B400c - Caisses de miroirs primaires & Barillets
Caisses octogonales pour miroirs primaires
La caisse
Chaque caisse est un octogone de 564 mm de largeur et d'environ 250 mm de haut.
Elle repose simplement sur 2 axes en acier de 10 mm de diamètre qui lui permet de s'articuler autour d'un axe à 45° de l'axe central du binoscope.
Le barillet en aluminium est scellé avec de la résine dans le fond dans le fond de la caisse, ce qui renforce sa structure. Il évite à l'octogone de se déformer quand le miroir vient s'appuyer sur ses butées latérales.
Le barillet et les butées latérales
Le barillet 6 points a été calculé et dimensionné avec le logiciel PloP.
En tenant compte de la faible qualité des miroirs GSO et de la turbulence dans la couche d'inversion locale, qui est surement le principal paramètre qui limite le pouvoir séparateur voire le contraste, il m'est apparu, après simulation, que ce barillet semblait suffire pour mes miroirs de 400 mm de diamètre et 43 mm d'épaisseur. Un 9 points ne semblait pas permettre de gain particulier. Seul le 18 points améliorait nettement le maintient du miroir. Mais cette solution s'avérait compliquée à mettre en œuvre sur le binoscope pour un gain discutable en Nouvelle-Calédonie. J'ai donc choisi 6 points de contacts.
La structure fixe en "H" : elle est constituée de tubes en aluminium anodisé 20x40x1.6 mm. Par-dessus les grands côtés du "H" viennent se superposer 2 balanciers découpés dans du "U" en aluminium de 25x30x3 mm. Ce sont ces 2 balanciers qui permettent le réglage de la collimation. Leurs axes d'articulations sont des vis M4 lisses sur leurs surfaces portantes et des rondelles en nylon ajustent le jeu latéral.
Les 3 balanciers qui supportent les points de contacts sont réalisés dans du plat en acier de 8 mm d'épaisseur pour 25 mm de large. Chacun est en équilibre sur une simple vis M4 dont la tête, rendue conique et pointue, vient s'appuyer sur le bord d'un petit trou de diamètre 2 mm effectué en leur milieu. Les points de contact du miroir sont des têtes de vis en nylon M8. Une "étoile" souple découpée dans du plastique fin de protège cahier assure l'orientation des balanciers et donc, le bon positionnement des points de contact sous le miroir.
Réglage en hauteur de la position du miroir : il est effectué par le biais des 3 vis M4 à tête pointue décrites précédemment et qui viennent en appui sous les 3 balanciers en acier. Deux sont fixées à l’extrémité des balanciers de collimation en "U" et la troisième est fixée sur le petit tube fixe du "H" de la structure.
C'est une option bienvenue en fin de réalisation pour positionner les deux miroirs au même niveau si nécessaire, voire décalés s'il faut compenser la différence de focale des deux miroirs.
Les butées latérales sont de simples rouleaux en aciers de 8 mm de diamètre s’appuyant sur un plat en acier collé sur la structure de la caisse. Le rouleau, percé suivant son axe, est maintenu par un fin tendeur qui le traverse. Ce système "connu depuis la nuit des temps" est simple et efficace : la butée "roule" entre le plat et le bord du miroir durant la modification de la collimation.
Le réglage de la collimation se fait en actionnant deux vis M6 guidées par des douilles filetées collées à la structure (le troisième point étant fixe). Elles viennent buter sur l'extrémité des balanciers de réglage de la collimation. Le bras de levier de ces balanciers permet une grande finesse de réglage sans effort. Les vis sont immobilisées par un petit ressort entre leur tête et leur douille de guidage.
Pour plus de confort, le réglage se fait l'œil à l'oculaire, par des commandes déportées : 2 tiges en aluminium de 8 mm de diamètre et un mètre de long. Elles comportent chacune un petit bout de clé à 6 pans en leur extrémité et viennent s’emboîter dans les têtes de vis de réglage. Elle sont guidées par deux tubes collés en bordure interne de caisse.
Maintient durant le transport
Les 3 balanciers en acier, qui sont juste posés en équilibre sur l'extrémité des vis pointues, sont maintenus par un petit hexagone en contreplaqué qui, par l'intermédiaire d'une longue vis centrale se reprenant sur le corps, vient les plaquer comme le fait le miroir.
Cette action assure aussi le blocage en rotation de la caisse qui se retrouve plaquée sur une cale souple.
Les axes d'articulations des caisses
C'est un point crucial du choix technique de fusion que j'ai choisi. Ces axes supportent à eux seuls le poids de chaque télescope et ils doivent en même temps assurer un guidage et une tenue irréprochable de façon à garantir la qualité de la fusion !
La bonne tenue est donc assurée par des axes en aciers conséquents de 10 mm de diamètre et surtout, par un renfort de la structure composite en ces points très importants. Comme pour le corps, une pièce de bois en Kohu de 60x60 mm remplace la mousse et les peaux en fibre de carbone sont doublées sur des carrés de 25 cm de côté. Mieux vaut être prévoyant !
Le guidage et la fluidité sont assurés par des douilles à aiguilles et des butées à rouleaux. Les divers écrous et rondelles permettent un ajustement du serrage et ainsi, de limiter au mieux tous les jeux qui peuvent nuire à la qualité de la fusion.
Fabrication des caisses
La première étape est l'assemblage des éléments en mousse. Je me suis servi d'un gabarit à l'echelle 1:1 tracé sur la table. Chaque élément est calé à la base par une pièce de bois.
L’octogone obtenu reçoit alors toutes les pièces en bois de Kohu à chaque point de sollicitation : accroches de barillet, butées latérales de miroir, accroches des grenouillères pour le bras et axes de rotation.
La stratification intérieure est ensuite faite d'un seul morceau pour garantir la continuité de la structure et une bonne répartition des efforts. Ce n'est pas trivial, car le bout de fibre mesure presque 1.60 m de long et l'octogone est encore souple. Il ne faut pas traîner pour l'appliquer sous peine d'une prise rapide de la résine et une complication de l'opération !
La stratification extérieure est plus simple en raison de son accès et de la rigidité de l'octogone résultant de la précédente stratification interne.
L'opération se finie par les champs. On peut constater le système de pression "maison" qui fait bien le "job". Il ne reste plus qu'à découper les excédants à l'aide d'un cutter tant que la fibre est un peu souple.
Ci-contre, découpe des tubes en aluminium de la structure du barillet et des balanciers de réglage de la collimation. L'extrémité de la structure est ensuite scellée contre la face interne de l'octogone par un joint-congé généreux et un peu de fibre. La surface du tube, dans les zones de collage, a été décapée et bien rayée pour une accroche maximale.
Le perçage des trous pour les axes de rotations est un moment critique :
il est en effet impossible de pré-percer le corps et la caisse séparément pour les mettre en place à posteriori. Les tolérances de réalisation sur des pièces comme le corps et l'octogone sont de 2 mm au mieux quand on tient compte des dimensions des pièces, de l'incertitude sur la précision des collages et de l'épaisseur espérée du composite suivant le grammage de fibre utilisé.
Pour un système aussi précis que celui qui doit assurer la fusion, la seule solution est le perçage "in situ", tous les éléments (corps, caisses, bras, etc...) étant parfaitement maintenus et calés en position voulue. Cette opération m'a permis de m'approcher au mieux de la position théorique définie sur mes plans.
Ainsi, j'ai pu m'assurer d'une part, que les alésages corps/caisses étaient bien "en face" et d'autre part, que les deux axes qui supportent la caisse et qui se font face étaient bien confondus.
phase 1 : pré-perçage du corps et de la caisse avec un petit foret et un guide, puis sans guide pour pouvoir déboucher dans la caisse.
phase 2 : on recommence mais avec chaque élément démonté et avec un guide pour un foret de diamètre supérieur.
© Xavier Aubail 2020