Grue cinéma

[jlucbjl]

Bonjour à tous
J’aimerai votre avis, votre aide sur le dimensionnement d’une structure.

Je fais du court-métrage et j’utilise une grue que j’ai construite qui me permet de faire évoluer la caméra jusqu’à 5m du sol. Le pied en acier fait 1.5m de hauteur et la flèche en tube carré alu de 5x5cm fait 3,5m ce qui est un peu court.

Au bout de la flèche de la grue il y a se qu’on appel une tête 2D. Ce qui permet d’y fixer la caméra et de l’orienter sur 2 axes via deux moteurs. Ce prototype de grue à bien fonctionner avec 6kg de caméra, soit 11 kg avec la tête de grue.

Maintenant j’aimerai une flèche de 7m avec cette fois un total de 20kg au bout. Elle sera composée de plusieurs éléments de 2m emboitables. Ce qui permet plusieurs configurations et un transport plus aisé. J’ai pris pour exemple cette grue pour vous donnez une idée :
http://www.libraprobroadcast.co.uk/prod ... pixy139710

Dont le manuel (1Mb) : http://www.panther.tv/cms/fileadmin/_pd ... ixy_en.pdf

Pour l’instant je ne suis pas encore décidé sur une forme carré ou ronde de la section. La 1ère donne une meilleure rigidité, la suivante facilite l’emboitement.

Je ne sais pas déterminer la section et l’épaisseur optimum de la flèche. Comment faire ?
y-a-t’il un type d’alu à privilégier ?

 

[mdog]

Pour l’instant je ne suis pas encore décidé sur une forme carré ou ronde de la section. La 1ère donne une meilleure rigidité, la suivante facilite l’emboitement.

Ça ce n'est pas vrai . Une forme ronde te donnera une résistance à la flexion identique dans toutes les directions, tandis qu'un profil carré te donne une plus grande résistance dans le sens de la diagonale. Mais en général les profils rond donnent une plus grande résistance (pour un diamètre comparable à la section et une même épaisseur du matériaux évidement), en revanche selon le type de structure, il sont généralement plus difficile à assembler.

@+
Mdog

 

[JKL]

AMHA la solution la plus rigoureuse pour atteindre les objectifs, mais aussi la plus délicate à mettre en oeuvre, c'est de faire un treillis de tubes ronds en copiant servilement ( pour le principe ) les flèches des grues de manutention : à savoir un treillis avec trois longerons disposés en triangle équilatéral ou isocèle ( pour privilégier la résistance à la pesanteur ) convenablement entretoisés de façon triangulaire. Un des avantages c'est qu'on peut mettre des sections de tube différentes entre l'extrémité et la partie inférieure en fonction des contraintes subies, voire même marier des métaux différents. D'ailleurs il se vend des mats d'antenne réalisés sur ce principe aussi et qui mériteraient toute votre attention car ils pourraient convenir au moins pour une partie de votre perche.
Ici aussi tout ce qui améliore le rapport moment d'inertie/poids est bienvenu. On en sort pas de ce constat. Sinon il faut revenir aux solutions du début de l'aviation ( à cause de l'emploi de profils d'ailes minces ) il faut haubaner comme on le voit sur certaines grues de cinéma.

 

[jlucbjl]

Tiens je me faisais une idée contraire et mauvaise donc (que la forme carré procurait une résistance plus importante dans le sens de ses arrêtes que dans le sens de ses diagonales).
A ce titre je pensais coller face contre face des règles alu de maçon (dont la qualité de l’alu doit être ici plus avantageuse que du tube 6060 par ex) pour avoir une structure rigide adéquate : Avec 4 règles collées ensembles j’obtenais une rigidité résultant de la combinaison de 8 arêtes. Celle-ci bien sur tournées dans le sens provoquant la plus forte flexion, c'est-à-dire la verticale. Et toujours haubané.

Effectivement le treillis de tubes m’a effleuré l’esprit. Mais la mise en œuvre est plus ardue et plus couteuse que de simples tubes emboités. Cette solution fait son apparition sur les grosses grues cinéma où la charge est bien plus élevée (caméra+cadreur).
Mais je n’avais pas pensé au pylône d’antenne. C’est à voir mais j’ai peur du cout.

Haubaner est indispensable, toutes les grues cinéma ont de multiples haubanages, à l’image de celle que vous pouvez voir au 1er lien. Sauf les grues télescopiques du style Louma qui possèdent une grande section rectangulaire (pour compenser l’absence haubanage) soit une bonne largeur dans le sens verticale.

Enfin bon je vais rester sur la solution du tube emboité qu’il soit rond, carré, rectangulaire. Sur ma première grue j’ai évalué au pif la section. Sur l’exemple commercial plus haut le tube rond fait 103mm de diamètre, je ne connais pas l’épaisseur, ni la qualité de l’alu. En plus mais je ne suis pas certain, il me semble avoir vu un croisillon à l’intérieur du tube.
Donc comment déterminer l’épaisseur, le diamètre, la qualité de l’alu à employer sachant la portée, la charge, et que la flèche est haubanée ?

 

[Le_Chat]

Pour moi: il faut utiliser une section ronde avec un hauban pour trianguler le tout. Le calcul est simple, c'est une équation de statique qui te donnera un effort en flexion et compression de la poutre. A partir des charges trouvées on calcule les contraintes et ensuite on peut déterminer le diamêtre intérieur et extérieur de la poutre via le moment d'inertie si je ne m'abuse. Le tout arrosé de quelques coefficients de sécurité pour avoir l'esprit tranquille. Mais là j'ai pas franchement envie de me payer les calculs à la main.

Si tu peux il y a un logiciel qui s'appelle rdm6 qui doit pouvoir te faire ce genre de simple calcul. Sinon quelqu'un équipé de solidworks et de cosmos express/works peut te le faire sans soucis.

Pour l'approximation pifométrique et d'après mon expérience dans les lampadaires je dirais un tube de 120 à 150mm de diamêtre, épaisseur 4/5mm en AU4G par exemple doit être une bonne base.

 

[JKL]

J'insiste pour dire qu'à mon avis la bonne façon pour un amateur de considérer cette réalisation c'est de n'avoir aucun à priori et de commencer donc par chercher qu'est ce qu'il est facile de se procurer dans le commerce pour un particulier. Or du gros tube d'alu à paroi pas trop épaisse sera beaucoup plus difficile à approvisionner que du tube de moyenne dimension d'où la proposition d'un treillis. Quelle que soit la solution il faut évidement faire évoluer l'épaisseur des tubes du plus fin vers la caméra à du plus épais à l'autre extrémité car la contrainte n'est pas la même pour une section de la grue qui supporte juste la caméra et la section qui supporte la caméra au bout de 7 m de bras de levier.
Une solution performante et élégante mais nécessitant d'acquérir des compétences serait de draper du tissu de carbone imprégné de résine époxy sur un noyau soit démoulable soit perdu car on donne la section que l'on veut là où on veut. Seulement comme c'est la technologie des mâts de bateaux de compétition cela risque d'être couteux : il faut voir. Sinon il est parfaitement jouable de jouer la modestie et de faire la même chose mais avec du tissu de verre imprégné de résine époxy. C'est plus du domaine de l'amateurisme.

 

[sim18]

Je penses a plusieurs mat de planche a voile, ils sont coniques, donc on doit pouvoir les emboiter si on les coupe a la bonne longueur.
un mat doit faire a peu prés 5 m. c'est trés légé, demontable, et peu chére.La planche a voile n'a plus la cote, le sky surf a pris la place.

http://www.leboncoin.fr/li?ca=22_s&q=mat&c=7&st=s&w=3

 

[Foxtrot]

Je doute pour l'utilisation de mat de planche à voile.

Avec des composites, celle ici en dessous doit faire dans les 20 cm de diamètre..........

 

[sim18]

oui un seul mat pour 20KG en bout ça fait beaucoup , mais je pensais a ça, deux mat relié entre eux. ça va flechir, mais ça ne cassera pas.

 

[jlucbjl]

Et puis dans l’exemple en photo la flèche n’est pas haubanée à moins qu’il y ait une reprise plus en arrière.

Mais la piste de Sim18 est intéressante. Merci pour le lien. Je vais chercher du coté des planches à voile et bateau.

Mdog
Comme je restais septique sur ton point vu « qu'un profil carré te donne une plus grande résistance dans le sens de la diagonale » J’ai fais l’expérience suivante : j’ai plaqué 50cm de l’extrémité de 4m de tube carré sur une table. Une fois sur une face et une deuxième fois sur la tranche. Le tube étant à l’horizontale j’ai mesuré la flexion à l’autre extrémité où j’avais placé un poids de 2kg pour exagérer la courbure. Et bien j’ai constaté que les deux mesures étaient identiques à quelques dixièmes près. Donc résistance équivalente en diagonale et dans le sens des arêtes.
Je n’avais pas de tube rond adéquat pour poursuivre la comparaison.

red_is_dead
Le calcul est simple ! C’est rassurant.
Je vais jeter un œil sur ces logiciels notamment rdm6.
Je me suis aperçu dans la documentation de la grue que lorsque qu’on rallonge la flèche avec un tube de 1,3m alors le poids augmente de 2kg. Comme le diamètre est de 103mm j’ai pu calculer l’épaisseur en négligent le manchon, le surplus de cable, et je trouve 1,8mm (en prenant une densité de 2,7) reste à connaître le type d’alu. C’est peut-être aussi du AU4G …

JKL
Bah en cherchant un peu je vais bien finir par trouver le tube adéquat chez un fournisseur. Et puis j’ai une solution de repli qui consiste à utiliser des règles alu à 2 voiles de maçon. Je pense que ce n’est pas de l’alu standard qu’en pensez-vous ?
Il existe des tubes carbones et fibre de verre mais c’est horriblement couteux. A voir cependant. Comme tu l’indiques il faut une certaine dose de savoir faire pour réaliser ce genre de pièce.

 

[JKL]

Si t'en restes à tes règles de maçon, pourquoi avoir demandé de t'indiquer d'autres solutions ?? étant donné que c'est déjà ce que tu as fait. Sache quand même que les règles de maçon sont en AGS c'est à dire un des alliages d'alu les moins résistants et que l'épaisseur de paroi est très insuffisante pour ton usage à mon avis. Essaye de faire un calcul approximatif de ce qu'implique passer de 4 m à 7 mètres. Ceci dit si tu haubanes correctement ça ira peut-être. Attention à ne pas raisonner en statique mais en dynamique si "tu secoues ta caméra" et que des gens sont en dessous. Tu peux passer le reste de ta vie à leur payer une pension.

 

[Foxtrot]

Et puis dans l’exemple en photo la flèche n’est pas haubanée à moins qu’il y ait une reprise plus en arrière.

En effet, elle est bien haubanée verticalement mais aussi latéralement jusque l'avant dernier segment.

Je n'ai pas eu l'occasion de faire une photo de la grue complète mais si on me disait qu'elle avait 10m et plus , je le croirais biens volontiers.

Ca dépend ce que l'on veut en faire mais ici, le bateau démarre en trombe, face à la caméra qui s'élève en passant à 30cm.
A mon avis, la rigidité est primordiale dans ce cas.

 

[JKL]

A mon avis, la rigidité est primordiale dans ce cas.

Ca me semble être une nécessité absolue car s'il faut attendre 1 ou deux minutes après chaque mouvement de la grue que la caméra cesse de bouger pour filmer, cela risque de ne pas plaire au réalisateur. C'est pourquoi un haubanage est nécessaire même sur des grues professionnelles, mais en soi ce n'est pas là qu'est la difficulté.

 

[jlucbjl]

AGS pour les règles! Merci JKL pour la réponse cela me permet d'éviter cette solution de repli. En fait il y a quelques mois j'étais tombé sur un site d'un fabricant qui ventait la robustesse de ces règles grâce à une qualité d'aluminium. Comme je ne retrouve plus le site je me suis dit que vous pourriez me le confirmer.

D'après ce que j'ai pu glaner sur le net, l'utilisation de tubes en fibre de verre n'est peut-être pas si onéreuse que ça. Par contre il faut que je me renseigne auprès de spécialistes car les caractéristiques mécaniques sont multiples et dépendent énormément des procédures de fabrication.

Sinon vous prêcher un convaincu, oui il faut absolument haubaner. D'une part pour soulager le flèche, ensuite pour qu'elle subisse un minimum de déformation ce qui garantie une assiette constante de la tête de grue (parallélogramme avec un câble ou un deuxième petit tube) et enfin pour rigidifier au maximum la structure réduisant les ondulations parasites de la flèche lorsque la grue est en mouvement.

 

[JKL]

Pour faire cette grue en stratifié ( l'idéal est la fibre de carbone bien sûr mais prix et contraintes de mise en oeuvre peuvent tempérer les ardeurs : il faut voir ) il faut prendre des tissus de verre en qualité E ceux utilisés pour faire des planeurs et des avions ; plus chers bien sûr mais des résultats très supérieurs. Les solutions à bas coût type mât de verre et résine polyesther donneront des résultats catastrophiques. Je pense qu'on doit trouver des bouquins ???? ou des renseignements dans le milieu construction amateur de bateaux POUR LES MATS pas pour les coques où le prix est le facteur qui prime. Seule une association astucieuse de tissus unidirectionnels et bidirectionnels ( avec les fibres disposées à 45° pour encaisser les efforts en torsion ) peut donner un résultat acceptable. La grosse dificulté va être de faire les emboitages solides. Un point à creuser en // c'est comment avec des mâts en carbone de planches à voile ou autres faire une assemblage qui tienne la route.

Edit :
Un simple coup d'oeil avec Google, vient de me confirmer que cette dernière solution est à creuser en priorité. C'est sûr que le prix risque de s'envoler mais là aussi il faut savoir raisonner non pas en valeur absolue mais en valeur relative : comparer à quelle somme finale CHAQUE solution aboutit. Les alliages d'aluminium de qualité mécanique coûtent autour de 15-20€ le kg et il n'est pas évident de s'en procurer.
Par ailleurs une remarque : la réalisation de cette grue en plusieurs parties risque d'augmenter sérieusement la difficulté. 1°) emboiter des éléments de cannes à pêche de 20-25 mm de diamètre c'est une chose et emboiter de la même façon deux parties cylindriques male/femelle ayant 50-80 mm de diamètre sera bien différent. La moindre aspérité/poussière c'est le grippage. 2°) cela nécessitera un renforcement local sans parler que par nature deux tubes ( métal ou autre ) n'ont pas la cylindricité requise sans parler de l'adéquation des diamètres pour faire cela sans usinages par exemple. 3°) pour compenser le poids à 7 m il va falloir un contrepoids 7 fois plus lourd à 1 m. L'ensemble doit donc être monté sur chassis roulant. Dans ces conditions n'est-il pas astucieux de faire une grue d'un seul tenant tractable derrière une voiture ? Cela résoud pas mal de ponts délicats.

 

[jlucbjl]

D’un seul tenant ! Pour avoir participé à deux court-métrages et un long, je peux te confirmer qu’une grue en plusieurs éléments est une nécessité. Celle que j’ai bricolée possède un tube de 4m de long et c’est une galère et quelques fois impossible à transporter et à placer surtout en milieu naturel.
Dans le dernier film il a fallu la descendre dans une mine às St Etienne, et la transporter en Bretagne (Ouf le camion avait plus de 4 mètres utile). La descendre en bas d’une falaise vers Le Conquet et l’installer sur la plage puis sur les rocher, n’a pas été facile. Des plans dans une grotte avec la grue ont été abandonnés (les tubes de 2,5m & 4m ne passaient pas) ainsi qu’à La Réunion (le transport avec Air France d’un tube de 4m était problématique et pas évident à négocier d’après le collègue). Même en studio tu peux rencontrer des situations délicates : Le réalisateur finalement décide d’utiliser la grue alors que le traveling est posé, la lumière est faite, la déco est plantée, les effets pluie & vents sont installés avec pour corser le tout très peu de place : Pas évident de passer un tube de 4m à travers et heureusement que le reste est démontable.
Pour la Réunion mon réalisateur à voulu négocier avec moi pour que je coupe le tube en 2 ou 3. Mais manchonner ca ne s’improvise pas surtout à quelques jours du tournage.

Je n’ai pas eu le temps de regarder plus que ca mais j’ai vu dans le domaine du sport de montagne que par exemple pour un tube on utilise de la fibre de verre qualifié moyenne pour les caractéristiques mécaniques. On la remplace par de l’alu 7075, 2x plus chère, mais de caractéristiques mécaniques très bonne. Puis à 4x plus chère le carbone fait son apparition.
Donc la fibre de verre je vais abandonner, maintenant il se fait des mélanges verre/carbone …

J’ai installé le logiciel de red is dead (rdm6) mais il faut être initié à la rdm pour l’utiliser et je ne suis qu’un pauvre électronicien.
Et c’est ce qui me manque le plus dans ce projet. J’aimerai qu’on puisse déterminer les contraintes liées à la flèche haubanée, de flexion, de compression et puis d’en déterminer les dimensions (diamètre, épaisseur) et la matière (comme l’indique red is dead).
Est-ce que vous avez connaissance d’un site, d’un document traitant du sujet pouvant m’être accessible afin que je puisse faire des calculs même avec un crayon et une gomme ?

Ci-joint photos de ma grue

 

[jlucbjl]

Vous avez remarqué qu’il manque les haubans latéraux.

 

[jlucbjl]

Installée sur une dolly

 

[jlucbjl]

Dommage qu’il n’y avait pas les haubans latéraux en extérieure, surtout avec le vent.

 

[jlucbjl]

8kg de caméra avec 5kg de tête de grue au bout d’un tube alu de 50x50 standard.
Quelques photos pour vous donner une idée.

 

[JKL]

Je ne dirai plus qu'une chose que j'ai apprise avec l'expérience : Quel que soit le domaine, plus le cahier des charges est emmerdant et plus il faut mettre des sous sur la table pour le satisfaire car plus il faut faire des essais pour valider les hypothèses et choisir des solutions performantes.

 

[jlucbjl]

Je suis en train de regarder la solution de ton 1er post, c'est-à-dire treillis de tubes ronds. On en trouve dans le commerce de la sonorisation sous le non de structure triangulée. C’est en alu et en longueur de 2m que l’on peut emboiter. Faut que je me renseigne du poids.

Pour le moment je n’ai trouvé personne initié à la rdm.
Cependant j’ai l’impression que la flèche ne subit pas tant de contrainte qu’on pourrait l’imaginer car toutes les charges sont reportées dans les câbles d’haubanage.
La section de cette flèche est certainement déterminée d’abord pour un maximum de rigidité afin de réduire les ondulations lors de mouvements.