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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