Forces maxi sur rotules des triangles de flottaison

[JMBeraud 1 774]

Bonsoir,

J'ai une question qui a peut-être une réponse immédiate, mais je sèche, ou en tout cas je n'ai qu'une idée vague de ce que pourrait être la réponse. Je fais donc appel à vous les fabricants émérites et expérimentés de Dob et autres joyeusetés astronomiques.

La question est de connaitre un ordre de grandeur de force maximum pour permettre le déplacement des triangles sur leur "rotule" sans qu'il y ait d'influence sur la qualité optique d'un miroir...dans mon cas un 410 de 40mm d'épaisseur.

Derrière la question, je me demande s'il est possible d'utiliser d'autres systèmes que l'écrou borgne pour monter ces triangles, et si des systèmes tout prêts ne s'y pretteraient pas.
A priori, les forces mini de déplacement dans le cas d'écrous borgnes sont quasi nulles, voire franchement faiblardes (cf dico de la pifométrie pour les connaiseurs), alors qu'il se pourrait que d'autres systèmes nécessitent une petite force.

J'ai quand même un avis, il me semble que le poids du miroir va de toute façon amener les triangles à leurs positions, donc à mon sens on peut utiliser d'autres système que l'écrou borgne ou assimilé. La limite se situerait dans le cas où le triangle aurait une résistance accrue et "renverrait" ainsi une force non désirée au dos du miroir à cet endroit. Mais où est la limite?

Merci d'avance pour votre aide,
JMarc

[serge vieillard 6 876]

Ca c'est intéressant et mérite débat.

J'suis toujours épaté de l'envie de sodomiser le diptère dès lors qu'on utilise plop (ou autre) et la satisfaction du travail accompli une fois le truc mécanique fait, en respêctant seulement les cotes et la géométrie.

J'sui incapable de quantifier cela mais mon "pif" me met en garde.
Je suis convaincu qu'un barillet DOIT être une balance de précision. Ca veut dire qu'elle doit osciller à la sollicitation la plus faible.
D'ailleurs, avec plop on pourrait modéliser un appui qui "grippe "et qu'au final génèrerait une répartition des forces de façon très inégale. A voir....
C'est pourquoi je suis toujours ébahi :
*- des axes de levier en boulon de 8 , de 10 voir de 12 mm, faut pas mollir -des fois que ça cesse...
*- avec comme palier un trou dans le carre de ferraille...
*- des systèmes de rotule à coup d'écrou borgne direct dans la tole avec un p'tit coup de perceuse.
Bref, faudrait prende le temps d'expérimenter, de charger chacun des point avec leur poids respectif, et de voir a partir de quelle surcharge (en pourcentage) le système se mettrait à basculer. Ensuite, Plop cracherait son verdict.

les rotules,
l'écrou borgne est certainement une bonne surface. Mais quid de la cuvette qui la reçoit, brut d'usinage ? ne faudrait-il pas considérer l'usage du laiton ou du bronze ? l'usage d'une bille de roulement à bille, en matériau bien plus dur que l'acier à ferrer les ânes d'un écrou ? Ne gagnerait-on pas a polir tout ca ? avec un copieux rodage par exemple genre rodage de soupape ? Ne gagnerait-on pas d'avantage à faire quelque chose de mieux dimensionné ? viser des écrous M4 voir M3 ? Plus c'est gros, plus les frottements sont importants,plus le couple de freinage du au frottement s'accroit et réciproquement.
Pour ma part et pour le 400, j'ai choisi des rotules en inox sur chape en nylon dur, truc utilisé en modélisme. Aucun jeu et sensibilité remarquable sous chargement.
Pour notre 600, bien sur c'est trop limite, trop petit. Je va voir du coté des roulement à portée sphérique de petit diamètre....

bref, beaucoup de détails mécaniques seraient à affiner et sont à mon avis un peu trop baclés, voir sous-estimés.

Serge

[Strock Pierre 229]

Je suis du genre à torturer les diptères avec PLOP.
Pour autant, j'essaye de quantifier à tout-va.

Un barillet est un réseau de points qui supporte la masse de verre.

Typiquement un 400 mm de 40 mm épais fait 11 kg de verre. On a donc 600 grammes à reprendre sur 18 points rangés dans une espèce de réseau à moitié triangulaire et à moitié carré. Chaque point est en gros distant d'un autre de 8,4 cm (en prenant comme formule : racine de surface sur nombre de points). Le verre plie entre les points. Ici d'environ 2 nm. Ce qui contribue au lambda PV onde de 4 nm (mais attention il n'y a pas que ça à considérer pour le lambda...).

Que se passe-t-il si un point manque ou s'il ne pousse plus sur le verre?

Pour notre 400, les autres 17 points vont reprendre la charge : 650 g au lieu de 600. C'est pas ce que ça change. Mais surtout, là où le point manque le verre va se trouver plus loin des supports. Il va pouvoir plier plus. Or la flèche d'une plaque de verre varie avec la puissance 4 de la distance entre les supports. Passer de ~8 cm à ~16 cm augmente donc la flèche d'un facteur 16 localement. En première approche, on passe donc à un lambda PV onde dont une des contributions passe de 4 à 64 nm.

Comme le dit Serge, il faut que le barillet soit comme une belle balance de précision.

Si les triangles "collent" aux rotules, le fléau de la balance va répartir les efforts inégalement. Certains points auront plus de force et d'autres moins. Pour les moins, le calcul ci-dessus indique l'ordre de grandeur des effets maxi. Pour les plus, on peut imaginer que seulement 3 points supportent tout le miroir... à la limite, hein? C'est là ou on s'envole sur le lambda PV.

A moins de mettre des capteurs d'efforts sous chaque touche, on ne sait pas à quelle distance on se trouve de la perfection ou de la situation caricaturale (un point qui touche pas par exemple). On ne peut que faire des efforts pour que ça marche.

Ceci explique que sur un triangle ou sur une barre, il ne faut pas que les moments sur la rotule (ou l'axe) rapporté au bout du triangle (ou de barre) ne donnent des efforts significatifs.

Significatif étant de l'ordre de grandeur de 600 grammes pour notre exemple. Cette valeur est lié à la tolérance PV recherchée. On peut tolérer beaucoup si on travaille en infra-rouge... mais dans le visible on cherche plus ou moins à rester sous 32 nm pour les contributions du barillet... Mais c'est une autre discussion!

Significatif étant aussi lié au barillet. Si on fait un barillet 36 points pour un 400, on peut bien tolérer que 18 points soient en défaut. Il en restera toujours assez... En apparence un barillet avec un excès de points est meilleur. Mais il ne faut pas que la complication mécanique rapporte des efforts. Le juste milieu est à trouver.

Et donc le problème se ramène à: Comment assurer une erreur de bien moins que 600 grammes sur une balance à fléau? Disons 100 grammes!

Il est certain que la tête ovale d'un écrou borgne dans un trou conique non rodé engraissé à la silice du désert va donner des points de frottement gras, de frottements secs, d'accrochage sur écaille de métal et d'effort pour faire jouer un ovale dans un cône.

Il est certain aussi que plus la tête est grosse et plus les moments seront importants. Aussi pourquoi mettre un écrou de 10 mm pour supporter 3x600 g. C'est pas un peu surdim? C'est qu'une bouteille d'eau minérale après tout. Il traine dans les observatoires des trucs qui ressemblent aux rivets de la tour Eiffel. C'est bien mécanique. C'est très impressionnant pour le public. Mais c'est pas bien optique.

Le juge de paix (celui qui apaise les tensions sans régler la question) c'est de tester le barillet ou de tester les rotules. On peut imaginer construire une petite balance ou accrocher des sacs à des ficelles sous les triangles. On charge avec du sable pour équilibrer. Un sac à 600 g. Les autres à X et Y pour équilibrer. On mesure X et Y et on a une idée de l'effort des moments de frottements de la rotule chargée.

Après on peut faire varier les efforts sur les points dans PLOP pour calculer les effets sur le PV... mais c'est du niveau 2 de super-mario-plop!

Bref comme le dit Serge, il faut que le barillet soit comme une belle balance de précision: Des axes petits, des axes rodés, des coefficients de frottements faibles, des trucs qui ne s'encrassent pas et qui se nettoient, ... et pis faut entretenir...

Sans oublier que tout ça ne doit pas fléchir non plus et que ça doit se transporter... C'est le seul argument qui justifie de faire "mécanique".

Pierre

[Ce message a été modifié par Strock Pierre (Édité le 09-04-2010).]

[serge vieillard 6 876]

et oui mon cher Pierre,
et en plus, tes approches numériques sont à revoir à la hausse, car...
Qui dit point qui s'affaisse d'un coté pour cause de point dur sur le barillet dit nécessairement la réciproque, à savoir un (ou des) point(s) qui se réhausse !!!
L'écart peut donc être doublé allègrement!
Serge

[Lblanc 4]

Quand on y reflechi bien, on peut se demander parfois si tout cela n'est pas un peut de la prise de tête pour rien.
Aller, je suis totalement d'accord sur le principe d'un barillet à 9 points ou plus selon le miroir pour repartire de façon optimal les charges.
Mais celà n'est fraiment bon qu'au zenith, apres, plus le tube vise l'horizon et plus le poid du miroir va être repercuter sur le bord du support du primaire (sur la tranche du primaire...) et les plots sous le miroir seront ennormement soulagés. Je pense que ça à beaucoup plus d'inscidence sur la forme du miroir que de savoir si les frottements des rotules sont trop important ou pas. Une fois que le miroir est positionné dans son barillet je ne pense pas que les rotules soient quelque peut soliciter en translation? Elle repartisse le poid des le départ et apres basta.
Enfin peut être que je me trompe...

Lio

[Ce message a été modifié par Lblanc (Édité le 09-04-2010).]

[rolf 2 681]

Si les points de contact doivent supporter chacun quelques grammes seulement, je comprends bien la question du frottement des triangles. Mais si on passe à 1,5 kg par point (donc à 4,5 kg par triangle)j'aimerais savoir si ce premier raisonnement est valable de la même façon.

amicalement rolf

[JMBeraud 1 774]

Que de réponses et de commentaires, merci!

Serge, Pierre, vos remarques sont en effet pleines de bon sens. Les ordres de grandeur de Pierre répondent bien à ma question initiale. Merci d'avoir pris le temps de me donner ces chiffres.

Tout d'abord je pars en effet sur un 18 points. Même montage calculé sous Plop que pour mon Dob.
Je retiens l'ordre de grandeur d'envrion une centaine de grammes par touche avec les déformations correspondantes, c'est une bonne info.
Quand on y pense, c'est assez important à la vue du bras de levier sur chaque triangle, je ne pense pas que mon montage nécessitera des forces aussi grandes, ça doit être tout bon. Je ferai aussi des essais sur le barillet proto avec des petites masses pour être sûr de bien sodomiser le diptère en profondeur .

Je vous tiens au courant, je complèterai le post sur les structures sandwich avec le barillet, tout ça avance doucement mais sûrement.

Merci encore pour vos commentaires,

Amicalement,
JMarc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 09-04-2010).]

[CoreDump 0]

Les matériaux existent tout fait, et en plus ne sont pas chers:

Coussinets en bronze autolubrifiant: avec ou sans collerette, moins d'un euros pièce. Pour le support des axes mais aussi comme cuvette pour bille (version avec collerette, diametre en fonction de la bille).

Pour les billes, un roulement inox en fournie des dures et sans risque de rouille. Sinon ca se trouve sur le grand ternet soit en version inox 440 (trempée) soit en 304/316 (mou et surtout tres résistantes a la corrosion).
Au pire un roulement acier, l'acier au chrome etant plus résistant à la corrosion, avec un peu de graisse fine ca protége. On peut les détremper en les chauffant au rouge et en les enfouissant dans du sable pour les refroidir lentement.

Pour les axes, une vieille imprimante jet d'encre peut fournir son lot d'axes chromés. Idem pour les lecteurs CD qui ont presque tous deux axes chromés en 4mm sur 4 ou 5cm de long.