Brevet FR2445976A1 — publié le 19800801

La présente invention se rapporte à une fixation du miroir secondaire à l'intérieur d'un télescope à miroirs qui est utilisé notamment pour des observations astronomiques et dans lequel le miroir secondaire est relié au miroir principal au moyen d'une structure porteuse. Il est connu que les montages tubulaires ou en forme d'ossature des télescopes se déforment en fonction de# leur position par rapport au centre de gravité par suite de leur poids, ce qui produit des effets gênants sur les observations et les mesures effectuées à l'aide d'un télescope. Afin de pouvoir réaliser des commandes numériques précises de télescopes ou d'éliminer des flexions différentielles par rapport aux autres systèmes optiques prévus sur le même montage du télescope, il est nécessaire d'éliminer les déformations ou les erreurs résultant des déformations. Jusqu'à ce jour, on a essayé d'empêcher ces déformations par des constructions rigides (brevet DD 114 456). Cependant, le prix de revient de ces constructions est très élevé. La présente invention a pour objet de remédier aux défauts connus et de réduire la dépense en matériel et en main-d'oeuvre à un minimum en créant une fixation pour le miroir secondaire d'un télescope à miroirs qui, tout en étant simple, permet que les différentes représentations de l'image, dans le foyer tributaires du basculement et du décalage du miroir principal, s'annulent. Afin de résoudre ce problème l'invention n'utilise pas les moyens habituels, c'est-à-dire l'augmentation de la rigidité de la construction mais la modification de la position du miroir secondaire par rapport au miroir principal. Ces problèmes sont résolus conformément à l'invention par une fixation qui est caractérisée en ce que des liaisons articulées sont prévues entre le miroir secondaire et la structure porteuse et en ce que cette structure porteuse dépend de la distance séparant le miroir secondaire du miroir principal, de la distance la séparant du plan du miroir principal, de la distance délimitée,d'une part, par les points d'articulation et, d'autre part, par l'axe optique du télescope à miroirs, et de la rigidité des différents éléments qui la composent. La fixation suivant l'invention permet une compensation exacte des erreurs de pointage du télescope résultant de fléchissements du tube ou de l'ossature. Une partie de la structure porteuse peut être constituée par le tronçon du corps tubulaire qui est délimité par le miroir principal et le micoir secondaire. Le miroir secondaire peut être articulé sur des traverses qui sont disposées perpendiculairement par rapport à l'axe optique du télescope. Il est également possible d'incliner les éléments de retenue du miroir secondaire par rapport à l'axe optique en tenant compte que la distance séparant les points d'articulation de l'axe optique du télescope diminue en fonction de l'augmentation de la distance entre les points de fixation de la structure porteuse et le plan du miroir principal.Une forme de réalisation avantageuse est obtenue lorsque la structure porteuse se compose d'au moins trois paires de tiges de retenue disposées de façon équidistante sur la circonférence du miroir principal et du miroir secondaire de manière que chaque paire de tiges de retenue forme un triangle dont la base se trouve sensiblement à proximité du plan du miroir principal. Une telle fixation du miroir secondaire ne nécessite pas la présence d'un corps tubulaire et constitue un assemblage qui résiste relativement bien à des pressions. Dans la mesure où la distance séparant les points d'articulation se trouvant à proximité du miroir secondaire de l'axe optique le permet, il est avantageux de placer ces points d'articulation au moins approximativement dans le plan du miroir secondaire. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig. 1 montre, en coupe longitudinale, un montage à l'intérieur d'un corps tubulaire. La fig. 2 est une coupe longitudinale, illustrant un autre montage dans un corps tubulaire. La fig. 3 est une représen ation schématique, montrant les pièces essentielles d'un montage à structure de support. La fig. I montre le tube 1 d'un télescope comportant un oculaire 2, un miroir principal 3 et un miroir secondaire 5 retenu par des traverses 4. Le miroir secondaire 5 est placé dans une monture 6 qui est reliée aux traverses 4 par l'intermédiaire d'articulations élastiques 7. Le télescope présente un axe optique 07 O# et un foyer principal F. Lorsque le corps tubulaire 1 du télescope est maintenu et supporté dans le plan du miroir principal 3, il subit une flexion à son extrémité libre et non soutenue par suite de son poids propre et de la pesanteur. Cette flexion est représentée de façon exagérée à la fig. 1 par des traits mixtes. Le miroir secondaire 5 occupe alors, comme indiqué par les lignes interrompues, une position pour laquelle il réfléchit les rayons de reproduction en direction du foyer principal F et dans laquelle des reflets d'image dans le plan focal sont évités. Des reflets d'image dans le plan focal peuvent avoir les origines suivantes: basculement du miroir principal, ' basculement du miroir secondaire, mouvement de translation du miroir principal, V2 mouvement de translation du miroir secondaire. Les reflets d'image #w1 à # w4 en résultant sont les suivants: #w1 = (I) (I) w2 = 2a # (II) f Dans ces équations f représente la distance focale totale du télescope, f1 la distance focale du miroir principal, f2 la distance focale du miroir secondaire, et a la distance séparant le miroir secondaire du foyer princi pal. La distance focale totale se calcule en appliquant 1' équation suivante: dans laquelle a représente la distance séparant le foyer principal F de la surface du miroir secondaire. Les masses du corps tubulaire 1 du télescope re-. présenté à la fig. 1 sont réparties uniformément, ce corps étant maintenu dans le plan du miroir principal 3 par des moyens non représentés et étant monté pour pouvoir tourner autour d'un axe qui est perpendiculaire à l'axe optique Oi - Oi . le ce fait, les grandeurs # et v1 n'exercent aucune influence et en raison du faible poids du miroir secondaire 5 les traverses 4 ne subissent aucun flé- chissement.Lors de la position horizontale du corps tubulaire 1 du télescope la flèche v est déterminée par l'équation suivante: v = Pl3 C 6 q2 4 q) + q4 ) (VI) 24 EI dans laquelle P représente la masse totale du corps tubulaire 1, 1 la distance séparant le miroir principal 3 de l'extrémité libre du corps tubulaire 1, E . le module d'élasticité du corps tubulaire 1, I le moment d'inertie du corps tubulaire 1, q = X1 , et X1 = la distance séparant les points de liaison des traverses 4 sur le corps tubulaire 1 du mi roir principal. L'inclinaison de la ligne élastique du corps tubulaire à la distance x1 du miroir principal 3 résulte de l'équation suivante: dv =P1 ( 3q - 3q + q ) (VII) dx 6EI Le mouvement en translation des articulations élastiques 7 du miroir secondaire 5 par suite de l'inclinaison dv est représenté par l'équation suivante: dx r1 représentant la distance entre les articulations élastiques 7 et l'axe optique La relation pour la compensation du reflet d'image est la suivante: W2 + w4 = 0 (IX) ou 2a V 2an (X) = = f f2 fr1 Il en résulte: respectivement: Cette équation est valable pour n1 importe quelle inclinaison du corps tubulaire 1 à l'encontre du champ de gravité. Elle montre qu'il est possible d'éviter des reflets d'image du foyer F ou du plan focal, lorsque la distance est x1 entre les points de fixation des traverses 4 sur le corps tubulaire 1 et le miroir principal 3, et lorsqu'il existe une liaison articulée entre le miroir secondaire 5 et les traverses 4.Afin de respecter l'équation (XII) il est possible de faire verier la distance r1 séparant les articulations élastiques 7 (points d'articulation) de l'axe optique 1 - Oî La fig. 2 représente un corps tubulaire 8 d'un té lescope dont le miroir principal 9 et le miroir secondaire 10 sont placés sur un axe optique commun 02 - 02 . Le miroir secondaire 10 est fixé à des traverses Il par l'intermédiaire d'articulations 12 qui ne se trouvent pas dans le plan du miroir secondaire 10. Les traverses 11 sont reliées rigidement au corps tubulaire 8 aux points 13 et elles sont réalisées pour résister à toute flexion. A la fig. 3 un miroir principal 14 incliné par rapport au sens de la gravité EL, et un miroir secondaire, représenté par une ligne 15, sont alignés l'un par rapport à l'autre, de façon à être situés sur un axe opti- que commun 03 - 03 (axe du télescope). Des traverses 16, 17, 18 et 19 sont articulées sur le miroir principal 14 à proximité de sa surface réfléchissante. A leurs extrémités opposées au miroir principal 14, ce sont à chaque fois, deux traverses qui sont reliées de façon articulée entre elles et avec le miroir secondaire 15 en formant un angle OÇ .Les traverses 16, 17, 18 et 19 sont situées dans le plan du dessin et déterminent un plan contenant l'axe optique 03 - O et qui est perpendiculaire par 3 rapport à un autre plan qui contient l'axe optique 03-03 et quatre traverses non représentées et disposées de façon analogue aux traverses 16 à 19. En conséquence le montage comprend quatre paires de traverses pour la fixation du miroir secondaire 15.La structure porteuse se déforme sous l'effet de la pesanteur de sorte que les traverses occupent les positions 16', 17', 18', 19', les articulations les positions 20', 21' et le miroir secondaire la position 15' Les composants du déplacement parallèle et perpendiculaire par rapport à l'axe optique 03 - 03 sont no et vO pour la paire de traverses 16, 17 et nu et vu pour la paire de traverses 18, 19. Dans les équations qui suivent on utilise principalement les symboles figurant déjà dans les équations se rapportant à l'exemple de réalisation suivant la fig. 1. En ce qui concerne les symboles supplément aires. E1 représente le module d'élasticité des traver ses 16 et 188 A1 la section transversale des traverses 16 et 18, E2 le module d'élasticité des traverses 17 et 19 A2 la section transversale des traverses 17 et 19, G la composante de la charge P agissant perpen diculairement-par rapport à l'axe optique, H la composante de la charge D agissant paral lèlement à l'axe optique 11 la longueur des traverses 16 et 18, 12 la longueur des traverses 17 et 19t n la déformation des traverses sous l'action de H, v la déformation des traverses sous l'action de G. Lorsque le télescope comprenant les miroirs 14 et 15 se trouve dans une position horizontale et lorsque l'axe de rotation, non représenté, du télescope est prévu à proximité du miroir principal 14 on applique les équations suivantes: Dans le cas où le télescope est incliné angulairement par rapport au sens de la gravité 1-L (fig.3), les composantes de la déformation sous la charge P sont déterminées par les équations suivantes: Le déplacement moyen v résultant du couplage du triangle formé par les traverses 6, 17 avec le trianle délimité par les traverses 18, 19 est obtenu par l'équation suivante:: Par suite du couplage des paires de traverses le miroir secondaire 15' occupe une position dans laquelle il forme un angle 9 par rapport à sa position initiale 15. Cet angle 9 est déterminé par l'équation suivante: Afin d'éliminer le reflet d'image résultant du basculement du miroir secondaire (équation II) et du déplacement en translation de ce dernier (équation IV) il est nécessaire de satisfaire à l'équation suivante 2a ' # - Vm = 0 (XXI) f f2 Lorsqu'on utilise les équations XIX et XX dans la formule XXI on obtient:: Il ressort de cette équation XXII, que les modifications de la position des articulations 20, 21 n'exercent aucune influence sur la position de l'image, lors d'un choix approprié de la rigidité des liaisons triangulaires des traverses 16, 18, 18, 19. entant donné que l'équation XXII ne comprend plus P et)3, cette formule peut être appliquée indépendamment de la charge exercée par le miroir secondaire et de l'inclinaison du télescope. Lors de la détermination des dimensions appropriées on doitlespecter la relation secondaire La disposition équidistante des triangles formés par les traverses, sur la circonférence du miroir, peut être quelconque par rapport à la direction des effets produits par la pesanteur. Lorsque le miroir principal 14 se déplace également par suite d'un fléchissement du corps tubulaire du télescope, les valeurs du reflet d'image,à compenser pour un corps tubulaire dont l'axe de rotation se trouve entre le miroir principal 14 et le miroir secondaire 15, sont déterminées par les équations suivantes: dans lesquelles: PII représente la charge totale des miroirs, 111 la distance séparant laxe de rotation du miroir principal, E le module d'élasticité de la partie portante entre le miroir principal et l'axe de rotation (paliers) I le moment d'inertie de la partie portante. A tartir de la relation pour la compensation du reflet de l'image on etablit la relation pour calculer le rapport de rigidité des traverses de l'assemblage triangulaire: REVENDICATIONS 1 - Fixation du miroir secondaire à l'intérieur d'un télescope à miroirs qui est utilisé notamnent pour des observations astronomiques et dans lequel le miroir secondaire est relié au miroir principal au moyen d'une strueture porteuse, caractériséeen ce que des liaisons articulées (7, 12, 20, 21) sont prévues entre le miroir secondaire (5, 10, 15) et la structure porteuse ( 4, Il, 16, 17, 18, 19) et en ce que cette structure porteuse (4, 11, 16, 17, 18, 19) dépend de la distance séparant le miroir secondaire (5, 10, 15) du miroir principal (3, 9, 14) de la distance la séparant du plan du miroir principal (3, 9, 14) de la distance délimitée,d'une part, par les points d'articulation (7, 12, 20, 21) et, d'autre part, par l'axe optique ( 1- 1 r 02-02 , 03#03 ) du télescope à miroirs et de la rigidité des différents éléments qui la composent. 2 - Fixation suivant la revendication 1, caractériséeen ce que les points d'articulation sont prévus au moins à proximité du plan du miroir secondaire.