B400c - Corps & fusion
LE CORPS : structure porteuse
Stabilité structurelle
Le corps est la structure essentielle du binoscope et c'est celle qui m'a demandé le plus de réflexion. Elle doit permettre la parfaite articulation des deux télescopes, sans jeu ni flexion, sur deux axes à 45° par rapport à l'axe central, soit un angle de 90° entre les deux axes, permettant ainsi la fusion précise des images.
La rigidité de l'ensemble doit donc être irréprochable de façon à garantir le maintient de la fusion durant l'inclinaison du binoscope à différentes hauteurs d'observation. Cette mission est grandement facilité par le choix d'articuler les caisses sur des axes à 45° pour lesquels une grande part des efforts se compensent, ceux-ci étant symétriques par rapport à l'axe central de l'instrument.
La stabilité structurelle est renforcée par la structure en "V" du mat central et la jambe de force tubulaire venant se reprendre sur la partie arrière en forme de patte d'oie, elle même triangulée par une petite plaque de carbone de 5 mm pour mieux reprendre l'effort dû au poids des caisses primaires et de leur miroir.
Toujours pour tenter de limiter les portes-à-faux inutiles, les tourillons sont placés sur un axe passant sous le centre de gravité des caisses de primaires, transmettant ainsi directement les charges sur le rocker.
Il est à noter que la seule section des plaques de mousses, uniquement disponible en 40 mm d'épaisseur en Nouvelle-Calédonie, contribue largement à la rigidité intrinsèque des plaques composites ainsi obtenues et limite donc le rajout de renforts triangulés ça et là !
Axes d'articulation des caisses
La vue ci-contre, fait apparaître les deux points d'articulation de chaque caisse et leurs positions d'accroche dans le corps.
L'axe supérieur (partie haute sur la photo) encaisse l'effort maximal dû au poids de chaque télescope : outre la reprise d'environ la moitié du poids de chacun d'eux, quand le binoscope pointe le zénith, il retient presque à lui seul la caisse dès que l'on incline l'instrument. C'est ce qui justifie la patte d'oie très renforcée en partie haute de la photo.
Dans cette position, l'axe inférieur a plus vocation à retenir la caisse en "rotation" autour de l'axe supérieur que de supporter l'ensemble.
Ces axes en acier subissent de gros efforts. Ils sont vissés dans les ailes inférieures et supérieures du corps et sont "libres en rotation" dans les caisses. A ces points d'ancrage, j'ai noyé des pièces en bois de Kohu et doublé les épaisseurs de fibre de carbone : ça ne bronche pas !
(voir détail du montage dans l'onglet "caisses primaires")
Mécanisme de fusion
Réglage de la fusion
Le deuxième rôle du corps est d’intégrer le mécanisme de fusion des images et de maintenir la stabilité du réglage à différentes inclinaisons de l'instrument.
Pour augmenter la finesse de réglage, il se situe à l'extrémité du mat central de la structure, soit à environ un mètre de l'axe de rotation des télescopes. Deux vis M6, dotées d'un bouton moleté, maintiennent l'inclinaison de chaque télescope autour de leur axe respectif.
Chaque vis dispose, dans un cône usiné en son extrémité, d'une bille en acier assurant un appui ponctuel. Cette bille s'appuie sur un bout de plat acier collé sur chaque bras de télescope, les bras étant rappelés contre les vis par des tendeurs élastiques.
Chacune des vis est guidée par une douille filetée de 30 mm de long noyée dans le mat central. Après utilisation, il s'avère que le pas de 1 mm est bien adapté au "ressenti" de la fusion durant son réglage.
Maintient "haut" de chaque télescope
Comme on vient de le voir, chaque télescope est retenu en rotation par le système de vis de réglage de fusion.
Cependant, seuls les axes de rotation des caisses, en partie basse, retiennent les télescopes qui auraient tendance à glisser de quelques dixièmes de millimètres dans le plan perpendiculaire à la vis de réglage de fusion. Ces éventuels micro-mouvement peuvent être en partie dû à d’éventuels petits jeux dans les axes de rotation voire des petites flexions des télescopes.
Pour pallier à ce problème qui s'est avéré minime et pour assurer un maintien optimum de la fusion, j'ai placé sur les bras, des pattes en plat carbone de 5 mm d'épaisseur et rectifiées sur leur champ, qui viennent butter contre des roulements. Ces roulements sont fixés par des vis M8 et des inserts en laiton noyés à la résine en tête de mât central du corps. Là encore, les tendeurs élastiques simples de manipulation, viennent en se croisant, parfaire le plaquage des bras des télescopes suivant tous les axes.
"Guidon" de manipulation
Afin de manipuler le binoscope sans le tenir par un des deux télescopes, voire par leur tête, j'ai fixé deux tubes en carbone gainés de mousse (issus de vielles cannes à pêche) sur le haut du mât central du corps. Cela évite des mouvements différentiels entre les télescopes qui se traduisent inévitablement par une perte temporaire de fusion.
Ces tubes, dont l’extimité lisse contient un insert fileté, viennent se visser sur des vis noyées dans la structure du corps.
LE CORPS : Fabrication
Cet élément, comme tous les autres, est réalisé avec la technique que j'ai décrite dans l'onglet "Matériaux".
Mât central : comme pour tout le reste du binoscope, les mousses se découpent facilement à l'aide d'une scie à bois ayant une lame fine et de petites dents.
Contrairement au cutter, la lame de scie permet de longues et larges coupes avec une précision de guidage remarquable. Pour un guidage optimum durant la coupe, surtout quand elle est oblique, un tracé de guidage est effectué des deux cotés de la plaque. Lors de coupe droite, j'utilise simplement l'équerre qui me sert de référence angulaire tout au long de la coupe.
Ci-contre, on peut voir la grande plaque constituant le fond du corps ainsi que le stock de plaques de mousse pour l'ensemble du binoscope. Mieux vaut être prévoyant en Nouvelle-Calédonie car le renouvellement des stocks et la disponibilité sont très aléatoires !
Montage à blanc de tous les éléments en mousse pour vérifier leurs bons dimensionnements et par la même occasion, visualiser pour la première fois cette pièce complexe que mon esprit avait du mal à matérialiser.
Raboutage par collage des divers morceaux pour obtenir les formes dépassant 60 cm de grand côté. La résine époxy avec de la charge à base de microfibre remplit parfaitement ce rôle.
Puis vient l'heure de l'insertion de tous les renforts en bois de Kohu placés dans toutes les zones qui seront extrêmement sollicités. Ces pièces fournissent une matière dure qui permet le vissage et la liaison entre les peaux en carbone du sandwich mousse/carbone. En effet, dans les zones de pression, la peau en carbone seule ne suffit pas à supporter de fortes pressions et fléchit.
Pour la stratification des faces, la fibre de carbone est au préalable pré-imprégnée sur une surface plane couverte d'un film plastique, puis roulée sur elle-même si elle est de trop grande longueur. Elle est ensuite déroulée voire directement plaquée soigneusement à l'aide d'une spatule souple sur les plaques de mousse, elles même badigeonnées d'une fine couche de résine afin d'assurer un adhérence parfaite sur toute la surface. L'excédant est retiré si nécessaire. De petits poids sont placés aux extrémités des pièces pour maintenir la mousse et assurer la planéité de la structure, la vieille porte me servant d'établi étant un bon plan de référence.
Collage des ailes avant, éléments reprenant les tourillons et les axes inférieurs des caisses. Un renfort à la jonction est rajouté plus tard.
Usinage des champs des tourillons : l'usinage est réalisé à l'aide d'une défonceuse afin d'assurer la régularité et la perpendicularité du champ obtenu. Ceci garanti une surface de contact homogène avec les patins en téflon et les roulements. Le deuxième tourillon est usiné avec une fraise à copier en utilisant le premier comme référence.
La stratification et la finition des champs des tourillons sont réalisés après leurs mises en place sur le corps.
Cette vue permet aussi de constater que j'ai pris le parti de respecter la continuité de la fibre par des recouvrements fibre/fibre dans les zones sollicitées, comme ici entre l'aile et le plateau du corps, ce qui garanti un meilleur comportement du composite.
Vue du corps quasiment terminé. Il reste à couvrir les champs et insérer le système de fusion en tête de mât.
