Вопрос про карбон и расчет жесткости трубы

[Папа и Сын]

Лирическое вступление :  знакомый перед зимой решил, что он крутой дрэгстер, купил старую праворульную японку и готовит к следующему сезону, в том числе заменяя карбоном все что можно, а может и что нельзя. А поскольку все планы обсуждаются с мастерами на общей стоянке (машина пока полная недвижимость ) при большом стечении народа, то я, входящий в этот самый народ, возьми и спроси зачем-то у кузовщика - может ли он сделать из этого карбона трубу соответствующих размеров.
Он прикинул, посчитал и прикинул цену "от и до" в зависимости от необходимого материала и требований по  жесткости + к цене еще с меня и оснастка/болванка необходимого диаметра и длины. Прикинув, что это приблизительно раза в три (без учета затрат на болванку) дешевле, чем предлагают например в ТЕ, я решил, на всякий случай , прикинуть необходимые параметры и понял, что нифига не знаю о необходимых допусках на деформацию самой трубы. Попытка оценить их исходя из "общих соображений" привела к тому, что и жесть, из которой сейчас труба, совершенно не годится. И загуглить поиском не получается: выдает почему-то все программы для расчета, а совсем не необходимые допуски.
Если кто подскажет и ткнет пальцем - буду премного благодарен.

[Грехов Михаил]

А цель то какая? Какой диаметр планируется сделать? Что за телескоп? Вообще карбон еще оправдан в качестве трубок ферм больших телескопов и в частности светосильных астрографов, чтобы поменьше юлить от температуры. Так-же оправдан в Кассегреновских схемах - ибо не такое значительное перемещение вторички дает более значительное перемещение фокуса. На этом все заканчивается.

В малых телескопах (не крупные рефракторы, Ньютоны) эта "фенечка" кроме безумного удорожания ничего не дает. Гораздо проще и дешевле сделать пластиковый термокомпенсатор.

Допуск на гнутье -зависит от задач. То ли визуал, то ли фото (для фото труба должна быть жестче). За время экспозиции допустим изображение не должно сместиться более чем допустим на половину пиксела... а то и четверть.

далее -ве зависит от схемы нагрузок и их величины. Бывает и так (ферма Серюрье) что удается так просчитать деформации, что на окулярном конце и объективном (или сторона ГЗ) они равны... то есть гнутье трубы взаимно скомпенсировано.

Далее-реальность... помимо трубы есть еще фокусер, колесо светофильтров, какой-нибудь внеосевой гид.... тоже все гнется... можно сделать железобетонную трубу, но при хлипкости этого всего получим не айс. 

[Denis Volodin]

В Дзержинском, что на МКАДе есть завод по производству композитных оболочек для изделий на твёрдом топливе. Там студента поискать - посчитает.
В Бауманке на кафедре М1 тоже студенты посчитают  . Наверно там и форум какой есть.
Или взять характеристики для вашего материала и принять стандартные нормы расчета, для тонкостенной трубы, нагрузки то статические, без колебаний и других чудес.

[Папа и Сын]

В Дзержинском, что на МКАДе есть завод по производству композитных оболочек для изделий на твёрдом топливе. Там студента поискать - посчитает.
В Бауманке на кафедре М1 тоже студенты посчитают  . Наверно там и форум какой есть.
Или взять характеристики для вашего материала и принять стандартные нормы расчета, для тонкостенной трубы, нагрузки то статические, без колебаний и других чудес.

Я видимо некорректно выразился: посчитать - не проблема ни для меня, ни, я так понял, для кузовщика. Вопрос обратный стоит: кузовщик делает композит который, будучи свернутым в трубу, помещенный в кольца и повешенный на монтировку прогибается/коробится/термосокращается не более чем на величины допуска. Т.е. допуски должны быть в начальных условиях, а характеристики материала он композирует . Вот эти допуски на трубу я найти чего-то  и не могу, видимо совсем слепоглухокриворукий стал:(

[Папа и Сын]

А цель то какая? Какой диаметр планируется сделать? Что за телескоп? Вообще карбон еще оправдан в качестве трубок ферм больших телескопов и в частности светосильных астрографов, чтобы поменьше юлить от температуры. Так-же оправдан в Кассегреновских схемах - ибо не такое значительное перемещение вторички дает более значительное перемещение фокуса. На этом все заканчивается.

В малых телескопах (не крупные рефракторы, Ньютоны) эта "фенечка" кроме безумного удорожания ничего не дает. Гораздо проще и дешевле сделать пластиковый термокомпенсатор.

Допуск на гнутье -зависит от задач. То ли визуал, то ли фото (для фото труба должна быть жестче). За время экспозиции допустим изображение не должно сместиться более чем допустим на половину пиксела... а то и четверть.

далее -ве зависит от схемы нагрузок и их величины. Бывает и так (ферма Серюрье) что удается так просчитать деформации, что на окулярном конце и объективном (или сторона ГЗ) они равны... то есть гнутье трубы взаимно скомпенсировано.

Далее-реальность... помимо трубы есть еще фокусер, колесо светофильтров, какой-нибудь внеосевой гид.... тоже все гнется... можно сделать железобетонную трубу, но при хлипкости этого всего получим не айс.

Цель - уменьшить объем перевозимого в багажнике и оторвать трубу подальше от земли, причем последнее с затратами меньшими, чем покупка eq6. Большая, тяжелая, несдвигаемая табуретка, рассчитанная на  околотусовку, включая детей, а также летнюю погоду у меня есть, построили. Теперь хочется более легкого варианта, повыше.

[senao]

дешевле, чем предлагают например в ТЕ

Для ТЕ трубы карбоновые трубы изготавливает Klaus Helmerichs http://www.klaushelmi.de/en/honeycomb-cored-tubes-.html
Как вариант можно ему написать и спросить про допуски. С большой долей вероятности у него все просчитано 
Так же надо учесть что он использует дизайн труб в виде сандвича. Два слоя карбона, внешний и внутренний, между ними пена или в случае более дорогого варианта соты. За счет этого конструкция трубы получается легкой и жесткой, на 50% легче классической стальной. Сможет ваш кузовщик повторить такое? А если мотать из голого карбона то труба может получится тяжелей стальной.

[Папа и Сын]

Сможет ваш кузовщик повторить такое?

Кузовщик не мой, а знакомого . А так - да, для авто тоже сэндвич. Но они все разные: от очень гибкого до сверхжесткого. Насчет именно повторить - не знаю, для этого цифры допуска и нужны. Если действительно будет выигрыш в кило-два, то буду думать дальше

[senao]

Вопрос обратный стоит: кузовщик делает композит который, будучи свернутым в трубу, помещенный в кольца и повешенный на монтировку прогибается/коробится/термосокращается не более чем на величины допуска. Т.е. допуски должны быть в начальных условиях, а характеристики материала он композирует

Нашел у себя программу, забил данные ньютона. фокусное 1200мм, зеркало 250мм. Получается если программа верна для такого телескопа допустимый допуск +/- 65 микрон. Можете озвучить эту цифру кузовщику. На картинке я выставил дефокус 100микрон, видно что фокусировка ушла.
З.Ы. Дополнительный вопрос. В каком диапазоне температур вы планируете работу телескопа без перефокусировки?

[Папа и Сын]

 

Нашел у себя программу, забил данные ньютона. фокусное 1200мм, зеркало 250мм. Получается если программа верна для такого телескопа допустимый допуск +/- 65 микрон. Можете озвучить эту цифру кузовщику. На картинке я выставил дефокус 100микрон, видно что фокусировка ушла.
З.Ы. Дополнительный вопрос. В каком диапазоне температур вы планируете работу телескопа без перефокусировки?

Правильно ли я понимаю, что 65 микрон - это отклонение одного конца трубы от другого?

Я визуалю, поэтому температура по факту . Честно говоря, я думал что допуск на прогиб - это по юстировке, чтобы не уходила до комы в центре при переводе от призенитных объектов к окологоризонтным...

[ysdanko]

Цель - уменьшить объем перевозимого в багажнике и оторвать трубу подальше от земли, причем последнее с затратами меньшими, чем покупка eq6. Большая, тяжелая, несдвигаемая табуретка, рассчитанная на  околотусовку, включая детей, а также летнюю погоду у меня есть, построили. Теперь хочется более легкого варианта, повыше.

Посчитайте, например, для дюраля. Если сделаете в тех же размерах из карбона, то жесткость и прочность будет по любому лучше, а масса меньше. У карбона модуль Юнга больше, смотрим табличку...

[Папа и Сын]

Посчитайте, например, для дюраля. Если сделаете в тех же размерах из карбона, то жесткость и прочность будет по любому лучше, а масса меньше. У карбона модуль Юнга больше, смотрим табличку...

Да я так и делал (исходя из общих соображений), но теперь вижу, что видимо спешил непонятно куда и для дюраля взял параметры раза в 4 меньше, чем на самом деле ... А потом удивлялся, почему у меня прогиб почти 0,4 мм получается. Спасибо большое за табличку!

[senao]

Правильно ли я понимаю, что 65 микрон - это отклонение одного конца трубы от другого?

Это общие допустимые значения дефокуса при изменении линейных размеров и гнутии трубы.
Например если считать ТКР, то для стальной трубы длинной в метр при изменении температуры в 1°С ее линейные размеры изменятся на 13 микрон.  При изменении температуры на 5°С будет уже 65 микрон, что уже впритык к допуску.
Величину допустимого прогиба надо считать отдельно. Я на вскидку не нашел насколько будет меняться фокус при продольной деформации трубы.

[Грехов Михаил]

Сильно много веса вы на трубе из карбона не сэкономите. Противовесы, монтировка и др -останутся теми же. Чтобы трубу установить повыше (а зачем? Чтобы наблюдать со стремянки?) -придется повыше иметь треногу или колонну то есть поднять и голову монтировки - а это опять вес - длина то больше опор всяческих. А потом раз больше длина, то должна быть и больше устойчивость... должен быть больше диаметр этого всего.
То есть помимо гнутья трубы есть еще и деформации монтировки.

Объем перевозимого в багажнике вы тоже не уменьшите.... от того, что сделаете карбон. Длина та-же... диаметр тот-же. Поэтому озвученные цели достигнуты не будут данной переделкой.   

[Папа и Сын]

Сильно много веса вы на трубе из карбона не сэкономите. Противовесы, монтировка и др -останутся теми же. Чтобы трубу установить повыше (а зачем? Чтобы наблюдать со стремянки?) -придется повыше иметь треногу или колонну то есть поднять и голову монтировки - а это опять вес - длина то больше опор всяческих. А потом раз больше длина, то должна быть и больше устойчивость... должен быть больше диаметр этого всего.
То есть помимо гнутья трубы есть еще и деформации монтировки.

Объем перевозимого в багажнике вы тоже не уменьшите.... от того, что сделаете карбон. Длина та-же... диаметр тот-же. Поэтому озвученные цели достигнуты не будут данной переделкой.   

Много не надо, кило 2 скинуть хватит. Это из обсуждения вот такой вещи Алиэкспресс для ЛА. Оторвать повыше - это, при прочих равных лишних полчаса, а то и час наблюдений до выпадения инея.

Ну а тренога/колонна наааамного компактнее табуретки, особенно при перевозке

[ysdanko]

Это общие допустимые значения дефокуса при изменении линейных размеров и гнутии трубы.
Например если считать ТКР, то для стальной трубы длинной в метр при изменении температуры в 1°С ее линейные размеры изменятся на 13 микрон.  При изменении температуры на 5°С будет уже 65 микрон, что уже впритык к допуску.
Величину допустимого прогиба надо считать отдельно. Я на вскидку не нашел насколько будет меняться фокус при продольной деформации трубы.

Кстати ТКЛР карбоновых изделий хоть и низкий но зависит от типа волокна и технологии его применения (тип углеткани). И меняться может в значительных пределах. Так что в этом вопросе необходимо иметь полную информацию об этом параметре...

[Олег Чекалин]

........
Он прикинул, посчитал и прикинул цену "от и до" в зависимости от необходимого материала и требований по  жесткости + к цене еще с меня и оснастка/болванка необходимого диаметра и длины. Прикинув, что это приблизительно раза в три (без учета затрат на болванку) дешевле, чем предлагают например в ТЕ, я решил, на всякий случай .......

Видимо это недоразумение, дешевле, чем у Клауса, просто не может быть, совершенно невероятно.

[Олег Чекалин]

В Дзержинском, что на МКАДе есть завод по производству композитных оболочек для изделий на твёрдом топливе. ....

Мой первый Добсон 300мм был именно из трубы одного из этих изделий на твердом топливе.

[Папа и Сын]

Посчитал статические деформации для текущей трубы, передал кузовщику. Он до конца следующей недели обещал рассчитать варианты (если будут возможны) по композитам, массу и цены. Посмотрим, чего получится

[библиограф]

А потом удивлялся, почему у меня прогиб почти 0,4 мм получается. Спасибо большое за табличку!

Если вы доведете начатое до конца, вам придется испытать не только удивление, но и жестокое разочарование!

Посчитал статические деформации для текущей трубы,

- этим расчётам грош цена!
Дело вот в чём -
трубу будут клеить из китайской углеткани с неизвестными параметрами обычной эпоксидной смолой холодного
отверждения, тогда как все сколько-нибудь серьёзные и ответственные изделия клеят смолой, отверждаемой
при нагреве; её механические свойства много выше. Для этого даже специально продают препреги -
уже пропитанную углеткань, её хранят в холодильнике, а после формовки изделия отверждают в термостате. 
https://carbon-info.ru/catalog/prepregi/
А то, что выклеено на коленке с использованием обычной технологии проопитки смолой с отвердителем, годится лишь
для того, чтобы потешить незатейливое тщеславие!

[библиограф]

Или взять характеристики для вашего материала и принять стандартные нормы расчета, для тонкостенной трубы, нагрузки то статические, без колебаний и других чудес.

Идея превосходная, просто замечательная!
Только вот не сказали, где взять "характеристики для вашего материала - их можно получить только одним способом
Приготовить образец и испытать его на специальной машине, чтобы определить требуемые параметры
Типа такой:
http://lec-instruments.ru/testing_machine/testing_machine.html