Etude mécanique

Ici quelques simulations pour avoir de bons ordres de grandeur dans le choix des dimensions de miroir allégé et éventuellement voir jusqu'où l'on peut aller.

Il est bien utile de lire Lightweight Mirror Design.pdf (Daniel Vukobratovich) Il y décrit les différentes formes de miroir et y discute de l'influence des différentes variables.

Quelques idées utiles.
Pour un disque plein, la déformation est à l'inverse du cube de l'épaisseur mais le poids étant proportionel à l'épaisseur on obtient sous la gravité une rigidité proportionelle au fameux rapport e²/D^4.
Pour un sandwich. La matière doit être sur la face avant, sur la face arrière et le minimum au milieu. Les deux faces doivent les plus distantes possible, la loi précédente s'appliquant toujours (rigidité en e^3). Donc les parois du milieu doivent être les plus fines possible. Mais; elles travaillent aux cisaillements pour garder les deux faces ensemble et le verre doit pouvoir s'infiltrer dans l'interstice du moule. J'ai commencé avec des parois de 6mm. Tous les essais depuis 2015 sont en épaisseur 5mm et je ne désespère pas de réduire encore.

Disques de verre.
Il s'agit d'avoir un point de référence pour travailler à déformation constante en cherchant à enlever de la matière.
Ci-contre le résultats de Plop pour un disque de Ø242x25mm avec 3 et 9 points. On obtient respectivement 22 et 4,4nm PtV.
Comparaison à faire
avec un logiciel de méca.

 Le fameux motif en "édredon".
Combien?
Notez la pleine échelle qui fait 1,5nm! L'ordre de grandeur du mamelonage est de 0,5nm. Sur les foucaults je ne vois effectivement rien sauf s'il y a du gradient thermique. Ceci n'arrive qu'après le rinçage du miroir et disparait dans les 10min alors que la variation de focale peut mettre 30 min à se stabiliser.
Ce point est très bien discuté dans le lien PDF ci-dessus.

Miroir alvéolaire ouvert (openback).

Face avant en épaisseur 6mm paroies d'épaisseur 5mm. Plan ci-contre.






Ici la hauteur des parois fait 25mm (1,3kg) et l'on obtient 80nm PvT.
Ceci est a comparer à un disque plein de même poids qui ferai 11,5mm d'épaisseur.
Plop indique alors 135nm PtV
à la meilleure parabole avec optimisation du placement des trois appuis.


Avec une hauteur des parois fait 30mm (1,4kg) et l'on obtient 50nm PvT. Le gain est rapide.
Ceci est a comparer à un disque plein de même poids qui ferai 12,5mm d'épaisseur et aurai 108nm de PtV.


Toutefois un miroir ouvert reste une optimisation mécanique assez limité. Les vrais gains seront sur les versions sandwich.


 Sandwich en  nid d'abeille monobloc.
L'arrière est donc ajouré.
Ci contre un miroir de 300mm sur 6 points. On a environ 14nm PtV constitué essentiellement de macromamelonage.


En vertical tenu par le centre. On a alors 4-5nm en dehors du centre. C'est donc une bonne idée surtout qu'il me semble difficile de le tenir latéralement.





Ici avec 9 points relativement imposé par la position des nervures à 16 nm PtV. Il y a beaucoup a gagner en optimisant la place des nervures.





Deux demi miroirs ressoudés.
Permet d'avoir une bonne ventilation des alvéoles.



 Demi miroir et d'une face avant en disque découpé et soudé en face avant.
Proche de l'idée au dessus mais les cannaux de ventillation sont juste sous la face avant.





 Miroir soudé.
On fait un puzzle en verre découpé, les paroies ne sont pas soudées entres elles mais seulemententre les faces avant et arrières.


 Sandwich verre découpé - mousse de verre - verre découpé. 
Miroir de Ø340mm en vitre d'épaisseur 5mm dessus et 4mm dessous. Cela donne 2,2kg pour une épaisseur totale de 44mm. C'est le poids d'un disque de 9,7mm d'épaisseur alors que l'on obtient un PtV de 6 nm et un RMS de 1,3nm!
L'idée est bonne mais la réalisation difficile (voir ici).