Brevet FR2504689A1 — publié le 19821029

i La présente invention concerne une ébauche de miroir léger pour l'astronomie, comprenant une plaque miroir en verre de quartz ou verre à haute teneur en silice, une plaque dorsale en verre de quartz, quartz ou verre à haute teneur en silice, et une ossature en verre de quartz, quartz ou verre à haute teneur en silice, disposée entre la plaque miroir et la plaque dorsale, et constituée par plusieurs rangées déca- lées de tubes fixés à demeure sur la plaque miroir et la plaque dorsale, les axes des tubes étant parallèles entre eux et à l'axe du miroir. L'invention concerne également un procédé de production d'une ossature pour miroirs du type précité. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 1 888 341 décrit une ébauche de miroir léger pour l'astronomie, comprenant une ossature constituée par plusieurs rangées de tubes décalées (figure 5) Les tubes sont en verre de quartz Les axes des tubes sont parallèles entre eux et perpen- diculaires à l'axe du miroir Les tubes sont réunis aux points de con- tact. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 988 959 décrit une ébauche de miroir léger pour l'astronomie, comprenant une plaque miroir et une plaque dorsale, entre lesquelles est disposée une ossature constituée par plusieurs rangées de tubes décalées Les axes des tubes sont paral- lules entre eux et à l'axe du miroir Du verre est utilisé comme matériau pour cette ébauche de miroir léger Les divers tubes sont fixés à demeure sur la plaque miroir et la plaque dorsale à l'aide d'un adhésif La section des tubes peut être circulaire, rectangulaire ou triangulaire. Le brevet britannique N O 968 025 décrit enfin une ébauche de miroir léger pour l'astronomie, comprenant une plaque miroir, une plaque dorsale et une ossature reliée à demeure aux deux plaques et constituée par des tubes à section hexagonale, disposés en nid d'abeille Le matériau uti- lisé pour ces ébauches de miroir léger est du verre de quartz, du quartz ou un verre à haute teneur en Si O 2. Dans les ébauches de miroir léger connues, le poids de l'ossature est fortement réduit et s'accompagne d'une faible stabilité transversale, ou la diminution de poids de l'ossature n'est que très partielle pour une stabilité transversale élevée. L'invention a pour objet une ébauche de miroir léger du type pré- cité, caractérisée par un poids de l'ossature réduit à 8 % du poids d'un miroir massif correspondant, tout en conservant une stabilité transversale et une rigidité élevées. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les ran- gées de tubes sont décalées de façon que chaque tube d'une rangée présente une ligne ou une bande de contact avec deux tubes contigus d'une rangée voisine; l'épaisseur de paroi des tubes est réduite au voisi- nage de la ligne ou bande de contact par rapport à l'épaisseur de paroi du reste du tube; et les tubes sont réunis pour soudage le long de la ligne ou bande de contact. L'expression "verre à haute teneur en silice" désigne ici un matériau vitreux dont la teneur pondérale en Si O 2 est de 90 % au mini- mum. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'épaisseur de paroi des tubes est réduite, au voisinage de la ligne ou bande de con- tact, de 10 à 50 % de l'épaisseur de paroi du reste du tube, qui est comprise entre 0,8 et 5 mm. D'excellents résultats sont obtenus en utilisant pour la produc- tion de l'ossature des tubes présentant une section carrée ou rectan- gulaire avec des sommets arrondis, au voisinage desquels l'épaisseur de paroi est réduite Les tubes sont avantageusement disposés en forme d'échiquier, avec formation d'un espace libre entre les divers tubes d'une rangée. Lorsque l'ossature est constituée par des tubes à section circu- laire, les zones à épaisseur réduite de chaque tube sont réalisées sous forme d'un bourrelet en saillie Les tubes peuvent présenter dès l'origine le bourrelet en saillie ou ce dernier est formé unique- ment pendant la production de l'ossature. En cas d'utilisation de tubes à section triangulaire, et en par- ticulier de triangles équilatéraux, les tubes d'une rangée sont dis- posés bout à bout de façon que les lignes de base des sections triangulaires forment une droite. Le soudage le long de la ligne ou bande de contact peut s'effec- t r en continu ou par points, comme dans le cas de pièces métal- liques. 250 4 6 8 9 La réduction de l'épaisseur de paroi des tubes au voisinage de la ligne ou bande de contact présente les avantages suivants: Les tubes sont portés rapidement à la température de soudage et la réalisa- tion de l'ossature selon l'invention n'entraîne aucune diminution de sa stabilité transversale et de sa rigidité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a l'aide de la description détaillée ci-dessous de formes avantageuses d'ossature et du procédé de production d'une ossature, et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe verticale d'une ébauche de miroir léger selon l'invention; la figure 2 est une coupe horizontale partielle de l'ossature d'une ébauche du miroir, constituée par des tubes à section carrée; la figure 3 est une coupe horizontale partielle de l'ossature d'une ébauche de miroir constituée par des tubes à section rectangulaire; la figure 4 est une coupe horizontale partielle de l'ossature d'une ébauche de miroir constituée par des tubes à section triangulaire; la figure 5 est une coupe horizontale partielle de l'ossature d'une ébauche de miroir constituée par des tubes à section hexagonale; la figure 6 est une coupe horizontale partielle de l'ossature d'une ébauche des miroirs constituée par des tubes à section circulaire; et la figure 7-est une coupe verticale schématique d'un dispositif de production d'une ossature pour une ébauche de miroir léger. L'ébauche de miroir léger selon figure 1 est constituée par la plaque miroir 1, la plaque dorsale 2 et l'ossature 3 formée par les tubes 4 Dans cet exemple de réalisation, la plaque miroir, la plaque dorsale et les tubes de l'ossature sont en verre de quartz. Les axes 8 des tubes sont parallèles entre eux et à l'axe 9 du miroir. La figure 2 est une coupe horizontale partielle de l'ossature 3 suivant le plan A-B de la figure 1; cette ossature est produite à l'aide de tubes à section carrée dont les sommets sont arrondis et dont l'épaisseur de paroi est réduite au voisinage des sommets. L'épaisseur de paroi d'un tube est de 0,5 à 4,5 mm au voisinage des sommets L'épaisseur de paroi du reste du tube, non réduite, est comprise entre 0,8 et 5,8 mm Comme le montre la figure, les tubes sont disposés en forme d'échiquier avec formation d'un espace libre 5 entre les divers tubes d'une rangée Les tubes sont réunis par sou- dage des sommets avec formation d'une bande de contact 6. La coupe horizontale partielle d'une ossature selon figure 3 diffère de celle selon figure 2 en ce que l'ossature est constituée par des tubes à section rectangulaire. La coupe horizontale partielle d'une ossature selon figure 4 représente une réalisation à l'aide de tubes à section triangulaire, et en particulier avec des triangles équilatéraux La constitution est de nouveau en forme d'échiquier, les tubes d'une rangée étant disposés bout à bout de façon que les lignes de base des sections triangulai- res forment une droite 7 Les tubes à section triangulaire sont réunis par soudage le long de la ligne de contact 6 ' Un espace libre est de nouveau prévu dans cette disposition et contribue à réduire encore le poids de l'ossature, comme dans le cas des figures 2 et 3. L'ossature dont la coupe horizontale partielle est représentée à la figure S est constituée par des tubes à section hexagonale, réu- nis par soudage le long des lignes de contact 6 ' et formant de nouveau des espaces libres 5. La figure 6 représente enfin un exemple de réalisation dans lequel l'ossature est constituée par des tubes à section circulaire. L'épaisseur de paroi de ces tubes est réduite le long de la bande de contact 6 et cette zone d'épaisseur réduite est réalisée sous forme d'un bourrelet en saillie Les tubes sont réunis par soudage le long de la bande de contact 6. La figure 7 représente le schéma d'un dispositif de production d'une ossature pour une ébauche de miroir léger Il comprend le four , avec un chauffage par résistance électrique 11 et des canalisa- tions 12 d'alimentation en gaz inerte, azote par exemple Le four 10 est muni d'un couvercle 13 mobile sur des paliers à rouleaux 14 par exemple Le couvercle comporte une ouverture 15 à travers laquelle un dispositif de soudage 16, constitué par les deux brûleurs à gaz 17, est abaissé dans l'enceinte du four, puis ressorti & l'aide du moteur 18 et du dispositif de levage-descente 20 relié à l'arbre 19 du moteur. Les brûleurs à gaz 17 sont rigidement fixés sur le dispositif de i levage-descente 20, qui est monté sur le cadre porteur 25, mobile per- pendiculairement sur le couvercle du four Le dispositif optique 21,. 21 ', 21 " permet d'observer la position précise des brûleurs à gaz à l'intérieur du four. La production d'une ossature pour une ébauche de miroir léger s'effectue comme suit. Dans l'enceinte du four non recouvert, les tubes 4 sont d'abord descendus et disposés en rangées sur une sole 23, avantageusement recouverte d'une mince couche de papier graphité 22, les diverses rangées étant décalées de façon que deux zones à épaisseur réduite de chaque tube d'une rangée se trouvent en contact ou forment une fente de 1,5 mm max avec une zone a épaisseur réduite de deux tubes contigus de la rangée voisine Des noyaux en graphite, verre de quartz ou oxyde de zirconium sont introduits dans les intervalles 5 formés. Le four 10 est ensuite fermé par le couvercle 13, puis rempli de gaz inerte par la canalisation d'alimentation 12; le chauffage électrique est branché et l'enceinte du four est portée a une température comprise entre 800 et 1000 O C Dès que les tubes disposés dans l'enceinte du four atteignent cette température, le moteur 18 introduit le disposi- tif de soudage 16, constitué par les deux brleurs a gaz 17, dans le four par l'intermédiaire de l'arbre 19 du moteur et du dispositif de levagedescente 20, de façon que chaque brûleur à gaz pénètre dans un seul tube La température et l'atmosphère de gaz inerte étant mainte- nues dans le four, les brûleurs à gaz portent deux zones à épaisseur réduite en regard de deux tubes à la température de soudage, puis les soudent en partant de la sole 23 vers le couvercle 13 Le soudage des tubes s'effectue le long de leur bande de contact, sans que cette dernière soit balayée directement par les gaz de la flamme; ces gaz n'atteignent que la face intérieure de la zone de paroi à épaisseur réduite A la fin d'une opération de soudage, le couvercle 13 est translaté sur la position de soudage suivante, puis le soudage de deux tubes s'effectue le long d'une autre bande de contact de la façon pré- cédemment décrite Après le soudage de tous les tubes, l'ossature ainsi formée est de nouveau portée a la température de transformation du matériau employé, refroidie lentement, puis sortie du four La tem- pérature de transformation est comprise entre 1050 et 1150 'C pour des tubes en verre de quartz. D'excellents résultats sont obtenus en réunissant, avant le soudage des tubes, les zones à épaisseur de paroi réduite par un sou- dage par points de leur extrémité supérieure, en regard du couvercle 13 Cette opération élimine toute translation des tubes pendant leur soudage ultérieur le long de la ligne ou bande de contact. La production d'une ébauche de miroir; constituée par la plaque miroir 1, la plaque dorsale 2 et l'ossature 3 selon l'invention, peut s'effectuer de façon connue, par exemple de la façon décrite dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique N O 3 728 186, en liaison avec la figure 7, par fusion des plaques miroir et dorsale sur l'ossature. Bien entendu, diverses modifications peuvent étre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Ebauche de miroir léger pour l'astronomie, comprenant une plaque miroir en verre de quartz ou verre à haute teneur en silice, une pla- que dorsale en verre de quartz, quartz ou verre à haute teneur en silice, et une ossature en verre de quartz, quartz ou verre à haute teneur en silice, disposée entre la plaque miroir et la plaque dor- sale, et constituée par plusieurs rangées décalées de tubes fixés à demeure sur la plaque miroir et la plaque dorsale, ladite ébauche étant caractérisée en ce que les rangées sont décalées de façon que chaque tube ( 4) d'une rangée présente une ligne ( 6 ') ou une bande ( 6) de contact avec deux tubes contigus d'une rangée voisine; l'épaisseur de paroi des tubes est réduite au voisinage de la ligne ou bande de contact par rapport à l'épaisseur de paroi du reste du tube; et lès tubes sont réunis par soudage le long de la ligne ou bande de contact. 2 Ebauche de miroir selon revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de paroi des tubes est réduite, au voisinage de la ligne ou band I de contact, de 10 à 50 % par rapport à l'épaisseur de paroi du reste du tube, qui est comprise entre 0,8 et 5 mm. 3 Ebauche de miroir selon une des revendications 1 et 2, caracté- risée en ce que les tubes ( 4) présentent une section carrée ou rec- tangulaire avec des sommets arrondis, au voisinage desquels l'épais- seur de paroi est réduite. 4 Ebauche de miroi selon revendication 3, caractérisée en ce que les tubes sont disposés en forme d'échiquier, avec formation d'un espace libre ( 5) entre les divers tubes d'une rangée. Ebauche de miroir selon une des revendications 1 et 2, caracté- risée en ce que les tubes présentent une section circulaire et les zones à épaisseur réduite de chaque tube sont réalisées sous forme d'un bourrelet en saillie. 6 Ebauche de miroir selon une des revendications 1 et 2, caracté- risée en ce que les tubes présentent une section triangulaire; et les tubes d'une rangée sont disposés bout à bout de façon que les lignes de base des sections triangulaires forment une droite. 7 Procédé de production d'une ossature constituée par des tubes, pour une ébauche de miroir léger selon une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que les tubes ( 4) sont descendus dans un four électrique ( 10) et disposés en rangées sur une sole ( 23) recouverte le cas échéant d'une mince couche de papier graphité ( 22), les rangées étant décalées de façon que deux zones à épaisseur réduite de chaque tube d'une rangée se trouvent en contact ou forment une fente avec une zone & épaisseur réduite de deux tubes contigus de la rangée voisine; des noyaux ( 24) sont introduits dans les intervalles formés, le four ( 10) est fermé par un couvercle ( 13) mobile, rempli de gaz inerte, puis chauffé entre 800 et 1000 OC; les zones à épaisseur réduite en regard de deux tubes sont soudées, à partir de la sole ( 23), par un dispositif de soudage constitué par au moins deux brûleurs & gaz descendant chacun dans un tube à travers le couvercle, avec trans- lation après une opération de soudage du couvercle et du dispositif de soudage sur la position de soudage suivante; et après les opérations de soudage, l'ossature produite est portée à la température de trans- formation de son matériau, refroidie lentement, puis sortie du four. 8 Procédé selon revendication 7, caractérisé en ce qu'avant le soudage des tubes, les zones à épaisseur de paroi réduites sont réuni- es par un soudage par points de leur extrémité supérieure, en regard du couvercle. 9 Procédé selon une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le soudage des tubes le long de la ligne de contact est continu ou forme un cordon de soudure par points.