Le tube « Serrurier »

Le tube initiale du télescope de 314 mm acheté en 1999 comptait un flexion importante en raison de sa forme et de la matière le constituant. Cette flexion était trop importante pour réaliser des observations autres que visuelles. La collimation du télescope n’était pas fiable.

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Nous nous sommes donc lancés dans la réalisation d’un nouveau tube. Une structure souvent évoquée est la structure Serrurier.

La théorie

La réalisation d’un télescope nécessite de limiter les effets de flexions du tube selon la précision d’observation que l’on souhaite.
Pour une observation visuelle ces effets sont faiblement contraignants. Pour l’imagerie du ciel profond, des temps de pose longs sont nécessaires, la flexion du tube est comparable à un défaut de suivi qui ne peut être corrigé, tel un vrai défaut de suivi, que par un autoguidage sur un système optique monté en parallèle.

Une solution pour s’affranchir de ces effets est la solution introduite par Mark Serrurier en 1938 présentée initialement pour la construction du télescope de 5 mètres de diamètre du Mont Palomar .
Contrairement à ce qui est parfois considéré, le principe de la structure Serrurier n’est pas de rigidifier le tube du télescope. L’idée est d’utiliser la flexion du télescope afin de ne pas subir ces conséquences sur l’observation.

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Les deux parties du tube doivent fléchir de la même façon et en gardant les 2 extrémités parallèles.

 

Réaliser un tube Serrurier en respectant les contraintes de flexions nécessite quelques calculs de résistances des matériaux. Ces calculs sont rarement évoqués bien qu’indispensables si on désire respecter les principes présentés par Mark Serrurier en 1938.

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Les grandeurs caractéristique considérées pour le problème sont définies par l’image ci-contre.

 

 

dossier_encoCe document pdf présente ces équations, ainsi que leurs résolutions dans le cadre de notre projet.

 

En tenant compte des contraintes de réalisation, le modèle retenue pour notre réalisation est le suivant:

geo3Un petit programme, écrit en C, nous permet de trouver des solutions suivants les sections de tubes à disposition.

Deux applets vous permettent de visualiser les résultats:

  • La première permet de visualiser les contraintes géométriques.
  • La seconde permet de visualiser la condition d’équilibre (le moment du côté primaire devant s’équilibrer avec le moment du côté secondaire) et la condition de flexion (la flexion du côté primaire devant être égale à la flexion du côté secondaire).

Ces deux applets sont téléchargeables ici: Applet_SerrurierGeo.zip et Applet_Serrurier.zip

La solution retenue

geoLa structure sera rigide avec un flexion théorique côté primaire et côté secondaire de 10 mm. Les tubes du côté primaire ont un diamètre extérieur de 25 mm et une épaisseur de 2 mm alors que ceux du côté secondaire ont un diamètre extérieur identique mais une épaisseur de 6 mm.

La charge du côté secondaire est fixé à 20 kg. Ainsi, la masse du côté primaire est de 46 kg. La caisse centrale à une masse de l’ordre de 55 kg et les 4 structures triangulaires tubulaires ont une masse de 4,5 kg côté primaire et 18 kg côté secondaire. La masse de l’ensemble est ainsi d’environ 140 kg miroirs compris.

La réalisation

 

 

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