mecanique et araignee

[eroyer 669]

Bonjour à tous,
je suis en train de concevoir une araignee pour un telescope de 360mm et je pose pas mal de questions. Il y en a une à laquelle je n'arrive pas à répondre faute de connaissances suffisantes en mécanique.
Sur les araignées "classiques" les pattes sont fortement tendues. Si on ne les tend pas assez, le support de secondaire se tord dans tous les sens à la moindre contrainte.
D'un autre côté, certains font des araignées sans tension. Je pense par exemple à celle du strock 250 (extrait du site : "Il n'y a pas de tension sur les pattes, il faut donc un matériau assez raide même s'il n'y a pas beaucoup d'effort."). C'est la même chose sur celles ou le secondaire est au dessus du mono-anneau (sur le 400 de Serge Vieillard http://www.astrosurf.com/magnitude78/T400/img/f_montage1.jpg , ou le 600 de Babcock http://synrgistic.com/astro/24inch.htm )

Alors à quoi sert la tension des branches de l'araignée ?

Merci de vos lumières,
Eric

[den b 1 446]

"Alors à quoi sert la tension des branches de l'araignée ?"
A augmenter la rigidité de branches plus fines et donc du support secondaire.

J'en ai une pour un télescope de 350 mm qui ne me sert pas ayant chagé pour un autre système.
Si cela te tente : http://www.reto.fr/t350/imagepages/image1.html et quelques photos suivantes

[eroyer 669]

Je me rend bien compte qu'augmenter la tension augmente la rigidité. Ce que je ne comprends pas c'est pourquoi certaines araignées que j'ai citées peuvent être tout aussi rigides sans tension des branches. A première vue je n'ai pas l'impression que leurs branches soient beaucoup plus épaisses.

Et autre question : j'ai fait l'expérience avec ma scie à métaux, si je tends la lame elle se rigidifie. Mais quelle est la relation entre la tension appliquée et le gain de rigidité ? Quelles sont les lois de la physique qui expliquent cela ?

Eric

[Strock Pierre 232]

Clarifions donc....

Si on utilise du clinquant (Acier ou laiton de 0,05 à 0,2 mm), ou des fils de Kevlar (C'est très mince aussi et robuste) on a un matériau mou. Et par dessus ça, on lui fixe un secondaire comme on accroche un lampadaire: Le centre de gravité est loin des branches de métal. Certains ajoute même un gros cylindre d'aluminium moulé pour encore plus alourdir (au cas où il en manque...).

Là, il faut tendre pour que les efforts de flexion de la masse du secondaire avec le bras de levier de son éloignement ne tordent pas le le métal.

Pour faire un essai: Il suffit de scotcher le manche d'une cuillère entre deux bandes de 40 cm de scotch d'emballage. Ensuite on attrape le scotche par les deux bouts et on essaye de tenir la cuillère... On arrive très vite à comprendre qu'il faut tirer comme un sourd et qu'il faudrait même un deuxième tendeur orthogonal.

Donc avec du mou, il faut 3 branches à 120° ou 4 à 90°. Mais surtout il faut de la tension. Et donc une cage secondaire qui résiste, qui ne varie pas avec l'humidité ou la température, ...

Avantage, on est très mince et comme la lumière diffractée est proportionnelle à la surface ( à l'ombre ) des branches: Plus c'est mince et mieux c'est. Faut juste aussi que ce soit sur l'axe optique, car si c'est incliné d'un poil, l'ombre est grande et l'intérêt tombe à l'eau.

Pour bien comprendre cet angle un calcul d'ombre suffit. Un angle de 2° sur un clinquant de 30 mm de large fait une ombre de 1 mm sur le miroir. Autant mettre un truc de 1 mm d'entrée!

Pour les araignées sans tensions, il faut un matériaux rigide de base. Et on va faire ce qu'on peut pour limiter l'ombre des pattes... Donc un réglet d'acier (0,5mm un plat d'aluminium (1,5mm) ou du carbone enduit époxy (0,7 à 1,2mm).

Pour faire un essais, scotcher une cuillère au milieu d'un réglet d'acier de 30 cm (modèle petit écolier) et poser ça sur deux doigts. On observe qu'il faut un petit qqchose pour ne pas que ça commence à s'incliner et à plier. Donc une troisième patte de 15 cm qui bloque les velléités de bloblottement intenpestif.

Pour optimiser le montage, c-a-d réduire les épaisseurs de matière qui font de l'ombre, il faut réduire les efforts mécanique. C-a-d réduire la distance du secondaire du centre de l'araignée: ce que l'on nomme réduire le porte-à-faux ou réduire le levier. Et là, c'est la solution strock-250 que l'on a appliqué avec succès sur nos 250, sur le 400 du club et celui de Serge. L'araignée arrive derrière le miroir pour que son centre soit au plus proche du centre de masse du miroir.

Rigidité des branches et réduction du porte-à-faux donne des pattes de faible ombre, une mécanique super robuste qui ne se décollimate pas et une cage secondaire de très faible hauteur, donc un télescope rangé dans un petit volume...

Pierre

PS: je ne détaille pas la forme pyramidale du l'araignée de Serge, car je n'ai pas encore compris...

[Houdini 0]

La tension est surtout nécessaire pour augmenter la raideur en torsion de l'araignée (rotation autour de l'axe optique du scope) - c'est le point faible de toutes les araignées avec des branches qui se rejoignent dans le centre.

Pour éviter de devoir mettre la tension on peut passer à une araignée avec branches qui ne se rejoignent pas au centre . Cela augmente significativement la raideur en torsion, au point où on n'a quasiment plus besoin de mettre les branches sous tension.

Voici un exemple que j'ai trouvé au hasard sur le web:

Avec ce système on peut utiliser des branches avec épaisseur très faible (p.ex. 0,5 mm) sans devoir mettre beaucoup de tension.

Robert

[serge vieillard 7 045]

ya cause bien le Pierre !?!

Ce qu'il faut retenir, ce sont les efforts de porte à faux, avec un secondaire éloingné de ses attaches sur l'araignée, qui plus est alourdi par de la ferraille et des boulons absolument surdiemenionnés et bien inutiles.
Après, c'est un cercle vicieux : c'est lourd > fô faire costaud > on rajoute dela matière > c'est encore plus lourd > etc...
et puis son p'tit frère : c'est gros > le porte à faux augmente > les déformations engendrées par cette torsion deviennent importants > faut raidir d'avantage l'araignée > oui mais les efforts à encaisser deviennent plus importants > alors fô faire plus gros > etc....

donc, tu fais ce que tu veux, mais regardes bien les systèmes qui supportent le secondaire au plus près de son CG. Là est le nirvana !!!!
Torsion minimale > pas besoin de tension pour contrer la déformation qui en découle, juste un truc dimensionné pour porter l'ensemble. Ca change tout !!!

moralité : vive l'araignée à 3 branches en T, avec accroche au plus près du CG.
Le reste me parrait d'une autre époque !!!!
remarque, j'aime bien les dinosaures.

Serge

PS : comme le dit Pierre, système adopté sur nos T250, sur le T400 carbone, sur le T400 du club et retenu sans vergogne sur notre futur T600. Le jour où on fera un 1 m, je parie qu'on aura encore un tel système !!!!

[eroyer 669]

merci pour vos réponses, tout cela devient plus clair.
Si je résume, pour avoir le maximum de rigidité, il faut :
1. réduire le porte à faux
2. augmenter l'épaisseur des branches
3. ne pas faire converger les branches au centre du tube
4. tendre les branches

En pratique, il n'est pas nécessaire de faire tout ça à la fois, mais si on fait tout le contraire alors le secondaire va bouger dans tous les sens.

Sur ce je vais me mettre à la table à dessin...
Eric

[Houdini 0]

Serge,

Avec l'araignée en T, quelle épaisseur de branche avez-vous utilisé pour le 400 du club ?
Quelle épaisseur sur ton 400 ultra-léger ?

Robert

[den b 1 446]

Toutes en alu.
Sur mon 250, araignée pyramidale non tendue : 2 mm
Sur mon 350, araignée pyramidale non tendue : 2,5 mm : http://www.reto.fr/t350/imagepages/image38.html

Sur le 350, l'araignée originale tendue faisait 1,2 mm

[rolf 2 703]

Serge et Pierre

je trouve votre argumentation très convaincante. Pourrait-on avoir des détails sur cette fixation sur le 400, je veux dire l'épaisseur des tiges, la matière par exemple etc.. J'ai envie de modifier la mienne du 600, même si je n'ai pas trouvé de faille dans la pratique (mais je n'ai plus envie de passer pour un dinosaure ...) .
Que pensez-vous des bandes en inox de 0,5 mm et de 3 à 4 cm de largeur? Si j'ai bien compris il serait peut-être mieux de passer à 1 mm, non? Est-ce que vous avez sur votre site un lien sur le 400 et cette partie en particulier?

amicalement rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 13-09-2008).]

[Houdini 0]

Denis,

2 ou 2,5 mm je trouve cela TRES épais.

Si le système en T ne permet pas d'utiliser des branches plus fines, le concept est à mon avis raté (un peu de provocation... ).

Sur mon 406 avec branches pyramidales décentrées j'utilise de l'acier de 0,6 mm sans devoir mettre beaucoup de tension. Cela donne des aigrettes quasi-invisibles et, pour reprendre la phrase, c'est du béton.

Robert

[Ce message a été modifié par Houdini (Édité le 13-09-2008).]

[den b 1 446]

Pas de problème pour moi pour l'épaisseur.
Je suis passé récemment sur le 250 de l'araignée d'origine tendue en 0,5 mm a celle en 2 mm.
Je t'avoue n'avoir remarqué aucun changement significatif à l'oculaire, et des vues dans deux 350 équipés différement ne m'ont jamais interpellé coté taille des aigrettes ou autre.
les grandes théories et la pratique mènent souvent à des solutions différentes.

[Bluedob 42]

Sur le 560, mon araignée est en Inox de 1.5mm.
Elle dois faire 8cm au niveau du secondaire et 3cm sur les fixations.
Le tout ajouré. http://img329.imageshack.us/my.php?image=img6428wh1.jpg

Ca bouge pas.
Je veut dire, au star test laser. J'ai un decalage sur le primaire de qq millimetre pres de l'horizon.

[Houdini 0]

Il n'y a rien de théorique à avoir des branches tellement fines que les aigrettes deviennent quasi invisibles .

Parlant de théorie et pratique, il y a justement une opposition entre les explications de Serge et de Pierre sur l'absence de porte-à-faux, et la nécessité de prendre une épaisseur de branche plus forte.

Je vois deux faiblesses à l'araignée en T: les 3 branches se rejoignent au centre (faiblesse pour la torsion autour de l'axe optique), et l'impossibilité de mettre la troisième branche du T sous tension - même très faiblement.

Si le résultat final est qu'il faut prendre des branches plus épaisses, je ne suis pas preneur.

Robert

[Strock Pierre 232]

Alors, là... ça va se régler au sabre!

Pour Rolf, notre araignée de 400 est faite avec du plat d'alu du 2x30 et de la cornière de 25x25x2. Pour les plans, c'est celle du 250. On pense bien à faire une page wab sur la refonte du 400... fô juste le faire!

Là ousque je suis d'accord avec Robert, c'est que le résultat est parfait:
1- pour un télescope de groupe parce que c'est indestructible.
2- pour des mecs relativement exigeants parce que ça ne fait pas de dégradation d'image sensible.
3- pour une structure peu encombrante parce que c'est tout derrière le miroir
4- pour pas avoir à mettre la troisième patte en tension parceque ça n'apporte rien de le faire.

MAIS j'apprécierai de contempler et d'éprouver cette belle araignée pyramidalo désaxo fine... ça à l'aire très très bien!

Pierre

[rolf 2 703]

Salut Bluedob,

tu as copié ton araignée sur moi (en moins bien ... . Pour rappel: la mienne a des branches ajourées pareilles avec 6,5 cm de large au centre et 3,4 cm aux fixations sur le bord avec une épaisseur de 1mm et le tout en inox)- fallait pas, car l'évidence et le raffinement est bien du côté de Serge et de Pierre.

Pierre, pourquoi une araignée si épaisse en alu - l'inox n'a quand même que des avantages, non? En 1 mm mon secondaire très épais avec un petit axe de 15 cm ne bouge absolument pas.

amicalement rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 13-09-2008).]

[den b 1 446]

En général, les objets que j'aime bien observer ne génèrent pas beaucoup d'aigrettes. De temps en temps, je vais même faire une cure sur vega pour ne pas en perdre l'habitude
Et les pleïades, je les aime bien avec aussi
Robert, personne ne t'oblige à prendre et j'ai vu que tu n'a d'ailleurs pas pris, donc pas la question ne se pose pas.
Mais la simplificaion de construction, l'allègement de la cage secondaire et la facilité de travail de l'aluminium ainsi que la facilité d'approvisionnement et le cout réduit m'ont amené à faire ce choix que je ne regrette absolument pas.

[Ce message a été modifié par den b (Édité le 13-09-2008).]

[Vincent Becker 0]

Pour ma part j'ai choisi le beurre et l'argent du beurre Une araignée type Strock avec le secondaire entre les pattes ET des pattes fines tendues.

Les pattes tendues en inox 3/10e:

Et le support de secondaire complet (les "Bob knobs" blancs n'y étaient encore pas) :

Et l'ensemble (suite à ce fil de discussion je vais rigidifier le PO d'ailleurs:

Plus de détails sur le blog de construction de mon Dobson:
http://www.telescope-amateur.net/marabout

[Ce message a été modifié par Vincent Becker (Édité le 13-09-2008).]

[maire 252]

Strock a écrit:

Avantage, on est très mince et comme la lumière diffractée est proportionnelle à la surface ( à l'ombre ) des branches: Plus c'est mince et mieux c'est.

Pour compléter ce propos, il faut ajouter qu'en fait - pour toutes les araignées - la lumière diffracté est proportionnelle à la longueur totale des branches à EPAISSEUR EGALE. Pour UNE EPPAISSEUR DE LAME IDENTIQUE, le classement en terme de performances d'un point de vue de la diffraction (c'est à dire au final le contraste de l'image en cas de turbulence nulle)s'établit comme suit:

3 branches (si possible une à 90° des 2 autres en symétrie pour une image 4 aigrettes car si les branches sont à 120° = 6 aigrettes comme sur le Mewlon 180 par exemple)
4 branches en symétrie
3 branches courbes (attention généralement on doit alors augmenter l'épaisseur des lames puisque impossible de la mettre en tension... ce qui signifie diminution du contraste ... c'est notamment le cas de certains systèmes anti-aigrettes, flatteurs pour la photo mais certainement pas pour le visuel)
4 branche courbes

Après il peut y avoir des formes intéressantes.. comme le porte secondaire fixé à un cylindre... ce qui vu du ciel équivaut à 2 lames courbes...

[Ce message a été modifié par maire (Édité le 13-09-2008).]

[maire 252]

J'ai retrouvé le lien de l'article qui fait autorité dans la diffraction causée par les branches d'araignée:
http://imaging.creol.ucf.edu/publications/Spider_Diffraction.pdf

J'en ai fais un condensé en français plus quelques autres idées dans Astrosurf Magazine n°11

[Houdini 0]

Pierre,

Pas besoin de sabre , comme Rolf j'ai justement envie de construire cette araignée en T (ou la variation de Vincent qui me semble intéressante aussi) pour voir ce que cela donne.

Vous n'avez jamais fait des essais avec des branches en acier de moins d'un mm ?

Robert

[Kentaro 0]

Personnellement, j'ai essayé les araignées à trois branche sans tension, mais j'en ai été moins content que le système à 4 branche sous tension. C'est peut etre un ressenti tout personnel...

J'utilise un sytème inspiré de Serge Bertorello, avec 4 branches décentrées. Les branches sont deux à deux constituées d'une double palette pliée en equerre. La tension des branches (0,5 mm) permet de rigidifier l'ensemble.

Attention, les 4 branches doivent être bien parallèles deux a deux, de manière à éviter une multiplication des aigrettes.

D'autre part, il faut essayer de remonter au maximum le miroir secondaire vers les branches de l'araignée, de manière à limiter les porte-à-faux.

Les branches elles meme doivent etre relativement larges (5 cm pour un 400), de manière à offrir une rigidité suffisante.

Une araignée ultra simplifiée, sur le même principe:

[Ce message a été modifié par Kentaro (Édité le 13-09-2008).]

[maire 252]

Tiens Kentaro, j'ai une question puis que je vois que tes araignées 4 branches... Même si les branches sont parallèles 2 à 2 elles ne sont pas symétriques (dans le même axe passant par le centre de l'axe optique de l'instrument), j'aimerais savoir comment s'effectue la phase de mise en coincidence des aigrettes lors de la mise au point. En effet comme j'ai des branches parfaitement symétriques entres elles (un peu comme les tiennes et ajourées pour un T300 F/4), l'image des aigrettes est symétrique en cas de défocalisation en intra et extra focale. Est-ce aussi ton cas?

[Ce message a été modifié par maire (Édité le 13-09-2008).]

[chrystian 2]

En complément de ce qu'a écrit Houdini :
Sans copier (j'ignorais le site) j'ai réalisé pour un 250 une araignée à 4 branches qui ne passent pas par le centre ; cela crée 2 couples de torsion antagonistes ce qui rigidifie énormément le montage. De plus les bandes de métal sont reliés aux écrous de traction par une pièce en forme de U : ainsi la traction est exercée selon deux axes, ce qui évite encore la torsion des lames. Ainsi avec des lames de 20/100e inox (c'est très fin ... et très mou !) un simple vissage au doigt des écrous assure une tenu béton. En veillant à ce que les lames soient bien dans l'axe (ce qui est facilité par les pièces en U) il n'y a quasiment pas d'aigrette, même sur une étoile de mag. 1 ou 2.

[rolf 2 703]

Salut,

Bluedob a donné une information intéressante plus haut sur la déformation du télescope lorsqu'on le passe du zénith vers l'horizon. Il a observé le point laser sur le primaire et constaté un déplacement. Je trouve cette manipulation très parlante et l'ai faite sur le mien - position la plus haute et la plus basse. Ci-joint le résultat sur papier millimétré avec le dispositif.
Quand on dit avoir affaire à une rigidité "béton" ceci est tout à fait relatif, la preuve. Ce déplacement du point est reproductible et correspond donc à la flexion de mon scope.
Je ne l'aurais pas pensé, mais c'est ainsi. Le faire disparaître, franchement, je ne vois pas par où commencer pour y remédier.

amicalement rolf

[Ce message a été modifié par rolf (Édité le 14-09-2008).]