Brevet FR2676549A3 — publié le 19921120

FR 2676549 A3 19921120 FR 9205853 A 19920514 L t invention concerne un dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre creux mince en vitrocéramique. La demande de brevet allemand non encore publiée P 39 40 924.4 décrit un télescope à miroir dont les miroirs et le tube sont fabriqués du même matériau. Le matériau proposé à cet effet est, par exemple, la vitrocéramique "Zerodurf' qui a une masse volumique très faible et un coefficient de dilatation thermique extrême- ment bas. L'emploi de cette vitrocéramique est surtout très avantageux lorsque le télescope à miroir doit servir de télescope de communications destiné à être stationné dans l'espace. La distance entre le miroir primaire et le miroir secondaire, une fois ajustée, ne doit plus changer et doit notamment être indépendante d'influences thermiques. C'est ainsi que peut être garantie une qualité de reproduction invariable d'un tel télescope à miroir. L'emploi d'aluminium par exemple pour le tube du télescope, aurait pour conséquence que la distance entre les miroirs primaire et secondaire change en raison du coefficient élevé de dilatation thermique de l'aluminium.L'utilisation de matériaux composites à fibres de carbone a l'inconvénient que de tels matériaux subissent un important vieillissement dans l'espace. Comme le télescope ne doit pas être très lourd afin de limiter le poids à embarquer, il se pose cependant des problèmes de résistance à la rupture lorsque le tube du télescope est entièrement fabriqué en "Zerodur". Le cylindre mince constituant le tube d'un télescope destiné aux communications dans l'espace, pourrait ainsi être endommagé au départ de la fusée. ta présente invention a donc pour but de créer un dispositif qui stabilise un cylindre mince en vitrocéramique et offre en même temps une possibilité de fixation exempte de pointes de contrainte pour relier différents composants à ce cylindre. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par un dispositif de stabilisation et de fixation, pour un cylindre mince en vitrocéramique, qui est caractérisé en ce qu'un anneau de stabilisation est disposé à chaque extrémité du cylindre en vitrocéramique, anneau qui présente des possibilités de fixation pour relier d'autres composants au cylindre en vitrocéramique et est fabriqué d'un matériau ayant un faible coefficient de dilatation thermique. La stabilisation du cylindre en vitrocéramique est obtenue, conformément à l'invention, par deux anneaux de stabilisation disposés respectivement aux extrémités du cylindre. Chaque anneau du dispositif selon l'invention comprend une âme mince, de forme circulaire, dont le bord supérieur et le bord inférieur présentent chacun une semelle périphérique selon un mode de réalisation avantageux. Des lamelles minces sont disposées par paires l'une en face de l'autre en un cercle sur la semelle dirigée vers le cylindre. Les rayons des deux cercles formés par les lamelles, sont respectivement de peu inférieur et de peu supérieur aux rayons intérieur et extérieur du cylindre en vitrocéramique, ce qui revient à dire que la distance entre les lamelles situées l'une en face de l'autre des différentes paires, correspond à peu près à l'épaisseur de paroi du cylindre en vitrocéramique.Le cylindre est emboîté entre ces lamelles puis collé à elles. Les deux semelles constituent une possibilité de fixation pour d'autres composants au cylindre. En cas de fabrication d'un tube de télescope en vitrocéramique et de stabilisation à l'aide du dispositif selon l'invention, il est possible, par exemple, de fixer aux semelles les supports pour les miroirs primaire et secondaire ou les paliers pour le tube du télescope. Si des composants supplémentaires sont montés sur la semelle inférieure du dispositif apporté par l'invention, on évite en particulier l'application d'importants efforts ou couples au mince cylindre en vitrocéramique, grâce au fait que l'âme de faible épaisseur se déforme élastiquement à l'application d'une charge à la semelle inférieure, et empêche ainsi une trop forte sollicitation mécanique du cylindre. S'agissant d'un tube de télescope, il est particulièrement avantageux d'utiliser la vitrocéramique "Zerodur", d'un tres bas coefficient de dilatation thermique et d'une faible masse volumique. Pour le dispositif selon l'invention, il s'avère avantageux d'employer l'"Invar", lequel possède également un coefficient peu élevé de dilatation thermique. L'emploi d'un matériau dont le coefficient de dilatation thermique est bas, assure l'absence de contraintes aux points de collage entre le cylindre en vitrocéramique et le dispositif selon l'invention lorsque la température varie fortement après le collage. D'autres avantages apportés par le dispositif selon l'invention résident en une répartition uniforme, sur tout le pourtour du cylindre en vitrocéramique, des forces attaquant ce cylindre, par exemple lorsque, dans le cas d'un tube de télescope, les supports des miroirs sont fixés aux semelles. L'application des efforts au cylindre ne s'effectue donc pas ponctuellement, mais de façon répartie sur plusieurs faces de lamelles appliquées à proximité contre le cylindre. Par suite du collage des faces internes des lamelles sur le cylindre en vitrocéramique, on obtient en outre une possibilité de sollicitation en cisaillement des points de collage, qui augmente la capacité de charge mécanique de ces points.Les exigences quant au coefficient de dilatation thermique de la colle utilisée diminuent également, en raison du collage des faces internes des lamelles au cylindre puisque, pour l'ajuste- ment exact des miroirs primaire et secondaire dans un tube de télescope, c'est leur distance mutuelle suivant l'axe du télescope qui est essentielle. Un changement de volume de la colle sous des influences thermiques, n'a plus d'effet décisif sur la fixation des miroirs au cylindre en vitrocéramique pour ce qui concerne l'ajustement exact, étant donné que l'on peut s'attendre seulement à de faibles changements d'espacement dans le sens radial, mais qu'un désajustement axial n'est pas à craindre. Le collage homogène entre les lamelles et le cylindre en vitrocéramique est assuré par le dimensionnement adéquat des lamelles, de manière que la surface de collage ne soit pas trop grande. Grâce à l'application du dispositif selon l'invention, il est possible de fabriquer le cy gindre en vitrocéramique avec une épaisseur de paroi uniforme, de sorte qu'il n'est plus nécessaire de prévoir des épaisseurs de paroi localement accrues à des fins de stabilisation par exemple. Il en résulte des économies considérables dans les coûts de fabrication. Le dispositif selon l'invention accroit par conséquent de façon considérable la capacité de charge mécanique d'un cylindre en vitrocéramique et permet, par exemple, l'utilisation d'une vitrocéramique comme matériau constitutif pour la fabrication d'un tube de télescope. Le dispositif selon l'invention permet en plus de fixer plusieurs composants à un tel cylindre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle d'un télescope à miroir comportant un tube en vitrocéramique, ainsi que du principe de l'agencement d'un dispositif selon l'invention pour la stabilisation et la fixation d1 autres composants; - La figure 2 est une vue en perpective d'une partie du dispositif selon l'invention; et - la figure 3 est une coupe de ce dispositif. La figure 1 montre partiellement un télescope à miroir dont le tube 1 est fabriqué en vitrocéramique "Zerodur". La figure montre seulement un segment de 1200 de ce tube de télescope 1. Le dispositif de stabilisation et de fixation selon l'invention est réalisé comme un anneau de stabilisation 4a, 4b disposé à chacune des extrémites du cylindre en "Zerodur". Le miroir primaire 2 et un oculaire 7 sont fixés à l'anneau de stabilisation 4b à l'extrémité inférieure du cylindre. Le miroir secondaire 3 est monté sur le second anneau de stabilisation 4a à l'extrémité supérieure du cylindre. Les deux miroirs 2, 3 et l'oculaire 7 sont montés sur l'anneau de stabilisation 4a ou 4b concerné à l'aide de bras de croisillon ou rayons Sa, 5b; 6a, 6b, 6c. Un matériau convenant particulièrement pour la fabrication du dispositif de stabilisation et de fixation selon l'invention est 1"'Invar", ayant un faible coefficient de dilatation thermique. La figure 2 est une vue en perpective d'un segment d'un anneau du dispositif de stabilisation et de fixation selon l'invention. L'anneau comprend une âme 8 de faible épaisseur et de forme circulaire, dont le bord supérieur et le bord inférieur présentent chacun une semelle périphérique 9a, 9b qui est également de forme circulaire. Sur la semelle supérieure 9b, sont disposées, en plus, des paires de minces lamelles situées l'une en face de l'autre, comme celles désignées par 10a et lOb par exemple. Les différentes paires de lamelles se suivent à intervalles déterminés le long du pourtour circulaire. Les lamelles opposées de chaque paire, par exemple les lamelles iota, 10b, sont situées à une distance l'une de l'autre correspondant à peu près à l'épaisseur de paroi du cylindre en vitrocéramique. Ce cylindre est emboîté entre les lamelles et collé à elles. Les surfaces de collage sont formées par les faces internes des lamelles et par les zones correspondantes du cylindre. Les deux semelles 9a, 9b servent à la fixation de composants. Ceux-ci peuvent être fixés aux semelles par vissage par exemple. C'est ainsi que la semelle inférieure 9a peut être utilisée, par exemple, pour la fixation du ou des paliers du télescope. La figure 3 est une coupe du dispositif de stabilisation et de fixation selon l'invention montré par la figure 2. On voit l'âme 8 de faible épaisseur avec les deux semelles 9a, 9b sur les bords supérieur et inférieur. Les lamelles opposées 10a, 10b, entre lesquelles est emboité et collé le cylindre en vitrocé céramique, sont placées sur la semelle supérieure 9b. Surtout l'âme 8 doit ê-tre aussi mince que possible afin qu'elle puisse se déformer élastiquement en cas cation d'efforts à la semelle inférieure 9a, de manière à réduire ainsi à un minimum les forces agissant sur le cylindre en vitrocéramique. REVENDICATIOES 1. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre creux mince en vitrocéramique (1), caractérisé en ce qu'un anneau de stabilisation (4a, 4b) est disposé à chaque extrémité du cylindre en vitrocéramique (1), anneau qui présente des possibilités de fixation pour relier des composants supplémentaires au cylindre en vitrocéramique (1) et est fabriqué d'un matériau ayant un faible coefficient de dilatation thermique. 2. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre en vitrocéramique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de stabilisation (4a, 4b) comporte une ame (8) de forme circulaire et portant une semelle périphérique (9a, 9b) au bord supérieur et au bord inférieur et, sur le côté d'une des semelles opposé à l'âme, des lamelles (10a, lOb) situées l'une en face de l'autre et disposées en cercle, qui servent à la réception du cylindre en vitrocéramique (1). 3. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre en vitrocéramique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les lamelles (10a, lOb) sont disposées l'une en face de l'autre par paire sur l'une des semelles (9b), de manière que la distance entre les lamelles qui se font face corresponde à peu près à l'épaisseur de paroi du cylindre en vitrocéramique (1)- 4. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre en vitrocéramique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau de stabilisation (4a, 4b) est fabriqué en "Invar". 5. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre en vitrocéramique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre en vitrocéramique (1) est fabriqué en "Zerodur". 6. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre en vitrocéramique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre en vitrocéramique (1) est collé à chacun des anneaux de stabilisation (4a, 4b). 7. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre en vitrocéramique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par son utilisation pour stabiliser un tube de télescope en "Zerodur" ou pour fixer le miroir primaire (2), le miroir secondaire (3) et d'autres composants à un tel tube de télescope. 8. Dispositif de stabilisation et de fixation pour un cylindre en vitrocéramique selon la revendication 7, caractérisé en ce que les miroirs primaire (2) et secondaire (3) sont fixés à l'anneau de stabilisation (4a, 4b) concerné par l'intermédiaire de bras de croisillon ou rayons (5a, 5b; 6a, 6b, 6c).