T400 - starfinder refonte n°3
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 départ 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 boîte ), 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.
- – à 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 virils, 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 rester pour une utilisation club.
- – la configuration avion ne doit pas pénaliser une utilisation au quotidien.
- – pouvoir charger le P.O. 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 intérieures. 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 premières ébauches ont conduit à définir une largeur minimale interne de valise de 49,5cm. La longueur de la valise va être conditionnée 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 révolutionnaire, 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 chaque face sont ensuite dressées au lapidaire. La forme octogonale résultante 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 face 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 réflexions 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 complètement elliptique, la dépose du support est rendue 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’écrasement complet de la colle. Il est impératif de conserver 2mm d’épaisseur de colle pour ne pas contraindre le miroir lors des dilations différentielles. 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 en faire une protection un peu chic !!
Le barillet
Avec PLOP, nous avons vérifié la déformation du miroir avec les différentes 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 parallèles. 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 modélisme M3 collées dans les triangles seraient suffisantes mais sur 3 triangles on a préféré passer en M4, peut-être surdimensionné. 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 température + une peau en carbone pour les triangles. Le PLA conventionnel possède des caractéristiques très correctes mais ne supporte pas les températures supérieures à 50°, le PLA haute température 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 recuites, 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 dépouillée 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 intéressant de protéger 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 rugueuse 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 téflon, mais qui reste très doux.
La base
La base est une plaque de mousse de PVC de 20mm d’épaisseur stratifiée carbone, légère et rigide. La base est aussi utilisée comme capot pour protéger la cage secondaire en position rangée. La mousse stratifiée ne résistant pas au frottement des gravillons, nous avons rajouté des pieds en CTP complétés par un caoutchouc 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 P.O. passe ainsi entre les branches de l’araignée.
Les tourillons
Les tourillons sont en mousse de PVC stratifiée avec 2 plis de 200g par face. Sur la tranche, l’ebony-star a été substitué par une une bande en carbone/kevlar texturée. Cette bande est stratifiée avec 2 épaisseurs de carbone/kevlar + époxy à plat sur une plaque d’aluminium gaufrée 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 (facultatif ici) , de plus les têtes de vis des fixations des tubes servent de verrouillage en rotation grâce à un perçage en trou pour trou, ainsi on supprime tous les degrés de liberté de la liaison.
Ici, l’impression 3D est intéressante pour faire des gabarits de perçage ; un ajustement de pièces en trou pour trou sans jeu n’est pas réaliste avec du report de cotes.
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
Bilan des masses
| Composants | Masses |
| Valise vide | 4,120 |
| Cartons de calage dans la valise | 1,382 |
| Tubes | 1,377 |
| Rocker | 3,393 |
| Caisse Primaire | 4,630 |
| Cage Secondaire | 1,875 |
| Base | 1,113 |
| P.O. | 0,737 |
| Tourillons | 0,753 |
| Baffle et toiles | 0,505 |
| Accessoires (Point rouge, vis…) | 0,314 |
| Masse totale de la structure rangée (kg) | 20,2kg |
| Colis du miroir | 12,2kg |
