A STEP: réunion du 17 juillet 2008
A STEP 400: MECANIQUE
JB. DABAN
1. Modélisations de la structure Déformations dues au poids Déformations thermo-élastiques
2. Étude mécanique du télescope Structure Serrurier (caisson, tubes carbone + rotules, virole
araignée, interface monture) Barillet du miroir primaire Araignée du miroir secondaire Habillage et baffle Ancrage monture sur pilier
3. État d’avancement et planning de la mécanique
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PLAN
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Dural
Carbone
Dural
Carbone
Dural
InvarInox
23kg pris en compte dans le modèle
Masse totale: ~ 95kg dont boîte 20kg
Matériau E : Module d’élasticité
(MPa)
Densité(kg/litre)
Coef d’expansion thermique (x 10-6 K-1)
TA6V (alliage titane) 110 000 4,5 8
2017A (dural) 73 000 2,8 22
Tube carbone époxy 125 000 1,55 0,25
Zérodur 90 000 2,53 -0,1 (à -75°C)
Invar 145 000 8,0 2
Acier inox 200 000 7,9 15
Modélisation de la structure mécanique
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45S45O
45E
45N
45°
X Y
Z
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 -0,020 0,012 0,004 0,000 0,000 0,000Centre M2 -0,035 0,009 0,004 0,001 0,003 0,001Entrée boîte -0,020 0,011 0,003 -0,001 -0,002 0,002
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 -0,004 0,033 0,007 -0,001 0,000 -0,001Centre M2 -0,003 0,034 0,007 0,001 0,000 0,000Entrée boîte 0,000 0,028 0,006 -0,003 0,000 0,004
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 0,012 0,011 0,004 0,000 0,001 0,000Centre M2 0,036 0,009 0,004 0,000 -0,002 0,001Entrée boîte 0,023 0,011 0,004 -0,001 0,002 0,002
Static45O
Tableau 5: cas static45O, déplacements relatifs à static45N
Tableau 6: cas static45S, déplacements relatifs à static45N
Tableau 7: cas static45E, déplacements relatifs à static45N
Static45S
Static45E
Déformations dues au poids:Amplitudes des déplacements du miroir primaire, du secondaire et de la boîte.
Tableau 1 : Énergie intégrée sur différents rayons dans le champ de vue pour tous les 4 orientations du télescope
Énergie dans 1 pixel Énergie à 1xFWHM Énergie à 3xFWHM
HUBLOT MENISQUES 8%<E<16% 61%<E<72% 98,9%<E<99,1%
Spécifications 4%<E<50% 35%<E<90% 97,7%<E
Effets de ces déplacements sur l’homogénéité des PSF dans le champet leur stabilité temporelle
Tableau 2 : Dispersion de l’énergie intégrée dans le champ selon les orientations du télescope
HUBLOT MENISQUES SPECS
45°N 45°O 45°S 45°E
Variation d’énergie sur FOV à 1xFWHM en % 14,9 15,3 14,5 15,4 <70%
Variation d’énergie sur FOV à 3xFWHM en % 0,13 0,12 0,12 0,13 <1,3%
Tableau 3 : Variation de l’énergie intégrée dans 3xFWHM due aux flexions mécaniques en fonction de la position dans le champ
Position dans le champ
0°x0° 0.125°x 0.125°
-0.125°x-0.125°
0.25°x 0.25°
-0.25°x-0.25°
0.375°x0.375°
-0.375°x-0.375°
0.5°x0.5°
-0.5°x-0.5°
Variation d’énergie en % HUBLOT MENISQUES
0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02
SPECS <0,1%
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Comparaison entre un caisson en plaque de 5mm et un caisson en plaque de 4mm.
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 -0,024 0,021 0,003 -0,001 -0,001 -0,001Centre M2 -0,048 0,020 0,004 0,000 0,003 0,000Entrée boîte -0,029 0,018 0,003 -0,002 -0,003 0,002
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 -0,005 0,042 0,007 -0,001 0,000 -0,001Centre M2 -0,004 0,041 0,007 0,001 0,000 0,001Entrée boîte -0,001 0,035 0,007 -0,003 -0,001 0,005
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 0,019 0,021 0,004 -0,001 0,001 -0,001Centre M2 0,044 0,021 0,004 0,000 -0,003 0,000Entrée boîte 0,029 0,018 0,004 -0,002 0,002 0,002
Static45O-2
Tableau 12: cas static45O-2, déplacements relatifs à static45N-2
Tableau 13: cas static45S-2, déplacements relatifs à static45N-2
Tableau 14: cas static45E-2, déplacements relatifs à static45N-2
Static45S-2
Static45E-2
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 -0,020 0,012 0,004 0,000 0,000 0,000Centre M2 -0,035 0,009 0,004 0,001 0,003 0,001Entrée boîte -0,020 0,011 0,003 -0,001 -0,002 0,002
Static45O
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 -0,004 0,033 0,007 -0,001 0,000 -0,001Centre M2 -0,003 0,034 0,007 0,001 0,000 0,000Entrée boîte 0,000 0,028 0,006 -0,003 0,000 0,004
Static45S
DX (mm) DY (mm) DZ (mm) TILT_X (°) TILT_Y (°) TILT_Z (°)Centre M1 0,012 0,011 0,004 0,000 0,001 0,000Centre M2 0,036 0,009 0,004 0,000 -0,002 0,001Entrée boîte 0,023 0,011 0,004 -0,001 0,002 0,002
Static45E
Gain de masse: 3,5 kg
X
YZ
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Déformations thermo-élastiques:
Variation de température: +30°CVariation de distance M1-M2 = 0,013mmVariation de distance M2-hublot-boîte = 0,190mm
Donc variation de focus à l’entrée de la boîte ~ 0,2mm pour +30°C
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Effets de ces déformations thermo-élastiquessur l’homogénéité des PSF dans le champ et leur stabilité temporelle
Tableau 1 : Énergie intégrée sur différents rayons dans le champ pour une variation de température de 30°C
Energie dans 1 pixelEnergie à 1xFWHM Energie à 3xFWHM
HUBLOT MENISQUES 8%<E<16% 60%<E<72% 98,9%<E<99,1%
specs 4%<E<50% 35%<E<90% 97,7%<E
Tableau 2 : Dispersion de l’énergie intégrée dans le champ pour une variation de température de 30°
HUBLOT MENISQUES SPECS
Variation d’énergie sur FOV à 1xFWHM en % 15% <70%
Variation d’énergie sur FOV à 3xFWHM en % 0,13% <1,3%
Tableau 3 : Variation de l’énergie intégrée dans 3xFWHM due à une variation de température de 30° en fonction de la position dans le champ
0°x0°0.125°x0.125°
-0.125°x-0.125°
0.25°x0.25°
-0.25°x-0.25°
0.375°x0.375°
-0.375°x-0.375°
0.5°x0.5°
-0.5°x-0.5°
Hublot ménisqueVariation d’énergie en %
0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,04 0,03 0,07 0,07
SPECS <0,1%
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Les 9 premiers modes propres de vibrations de la structure ont les fréquences suivantes :45Hz, 54Hz, 56Hz, 59Hz, 77Hz, 111Hz, 130Hz, 131Hz, 142Hz.
Étude des modes propres
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Étude mécanique du télescope:
Structure Serrurier (caisson, tubes carbone + rotules, virole araignée, interface monture)
Barillet du miroir primaire
Araignée du miroir secondaire
Habillage et baffle
Ancrage monture sur pilier
État d’avancement et planning:
Caisson étudié sauf : interface avec la monture interface avec la boîte caméraSous-traitance de fabrication suivie par l’OHP prévue pour septembre 2008.
Barres carbone et liaisons rotules en cours de fabrication à l’OHP. Tubes carbone à commander.
Barillet en plan. Fabrication chez Ovision/ERI prévue en octobre 2008.ERI fabrique également l’interface avec le serrurier
Araignée du M2 étudiée. Fabrication chez Ovision/ERI prévue en novembre 2008.
=> Livraison barillet + araignée fin novembre 2008.
Virole du M2 étudiée sauf : interface avec la boîte caméraFabrication prévue en octobre/novembre 2008 par l’OHP.
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M3
M4
CAMERA GUIDAGE
CAMERA SCIENCE
CORRECTEUR
AUTOFOCUS
État d’avancement et planning (suite):
Boîte caméra : étude thermique en cours (Ottogalli, Guillot) procédure de réglage en cours tolérances définitives en coursInterface d’accrochage de la boîte pas encore étudiée étude mécanique détaillée en septembre/octobre 2008.
Fabrication prévue en novembre/décembre 2008 à l’OCA.
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État d’avancement et planning (suite):
Habillage et bafflage: contact sous-traitant à prendre
Outil de dégivrage et déneigement
Outil de réglage du télescope: étude à faire. Fabrication par l’OCA.
Outil de montage de la structure: étude et fabrication par l’OHP. Montage prévu à l’OHP en début janvier 2009.
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