60, 203, 406, 560 et maintenant 800.. Pour quiconque n'a pas attrapé la fièvre du diamètre (la fameuse "Aperture Fever"), cela n'a pas vraiment de sens. A quoi bon revendre un instrument qui fonctionne bien pour en refaire un autre qui sera bien souvent plus compliqué à fabriquer, plus encombrant, plus lourd et plus difficile à mettre en oeuvre.

Plus le diamètre augmente, plus les images sont spectaculaires. Observer pour la première fois dans un grand instrument est un véritable choc et la seule façon de renouveler cette expérience est d'augmenter le diamètre. S'il est possible de fabriquer un télescope offrant des images encore meilleures, il est bien difficile de résister et si l'on y a pris goût le plaisir de la conception et de la fabrication font succomber à la tentation. Le temps passé à la conception est le facteur le plus important. Des diamètres plus faibles autorisent plus d'erreur mais lorsque le miroir+barillet passent allègrement les 70 à 80 kg les contraintes sont beaucoup plus importantes. Le projet a été véritablement une aventure passionnante.

Le 560 présent sur ce site m'a permis d'expérimenter un certain nombre d'idées, le plus souvent empruntées dans le milieu de la fabrication amateur. La structure tout d'abord, est en composite contreplaqué+polystyrène. Steven Overholt a largement utilisé cette technique pour un 760 réalisé il y a maintenant quelques années. Le barillet astatique à lame de chrysocal a pour but de faciliter autant que possible le bon maintien du miroir. Innovation par rapport au 560, le serrurier est en fibre de carbone afin d'abaisser autant que possible le centre de gravité et donné à l’ensemble une meilleure rigidité, autre changement, la cage est un anneau simple au lieu d'une cage complète. Le transport est également différent car même si l'instrument peut être transporté dans une voiture de taille moyenne, la remorque offre plus de souplesse comme par exemple, un lieu de stockage provisoire. Le matériau de base est le contre-plaqué de bouleau de 9 mm. Ce contre-plaqué est d'une très bonne qualité et permet d'obtenir  une belle finition

Le barillet

Le barillet est la première pièce fabriquée. Le fonctionnement d'un barillet astatique semble complexe mais il n'en est rien. Celui du 560 mm m'a permis de me familiariser avec ce système et j'ai constaté que les tolérances de fabrication sont totalement à la portée des amateurs. J'ai opté cette fois ci pour un système un peu différent, un barillet astatique à lame de chrysocal. 

Le barillet vu de dessus

Ce système est très performant et minimise le problème de l'hystérésis. Cependant, poussé par le désir d'expérimentation, j'ai commis l'erreur de fabriquer des leviers trop frêles et ils ont subi une refonte afin de les remplacer par une structure plus solide et permettant des réglages plus précis. J'ai en effet opté pour un ratio proche de 1/20 ce qui fonctionne en théorie mais pose en pratique beaucoup de problèmes car l'influence d'un contrepoids très léger (120 gr) est faible par rapport à la masse de la tige qui le supporte. Les nouveaux leviers ont une largeur de 120 mm, contre 60 mm dans la version précédente. Leur résistance à d'éventuelles déformations est très largement supérieure. Les supports sont composés de 9 "T". Les  "T"  sont réalisés en acier soudé. Ils  remplacent parfaitement les traditionnels triangles tout en offrant une résistance bien supérieure à des triangles en aluminium. Ils sont composés d'une cornière et d'un "U". Leur rigidité est excellente. Six d'entre eux ont un levier astatique et les 3 autres sont en point fixe (sur rotule flottante bien sûr).  La plaque principale est composée de deux plaques de contre plaqué de bouleau de 9 mm, pour une épaisseur totale de 18 mm. Le collage a été quelque peu délicat car un nombre insuffisant de serre joint a provoqué un glissement d'une plaque sur l'autre. Cela s'est traduit par un décalage d'1mm environ, rattrapé en grande partie par ponçage. Six renforts en CTP de bouleau (épaisseur 18) sont collés/vissés en dessous. Afin d'augmenter encore la rigidité, des tasseaux sont également collés entre les triangles. Toujours dans le but de rigidifier l'ensemble,  un triangle en aluminium relie les renforts de la partie inférieure du barillet. Le barillet est relié à la boîte à miroir grâce à 3 tubes carrés en aluminium de 60 mm épaisseur 4 mm. Ces sections ont un renfort en inox de 5 mm d'épaisseur là où la jonction barillet/boite à miroir ce fait. Ils prennent place sous le barillet, à 120° et participent à sa rigidité. Sur toute la périphérie est vissée et collée à l'époxy sur les deux faces une cornière en alu. Cela semble beaucoup mais ce n'est pas de trop. Une structure soudée en acier peut offrir les mêmes performances tout en étant plus facile à réaliser. Aimant le bois, j'essaye de l'utiliser au maximum.  Le poids de l'ensemble se décompose de la façon suivante :

Triangles : 5 kg

Structure : 12 kg

Leviers : 1 kg

Contrepoids : 5,5 kg

Par rapport à la première version des leviers, les contrepoids augmentent la masse de 5 kg environ mais ce la ne pose pas de problème car la boîte à miroir s'est révélée plus légère que prévu.

Le support latéral du miroir est assuré par des cordes à piano de 2 mm de diamètre placées à 120°. Une petite pièce a été réalisée spécialement pour cet usage. Il faut que je poursuive les tests pour voir la validité du support mais cela semble être bien parti. Les supports sont placés sur la boite à miroir de façon à limiter les flexions au maximum. A cet endroit, la structure est très épaisse et les vis de collimations sont juste dans l’axe afin de renforcer encore l’ensemble.

La boîte à miroir

Elle est de forme octogonale pour des raisons d'encombrement, d’esthétique et de rigidité. Elle est en composite contre-plaqué de bouleau et polystyrène extrudé. Le contre plaqué des flans est de 9 mm et le polystyrène est de 50 mm, soit une épaisseur de 68 mm. La plaque avant et la plaque arrière sont en ctp de 18 mm renforcées pour l’avant par une cornière en inox. Les liaisons entre ces plaques et les flans, sont elles réalisées en composite de 19 mm (9 mm de bouleau + 10 mm de contre-plaqué placé à l'intérieur). Leur largeur est de 76 mm. Cette épaisseur est très importante car ces sections doivent supporter les vis de supports/collimation de 18 mm en inox. La réalisation de la boîte n'a pas été des plus simple car les coupes à 45 degrés ne sont pas des plus faciles. Par rapport au 560, cela a représenté plus de travail. Il ne faut pas hésiter à faire de nombreux essais. De par sa forme, les collages sont également plus délicats car il faut, pour avoir une bonne pression, avoir des plans parallèles, ce n'est hélas pas le cas avec des découpes à 45°. La masse totale de la boîte à miroir (uniquement les parties en bois) est de 17,2 kg. La rigidité est excellente.

Dans une structure de ce type, le rangement est toujours un problème, j'ai envisagé la réalisation de tourillons " coupés en deux " et remontés lors des installations. Cela peut donner une forme plus compacte de près de 400 mm. La masse sur l'avant étant très importante lorsque le télescope est incliné vers l'avant, j'ai préféré solidariser les pièces. Afin de renforcer le montage, de petites pièces en bois ont été ajoutées sur les deux faces des tourillons. Lors du montage, il est apparu que les " cornes " de ces tourillons n'avaient pas exactement la même épaisseur que les flans du télescope. Une découpe au ciseau à bois a été nécessaire car le millimètre de décalage pouvait nuire à la qualité de l'assemblage. Lors de la réalisation de structure légère en composite, il apparaît que souvent, l'épaisseur du polystyrène n'est hélas pas toujours régulière. La ponceuse et le pied à coulisse sont alors des outils précieux. L'assemblage des panneaux avant a été facilité par l'utilisation de vis. Les serre joints ne peuvent hélas pas toujours tout faire. La précision de l'ensemble est j'espère correcte car il y environ de 1 à 3 mm d'écart par rapport à la cote idéale.  Pour 1000 mm, cela donne 1003 mm  de long  et sur les autres faces de 999 a 1001 mm. Cela ne semble pas trop nuire à l'ensemble. Afin de lisser les tourillons, j'ai utilisé la méthode employée lors de la réalisation des plate formes équatoriales, rotation de la pièces sur une ponceuse qui elle, ne bouge pas. 

La batterie de serre joints utilisés pour le collage.

La rectification des tourillons à la ponceuse à bande.

Avec un design comme celui du 560 ou du 800, le problème c'est qu'il n'y a pas de centre matérialisé. Il faut donc faire un montage. L'axe employé a été dans ce cas précis, la barre en aluminium de 25 mm de diamètre, destinée aux axes des roues. Après montage de moult serre joints, le travail peut commencer. L'opération est un peu délicate et il faut veiller à ne pas vouloir trop enlever en une fois. La ponceuse est placée sur des plaques de contre-plaqué de plus en plus épaisses afin d'enlever progressivement la matière. C'est un peu délicat et il faut prendre son temps car si la ponceuse accroche trop, elle fait tourner la boîte a miroir dans son support. Etant donné la forme des tourillons, il ne vaut mieux pas être en face si le problème se produit.. Le résultat de ce ponçage est étonnant. Les surfaces qui étaient assez irrégulières sont maintenant parfaites. Il est maintenant possible de coller sur ce chant de 68 mm de large, une plaque mince en inox, autour de 1 mm d'épaisseur afin de renforcer la surface. Les roulements ne risquent pas de s'enfoncer à travers le polyamide. La colle employée pour coller l'inox sur le polystyrène a été testé avec succès. Il s'agit d'une colle à bois pour l’extérieure. L’opération s’est bien déroulée avec pas mal de ruban adhésif car il faut bien admettre que placer des serre joints sur un disque n'est pas des plus aisé. Pour la finition, 4 couches de vernis " le Tonkinois " ont été appliquées.

Le serrurier

J'ai cherché à maximiser l'écartement du triangle formé par les tubes du serrurier. Comme la forme de la boîte à miroir est octogonale, le serrurier est inversé par rapport au modèle classique, ce qui implique une cage haute carrée. Il est certes possible de réaliser une forme classique, voire même de n'utiliser que 6 tubes au lieu de 8, mais si l'on désire maximiser la résistance de la structure, il faut maximiser la largeur de la "base" du triangle. La cage carrée permet d'obtenir la dimension la plus importante.

 Le choix des tubes a été particulièrement délicat. Grâce à une feuille de calcul réalisée selon les indications de l'article de Roy Diffrient paru dans un numéro de sky and telescope, il a été plus facile de tester différentes combinaisons. Les tubes en aluminium sont les plus couramment utilisés. Dans les diamètres adaptés à l'instrument, ils sont hélas trop lourds, difficiles à trouver, et hélas fort chers. De par la forme de l'instrument, il a fallu rechercher quelque chose de plus rigide et de plus léger. Il n'y a pas énormément de matière pouvant répondre à ces critères. La fibre de carbone semble être la combinaison idéale poids/rigidité. Le prix est certes élevé mais les tubes en aluminium, lorsqu'il s'agit de ces cotes "exotiques", sont également très chers, alors autant dépenser un peu plus et avoir un réel avantage. Il existe différents types de fibres de carbone. N'étant pas expert sur le sujet, j'ai simplement constaté que la fibre de carbone réalisée par pultrusion est la plus adaptée à un serrurier. La fibre de carbone classique est certes utilisable, mais sa résistance est assez nettement inférieure.

La différence entre les deux types de carbone est très importante car le module de Young, indicateur de rigidité est presque deux fois supérieur, sans pour autant augmenter la masse. Il n'y a hélas que peu de sociétés qui fabriquent un tel produit. La société Structil, basée dans le sud de la région parisienne commercialise toute une gamme de tubes pultrudés de très bonne qualité. La dimension retenue pour l'achat des tubes est de 2500mm de long, diamètre 30 mm et épaisseur 2 mm. Aucun tube en alu ne peut proposer de telles performances. La masse des 8 tubes est de 5700 g environ contre 8600 g pour des tubes en alu de 45 mm et 1,2 mm d'épaisseur, le carbone est donc largement plus léger que des tubes classiques en aluminium, tout en étant bien plus rigide. La découpe des tubes s’est bien passée. Pour la réaliser j’ai utilisé une classique disqueuse équipée d’un disque inox. L’appareil a été solidarisé avec le plan de travail tout en permettant une translation pour " attaquer " la matière. Il faut porter des gants, un masque, des lunettes et supprimer autant que possible la poussière fort irritante. La liaison des tubes avec les pièces destinées à recevoir les fixations est toujours délicate lorsqu'il s'agit de fibre de carbone. Des inserts en aluminium ont été réalisés par un tourneur. Ils entrent dans le carbone et sont bien sur collés car il n'est pas possible de percer facilement la fibre. L'usage d'une colle époxy est recommandée. Le collage s’est bien passé. Il faut commencer par bien dégraisser les surfaces à l’aide d’acétone, laisser sécher, préparer l’époxy et enduire les deux parties. Le séchage, proche d’une source de chaleur s’est bien passé.

 Pour la partie basse, les inserts laissent la place à un système plus traditionnel. Il permettent un léger réglage en hauteur si la découpe n’a pas été parfaite. La liaison avec la boîte à miroir se fait grâce à des cornières alu de 100mm x 10 mm. La découpe a été assez longue à réaliser mais permet d’obtenir une pièce très rigide.  

La cage

De par "l'inversion" du serrurier, la cage est donc carrée. Elle est en composite 60 mm de polystyrène et contre-plaqué de 3,2 mm, sa section est de 80 mm de large. Pour toutes les pièces comportant du polystyrène en épaisseur non disponible dans le commerce, il est possible de coller des pièces entre elles afin d'obtenir l'épaisseur désirée. Il est préférable de réaliser les découpes avant car la colle ne facilite pas toujours la tâche. Les parties restant "exposées" sont protégées avec un placage en bois de 0,6 mm d'épaisseur environ. L'ajout d'une couche de vernis polyuréthane achève la fabrication. Comme vu précédemment, la cage carrée permet dans ce design, d'obtenir l'écartement maximum du serrurier, ici près de 1 m, et donc d'obtenir une rigidité maximum. Le poids de la structure de 1m x 1 m est d'environ 2,9 kg. Il faut ajouter à cela la masse de la plaque destinée à recevoir le porte oculaire. L'araignée offre un bon ration rigidité/masse. Les lames sont en aluminium de 2 mm d'épaisseur. Le corps central pose problème car réalisé également en aluminium, sa masse trop importante lors d'une première version a été très largement diminuée grâce à un long travail d'usinage.

Le support du miroir secondaire est particulier en ce sens que le secondaire est facilement extractible sans perte de la collimation. Ceci est important mais aussi pour toute la manutention car l'allégement de la cage est non négligeable (-2 kg) ce qui facilite le montage, lors des transports le secondaire n'est plus exposé, ce qui est le cas avec une cage à un seul anneau. Il est par contre regrettable que le miroir ne puisse être réalisé dans une épaisseur plus mince, du genre 20 mm au lieu de 30 mm car cela permettrait un gain de poids non négligeable. La partie de l'anneau devant recevoir le porte oculaire est généreusement renforcée avec de la fibre de carbone car elle travaille "en porte à faux" et l'usage de lourds oculaires ne doit pas trop poser de problème. Le porte oculaire est de type crayford mais en offrant un réglage extrêmement démultiplié afin d'offrir une mise au point précise. Afin de renforcer la partie recevant le porte oculaire, des couches de fibres de carbone et d’epoxy on été appliquées. Le travail de la fibre fera l’objet d’un article à part entière.

Les lames de l’araignée seront bien sur laissées tel quel et ne recevront pas de traitement type peinture noire, préjudiciable pour la qualité de l’image (cf article sur les effets thermiques). De grandes ouvertures ont été percées dans les lames afin d’éviter une trop grande prise au vent. Il est à noter que l’araignée n’est que très peu réglable dans sa hauteur et pas du tout dans son orientation en azimut. C’est le porte oculaire qui doit légèrement pouvoir translater afin d’accommoder la hauteur de l’araignée. Lors de la fixation de l’araignée sur la cage, il est apparu que la tension pouvait détériorer facilement la structure en mousse et CTP aussi ai je du renforcer les points de fixation.

La base et la fourche

Sa structure dépend en grande partie du choix de la motorisation et de la forme que va avoir le système de déplacement de l'instrument lorsqu'il est sur le sol.. Il existe plusieurs possibilités; DobDriver2, système Mel Bartels ou encore plate forme équatoriale. Cette dernière solution est très agréable à l'usage mais pour un instrument de cette taille, elle commence à poser des problèmes. L'oculaire est déjà à environ 2,8 m au zénith, autant si possible éviter d'ajouter des centimètres. Le moteur d'azimut est installé comme celui du Dob Driver II de Charles Starck sur son Obsession. Cette solution évite encore une fois d'ajouter des centimètres en rehaussant la base. La motorisation retenue est la solution commercialisée par Gary Myers, (www.rxdesignonline.com), le choix s’est porté sur le ServoCat car il est possible de se passer totalement de portable lors de l’utilisation. En effet, c’est un Skycommander qui, grâce à ses encodeurs envoi la position de l’instrument à des cartes contenues dans un boîtier. Une raquette reliée au boîtier permet de guider et de réaliser les GOTO et le tracking. Les moteurs sont des servomoteurs, la vitesse en goto est proche de 5° seconde, j’ai d’ailleurs du la ralentir, un comble !. Comme le système utilise les encodeurs, il est possible de débrayer et d’utiliser le système en manuel à tout moment mais de par la vitesse de goto, le déplacement manuel n’a pas tellement de sens. Le but est d'intégrer autant que possible la motorisation afin qu'elle soit la moins encombrante possible. Une large découpe est réalisée dans le fond de la fourche pour y loger le moteur. Un "couvercle" en aluminium de 8 mm d’épaisseur vient fermer la forme et renforcer la base pour éviter toute flexion.

 La base devant offrir une bonne forme, elle est réalisée avec une défonceuse prêtée par un ami. Il faut s'exercer un peu mais une fois maîtrisée, l'usage n'est pas trop délicat, au moins pour faire un disque car s'il s'agit de faire une forme particulière, c'est tout différent. La plaque de la base a une épaisseur de 19 mm. Son chant est recouvert d'une bande de polyamide afin d'offrir un bon "grip" à la roue dentée de la motorisation. Cette bande de polyamide est, comme l'indique Olivier Ruau dans la page "roboscope", assez pénible à découper car les lames de cutter n'y résistent pas longtemps. J'ai, pour la découper, placé une règle de maçon et de nombreux serre joints .Il faut ensuite passer plusieurs fois le cutter sur quelques centimètres et progresser petit à petit. C'est long mais ça marche relativement bien.

La solution de Gary Myers étant utilisée, il est préférable d'utiliser des roulements de qualité en lieu et place des traditionnelles pastilles de téflon sur FRP ou Formica. Pour un télescope utilisant une plate forme équatoriale, un dobdriver II sans roboscope ou sans motorisation aucune, la combinaison Téflon/FRP est préférable car les roulements sont parfois plus délicats à régler et peuvent nécessiter l'usage de freins afin de contrôler la qualité des mouvements. Des roulements de roller assurent les mouvements. Ils sont montés sur un axe "oscillant" car cela permet de garder un bon guidage même s'il y a des irrégularités. L’axe d’azimut est également monté sur un roulement. Afin de minimiser la hauteur de l'instrument, la base est percée en son centre, laissant le passage libre à l'avant de la boîte à miroir lors de visées dans la zone des 45°. La structure de la base est également en composite de 9 mm de contre-plaqué et 60 mm de mousse et 15 mm de contre-plaqué pour la plaque du bas. En azimut, les roulements sont fixés par paire juste au dessus des pieds de la base, afin de transmettre la masse directement au sol, sans porte à faux. Pour plus de détail sur la motorisation un article est en cours d'élaboration.

Les roues de 250 mm gonflables sur roulement à rouleaux, au nombre de 4 viennent se placer sur barres en alu de 25 mm de diamètre. Elles sont amovibles et retenues grâce à l'utilisation de goupilles. J'ai testé cette solution sur le 406 mm visible sur le site et cela a donné de bons résultats. Les axes de ces roues passant au travers des côtés de la base, à l'endroit où ces axes passent dans la fourche, elle est renforcée par des tasseaux de contre-plaqué de 18mm de large. Les bords de la fourche ont une épaisseur de 9 mm. Les roues sont placées à l'avant et à l'arrière de l'instrument et viennent se loger dans des découpes réalisées dans la forme de la base, afin de diminuer l'encombrement. Des barres amovibles, destinées à exercer la poussée lors des déplacements de l'instrument, viendront se fixer sur le côté du télescope. Cela a également l'avantage d'éviter un éventuel basculement de la boîte à miroir hors des tourillons lors des déplacements. Le déplacement de l’instrument au sol est très aisé. Comme les roues ne sont pas directrices, il faut pour tourner, soulever et décaler un peu la boîte. Un levier facilite la manœuvre.

Le transport

Après avoir vu l'élégance et le côté pratique de la remorque réalisée par Patrick Lequevre pour transporter son 460 mm, j'ai eu envie d'adopter cette solution L'instrument étant de taille assez importante, environ 1mx1mx3m, il est difficile de le transporter en une seule pièce. Il sera donc démonté systématiquement et transporté en plusieurs morceaux dans une remorque équipée d’une bonne suspension. Cela permet aussi de réduire fortement la taille de la remorque. Le point encore en suspend concerne le transport du serrurier qui est composé de tubes de 2,5 m et cela ne se range pas facilement. Il est certes tout a fait possible de les transporter dans la voiture mais en cas d'accident, je ne sais pas comment cela se passerait. Ma crainte étant l'éclatement des tubes avec toutes les conséquences imaginables pour les passagers. Alors autant les loger dans la remorque. Comme le triangle avant de la remorque offre une grande longueur, il est possible de rehausser la zone ou se trouve l'instrument afin de placer les tubes en dessous. Hélas cette solution rehausse la prise au vent, le centre de gravité et le seuil de chargement. La solution définitive n'est donc pas encore trouvée. Le chargement de l'instrument dans la remorque devrait se faire en adoptant la solution utilisée par Patrick, un plan incliné et un treuil. Il est possible de pousser l'instrument, aussi la taille définitive de la remorque déterminera s'il est possible de loger ou pas de longues rampes de chargement.

L'optique

Un miroir de 1 m, au minimum d'une épaisseur de 50 mm pèse dans les 100 kg.. Le 800 mm, d'origine russe, est un ménisque de 40 mm d'épaisseur. Le ménisque permet de compenser en partie la plus faible rigidité d'une dalle de 40 comparée à une dalle plus standard de 50 mm. Le gain de poids est intéressant car le primaire ne pèse que 44 kg environ. Le problème de ce dos "bombé" est que les points de contact du barillet sont beaucoup plus délicats à régler mais l’opération s’est bien passée et 5 à 6 déplacements du miroir ont été suffisants. Le FD du primaire est de 3.75, un Paracorr de TeleVue est donc utilisé le plus souvent. L’obstruction est de 18,7%. (secondaire de 150 mm).

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