Festigkeitstests
Dieses Dokument enthält die Ergebnisse der am 20. März 2024 durchgeführten Festigkeitstests an Materialien aus 40D-Nylon sowie an den Nähten eines genähten Haupt- und Pilotschirms.
Testverfahren
Die Tests wurden auf einem MTS Bionix Servohydraulic Test System durchgeführt. Die Messmethodik bestand darin, die Enden jeder Probe in die Klemmen der Maschine einzulegen und sie anschließend mit einem entsprechend gewählten Klemmdruck zu fixieren. Die so vorbereiteten Proben wurden von der Maschine [Abbildung 1] bis zum Bruchpunkt gedehnt.
Getestet wurden 40D-Nylonstoffe, die im Fallschirmbau verwendet werden, die Nähte zur Verbindung der Stoffteile sowie das tragende Gurtband.
Liste der Proben
Die englische Übersetzung lautet:
2.1 Tragendes Polypropylen-Gurtband (Pilotschirm) und 2.1 Schlaufengenähtes tragendes Gurtband (Pilotschirm)
2.2 Zwei an das tragende Gurtband genähte Stoffbahnen (Hauptschirm):
a) Ansicht von der Gurtbandseite
b) Ansicht von der Nahtseite
2.3 Zwei an das tragende Gurtband genähte Stoffbahnen (Pilotschirm):
a) Ansicht von der Gurtbandseite
b) Ansicht von der Nahtseite
Messergebnisse
a) Zusammenfassung der Festigkeitstestergebnisse für die Nähte des Pilotschirms
Die durchschnittliche Kraft beim Bruch der Verbindung beträgt 292,1 (±14,3) N.
Die Standardabweichung beträgt 47,3 N.
b) Zusammenfassung der Festigkeitstestergebnisse für das Material des Drogue
Die Bruchkraft des Materials, aus dem der Drogue gefertigt ist, beträgt 317,6 N.
c) Zusammenfassung der Festigkeitstestergebnisse für die Nähte des Hauptschirms
Die durchschnittliche Bruchkraft der Nahtproben des Hauptschirms beträgt 310,3 (±24,5) N, bei einer Standardabweichung von 59,9 N.
e) Zusammenfassung der Festigkeitstestergebnisse für das im Fallschirmbau verwendete Gurtband
Die durchschnittliche Kraft beim Bruch des Gurtbands beträgt 2,762 (±0,081) kN, bei einer Standardabweichung von 0,115 kN.
f) Zusammenfassung der Festigkeitstestergebnisse für genähte Gurtbandverbindungen
Die durchschnittliche Kraft beim Bruch der genähten Gurtbandverbindung beträgt 0,92 (±0,134) kN, bei einer Standardabweichung von 0,232 kN.
Schlussfolgerungen:
4.1 Die Testergebnisse der Proben aus Abbildung 7 zeigen, dass die Qualität der Naht, die das Material verbindet, einen entscheidenden Einfluss auf die Gesamtfestigkeit des Materials hat. Die Naht erzeugt lokale Spannungskonzentrationen, die durch Kerben – die Nadeleinstiche – verursacht werden und die Zugfestigkeit der gesamten Verbindung verringern. Der Bruch trat im vernähten Bereich auf, nicht im durchgehenden Teil des Materials. Das zeigt, dass die Naht die anfälligste Stelle des gesamten Fallschirms ist.
4.2 Der Unterschied zwischen zwei an das tragende Gurtband genähten Stoffstreifen im Hauptschirm und dem Ripstop-Material allein beträgt etwa 50 N, also rund 15 %. Dieser Unterschied ergibt sich aus den in Schlussfolgerung 4.1 beschriebenen Gründen. Für das im Pilotschirm verwendete Material lässt sich kein vergleichbarer Vergleich anstellen, da nur ein Zugversuch am Material allein durchgeführt wurde. Nach der Bruchstelle der an das Gurtband genähten Proben zu urteilen, ist jedoch ein ähnlicher Zusammenhang wahrscheinlich.
4.3 Die Ripstop-Materialien und ihre Nähte weisen in beiden Fällen eine ähnliche Zugfestigkeit auf, doch wie in Abschnitt 3.A erwähnt, spielt die Qualität der Naht eine wesentliche Rolle. Das widerstandsfähigste Material unter den getesteten ist das tragende Gurtband, das etwa dreimal stärker ist als die „schlaufengenähte“ Verbindung.
Dieser Artikel entstand dank der Zusammenarbeit mit der studentischen Forschungsgruppe PWr in Space, die unter der Schirmherrschaft der Technischen Universität Wrocław tätig ist.
