Wandstärke Carbongestänge für Tarp/Zelt

[AlphaRay]

Moin moin

Ich nutzte auf der letzten Tour meine Trekkingstöcke für ein improvisiertes Bauplanen-Tarp. Funktionier ja alles soweit, aber für mein richtiges  und das zukünftige Zelt soll schon was leichteres her (2 x 220g die Trekkingstöcke).

Nach längerer Suche und Vergleich habe ich mich für dieses entschieden - die Frage wäre jetzt, ob 0,5 mm Wandung bei dem Durchmesser reicht? Von der Länge her sollen es 1 - 1,2 m werden ( 2 x 0,5 bzw. 3 x 0,33):

CFK-Rundrohr, gewickelt, 3k-KP (Ø 22 / 21) x 1000 mm   (Gewicht ca. 50 g, 15,46 €)

"Gewickelte Rundrohre mit hochwertiger, hochglänzender Oberfläche aus 3k-Kohlegewebe in Köperbindung, klarlackiert. Die darunterliegenden Kernlagen bestehen aus UD-Gelege. Hochwertige Epoxydharzmatrix. (Weitere Infos zu Kohlefaserrohren finden Sie im R&G eWiki).

Faserorientierung:

• Aussenlage: 0°/90°
• Kernlagen: 0°

Eigenschaften:
Geringes Gewicht, sehr gute Korrosions- und Wärmeformbeständigkeit und elektrische Leitfähigkei. Sehr gute Biege- und Umfangssteifigkeit"
http://shop1.r-g.de/art/740604-TW

 

Als Zwischenstücke soll ein Rohr mit 1 mm Wandung rein.

Bearbeitet 27. Oktober 2016 von AlphaRay

[Andreas K.]

Das reicht.

 

[questor]

Spannend - so eine Aufstellstange wollt ich mir auch immer mal zulegen.
Wie verbindest Du die Segmente denn dann?

[AlphaRay]

@Andreas K.  Danke

@questor:  dachte an 21er Carbonröhrchen mit 1 mm Wandung (19 mm Innen) für die Verbindungsstücke. Bei den aktuellen Alustangen hatet ich ca. 20 cm Lange Stücke eingesetzt - also 10 cm im Rohr und 10 cm Außen, was ich bei 50 cm Rohrlänge als Überdimensioniert empfinde. 5 innen und 10 Außen sollten theoretisch ausreichend sein.

 

Edit:  Es müsste ein 20/18er Rohr sein (85 bzw 90g / Meter), da es keine 21er gibt. Man hat also genügend Luft für das Epoxydharz

Das 22-21er Rohr gibts auch als Leinwand statt Körper:

CFK-Rundrohr, gewickelt, 3k-LW (Ø 22 / 21) x 1000 mm

Gewicht ca. 54 g

Auf Lager Art.-Nr.: 7422211

15,47 €

Bearbeitet 27. Oktober 2016 von AlphaRay

[questor]

ah ja - danke! 
Und innen klebt man dann in einer Seite fest?
Berichte mal, wenn Du geordert hast!

[AlphaRay]

Genau Siehe Link von Andreas..er hat es schon gebastelt, aber mit ziemlich teuren und etwas dünneren Stangen.  Er nutzt nur 10 cm kurze Verbinder - das scheint also auch zu reichen.

Wenn ich soweit bin wird es natürlich gepostet Zusammen mit dem Zelt..die Tage werde ich erstmal das Tarp vorstellen, welches ich Anfang Juli genäht und bis zum WE nicht wieder gefunden habe    (war unter'm Fahrersitzt...)

 

Bei 50 g für das Hauptrohr und 85 g für 1 m Verbindungsrohr wären das bei 50 cm + 10 cm = 25+8,5 g + 1..3 g Epoxydharz. Somit ca. 70 g je 1,1 m Tarpstange.

Am unteren Ende des Zelts wollte ich das hier einsetzen (2 x 50 cm zu je 9g), was ausreichen sollte:

CFK-Rundrohr, gewickelt, 3k-KP (Ø 8,8 / 8) x 1000 mm

Gewicht ca. 18 g

10,84 €

Bearbeitet 27. Oktober 2016 von AlphaRay

[Roroman]

 

Rein theoretisch könnte man ziemlich genau einen Knicklast (Hauptbeanspruhungsart beim Tarp) ausrechnen (die Festigkeitswerte sind bekannt), aber bei der Verbindungen wird es mit der Kerbwirkung nicht so einfach. 

vor 4 Stunden schrieb AlphaRay:

Von der Länge her sollen es 1 - 1,2 m werden ( 2 x 0,5 bzw. 3 x 0,33):

Am besten 3 Segmenten nehmen um die Verbimdung in der Mitte zu vermeiden. Die Stange wird dort am stärksten beansprucht.

 

 

Bearbeitet 27. Oktober 2016 von Roroman
ergänzt

[AlphaRay]

Genau diese Überlegung hatte ich auch schon angestellt   Dachte mir aber, dass durch das dickwandige Zwischenstück und zwei Röhren gleichzeitig dieses ja theoretisch mehr aushalten sollte. Meinst du nicht?

@Andreas K.:  wie ist das mit dem Durchmesser bei dir? Biegt es sich sehr durch oder gar null?  Ich überlege ob ich bei einem A-Frame Zelt nicht viel dünnere Rohre einsetzen kann. Alu und Carbongestänge sind ja normal < 10 mm.  Kostenmäßig ist das nicht viel geringer, aber beim Gewicht schon eher. 2 x 12 mm sollten da ja auch schon gut ausreichend sein oder nicht? z.B.:

CFK-Rundrohr, gewickelt, 3k-KP (Ø 12 / 11) x 1000 mm

Gewicht ca. 30 g

Bearbeitet 27. Oktober 2016 von AlphaRay

[Roroman]

@AlphaRay

Die komposite Werkstoffe sind nicht mein Profil, aber ich versuchs aus Logik der technische Mechanik und Festigkeitskehre zu denken. Zwar erreichst Du durch vergrößern der Durchmesser eine deutliche Wachstum des Wiederstandsmomentes (und somit Wachstum der Festigkeit des Querschnittes gegen Biegung oder Knicken), aber die Kerbwirkungen bei dieser Art der Verbindung (Rohr im Rohr) werden wohl relativ groß sein. Dazu kommt, dass die Faserverbundwerkstoffe sehr spröde und somit kerbempfindlich sind. Was die Festigkeit wieder herabsetzt.

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[AlphaRay]

Ja ok.. Vorteil von den kürzeren Stäben wäre, dass man diese auch mal in nen Daypack rein bekommt. 50 cm sind da etwas problematischer. Bisher war es das einzige was für die kürzeren Stäbe gesprochen hat. Gewichtsmäßig schlechter, da ja ein Verbindungsstück mehr dazu kommt. Aber wenn das soo ist, dann habe ich ja zwei Gründe für die kürzeren Stäbe

[schnellejugend]

Ich hatte überlegt für eine 3 teilige Stange das untere und obere Segment als Rohr mit dem Innendurchmesser des mittleren Segmentes zu nehmen.
Dann muss man keine Verbindungsstücke einkleben, nur ein ganz kurzen Ring als Anschlag.

Das dürfte leichter sein da die Überlappung nur halb so lang ist. Im mittleren Bereich hat die Stange einen größeren Durchmesser.

[AlphaRay]

Hm...klappt leider doppelt nicht:  das mittlere Rohr wäre ja das höher belastete und hätte den kleineren Durchmesser + da es keine Zwischenstufen gibt, müsste das außen und innenrohr eine Wandstärke von 1 mm haben. Also alles doppelt so schwer  :/

[schnellejugend]

Nein.
Das mittlere hätte den höheren Durchmesser.

Wenn Zeltstangen oder Teleskopstöcke brechen, dann immer am Rohrübergang. Die Stange wird also nicht durch die Rohrdoppelung stabiler. Im Gegenteil.

Das Problem ist ob du passenden Rohre mit 0,5mm Wandstärke bekommst.

22mm sind recht viel. meine Komperdell C2 haben 14 und 12mm. Sehr steife Stöcke haben 18mm Durchmesser. Teleskopstöcke haben keine Verbindungsstücke. Allerdings ist das Rohrende des äusseren Rohres verstärkt. Das kann man mit wenigen Wicklungen Carbonfasern machen damit das Rohr nicht aufspleisst.

[AlphaRay]

Ah, umgekehrt..ok, macht mehr Sinn.  Doof an dem ist nur, dass man nicht variieren kann. Ich dachte da an möglichst gleichgroße Stücke. Egal für welches Zelt/Tar in der Zukunft. Also alles untereinander kompatibel. So muss der Durchmesser dann natürlich bleiben und jedes Segment in jedes andere passen.  Und wenn man halt nicht 1-1,15 m braucht, sondern 1,33-1,45, dann steckt man noch ein Segment drauf.

Bei den 0,5er ist es andersherum kein Problem. Die Außendurchmesser gehen immer in 2er Schritten. Wenn man das so machen würde, hätte das innere Rohr z.b. 12/10 als Durchmesser und die inneren 10/9 oder 10/8.

Dass die an den Verbindungsstücken brechen ist ja irgendwie logisch, da das Verbindungsstück einen kleineren Durchmesser hat. Wäre schon merkwürdig, wenn - egal ob Alu oder Carbon - die Stange mittendrin brechen würde statt an der Verbindung selbst 

Sehe gerade, dass die meisten Carbongestänge einen Durchmesser um 9 mm haben. Dann wäre ja die 12 mm Stange mehr als ausreichend. 30 g pro Meter das Rohmaterial selbst. Ergibt um 100 Gramm für zwei Stangen um 1,2 m. Das wäre ja perfekt

Bearbeitet 27. Oktober 2016 von AlphaRay

[Andreas K.]

Also, mittlerweile ist ja soviel geschrieben worden, wo knüpfe ich nun an...

Ganz allgemein - Die Prepreg Wickelrohre sind sehr torisionsfest, sprich biegefest, und somit insgesamt sehr steif.

Radiale Belastung die linear auf die komplette Länge einwirkt können die Rohre gut ab.

Auf punktuelle Belastung hingegen sind die Rohre sehr anfällig. Punktuelle Belastung tritt an den Verbindungsstellen einzelner Segmente auf, oder bei Druckbelastung (Ich habe die Erfahrung machen müssen, dass es keine gute Idee ist auf die Rohre draufzutreten ).

Man kann auch noch allgemein sagen, dass bei größer werdendem Rohrdurchmesser die Wandstärke kleiner sein kann. Das hat auch was mit der oben erwähnten punktuellen Druckbelastung zu tun: Bei einem kleineren Durchmesser, also einer kleineren Fläche ist die deutlich höher.

 

Für meine Projekte habe ich nun aus dem o.g. folgende Schlüsse gezogen (ich beziehe mich dabei auf meine Trekkingstöcke, da diese im Moment die "höchste Entwicklungstufe" meiner Carbonkarriere darstellen):

Für das Rohr selbst ist ein Durchmesser von 13 mm bei 0,5 mm Wandung noch ausreichend stabil. Es ist zwar deutlich flexibler als ein Rohr mit 20 mm Durchmesser bei selber Wandstärke, aber immer noch steif genug.

Schwachpunkte sind natürlich die Verbindungsstellen der Einzelnen Segmente, da hier große punktuelle Belastung auf die Rohrenden ausgeübt wird.
Die Segmente selbst habe ich deswegen an den Enden verstärkt: hierzu habe ich das Rohr "aufgedoppelt". In die Rohre sind Hülsen mit 10 cm Länge eingeklebt. Diese Hülsen sind ebenfalls aus Prepreg Wickelrohr mit 0,5 mm Wandstärke. 
Die Verbindungsstifte, ebenfalls aus Prepreg Wickelrohr, sind von vornherein 1 mm stark. Die Stifte sind 10 cm lang. Somit ragen diese 5 cm in die aufgedoppelten Segmentenden.
Für das "Verbinden" der Segmente ist noch sehr wichtig, dass dieses möglichst spielfrei aber dennoch gleitend erfolgt! Ist die Verbindung zu locker, erhöht sich wieder die punktuelle Belastung. Man muss also bei evtl. Nacharbeiten (Abschleifen des Verbindungsstiftes) sehr genau vorgehen und das "Zusammenspiel" der Teile immer wieder kontrollieren.

Meine Bezugsquelle für Carbon ist carbonscout-shop.de. Sicher nicht der günstigste Laden, dafür aber eine große Auswahl, hohe Präzision der Rohre, gute Beratung und insgesamt ein sehr guter Service.

 

So, ich hoffe geholfen zu haben und verabschiede mich übers Wochenende aufs Herbstreffen.

Bearbeitet 27. Oktober 2016 von Andreas K.

[AlphaRay]

13x0,5 für Trekkingstöcke? Dann reichen ja die 12er für das Zelt ja völlig Meine Carbonstöcke sind oben geschätzt 2,5 cm breit (~440 für zwei Stück von Komperdell).

Gegen Punktuelle Belastung hatte ich mir gedacht Tunnel in den Außenstoff innen einzunähen, in welche die Rohre eingesetzt werden. So können die ja nicht einfach wegknicken...bzw. sollten.

Das mit der Hülse verstehe ich nicht so ganz. Du schreibst du hast sie innen in das Rohr eingeklebt? Also den Innendurchmesser um 1 mm verkleinert bzw. von 0,5 auf 0,5+0,5 verstärkt?  Ich hatte ähnliches überlegt, aber Außen. Ggf. sogar abstehen. D.h. man hätte eine verstärkende Hülste Außen die paar cm raus schaut (kann viel Kürzer als der Stift selbst ausfallen) + den Stift der über diese + das Rohr geht. So hätte man Innen und Außen den Stift gestützt.

Die Auswahl von R&G ist höher, würde ich meinen. Die stellen diese auch selbst her. Die Preise sind da auch viel angenehmer, als ich schon mal mit Carbonscout verglichen habe 

Danke und viel Spass! Ich werde es leider nicht schaffen bei euch vorbei zu schauen...bin doch erst am Montag in Bad Emstal :/

Bearbeitet 28. Oktober 2016 von AlphaRay