Warum sind Cross Skating Stöcke konisch?

Hallo, warum sind Cross-Skating Stöcke konisch?Was hat das für einen Sinn?

Klar, oben muss der Griff drauf passen und unten die Stockspitze. Aber man könnte doch auch ein 8er Kohlefaserstab ( kein Rohr) nehmen und oben die Öffnung im Griff auch auf 8 mm anpassen.

Dadurch hätte man Gewichtsersparnis. Man könnte "kostengünstig" Kohlefaserrohre kaufen die auch beliebig lang sein könnten.

Oder gibt es noch einen anderen Grund das sie konisch sind?

Zuerst einmal ist das Verhältnis von Gewicht zu Biegesteifigkeit bei Rohren viel besser als bei Vollmaterial, deshalb Rohr. Jetzt wird es ein wenig technisch... ein Skating-Stock kann als einseitig eingespannter Balken angesehen werden, der am Ende mit einer Biegekraft beansprucht wird. Die Einspannstelle ist der Griff, die Biegekraft wirkt an der Stockspitze. Bei einem solchen Balken nimmt das Biegemoment (das ist das was den Stock verbiegt) vom Balkenende (da wo die Biegekraft wirkt) von Null bis zum Maximalbiegemoment (an der Einspannstelle) linear zu. Deshalb ist es sinnvoll, dass der Stock zur Einspannstelle hin (also zum Griff hin) immer steifer wird.

Das heißt, die Stöcke sind konisch um eine minimale Gesamtverbiegung bei möglichst geringem Gewicht zu erzielen. Aus dem gleichen Grund sind übrigens auch die Schäfte bei Golfschlägern konisch.

Ich hoffe das ist einigermaßen verständlich formuliert.

Gruß

Frank

Hallo Frank,

das heisst, das ein CFK-Rohr dadurch das es gewickelt ist biegsteifer ist als ein gezogenes Rohr?

Die Biegekraft ist also, je näher das Griffene kommt, am höchsten? Oft brechen sie doch aber in der Mitte oder im unteren Drittel?Aber da ist es dann wahrscheinlich zu dünn, bzw. das Verhältnis

Thomas

Hallo Thomas,

ich wusste gar nicht, dass es gezogene CFK-Rohre gibt. Grundsätzlich sind Rohre besser als Vollmaterial was das Verhältnis Gewicht zu Biegesteifigkeit betrifft. Über die Steifigkeit von CFK-Rohren entscheidet neben der Geometrie (Durchmesser, Wandstärke) die Fasergeometrie und der Faseranteil. Am biegesteifsten wäre ein Rohr, das zu 100% aus Fasern besteht und bei der alle Fasern in Längsrichtung verlaufen. Nur könnte es dann anderen Belastungen (z.B. Torsion, oder Druck in Querrichtung) nicht oder kaum standhalten. Deshalb werden Rohre so gewickelt, dass alle Belastungsrichtungen abgedeckt werden. Ach ja, und 100% Fasern, also gar kein Harz, funktioniert natürlich auch nicht.

Ja, es stimmt, die Belastung (das Biegemoment) ist bei reiner Biegebelastung durch seitlichen Druck auf die Spitze beim Griff am größten. Da die Biegesteifigkeit aber nicht linear mit dem Durchmesser (sondern mit der 4. Potenz) zunimmt, sind die Stöcke vermutlich am Griffende, relativ gesehen, zu steif. Außerdem werden die Stöcke leider nicht nur einer reinen Biegebelastung ausgesetzt (sonst gäbe es vermutlich gar keine Stockbrüche) sondern auch Schlägen und Stößen, und das mögen CFK-Rohre leider überhaupt nicht gern. Und solche Stöße treten eher ab der Mitte abwärts auf, weil es dort z.B. Kollisionen mit den Skates usw. gibt bzw. geben kann.

Gruß

Frank

Hallo Thomas,

mir ist noch was eingefallen zum Thema Brüche im unteren Drittel: Da könnte die Euler-Knickung (Fall 1 oder 3) ins Spiel kommen.

Gruß

Frank

Hi Frank,

soweit ich richtig informiert bin müßte es auch gezogene CFK Stäbe geben. Zumindest meine ich mich erinnern zu können das ich früher mal solche beim Drachenbau verwendet zu haben.

Aber ein gewickelter (oder gezogener) 8 mm Stab müßte doch schon einigermaßen Biegesteif sei. Ok, er ist schwerer als ein 8 mm Rohr aber doch wahrscheinlich leichter als ein 50% oder 70% CFK/GFK Gemisch... und auch biegesteifer als diese.



Du arbeitetest nicht zufällig bei LEKi oder KV Plus?

Thomas

Hallo Thomas,

ein Stab mit 8mm Durchmesser hat die identische Fläche wie ein Rohr mit 17mm Durchmesser und 1 mm Wandstärke, also das gleiche Gewicht pro Länge (bei gleichem Faseranteil).

Die Biegesteifigkeit des Rohrs ist jedoch um den Faktor 8 höher (I = (R^4 - r^4) * PI / 4). Um mit einem Stab an die Biegesteifigkeit des Rohrs heran zu kommen, müsste dieser einen Durchmesser von 13,5mm haben. Ein solcher Stab würde dann ungefähr um den Faktor 3 schwerer sein.

Zu Deiner zweiten Frage, nein ich bin freiberuflicher Software-Entwickler, habe aber irgendwann mal Maschinenbau studiert.

Gruß

Frank

Hallo Frank, hallo Thomas,

die Eulerschen Knickfälle sind interessant. Die Belastungen sind speziell bei uns in den Stöcken wohl unterschiedlich und hängen sicher auch noch von äußerern Faktoren ab, da wir ja nicht optimal gerade den Stock zusammendrücken. Ich denke, dass bei uns die Fälle 1 bis 3 überwiegen, vielleicht Fall 2 am häufigsten. Oft biegt man etwas am Griff und gibt damit eine Bogenspanung vor. Zusätzlich haben wir auch noch so etwas wie außere "Unfallkräfte" durch Anstoßen und Einklemmen der Stöcke.
Im weichen Böden ist die Durchbiegung besonders stark weil der Stock ja auch etwas im Boden steckt während man den Einsatzwinkel verändert.
Die konische Form der Stöcke wurde wahrscheinlich im Werkstoffprüfstand entwickelt, ich denke es wurden dabei Bruchtestes mit einer Biegebelastung übe die ganze Länge durchgeführt (ohne äußere Störkräfte). Das ergibt dann diese, sicher etwas "theoretische" Form, da dies unter Laborbedingungen die idaele Form für maximale Bruchresistenz bei geringem Materianeinsatz sein mag. Durch die zusätzlichen Kräfte in der Praxis passieren die meisten Brüche aber trotzdem im unteren Stockdrittel, für unsere Praxis scheinen sie dort also zu schwach zu sein. Vielleicht ist das auf Schnee anders, aber ich beobachte praktisch nur die Cross-Skating Praxis.

Frank