Structures sandwich & composites pour instruments astronomiques

[serge vieillard 6 840]

les tubes encastrés,
pour moi, je pense que c'est le Nirvana, tant en facilité de construction, en optimisation de matière que du résultat mécanique final.
Déjà, les anneaux doivent être multiplis -comme mes tourillons ou ma base annulaire), type peau eterne/ame/pli/ame/pli/ame/peau externe.
Ensuite, une ame "massive" doit permettre une encastrement encore meilleur, type polysthyrène extrudé. Ca va grandement augmenter la surface de collage tube/anneau.

enfin, pour la mise en place des tubes, faut imaginer les planter un a un, et non un assemblage avec tous les tubes en place -là en effet, ça coince !!!
juste à faire un montage, sorte d'entretoise pour faciliter le montage, un truc qui calle bien les 2 anneaux paralleles entre eux, à la bonne distance, bien concentriques.
les anneaux sont prépercés au diamètre des tubes, avec un ajustement légèrement serré, avec les bons angles.
Une fois les anneaux fixés sur le montage, on enfile les tubes un a un, comme si on plantait des grands clous.
Pour le collage, une fois tout mis en place, il suffit de les sortir un a un légèrement de leur encastrement (de l'épaisseur de l'anneau qu'on va coller) pour mettre la colle sur le tube ET sur le trou de l'anneau, âme comprise, et remettre en place par glissement. et cela pour chaque extrémité. Yapuka essuyer le surplux de colle sur une petite partie des tubes et roule !!!

On peut même envisager un renfort local avec des plis de carbone dessus/dessous sur tous les plis du sandwich au niveau des trous des anneaux, sous forme de larges rondelles (ou de truc ovale pour les trous qui sont proches 2 à 2).
Si ca c'est pas de l'encastrement béton !!!! et pas cher !!!! et simple !!!!
Mais de diou, pourquoi on ne voit pas ça!!!!!

[JMBeraud 1 772]

Et oui Serge, je vois très bien ce que tu veux dire. DreamScopes en a un comme ça, mais pas très haut, un "demi" serrurier, je ne sais plus quelle formule optique.
Je le vois bien aussi, mais en un seul tenant, rien de démontable. Après tout, si on est prêt à ballader un engin de cette taille, en un ou deux morceaux ça ne change (pour moi) pas grand chose.
Par contre, le coté "mécanique" est limite, dans ta description que je pense comprendre très bien tu emmenche "de force" les tubes, ou en tout cas tu ajustes pile poil les trous dans les âmes et dans les peaux aux angles adequats (ou idoine ).
Honnêtement cela ne me semble pas gagné d'avance, sauf à faire un poil plus large et remplir ensuite de preéimprégné pour consolider, mais c'est pas très propre.
Dans le même style, mais sans percer les âmes ni les peaux, je pense que l'on peux "intégrer" les "tubes" d'un seul coup, ce qui permet à la fois d'avoir des renforts continus sans concentrations de contraintes, et de ne pas prendre le risque de percer de traviole.

N'empêche que si tu arrives à me convaincre et à m'expliquer comment tu perces pile poil sans trop te louper et à tous les coups, je suis preneur, celui là se mettrrait en place de choix dans mes solutions, je le regarderai de plus près!

Merci pour ces discussions bien sympas.

JMarc

[Christel & Fabrice NOEL 157]

hello
je me suis essayé au perçage de gros diamétre dans de la mousse de PVC, c'est pas facile pour avoir toujours parfaitement le même angle. J'ai réalisé quelques piéces ainsi ( tube encastré avec de la choucroute de carbone) mais c'est pas trés "propre", c'est du proto ! par contre ça tient

Fabrice

[JMBeraud 1 772]

Oui Fabrice, c'est ce coté un peu antinomique avec les courbes de contraitnes qui me gêne, tout transite par ces encastrements, et c'est pas très "composite" même si cela devrait le faire physiquement. Disons que c'est pas trop dans mon esprit, mais je ne demande qu'à être convaincu, et que je sais que c'est utilisé dans les assemblages de sandwichs...

Je verrai bien un truc dans ce genre (un de mes modèles préférés - àgauche), même si on retrouve dans la pose de l'anneau secondaire un peu ce principe d'encastrement, mais pas aussi extrême que des poteaux plantés dans des couches planes (enfin selon moi :

Avantages:

* pas de problèmes pour faire la structure, c'est un tube évidé par endroit
* un des bords du tube est plat pour faire office de platine (il n'y en aura idéalement donc pas)
* l'évidement du tube (le tube plein avec méplat étant une très bonne possibilité aussi) est là pour les éventuels problèmes de vibration dûes au vent.
* l'anneau secondaire est encastré dans les branches du tube, et vient les solidariser, ça ne bronchera pas d'une miette
* les branches de l'araignée prennent appui sur ces même branches du tube, stabilité assurée.

Tout est en nida/carbone bien-sûr, sauf les branches de l'araignée.
Vous en pensez quoi?

J'ai fini le design du barillet, et il sera prévu pour être démontable (avec le miroir) et positionable dans une des autres structure (je vais en faire au moins deux). J'ai commandé deux trois bidules pour les rotules, et je fais tout ça dans les prochaines semaines.

Fabrice, de ton coté, tu avances?

JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 01-10-2014).]

[serge vieillard 6 840]

sur une bonne perceuse à colonne, avec table bien perpendiculaire à l'axe de travail (ou miex, une faiseuse), et avec la fabrication d'un montage -idoine- , il n'y aura aucun souci à faire ça bien. Moi, j'aime les montages, les trucs fabriqués avec du CTP, ajustés pile-poil, ou réglables pour peaufiner. Une fois bien bridé sur la table, j'vois pas ce qui peut merdouiller. Un angle, une pente, un positionnement, ca peut se vérifier au comparateur avec grande présision.
Pour le collage,
le fait de bien imprégner l'interieur de la surface des perçages, notament la surface offerte par les dit-trous, permet d'avoir un collage redoutable sur une grande surface, renforcé mécaniquement par les divers plis et renfort de carbone.
Pour la mise en oeuvre, même serré, avec un poyen de presse ou plus simple, au maillet (excellent outil le maillet avec calle martyr) aucun soucis si -encore une fois - le montage qui va brider et positionner les 2 anneaux entre eux est de qualité.
C'est dommage que j'ai d'autres trucs à faire, sinon un p"tit proto a échelle réduite m'amuserai beaucoup à faire.

[JMBeraud 1 772]

Serge, oui OK je vois, avec un montage ça devrait le faire, je suis convaincu de ce point maintenant, tu as raison.
Par contre, je le sens mal le coup du "j'enfonce mon tube" , l'âme d'un sandwich n'est pas vraiment faite pour encaisser les contraintes sur de petites surfaces, et les peaux vont travailler "par la tranche" pour rattraper ça, et c'est pas non plus ce qu'on leur demande.
Ou alors, il faudrait insérer un gros bout de pin, ou un truc un peu plus dur qu'une mousse ou un nida, un bon insert troué au bon angle, le dit insert ayant une bonne portance entre les peaux, là oui.
Comme ça ça devrait passer, mais je préfère mon engin ci-dessus, plus dans mon esprit, et pour moi plus simple et tout aussi efficace, avec moins de risque.
Allez, te fais pas prier, fais le ton proto, pour la beauté du geste ! Ou après le 600??

JMarc

[Christel & Fabrice NOEL 157]

bonjour
Je pense que la difficulté, celle que j'ai eu, c'est le collage de l'emboitement du tube dans la mousse. Si le trou est trop juste, il n'y a pas énormement de colle, si il est trop grand, il risque d'y avoir trop de jeux pendant le collage. Rien n'est insurmontable, mais cela demande de brider correctement emboitement par emboitement.
Pour mes manips, j'ai réalisé le support du primaire, mais le tube me demande plus de travail. Quand j'ai retesté le vide, la découpe réalisée pour le démoulage, c'est déformée. Le vide a tendance à aplatir le tube.
J'ai découpé de grosse rondelle en expensé que j'ai forcé dedans mais cela ne semble pas suffir. Le mois d'aout sera plus tranquille pour moi et je vais pouvoir faire avancer ce projet.
Fabrice

[totolesbaloches 0]

Tient j'ai trouvé cela pour l'odk20, les prix sont correct

http://www.tubecomposite.com/index.php?cPath=35_36_87&osCsid=c41d7446390bcdda75d03e257b249720

http://www.tubecomposite.com/index.php?cPath=35_36_87&osCsid=c41d7446390bcdda75d03e257b249720

Le nid abeille en alu ca doit etre costaut.
Je vais les contacter.

Laurent
www.felopaul.com

[JMBeraud 1 772]

Je te confirme Laurent, le nida Alu est bien plus preformant que le Nomex, tu peux avoir une idée des perf méca sur un des liens sur les âmes nida dans le post initial.
Je connais ces gens, ils sont sérieux, tu peux demander conseil sur le dimensionnement également, à mon sens les plaques standards ne conviendront pas, les peaux ne sont pas suffisantes, même en épaisseur d'âme 20mm. Je pense qu'ils peuvent te faire du sur-mesure, il faut leur expliquer ton cas.
Attention si fait par ton collègue et pour utilisation avec du carbone, il faut utiliser un pli d'adhésif (méthode classique), ou le remplacer par un pli de verre fin (25 à 50g/m²) entre les deux pour éviter la corrosion galvanique.
C'est d'ailleurs ce que je vais utiliser pour la plaque arrière de mon barillet.
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 25-07-2010).]

[totolesbaloches 0]

Ok Merci, je vais les contacter.

Je pensais juste le NA et le tissu, En résine j'ai un gros stock de epoxi infusion que j'utilise dans mon boulot pour remplir mes électroniques.

Enfin je vais voir ce qu'il me propose.

Laurent
www.felopaul.com

[JMBeraud 1 772]

OK. Il ne faut pas non plus faire une fixation sur le nida alu, le Nomex remplira déjà largement la fonction.
Il faut de plus faire attention au choix de son nida, il faut prendre en compte le type d'aluminium et la taille des cellules (densité du nida).
Par rapport à de la mousse PVC (Airex), les deux (Alu et Nomex) sont largement au dessus, au minimum le double des performances.

Bonne suite,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 25-07-2010).]

[Kentaro 0]

Serge, je vois bien ton idée, et cela donne envie, mais ayant travaillé des grosses épaisseurs de polystyrène et fait pas mal de trous "en biais", je ne le sens pas trop:

- Percer des orifices "de biais" très précis, même avec une très grosse perceuse colonne comme celle dont je dispose, ce n'est pas du tout gagné. Surtout s'il s'agit d'un anneau de grande dimension. Difficile de positionner l'ensemble exactement. Il y a toujours un moment où cela glisse. Pas de beaucoup, mais quand même. Il faut un plateau postionné au bon angle, et une contrepartie sur la surface à percer, de manière à ce que le forêt entre à 90° dans l'ensemble. Sinon, cela dévie.

- Percer dans du polystyrène, c'est encore moins précis, l'ensemble se tord, se déforme facilement.

- Une fois les tubes encastrés dans l'anneau du bas, comment encastres tu les tubes en biais dans les anneaux du haut ? cela ne marche pas.
Sauf à enfiler le tube dans l'anneau du bas, le faire tout traverser, pour arriver jusqu'à l'anneau du bas. Dans ce cas, il faut du jeu, sinon, cela va coincer à un moment ou un autre. Ou cela va "user" le polystyrène, donc du jeu supplémentaire.

- Ou alors, tout noyer dans de la résine de manière à compenser les jeux, mais j'ai peur que dans ce cas, la liaison résine ne soit élastique , en tension/pression.

- Ou alors, prévoir, la où les tubes sont encastrés, une partie en bois (il est plus facile de faire des trous bien justes, dans du bois).

- Il me semble que l'intérêt des rotules, c'est de concentrer les forces de manière régulière sur l'axe central du tube, et non sur les parois, qui vont sinon, réagir differemment, en interne et externe.

[Kentaro 0]

Jean Marc, j'aime bien l'idée de l'encastrement des pointes triangulaires du tube dans l'anneau secondaire. C'est bien mieux que ces languettes/cornières qui peuvent se déformer.

Par contre, au milieu du tube, je prévoierais un cadre de renfort solidaire de la partie plane/embase, de manière à éviter que le tube ne s'ovalise ou se déforme.

[JMBeraud 1 772]

Merci Pierre pour ton avis, c'est important pour moi d'avoir ce genre de retour.
J'avais en fait prévu d'avoir le double d'épaisseur de Nida dans les quantres branches (à l'intérieur par exemple) pour augmenter encore leur inertie, et que cette double épaisseur revienne assez loin et de façon "évasée" vers la base, ceci pour reprendre les efforts de façon optimale.
Ton idée de renfort central est aussi une possiblité à laquelle je n'avais pas pensé, en fait c'est un peu comme sur le post de l'ODK20 avec le dessin de la cornière sur le principe du DreamScope avec les anneaux centraux carrés évidés dans ce cas là.
Par contre, si on ne veut pas revenir sur de la cornière collée/rapportée entre cet anneau et le "tube" du bas (en plus ils seraint courbes ce qui ne facilite pas leur fabrication), il va aussi falloir les encastrer, ce qui "allourdit" un peu le boulot et nuit à l'esthétique de l'ensemble.
En fait je pense que tout dépend de jusqu'où descendent les quatre branches, leur largeur et leur épaisseur. A mon avis mécaniqument ça peut largement passer si ces trois paramètres sont maitrisés.
Je vais mettre ceci sous CAO avec les bonnes proportions pour me rendre mieux compte, en vrai l'engin fait quand même dans les 1.6m. Je remets le concept (plus simple quand on en cause).

Merci encore de ton aide,
A bientôt,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 25-07-2010).]

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 01-10-2014).]

[Kentaro 0]

J'ai l'impression que le cas le plus critique, c'est lorsque le tube est(presque) à l'horizontale, avec l'embase (et la fixation sur la monture) sur le coté (à gauche ou à droite). Dans ce cas, ce ne sont pas les déformation longitudinales du tube qui vont être critiques, mais le fait que tout le poids du tube (surtout le miroir de 11 kg plus le reste), est déporté (à au moins 25 cm de l'attache et de l'embase). Sur le tube lui-même, cela doit pas mal déformer dans ce cas au niveau de l'embase. C'est ce qui m'a toujours gêné avec le principe de l'embase monobloc constitutive du tube. Lorsque l'on a des anneaux de fixation épais en bon métal, ils participent d'eux-mêmes à la rigidité de l'ensemble.
D'ou la nécessité dans ton cas, d'un ou deux anneaux centraux larges, perpendiculaires à la longueur du tube, pour conserver la forme d'un bon cylindre à mi-tube. Cela pourrait prendre la forme de deux gros bourelets toriques.

[Kentaro 0]

Fais un grand modèle en carton avec des poids ad hoc pour simuler les miroirs. Et mets l'ensemble dans toutes les positions. Tu verras tout de suite la où le bas blesse... (je ne maîtrise pas les logiciels de déformation, le proto en carton me semble toujours plus facile pour visualiser les faiblesses...)

[Kentaro 0]

Autre problème lié:
Toujours dans la position décrite plus haut, on a du coté du miroir, un porte à faux de 11kg au moins, à 25 cm de l'attache, et de l'autre coté, un porte à faux bien moindre avec un poids bien plus faibe (secondaire + caméra). L'embase va donc subir des forces différentes d'un coté et de l'autre. L'ensemble va se vriller si l'embase n'est pas renforcée du coté du primaire.

[JMBeraud 1 772]

Je vois ce que tu veux dire Pierre, merci pour ces conseils.

Je pensais plus haut que tu voulais parler de la possible faiblesse des 4 montants vers le secondaire.
Là, si tu parles du coté miroir, franchement je suis à l'aise, je vais me faire tourner un petit calcul pour être sûr mais je ne suis pas inquiet. 11Kg de miroir à 25cm, ce n'est vriament rien pour les matériaux en question.
Simple exemple, je peux m'assoir sans problème sur le tube de 300mm de diamètre du premier post sans qu'il ne bronche, même si je n'ai pas mis le pied à coulisse, c'est comme si je mettais les fesses sur un tube plein.
Si tu reprends les feuilles Excel d'une page ou deux en arrière, en prenant en compte l'effet du tube sur le moment d'inertie (dans ces cas là on était en poutre simple en flexion trois points), du fait que c'est du nida de 10mm d'apais, que je vais mettre de l'UD en renfort des plis de tissu, tu verras que les déformations vont être extremement faibles.

Franchement, si il n'y a que ça qui te fait souci, ça me rassure! Merci encore pour tes commentaires,
JMarc

[Kentaro 0]

Un point intéressant chez Dreamscope: ils n'hésitent pas à mettre une âme très épaisse: 25mm pour un 400 mm:

"Dream is at the leading edge in its use of sandwich core technology by using the thickest core feasible. The tube for the 16" Dream Astrograph has a wall thickness of just over 1". The few other companies that use sandwich core only use ~0.375" thick sandwich core in this size instrument".

[JMBeraud 1 772]

Et pour ta deuxième remarque arivée en même temps que j'écrivais la réponse de ta permière remarque, je vais faire le dessin sous CAO, et mettre la monture pil sous le cente de gravité, donc où le poids au secondaire est moindre, mais plus loin.
Pour le vrillage, c'est le mode de sollicitation quand le tube sera à l'horizontal avec la monture au même niveau que le tube. Mais je ne vois pas pourquoi cela vrillerai plus que les engins que l'on voit en truss, question de matériaux, non?
Je vais finir par mettre plus de couches avec tes remarques !

JMarc

[JMBeraud 1 772]

Ah bien vu le coup des 25mm, à vrai dire je l'avais vu il y a longtemps mais j'avais oublié!
Je comptais faire tout en 10mm et renforcer les branches en 10mm de plus, ça part un peu dans ce sens, sauf que cela sera peut-être tout en 20mm.
Alors là par contre c'est clair que ce sera clairement sur-dimensionné, mais au moins je sera à l'aise.

Merci pour cette bonne info,
Jmarc

[Kentaro 0]

En plus, dans les DreamScopes, ils mettent une serie de baffles à l'intérieur. Je suppose que cela doit contribuer à conserver la bonne forme cylindrique du tube.

En tout cas, avec une monture en porte à faux, il faut soigner l'embase. On n'est pas dans une monture split ring comme le Palomar, où c'est finalement beaucoup plus facile.

[JMBeraud 1 772]

Bon, je vais réfléchir à tout ça, mais ça penche vers du 20mm, ton argument DreamScope a fait mouche.
Pour leurs baffles, je ne pense pas qu'elles participent beaucoup à la raideur du tube, 25mm de nida, c'est carrément du béton en flexion, en plus ils ont l'air fin.

Et puis la plaque arrière, celle sur laquelle est posée le barillet, participe aussi à la raideur de l'instrument, même si je ne compte pas sur elle pour renforcer la structure.

Pour l'embase je suis d'accord, c'est la poutre maitresse de l'instrument, je comptais mettre du nida alu, j'en ai de l'épais, il faut que je vérifie son épaisseur et faire quelques calculs en gros...

Je vais murir tout ça, mais ça prend forme, merci encore,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 25-07-2010).]

[serge vieillard 6 840]

Suite à l'intervention de Pierre
et son septicisme sur le perçage des trous.... le coquin !

Foutre diou, que non !!!!
*- pour étayer ce que je dis, pour notre T400, les tubes sont justement enfoncés légèrement serrés à la main dans un bloc de bois de mémoire 70 mm d'épaisseur, pour un dia de 20*-25 mm, avé les angles idoines.
Sur la premiere transformation, je m'étais appliqué un minimum et si tu te souvient, cet engin avait ses tubes au bon angle, avec un ajustement nickel, qui nous permet d'ailleurs de ne pas mettre de système de serrage en partie basse, système que nous adoptons sur nos Strock
Pour la 2eme transformation, j'avoue que j'ai fait ça par dessus la jambe et que les perçages sont un peu moins précis pour les angles. Mais pas de beaucoup.
Comme quoi, C'EST POSSIBLE !!!!!
L'outil idoine : la scie trépan, guidée par son foret de centrage.
Il faut dans un premier temps faire ce trou de guidage et ensuite trépaner.
Encore une fois, je ne parle pas d'incliner la table, mais de faire un montage spécifique, bridé sur la table. C'est franchement mieux !!!!
l'accès de la perceuse aux trous, pas de soucis, c'est à la périphérie des anneaux, donc facilement accessible.

Le collage des tubes,
je répette la manip : on les enfile en place un à un, comme si on plantait des clous dans 2 planches. Ca marche.
Pour le collage, ausi du vécu,
je me suis jadis fabriqué des hydrospeed, les tout premiers mondèles suite à des sorties avec l'équipe des Pont & Chaussées, créateur du concept, pour dévaler les torrents impétueux.
Nos bazards était fait de mousse de polyuréthane qu'on laissait expenser librement dans des grands sacs poubelles, puis sculptés à la bonne forme, et enfin stratifiés directement fibre de verre/polyesther (par cher).
Pour les poignées, ben justement c'etait la même config que nos tubes : barbouillage copieux des trous trépanés et des tubes de ferraile (chutes de parchoc d'Austin Mini) et enfonce !!!!
j'vous assure que ces pauvres engins sont explosés de partout et depuis lontemps à la poubelle tellement ils s'en sont pris (Ah, l'gouloux, les 7 taureaux, l'Ubaye, la Vézère, etc...) mais ces foutues poignées n'ont jamais bronchés !!!!! (et j'dois être plus lourd qu'un miroir primaire de bon diamètre)

Voila les expériences qui me confortent dans ces procédures.
Encore une fois, dommage qu'il ne soit pas dans mes projets de faire un imageur....
Bises à tous

Serge

[totolesbaloches 0]

un sandwich NA alu ne se dilate pas (ou peu) ??
un sandwich NA alu est plus est plus adapté pour mon cas qu'en le nomex ?
mais il est plus lourd ?

Laurent
www.felopaul.com