T400 2e refonte

Pour le printemps 2020, nous avions programmé une semaine d'observation à La Palma avant que le COVID 19 déferle sur l'Europe. Bien sûr le T400 du club aurait été du voyage. Au détour d'une petite étude 3D, nous avons décidé de faire la conception et la réalisation en 5 mois (2+3). L'objectif ici n'est pas de faire une version ultime tout en carbone ultra-légère, mais de faire une déclinaison simple et efficace du strock 250 en version T400 faisable en quelques mois.

Etat des lieux

Ce télescope est notre T400 de voyage au sein du club, avec les refontes précédentes on peut établir les constats de depart suivants :

• sa structure est super robuste, mais elle reste lourde entre 35 à 40kg.
• Le colisage se décompose de la manière suivante : 2 colis volumineux (la caisse primaire avec le rocker et cage secondaire dans sa boite ), les tubes et les accessoires en soute, le miroir primaire et les oculaires en cabine. Cela nécessite d'être 2 passagers au minimum pour le faire passer en avion. le nombre de colis est à revoir.
• A l'usage et avec des oculaires de plus en plus lourds, l'équilibrage est devenu perfectible. l'ajout d'élastiques ou d'un frein serait le bienvenu.
• Une petite maintenance est nécessaire : les mouvements sont viriles, il n'y a pas d'entretoise entre les tourillons et ça manque, les tubes alu salissent les mains ;-).

Le cahier des charges de la refonte

L'évolution du cahier des charges impose une nouvelle refonte plutôt qu'une simple maintenance. voici nos nouvelles exigences :

• On veut en faire le même usage sur le T400 actuel.
• Convertir les 2 colis en 1 seul avec les tubes & accessoires en soute donc moins de 23kg avec ses protections de transport. Le miroir passera en cabine. Le colisage soute est aussi contraint en volume, la valise de rangement ne doit pas dépasser une longueur cumulée (L+l+h) de 158cm .
• Faire une structure simple pour plus de robustesse et de facilité de fabrication, le télescope doit resté pour une utilisation club.
• La configuration avion ne doit pas pénaliser une utilisation au quotidien.
• Pouvoir charger le PO avec des gros oculaires.
• La collimation par l'avant du barillet.

Les sources d'optimisation

Les contraintes principales devant lesquelles nous sommes confrontées sont liées au volume et à la masse du colisage. De plus la réalisation doit rester simple. Voici, les sources de gains que nous avons identifiés :

• Le barillet actuel est en acier donc très lourd, on va passe en Alu avec le même type de conception que le T400 de Serge.
• les tubes aluminium de diamètre 20mm seront remplacés par des tubes carbone en 16mm.
• Le miroir secondaire surdimensionné de 100mm sera emplacé par un 85mm.
• l'utilisation d'un valise de transport va permettre de réduire les épaisseurs de CTP( 18 en 9mm et 36 en 15mm).
• La cage secondaire sera rangée dans la caisse primaire après retrait du miroir, pour compacifier l'empilement.
• la taille des tourillons est maximisée pour le volume de la valise mais sera insuffisant pour tous les cas de chargement, la mise au point de l'équilibrage se fera avec des élastiques.

La conception / réalisation

Tout commence par le choix de la valise pour laquelle il faut maximiser les cotes interières. Nous avons compacifié la structure rangée pour un maximum de rigidité/ protection dans le colis. Le rangement façon strock250 permet de limiter la hauteur au rangement, mais il a pour contrainte d'augmenter la longueur et la largeur de la caisse primaire et du rocker. Les premieres ébauches ont conduit à définir une largeur minimale interne de valise de 49,5cm. La longeur de la valise va être conditionée par la longueur des demi-tubes (ici #70cm).
Nous avons donc acheté une valise Delsey en promo respectant les 158cm externes (L76 x l53 x H30 cm), mais les cotes internes sont moins généreuses (L66 x l50,5 x H29,5 cm) sans oublier les barres du trolley.
Remarque : Un T400 ouvert à 4 et non à 4,5 simplifierait grandement le rangement des tubes dans la valise, plus courts, ils seraient placés parallèle au Trolley et seraient contenus dans l'épaisseur du trolley.

La cage secondaire

Rien de revolutionnaire, nous avons reconduit les valeurs sures, faciles à faire, la cage secondaire du Strock250 en version T400. les 2 diaphragmes et les cotés sont coupés à la scie sauteuse, puis collés/pointés. les champs de chaques faces sont ensuite dressés au lapidaire. la forme octogonale resultante est très raide pour des parois peu épaisses.
Le CTP est renforcé avec du Rustol puis verni sur la face externe et peinte en noir à la peinture ou à l'encre de Chine sur la interne. Le meilleur tutoriel pour l'application du verni est sur le site "copain des copeaux", la video est certes un peu longue mais permet d'obtenir un rendu digne des plus beaux Riva italiens.
https://copaindescopeaux.fr/content_page/item/126-reussir-son-vernis-a-tous-les-coups.html

le P.O devant être démontable pour le rangement dans la valise, il est fixé sur une entretoise de 30mm en composite mousse de PVC/carbone. Cette épaisseur d'entretoise est un compromis pour limiter la longueur des tubes en maintenant un champ du pleine lumière supérieur à 75% avec l'utilisation des filtres de 2 pouces.
Compte tenu de la forme de la pièce et de l'obligation de raideur, l'utilisation du vide est un plus. Ici, la mousse avant l'ébauchage et après stratification au carbone 2x200g.

L'araignée

L'araignée est complétement classique pour les magnitudiens, une araignée 3 branches avec un réglage point/ trait / plan. la face visible de l'araignée via le PO est peinte en noir pour supprimer les reflexions parasites. Une feuille de mylar est appliquée au dos du miroir secondaire pour lutter contre la condensation. Pour gagner en compacité, la partie supérieure du miroir secondaire non aluminée a été coupée.

le collage du miroir secondaire

le miroir n'étant plus compètement éliptique, la depose du support est rendu plus délicate, un gabarit peut aider pour retrouver les petit et grand diamètres.
Après un bon nettoyage des surfaces à l'alcool, 4 noisettes de colle aquarium sont déposées sur le miroir. 3 petites cales évitent l'écrassement complet de la colle. Il est impératif de conserver 2mm d'épaisseur de colle pour ne pas contraindre le miroir lors des dilations differentielles. Avant application de la colle, la pièce et son support doivent être à la même température ; de même pendant le séchage, la température doit rester constante pour ne pas coller le miroir sous contraintes.

La protection du miroir secondaire

un miroir de 86mm a approximativement le même diamètre qu'une bouteille de whisky, l'emballage en carton a été recyclé et renforcé avec du carbone pour une faire une protection un peu chic!!

Le barillet

Avec PLOP, nous avons vérifié la déformation du miroir avec les differentes configurations de barillet 6, 9 et 18 points. Pour notre configuration D=400mm F1800mm avec un miroir secondaire de 86mm, un barillet 9 points est suffisant ; la déformation résultante est seulement de 15nm sur le PTV.

La structure du barillet est un mélange du Strock 250 et du T400c. c'est de l'alu mais les leviers sont paralleles. c'est un assemblage de profilés carrés 20x20x2mm rivetés / collés avec des tôles de d'alu de 2mm.

les triangles sont supportés par des rotules à billes. Sur un barillet 18 points/ 6 triangles, des rotules de modelisme M3 collées dans les triangles seraient suffisantes mais sur 3 triangles on a préféré passer en M4, peut-être sur dimensionné. Des billes filetées M4/ diamètre 10mm sont disponibles pour les imprimantes 3D, on a donc réalisé des triangles imprimés avec un logement adapté pour recevoir la bille avec le bon jeu. Nous avons choisi du PLA haute temperature + une peau en carbone pour les triangles. Le PLA conventionnel possède des caracteristiques très correctes mais ne supporte pas les températures supérieures à 50°, le PLA haute temperature convient parfaitement à nos conceptions.

Voici, un petit test pour comparer les performances de différents matériaux avec des pièces de 50 X 18 X 4 mm (3g) et mis sous contraintes avec un écrou de 8mm (4g) :

• La pièce verte est imprimée avec du PLA de bonne facture Dailyfil Mat (T°c d’extrusion à 220°C sur plateau chauffant à 40°C). Il a une bonne résistance à la température (60°C max sans déformation)
• une pièce noire non recuite en PLA VOLCANO (T°c d’extrusion 245°C sur plateau 60°C). La déformation est importante dès 60 °C et forcément cela ne s’arrange pas avec 80°C et 90°C.
• les pièces noire et blanche sont en PLA VOLCANO recuite, passage au four sans contrainte 110°C pendant 15 minutes et refroidissement lent. La pièce noire est testée à 80 °C pendant 35 minutes sans déformation mesurable. La pièce blanche a passé 35min à 90°C puis 35 minutes à 80°C sans déformation.

La caisse primaire

Une caisse primaire depouillée serait plus optimisée en masse et en volume, mais elle laisserait le miroir beaucoup trop exposé pour une utilisation en club, compte tenu des brutes qui opèrent dans le club, il est interessant de proteger le miroir avec une caisse.
Pour placer la cage secondaire dans la caisse primaire, les appuis latéraux devront être démontés.

Le rocker

Le rocker en CTP est réduit au strict minimum, pour obtenir un bon compromis raideur/masse.
la base est réalisée en composite mousse car un panneau en contreplaqué avec la bonne raideur serait très lourd. De plus en ajoutant une texture rugeuse à la surface de la fibre cela permet de remplacer avantageusement l'ebony star qui est de plus en plus difficile à trouver. Le fait de mettre les patins de téflon sur le rocker et non plus sur la base permet d'avoir toujours les patins à la même position sous les tourillons et par conséquent un meilleur équilibre.
Pour les patins d'altitude, nous avons utilisé le polyéthylène (matériau des planches à découper) dont le coefficient de frottement est plus élevé que le teflon, mais qui reste très doux.

La base

La base est une plaque de mousse de PVC de 20mm d'épaisseur stratifié carbone, légère et rigide. la base est aussi utilisé comme capot pour protéger la cage secondaire en position rangée. La mousse stratifiée ne resistant pas au frottement des gravilons, nous avons rajouté des pieds en CTP complétés pour les surfaces anti-dérapantes. Pour une utilisation sur le gazon, on peut visser des ergots sur les 4 pieds que l'on peut planter dans le sol.
Le P.O est vissé sur la base, en position rangée le PO passe ainsi entre les branches de l'araignée.

Les tourillons

Les tourillons sont en mousse de PVC stratifiés avec 2 plis de 200g par faces. Sur la tranche, l'ebonystar a été substitué par une une bande en carbone/kevlar texturée. Cette bande est stratifiée avec 2 épaisseurs de carbone/kevlar + epoxy à plat sur une plaque d'aluminium gauffrée puis la bande est contrecollée sur le champ du tourillon.

Les tubes

les tubes et la cage secondaire sont liés avec une vis et un écrou moleté à portée conique, de plus les têtes de vis des fixation des tubes servent de verouillage en rotation grace à un perçage en trou pour trou, ainsi on supprime tous les degrés de liberté de la liaison.
Ici, l'impression 3D est interessante pour faire des gabarits de percage ; un ajustement de pièces en trou pour trou sans jeu n'est pas réaliste avec du report de côtes.

Les tubes sont coupés par la moitié, la jonction se fait par inserts vissés ce qui a pour conséquence d'imposer un appairage des tubes pour garder les chapes bien alignées.

Les plans et photos diverses

Vous pouvez télécharger les plans à l'echelle 1 ci-dessous. Une grande partie des pièces y sont détaillées et cotées et compléter par des pdf 3D du télescope monté et rangé. Télécharger les plans PDF

Le télescope monté et rangé