Augmenter le poids d'un trépied pour abaisser le centre de gravité ?

[bb-9e]

Bonjour,

En regardant des photos de matériel astronomique ancien de la première moitié du siècle dernier, voire du début, je constate souvent qu'un contrepoids a été ajouté à l'aplomb du trépied ; sans doute pour abaisser le centre de gravité d'un ensemble astronomique (lunette-monture-colonne-trépied).

Vous l'avez pratiqué ? Est-ce intéressant pour "filtrer" les vibrations ? Ça a un intérêt ? Parce que ce "bricolage" est très facile à effectuer en utilisant un écrou, 2 grosses rondelles et un poids de type disque pour haltère de disons 5 ou 10 kilos...

Modifié 11 juin 2021 par bb-9e

[Astro_007]

Salut,

Pour le trépied de mon AZ Twilight I je suis allé au plus simple : un poid de 3 kg de chez "à fond la forme" suspendu dans l'axe vertical de la monture.

Fonctionne très bien.

 

[lyl]

Il y a 3 heures, bb-9e a dit :

sans doute pour abaisser le centre de gravité d'un ensemble astronomique (lunette-monture-colonne-trépied).

Vous l'avez pratiqué ? Est-ce intéressant pour "filtrer" les vibrations ?

Deux questions différentes.

1) l'ajout de masse sous la monture.

Oui c'est intéressant pour diminuer le moment d'inertie de l'ensemble, en particulier pour ce qui est posé au-dessus de la jointure du trépied.

Ce qui est au-dessus peut être modélisé "à la louche" comme une masse qui a son centre de gravité un peu au-dessus du point d'attache. 

Tu compenses avec un poids plus faible mais avec un bras de levier un peu plus long.

Il ne faut toutefois pas rajouter de trop, surtout si tu rigidifies. L'inertie est traitre ...

 

2) l'amortissement des vibrations.

La masse c'est la première chose à limiter. Le bras de levier en comportement dynamique c'est la hauteur de la monture et l'amortissement ce sont les tiges de pieds.

Le matériau est important. L'alu donne de bons résultats, surtout l'alu "aviation" au magnésium (l'aéronautique n'aime pas les vibrations)

Le bois est excellent, le frottement des fibres les unes sur les autres aide beaucoup.

 

Par extension on a conçu ces dernières années des trépieds en fibres spéciales (verre, carbone, aramide) utilisées comme matériaux de renfort dans des résines type époxy.

La fibre carbone est un excellent renfort pour la rigidité mais laisse le boulot d'amortissement à la résine qui lui sert de matrice.

J'ai entendu parlé récemment (thèse à l'appui) et j'ai vu apparaitre la fibre végétale en complément.

Actuellement, j'ai vu arriver en vente du tissu de lin unidirectionnel ou sergé (trame) dans ma boutique favorite qui fournit les véliplanchistes.

Je dois dire que j'ai regardé ça de travers mais je me suis renseignée.

Un mix fibre de lin + fibre de verre correctement enrobé résine permet de réaliser des éléments très absorbants pour les vibrations.

Egalement ailleurs, chez Gitzo, on parle de fibres minérales à partir du basalte.

 

... A suivre : surveiller le marché des trépieds photos.

Bien entendu, il y a pas mal de vendeurs crétins qui disent que chez Gitzo le basalte est là pour la légèreté et le carbone pour absorber les vibrations : c'est l'inverse...

Note : isolation acoustique <=> amortissement vibration

 

Références : 

http://www.terredelin.com/internet/innovation-durable-amp-composites/lin-composite-amp-technique/lin-composite-amp-technique-1285.aspx

https://galerie-photo.com/velbon-geo-640-le.html

4MG.028 FINAL Advanced Materials - Fibre de basalte.pdf

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Pour faire un parallèle ... Les tubes de certaines apo comme les LZOS sont en Kruppax : fibre végétale enrobées de résine (aka ...bakélite)

J'ai choisi ce matériau disponible chez Gerd Neumann. Les vibrations sont bien maitrisées et c'est léger. Je manipule ma 80/900 d'une seule main.

Tubes en "phénolic coton" ou Kruppax, densité 1.38, aluminium 2.71

Modifié 11 juin 2021 par lyl

[bb-9e]

Merci pour ces réponses, je cherche des reclames de l’époque pour avoir une idée plus précise du poids utilisé mais impossible de retrouver ce que  j'avais vu... Bon le 5 kgs de Decathlon est indisponible pour l’instant.

[tournevase]

l'ensemble instrument + monture est comme une cloche

si on lui donne une pichenette il résonne avec une fréquence propre qui dépend de son inertie (combinaison des masses et de la géométrie)

la durée de la vibration dépend de l'amortissement qui est encore autre chose

pensez à une suspension d'automobile

 

ajouter de la masse cherche à faire diminuer la fréquence de résonance mais attention l'amplitude sera plus grande et vice versa et ça seulement si la masse est fixée de façon rigide

l'amortissement est favorisé par l'adjonction d'une masse reliée élastiquement (voir bras de suspension de 2 CV mais pour les plus de 60 ans ...) et le damper des tours 

           – Un damper agissant mécaniquement : il s’agit d’une énorme boule d’une masse importante, le plus souvent attachée au bout d’un câble. Lorsque la tour s’incline, le damper se balance avec un temps de retard par rapport à l’oscillation de la tour et retient ainsi cette dernière, lui permettant de garder une certaine stabilité:

d'où l'effet constaté par astro_007, dans ce cas il faut chiader la suspension

 

on gagnerait aussi facilement en reliant rigidement la base des pieds par 3 bras y fixés rigidement mais bien moins qu'avec avec ça : pied triangulaire avec une large base de jonction avec la platine, le triangle constitué est indéformable alors qu'un petit tube serré entre 2 branches de la platine ne constitue pas une base suffisante

 

 

[Fred_76]

Le 11/06/2021 à 20:19, lyl a dit :

Egalement ailleurs, chez Gitzo, on parle de fibres minérales à partir du basalte.

Le basalte est moins dense que le verre, et permet donc d’alléger les pièces. Cote mécanique, son comportement est assez similaire, voire un peu meilleur par rapport au verre.

 

https://www.aimspress.com/fileOther/PDF/Materials/matersci-03-01561.pdf

 

Pour ce qui est de l’amortissement des vibrations, ça doit être similaire au verre.

[Franklin.jr]

Le 11/06/2021 à 20:19, lyl a dit :

Note : isolation acoustique <=> amortissement vibration

tu veux dire quoi par là?

quel est le rapport acoustique avec le trépied?

[lyl]

Il y a 3 heures, Fred_76 a dit :

Le basalte est moins dense que le verre

Non dans la pratique

Fibre de carbone : de 1.74 à 1.95

Aluminium : ~2.7 à 2.8

 

les fibres basalte sont aussi les constituants de la laine de roche, c'est légèrement supérieur en amortissement à la fibre de verre.

https://texonic.net/tableau/proprietes-des-fibres/

 

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Le lin : https://seminairemateriaux.wordpress.com/2014/06/10/etude-dun-panneau-acoustique-en-composite-renforce-de-fibres-de-lin/

Il y a 3 heures, Franklin.jr a dit :

tu veux dire quoi par là?

quel est le rapport acoustique avec le trépied?

Le son est une vibration et, ce qui absorbe les vibrations possède des bonnes propriétés acoustiques

Modifié 16 juin 2021 par lyl

[Franklin.jr]

Ah, si j'ai bien compris tu compare l’amortissement acoustique à l'amortissement des vibrations mécaniques d'un tube fibre+resine?

ça ne fonctionne pas  comme ça en acoustique.

 

si la fibre est prise dans une résine, elle n’amortit plus le son, à son état de fibre il en faut une certaine quantité, d'une certaine densité, dans une certaine épaisseur, avec ou sans plenum d'air, ouvert ou fermé, rigide ou flexible, pour atténuer une fréquence donnée.

On peut aussi, par exemple, atténuer voire "stopper" une vibration acoustique avec un matériaux très dense (comme une plaque fine de métal par exemple, qui va vibrer et transformer cette vibration en chaleur et la dissiper au lieu de la transmettre aux molécules d'air).

Ca fonctionne aussi, pour les fréquences basses (quelques dizaines de hertz) avec des feuilles de caoutchouc très mou, mais aussi très dense.

l'énergie de la vibration acoustique est transformée en chaleur et dissipée.

 

 

 

[lyl]

Lol

Tu n'as jamais entendu parler des amortisseurs en fibre de verre ?

La capacité d'absorption d'énergie par déformation élastique des composites fibres-résine est largement utilisée (depuis la RENAULT 5) dans les pare-chocs, boucliers et autres éléments de protection.

 

https://www.guillaumedarding.fr/audi-des-ressorts-de-suspension-en-matiere-composite-3195240.html

Modifié 16 juin 2021 par lyl

[Franklin.jr]

il y a 48 minutes, lyl a dit :

Le son est une vibration et, ce qui absorbe les vibrations possède des bonnes propriétés acoustiques

je reprendrai ton "Lol"

 

ta phrase ne veux pas dire grand chose

c'est quoi une "bonne" propriété acoustique?

tout dépend de ce que tu veux faire de cette vibration.

la transmettre (acoustique des instruments de musique), l'atténuer (traitement acoustique d'une salle de ciné), la corriger (traitement acoustique d'un studio d'enregistrement), la réverbérer (theatre, cathedrale), la stopper (isolation phonique d'une salle de repetition)...

 

il y a 20 minutes, lyl a dit :

Tu n'as jamais entendu parler des amortisseurs en fibre de verre ?

 

là encore tu parle d’absorption d'énergie par les matériaux, tu la mesure en joules.

la transmission acoustique (donc les sons ) ne fonctionne pas exactement comme ça.

j'ai bossé un peu dans le traitement acoustique des pièces (salon, cantines, salles de spectacle...), et si c'était aussi simple de bloquer un 20Hz dans une pièce de 8.5m de long, on mettrait des pare-chocs de R5 dan tout les coins , mais ça ne marche pas.

 

 Je ne remet pas en cause l'absorption d'énergie par déformation élastique, je dis que ça peux fonctionner avec des ondes sonore que dans certains cas bien précis, et qu'on ne peut en faire une generalité.

Un trepieds en carbonne n’arrêtera pas toutes les fréquences d'onde sonore provenant de l'air qui l'entoure, il les transmettra ou les renverra.

 

Un luthier a fait des tests, il a mis des âme en carbone dans certains de ses instruments.

resultat : +3bD sur certaines fréquences : donc transmission et amplification des vibrations, dans ce cas précis.

 

 

 

 

 

 

 

[lyl]

Il y a 4 heures, Franklin.jr a dit :

Je ne remet pas en cause l'absorption d'énergie par déformation élastique

Fin de l'histoire ? Non

Si tu prends Gitzo pour des cons incapable de modéliser l'absorption d'une plage de fréquence et donc de calibrer les dimensions et matériaux utilisé dans la barre de trépied : je ne peux rien pour toi. Il ne s'agit pas que de déformation élastique.

 

Il y a 4 heures, Franklin.jr a dit :

Un luthier a fait des tests, il a mis des âme en carbone dans certains de ses instruments.

resultat : +3bD sur certaines fréquences : donc transmission et amplification des vibrations, dans ce cas précis.

Bonne idée pour ce luthier, si les 3dB qu'il a obtenu sont intéressants pour lui, mais il n'a fait qu'exploiter la rigidité de la fibre de carbone. Il aurait utilisé une autre fibre, les fréquences amplifiées auraient été probablement différentes.

 

Un composite aurait plutôt été destructeur dans la fabrication de l'instrument. Ce n'est pas juste une fibre collée mais une fibre noyée dans une matrice "molle".

C'est ainsi que la technologie avance, par échec erreur et réussite. Si tu crois qu'on a conçu les amortisseurs composites du premier coup. Ça a pris plus d'une décennie avant de comprendre ce qu'il fallait agencer.

 

Un peu d'explications sur l'amortissement.

Pour amortir des vibrations, il faut concevoir un agencement de matériaux adaptés aux fréquences à filtrer.

Commençons simple.

1) Une seule sollicitation.

Oscillation sans amortissement  : la vibration perdure. Ex. : lame d'un diapason (c'est malgré tout amorti, mais faiblement). La fréquence d'oscillation principale dépend de l'élasticité et de la masse. J'espère que tu n'a pas bossé un peu ... uniquement sur ce principe là. L'énergie de mouvement n'est pas dissipée, elle est perpétuée.  (en fait si c'est dissipé mais à une échelle de temps grande en comparaison de la fréquence de la vibration)

Le concept d'élasticité n'a rien à voir avec l'absorption.

 

Oscillation avec amortissement : amortie. Le bois (fibre et collagène) fait ça naturellement. Analogie avec l'amortisseur de voiture qui résiste au mouvement et transforme ce dernier. L'échelle de temps, la durée de l'amortissement est proche de la fréquence de la vibration.

 

Petite digression : quand les choses s'emballent.

2) Multiples sollicitations : augmentation de l'énergie accumulée ?

Forme et matériaux. Je prends le pont de Tacoma comme exemple parce qu'une monture peut très bien finir pareil, à l'extrême bien sûr)

Pour information, le principal matériau élastique du viaduc de Millau est de l'acier au Niobium, laminé en France, spécifiquement pour certaines propriétés dont sa résilience supérieure...

L'acier au Niobium : un peu plus d'effet ressort pour la même de masse, meilleur tenue en température. Petite subtilité dans la structure et les équations d'amortissement, bravo aux ingénieurs des Ponts & Chaussées.

On étudie comment l'énergie est gérée par le système amortissant. Sur le pont tu as pleins de matériaux qui sont amortissants.

 

Résumons :

Pour optimiser une absorption des vibrations, il faut savoir modéliser au moins un filtre mécanique du "second degré" avec :

une masse (impossible à enlever ça, c'est toujours la contrainte principale) ,

un ressort (un système rigide élastique)

et un amortisseur (absorbant l'énergie).

L'apport en énergie de mouvement (vibrations moteur, vent ...) ne doit pas déséquilibrer plus que désiré ce système.

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Pour la culture,

et c'est le propre des matériaux composites : combiner les propriétés (forme/rigidité, amortissement, élasticité, poids)

 

a) Les matrices "résines" comme RTM6(epoxy) ou PEEK ou PEKK ...sont des molécules en chaînes très longues et souples ou plutôt "visqueuse" comme des verres amorphes. Suivant leur état et les contraintes mécaniques, c'est à dire ici les vibrations, il va y avoir transmission du mouvement ou glissement des molécules les unes par rapport aux autres avec absorption d'énergie mécanique.

Ci-dessous : anciennes et nouvelles résines qu'on utilise à toutes les sauces.

  

 

b) L'âme ou matériau de renfort sert lui à maintenir la structure et principalement d'assurer la déformation élastique, le rôle de la résine est initialement de se coller et d'infiltrer le matériau de renfort.

 

Comportement du composite :

quand des seuils de contrainte des résines sont dépassés, et avant qu'elles ne cassent, des glissements moléculaires se produisent et sont convertis en échauffement. Ça, c'est la base de l'amortissement de la vibration mécanique.

Ensuite la structure reprend sa place grâce à l'élasticité du matériau de renfort qui restitue l'énergie, ceci bien entendu quand on le sollicite en dessous de son niveau de rupture. Et dans le mouvement retour, de nouveau un glissement moléculaire.

C'est là qu'il faut être judicieux dans la choix du matériaux dit de renfort ; ils ont des propriétés appropriées à certains usages :

compression, glissement, étirement, densité.

 

Mais depuis des années, il restait une part d'inconnu qu'on a exploité par "expérience" et maintenant on étudie.

 

=> On a trouvé des intérêts supplémentaires dans les zones de transition entre la fibre elle-même et la matrice de résine. L'association des deux crée des particularités dans ces zones d'interface. C'est un 3eme élément voir plus car il semble que ce soit très complexe.

 

On a dépassé les balbutiements à propos des matériaux composites et ça fait une dizaine d'années que l'on tombe régulièrement sur des projets de doctorats sur ces derniers.

Tout n'est pas encore compris. Tout cela demandes des mises au point que les fabricants de matériaux continuent de faire.

 

Quand on parle de fibre de verre : c'est très générique. Évidemment la fibre donne un ensemble de propriétés mais c'est la combinaison de la fibre et sa résine spécifique qui compte.

Pendant des années on a eu peu de composant type "époxy" donc c'est plutôt le matériau de renfort qui servait à la dénomination. Maintenant il faut examiner de plus près comment réagit le composite lui-même. C'est un domaine très riche. A la base on souhaitait s'inspirer des matériaux naturels. C'est quand même plus "économique" de n'avoir qu'une seule pièce pour limiter les vibrations dans un véhicule plutôt qu'un ressort et un amortisseur.

Ce qui se passe exactement dans le composite utilisé par Gitzo, je n'en sais rien mais les photographes y trouve leur bonheur et c'est, uniquement ce que je comptais mettre en information dans ce sujet.

 

Maintenant ici, on fait de l'astronomie, je suis pas censée expliquer tout ce que j'écris.

Modifié 16 juin 2021 par lyl
dernière modifs : reformulation et orthographe

[Franklin.jr]

Il y a 8 heures, lyl a dit :

Fin de l'histoire ? Non

Si tu prends Gitzo pour des cons incapable de modéliser l'absorption d'une plage de....

 

Bon, apparemment tu es dans le "concours", je ne prends personne pour des cons contrairement à toi apparemment.

Je crois que tu n'as pas pris le temps de lire ce que je disais (on ne parle pas de la même choses au final, du moins pas de la même application, d'où ma question du debut) , ou que tu t'es sentie attaquée, ce qui n'est pas le cas.

si tu ne peut débattre sur un sujet sans prendre la mouche et t’énerver au bout de deux posts, je laisse tomber, je suis là pour échanger, pas pour autre chose.

 

Bonne continuation.

 

 

 

[tournevase]

bon restons dans le sujet sans sodomiser les diptères avec des choses absconnes et en restant à portée de fournitures facilement disponibles et solutions simples svp

le pauvre bb-9e voulait simplement accocher un poids sous son instrument

[Astro_007]

Il y a 1 heure, tournevase a dit :

le pauvre bb-9e voulait simplement accocher un poids sous son instrument

 

Oui et j'ai proposé plus haut une solution simple et efficace 🙂

Le support souple pour soutenir le poids est une poignée pour décocheur d'arc à poulies...qui est un reste de ma période tir à l'arc.

Modifié 17 juin 2021 par Astro_007

[astrocg]

ajouter du poids n'est pas forcément la meilleure solution

je viens de rigidifier mon trépied de vixen spdx en supprimant le jeu aux raccordements des branches au triangle porte-oculaire

car c'était vraiment très mal fait

évidemment augmenter la masse augmente l'inertie comme sur les anciennes lunettes longue focale du début XXème siècle mais il faut ajouter beaucoup de masse

dans ton cas plusieurs dizaines de kilos

[tournevase]

56 minutes ago, Astro_007 said:

Oui et j'ai proposé plus haut une solution simple et efficace 🙂

le support souple pour soutenir le poids ...

si ça marche pourquoi s'en priver

 

38 minutes ago, astrocg said:

je viens de rigidifier mon trépied de vixen spdx en supprimant le jeu aux raccordements des branches au triangle porte-oculaire

aussi

tout est permis

il faut d'ailleurs soigner tous les défauts sans faute sinon pas la peine

[bb-9e]

Je penche pour la solution fixe. La question est le poids à rajouter, 5 ou 10 kilos,  l’eq5 ayant déjà le tube allonge.

[tournevase]

pas certain que ce soit le mieux 

mais

     c'est vous qui voyez

[bb-9e]

Ça n empêche pas de faire des essais. L’investissement n’est que de 20 euros, le prix du contrepoids en 10 kilos. Les 2 écrous et 2 rondelles c’est 2 euros. Ça va

[tournevase]

il faudrait aussi essayer avec un contenant rempli de grenaille ou de sable bien sec

ça ferait un super amortisseur de mouvement