 750-800 | 280 | 350-400 | 50-60 | 435 | 650-700 | ~100.000 | 55-70 |
Topola | 14-15 | 0,38-0,43 | 700 | 260 | 350 | 60 | 420 | 640 | 92.000 | 55 |
Hrast | 14-15 | 0,62-0,69 | - | 350 | 465 | 130 | 550 | 970 | 105.000 | 90 |
*Υ -specifišna težina *σ Me -maksimalni napor uslijed istezanja *σ Mc -maksimalni napor uslijed pritiska *σ Mf -maksimalni napor uslijed savijanja *τ Ms -maksimalni tangencialni napor uslijed smicanja *E -modul elastičnosti |
Debljina (mm) |
Broj slojeva |
Spesifična težina Υ |
Vlažnost % |
σ Me | E | *τ Ms | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
kp/cm2 | kp/cm2 | kp/cm2 | |||||
1,0 | 3 | 0,76 | 7,9 | uzduž poprijeko dijagonalno |
906 515 380 |
107500 61000 34000 |
226 256 458 |
1,5 | 0,77 | 8,1 | uzduž poprijeko dijagonalno |
717 555 332 |
91000 62500 29250 |
210 219 496 | |
2,0 | 0,73 | 7,6 | uzduž poprijeko dijagonalno |
1011 488 314 |
122000 60000 31500 |
191 248 470 | |
1,5 | 5 | 0,90 | 8,1 | uzduž poprijeko dijagonalno |
1002 818 525 |
117000 94000 46000 |
- |
2,0 | 0,84 | 7,3 | uzduž poprijeko dijagonalno |
1118 846 464 |
120000 83000 46500 |
285 347 593 |