christian viladrich

Effets de la diffraction par l'araignée du secondaire

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Alain, si on se résume (on va y arriver je le sens):

Effusivité: capacité à échanger de l'énergie thermique avec son environnement
E = racine (Diffusivité) x rau x c
= racine (L.rau.c)

Diffusivité: capacité à transmettre de la température d'un point à un autre du matériau
D = L /(rau x c)

Emissivité: capacité à échanger de l'nergie thermique avec son environnement (sans dimension)

Tout ça avec:
L: conductivité thermique
rau: masse volumique
c: capacité calorifique

Faut que je file, pas le temps de calculer E et D pour le carbone et l'Inox, mais j'aimerai bien comprendre en quoi l'emissivité joue, si elle joue. J'ai toujours entendu dire que le polissage apportait, or c'est sur l'émissivité que ça joue, et pas sur la diffusivité ou l'effusivité.

Je reviens demain!

JMarc


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Bien sûr que l'émissivité joue !
Sauf qu'hélas on ne peut pas polir une lame carbone jusqu'à ce qu'elle brille autant que l'inox, sinon on gagnerait sur les deux tableaux
Donc ce qu'on obtient de l'inox en travaillant son émissivité par polissage, on l'obtient du composite carbone en exploitant ses autres caractéristiques plus favorables : anisotropie directionnelle, chaleur massique, effusivité, etc.

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Il n'en demeure pas moins qu'un système à fils sera toujours supérieur à ceux là puisque de couches limites, il n'y a pas. La question maintenant c'est ce que l'on gagne versus les angoisses que l'on peut avoir en terra incognita.

Sur la couche limite c'est clair, concernant l'obstruction sur l'axe pas forcément beaucoup mais tout dépend du matériau que l'on utilise. Il convient donc ici de ne pas tirer de trop rapide conclusion du style de celle qui a fait refuser en publication le Dobson par Sky & Telescop...

Mais il est clair et cela se calcul, que des lames de 2mm pour un 400 ben c'est trop et ce que l'on met dans les aigrettes, il faut bien le prendre quelque part et donc baisser le rapport de Strehl... Et pour ceux qui ne l'auraient pas saisi, je ne suis ni l'ennemi du carbone ni de l'acier inox je me dis seulement que ceux qui ont une autre vision ne sont pas forcément plus c... et moutonniers que nous le sommes mais que ces idées et bien il faut les examiner.

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Certainement, mais à vue de pif,
je crois que ces "c" qui joue en faveur du composite sus-cité, et cela quelque soit sa mise en oeuvre, monolythique, bien sur, et probablement de façon plus sepcatuclaire en sandwich avé une âme dont le "c" serait dérisoire, et quasi toutes les âmes mises en oeuvre devraient être ainsi (mousse, balsa, dépron, etc.).
Bref, ya pas trop de calories à échanger avé ces matériaux-là (quelque soient leur capacité à émettre)

Sinon, ne fustigeons pas trop vite les fils de Papy, sinon yva bouder et lâcher des aimabilités.
Et le pont de Millau, y tient avé des fils. Dsions qu'il y a fil et fil et pour l'usage, le kevlar semble pas mal.
Juste à gérer :
- les vibrations, car ça doit faire une belle mandoline quand on chatouille les cordes (à accorder à la tierce mineure ou à la quinte, selon les goûts)....
- faire un outil de chantier pour mettre en oeuvre la chose de belle façon
- pi mine de rien, chiader les attaches, à risque d'avoir un point de rupture, comme c'est la principale problématique pour les pendules de Foucault.

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Sauf qu'hélas on ne peut pas polir une lame carbone jusqu'à ce qu'elle brille autant que l'inox, sinon on gagnerait sur les deux tableaux

euh, si, on peut polir le carbone, et ensuite le traiter sous vide pour lui mettre une couche alu réfléchissante .


tiens, j'ai une question, j'ai un projet d'astrograph ou je veux remplacer le tube par quatres longues branches d'araigné pyramidale qui montent jusqu'a la camera . Donc, meme obstruction mais plus de matiére en profil. Plus d'émissivité ?

merci

fr.G

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Tiens voilà une idée qu'elle est bonne le dépôt d'alu (ou autres) sur carbone! Mais question aigrettes ça risque de se voir un peu beaucoup avec cette structure (équivalentes à quelques grosses rayures de 15-20mm sur le miroir! ) mais bon ça revient à supprimer la cage secondaire, économie non négligeable qui se discute pour un astrographe très ouvert de grand diamètre avec capteur en bout.... D'avantage de problèmes liés aux branches, oui. Moi l'idée me plait bien... ça a déjà été envisagé ? Sinon l'émissivité est une constante.

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 21-12-2014).]

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@ Charles : oh, mais il n'est pas question de fustiger les fils dans l'absolu : nul ne peut nier que c'est une solution mécaniquement élégante et optiquement irréprochable
C'est juste que pour fonctionner, faut un peu pousser la RDM dans ses derniers retranchements pour suspendre un secondaire un peu conséquent comme on en trouve sur les instruments actuels plus ouverts, et ça fout les chocottes pour nos précieuses optiques (même avec du kevlar, qui présente l'avantage/inconvénient d'être aussi statique que cassant par exemple, conséquence de son mal vieillir).
Maintenant on a tous clairement tendance à raisonner d'après nos habitudes, nos usages, et ce qui vaut dans un cas n'est pas forcément généralisable à tous les cas (j'ai même envie de dire : forcément pas !)
Nos choix techniques ont bien sûr à voir aussi avec des paramètres très culturels quoi qu'on en dise, mais ils sont si inconsciemment ancrés que nous oublions souvent de les re-situer dans le contexte de nos pratiques préférées.
Or c'est là et là seulement qu'ils prennent tout leur sens
Ainsi quelqu'un qui pratique essentiellement le planétaire cherchera à réduire l'obstruction quitte à se contenter d'un CPL minimum - ce qui aura corrélativement pour effet d'alléger le secondaire : dans ce cas l'araignée est moins sollicitée et la solution filaire plus pertinente car plus sûre et plus stable...
A l'inverse c'est une solution que je ne retiendrais pas pour un astrographe avec 30% ou plus d'obstruction, car le ratio gains/emmerdements sera alors clairement en sa défaveur.
Maintenant, tant qu'on peut effectivement se contenter d'une lame ajourée en inox d'1mm d'épaisseur voire moins sur un 400 - soit 0.25% D - je ne vois pas trop l'intérêt pour gagner un ultime pouillème même avéré, d'aller se compliquer la vie avec un système qui va flirter dangereusement avec les limites des matériaux, difficile à régler et à équilibrer finement, et de surcroît dont la tenue dans le temps restera aléatoire...
La robustesse compte beaucoup dans la sérénité d'utilisation au quotidien ; il en va des télescopes comme de leurs maîtres : certains préfèrent sacrifier tout confort à la recherche de la performance absolue, tandis que d'autres jouissent avec bonheur d'une performance moins extrême mais toujours disponible
Parfois ce sont les mêmes d'ailleurs, qui sont passés d'une approche à l'autre après avoir goûté aux deux ; j'en fais partie
@ Franck : oui, couche limite plus haute = même effet qu'en face la partie non ajourée des lames sur le Foucault posté par David ; mais aluminer le carbone, je ne suis pas sûr que ça serve à grand chose. En tout cas y coller une feuille d'alu sur deux branches opposées, j'ai déjà testé : je ne décelais aucune différence sur leurs aigrettes par rapport aux deux autres... Faut sûrement tester avec un vrai dépôt en bonne et due forme, mais pour les motifs déjà énoncés ça ne fera sans doute pas gagner grand chose (un simple vernis transparent ruine le bénéfice du polissage par exemple, c'est contre-intuitif)
Sur une araignée pyramidale la section oblique des lames est forcément supérieure, mais si c'est pour placer une caméra au foyer primaire ça parait justifié

[Ce message a été modifié par Alain MOREAU (Édité le 21-12-2014).]

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Mais question aigrettes ça risque de se voir un peu cette structure (quelques grosses rayures sur le miroir! )

c'est la question que je me pose , question rayures , c'est les memes qu'avec une araigné classique puisque c'est une ombre portée, mais en réalité elle sont plus longues puisqu'elles sont aussi longues que la focale.

Et une cage de secondaire n'est utile que lorsque l'on a un PO a accrocher dessus, dans le cas de l'astrographe il faut percher une camera au sommet de la focale, je m'inspire des grandes antennes paraboliques la tête de reception est perchée au bout de quatres branches pourquoi pas un scope ?

fr.G

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La réponse est la suivante: une antenne parabolique ne forme pas une image, elle met à disposition d'un amplificateur un niveau de signal et donc l'obstruction et la diffraction ont pour effet entre autre de diminuer un peu ce signal. Le télescope lui forme une image et des rayures de 20mm ça passe pas inaperçu. Ta réputation en souffrirait un peu

[Ce message a été modifié par Rydel_Charles (Édité le 21-12-2014).]

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Pourquoi feraient elles 20 mm ? les branches dont je parle feront 2 mm , la rigidité viendra de la structure pyramidale.

fr.G

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Houla !!! J'avions point du tout compris ! (c'est en lisant Charles que j'ai tilté d'un coup)
Tu veux monter avec des grosses lames énormes ou des tubes, directement du barillet primaire jusqu'au foyer ?
Ah là c'est plus du tout la même ! ça va être le carnage : t'imagines ce qui va se balader dans le champ ? ça vaudrait le coup de bricoler un montage avec trois tubes juste pour voir l'effet : on va retomber sur les simulations de Christian version hard, avec une méga obstruction en prime. A ce niveau, la couche limite on s'en tape
Vaut mieux oublier à mon avis...
J'avais compris juste une petite pyramide toute mignonne sur la cage frontale, comme on fait pour percher une caméra au foyer primaire en virant le secondaire d'un Newton dont on veut par ailleurs garder la polyvalence
Si c'est pour un pur astrographe, faut l'optimiser pour l'usage : araignée bien triangulée et ajourée, tendue, fine si on l'ose mais classique en frontal, sur un anneau robuste, avec les branches ancrées à la verticale des compas si c'est un truss, ce qui évite d'avoir à trop renforcer l'anneau perpendiculairement à la tension des lames.
Après il y a un autre aspect quand on place une caméra au foyer primaire : faut bien passer les câbles dans le champ. Alors araignée fine ou pas, c'est pas loin d'être kif-kif

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Merde j'ai été dérangé entre temps, j'avais pas vu ta réponse
Bon alors va falloir que t'expliques un peu mieux ton idée parce que là c'est pas clair.
Même sur un petit 200 f/D4 par exemple, une pyramide depuis le primaire fait déjà au moins dans les 700mm de haut.
Si tu mets le primaire au fond d'une "marmite", elle peut revenir à des proportions plus raisonnables en tenant compte du back focus nécessaire à l'instrumentation focale, mais ça va rester bien perché quand même.
Il demeure que cette forme n'est pas très rigide en torsion, d'autant moins rigide que les branches sont longues : même pour ce petit diamètre (déjà limite pour imager au foyer sans créer une obstruction énorme) tu seras obligé d'augmenter considérablement l'épaisseur et la hauteur des branches, pour une rigidité qui n'égalera de toute façon jamais celle d'une araignée tendue... dans ces conditions 2mm d'épaisseur, même sur une hauteur importante (mais on a vu qu'elle était préjudiciable à cause de cette fameuse couche limite), ne me parait pas réaliste.
En même temps c'est toujours un challenge intéressant de cogiter sur un truc en essayant de se débarrasser de tout à priori ; qui sait ce qui peut en sortir ?
Du coup je reviens à ta question initiale, que j'avais mal lue :
"Et une cage de secondaire n'est utile que lorsque l'on a un PO a accrocher dessus, dans le cas de l'astrographe il faut percher une camera au sommet de la focale, je m'inspire des grandes antennes paraboliques la tête de reception est perchée au bout de quatres branches pourquoi pas un scope ?"
Non : la fonction générale d'une cage c'est de placer quelque chose dans le champ en gênant le moins possible, qu'il s'agisse d'un miroir, d'un appareillage, d'une lame, etc.
La différence avec les antennes tient déjà à la précision requise, sans commune mesure aux longueurs d'ondes qui nous intéressent, même rapportée à la taille relative des instruments.
Ensuite les antennes sont très ouvertes, ce qui rapproche le foyer - au point qu'il est souvent nécessaire d'implanter les "lames" au beau milieu de la parabole... un truc qu'on n'oserait jamais sur un miroir !
Enfin l'instrumentation au foyer est légère toute proportions gardées, ce qui permet de lui concevoir un support tout aussi léger.
Je ne pense pas que la faible ouverture de nos télescopes, ni leurs exigences optiques, permettent d'extrapoler la mécanique des antennes paraboliques à leur construction : le foyer est si loin du primaire, même à f/D 3, que la mécanique pour rester rigide doit devenir trop envahissante dans le champ...

[Ce message a été modifié par Alain MOREAU (Édité le 21-12-2014).]

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En même temps c'est toujours un challenge intéressant de cogiter sur un truc en essayant de se débarrasser de tout à priori ; qui sait ce qui peut en sortir ?

oui , c'est ma façon de fonctionner, imaginer que l'on ne sait rien pour repartir sur le sentier, à un moment tout le monde à pris à droite, peut être qu'en prenant à gauche il y avait des trucs à voir ..

Oui, c'est la torsion qui pêche dans ce concept,j'avais l'idée de tendre des fils vers le centre du primaire mais ça ne règle rien..

Mais cette torsion est très sollicité sur un montage ou le poids est toujours le même , centré, équilibré ?

je cogite ...
fr.G

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Je présume que ici il s'agit d'avantage de faire de la spectro solaire que de former une image ? Alors on est pas loin du cas de l'antenne télé. Mais nous, c'est une image qu'on veut et pas trop perturbée si possible par des obstacles auxquelles s'ajoute la variabilité de ces obstacles (couche limite).

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"Mais cette torsion est très sollicité sur un montage ou le poids est toujours le même , centré, équilibré ?"
Non, bien sûr, elle le sera peu autour de l'axe optique dans ce cas (ce qui ne provoquerait au pire que de la rotation de champ et une légère dérive de MAP : deux choses faciles à corriger)
Par contre le porte-à-faux arrière est maximum sur ce concept : c'est lui qui va provoquer du tilt et la perte de la coaxialité par flexion/flambage des jambes à mesure que le pointage s'éloignera du zénith (un truc qu'on n'a pas avant une grosse compression longitudinale sur un tube même assez mince, mais qui va débarquer très vite sur une lame mince peu résistante au flambage).
Passe encore qu'il faille ajuster la collim, mais un tilt qu'on ne peut pas régler une fois pour toutes, c'est la merde en imagerie.
Maintenant je ne suis pas un cador de la simulation tu sais, faudrait déjà calculer l'ordre de grandeur du phénomène en prenant des hypothèses raisonnables sur la mécanique réalisable sans ruiner par sa présence la qualité du champ, puis à partir de là voir si les flexions-torsions restent dans des tolérances acceptables.
Si par calcul tu flirtes avec le possible, alors ça vaut le coup de pousser le concept jusqu'au proto pour tester in fine sur le ciel.
Mais si tu te retrouves à un ordre de grandeur du but avec les meilleurs matériaux et technologies disponibles actuellement, ou si tu dois sortir une 4L au prix d'une Ferrari, je ne te fais pas de dessin

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ASP 06 : exactement celà, je vois qu'il y en a qui ont pris le sentier à gauche ..:-)
Il m'avait semblé déjà voir des protos de telescope que DV avait montré

il sert à quoi cet engin ?

je viens de penser à des branches en forme de canne de Okay, et des fils qui les tendent vers l'interieur pour créer un éffet de voûte..à modéliser ...

fr.G


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Salut Charles,
Le schéma que j'ai montré est celui du BBSO de 1.6 m. C'est le meilleur télescope solaire actuel et il fait bien des images ;-)
Le primaire est une parabole hors axe.

Mais j'ai l'impression que Frank avait plutôt en tête le montage signalé par asp06 ?

Dans tous les cas, pour les effets de l''obstruction, ce qui entre en jeu, c'est le profil projeté sur l'ouverture.

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Sur le BBSO il n'y a pas d'obstruction puisque c'est une parabole hors axe.

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Franck, le problème mécanique majeur à résoudre c'est le flambage des supports sur une longueur importante à cause de leur faible épaisseur et de leur section plate, donc dans le sens perpendiculaire à cette épaisseur : exemple une aile d'avion est hyper rigide dans le sens de la marche, mais hyper élastique dans le sens de la portance, d'où sa déformation impressionnante sur un gros porteur malgré une épaisseur considérable (mais les efforts le sont aussi, et heureusement qu'elle plie, sinon elle romprait ! )
Ce que tu proposes revient à haubaner l'aile au fuselage : ça ne rigidifie en rien l'axe perpendiculaire.
Un système de lames en crosses de hokey, même précontraintes par un réseau de fils en X cachés dans leur ombre, ne formera au mieux qu'une voûte encore plus rigide dans le sens du haubanage - elle l'est déjà dans ce sens là par construction - mais qui n'augmentera en rien la résistance de chaque lame au flambage : au contraire cet effort supplémentaire appliqué dans le plan de leur épaisseur tendra à les comprimer (cas d'une voûte) et ne fera que les solliciter davantage au flambage dans le sens perpendiculaire...

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Oui Fred, une parabole hors axe...
C'est nickel pour cet usage, et super délicat à réaliser sauf à découper en rondelles un grand miroir pour en extraire des sous-miroirs.
Je n'imagine même pas le prix de l'instrument rapporté à son diamètre.
Mais là c'est encore plus parfait que des fils : on a carrément plus rien du tout !

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Bon je reviens sur la question Inox versus Carbone Epoxy pour les lames.

On a dit que ce qui entrait en ligne de compte était Emissivité et Effusivité (la diffusivité étant proportionnelle à cette dernière).

Je me suis amusé à calculer les valeurs, et on obtient ça:

Et je rappelle (post d'hier):
Emissivité

C/epoxy = 0.85
Inox poli = autour de 0.075

Donc si on résumes les ordres de grandeurs:

Effusivité = capacité à échanger de l'énergie thermique avec son environnement:
Carbone/Epoxy (sens Transverse) 9 fois moins que l'Inox

Emissivité = capacité à émettre de l'énergie par rayonnement (part de flux réémise après absorption)
Carbone/Epoxy (sens Transverse) 11 fois plus que l'Inox Poli

Si je prenais ça brutalement, j'aurais bien envie de conclure que le carbone/epoxy échange environ 10 fois moins d'énergie thermique avec son environnement que l'Inox poli, mais qu'il la ré-émet 10 fois plus que ce dernier.

Les deux semblent donc en "parfaite" opposition... (avec toutes les précautions qu'impose mon ignorance du sujet).

Reste à faire un test au Foucault avec deux lames de chaque pour vois si on confirme que la différence est petite.

En tout cas personnellement avec ces données je ne sais pas dire que le carbone est meilleur...

Jean-Marc

[Ce message a été modifié par JMBeraud (Édité le 21-12-2014).]

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Le vrai challenge d'opticien, Franck, ce serait de trouver une méthode révolutionnaire pour tailler un bout de parabole hors axe qui, elle, ne l'est pas justement
Là je peux te dire que ça changerait radicalement notre façon de concevoir et de construire nos instruments !

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