Travail intéressant de Mike Davis, potentiellement utilisable par les passionnés italiens intéressés
L'escalade vers la construction amateur de télescopes à réflecteur Newtonien Dobson de plus en plus puissants (grâce à des verres miroirs paraboliques de diamètre toujours plus grand essayant de contenir leur poids) il se heurte de front à certains problèmes techniques qui croissent de façon exponentielle par rapport aux avantages fournis.
En effet, on note que:
- Le bénéfice donné par la nécessité de construire des miroirs de grand diamètre, et éventuellement de type allégé pour contenir les coûts et le poids du télescope, entre en collision avec augmenter la hauteur du sol où l'oculaire sera situé. Hauteur qui est déterminée par la distance focale, aussi importante soit-elle, même si contenue dans seulement trois ou quatre unités, multiple du diamètre du miroir, avec le risque d'avoir à atteindre l'oculaire par des escaliers longs et légers de sécurité douteuse en raison de leur taille considérable.
- Le bénéfice d'un grand miroir de courte focale, se heurte cependant, toujours et en tout cas avec un processus de parabolisation commun et très difficile de sa surface réfléchissante, due au gradient de croissance quadratique de la pente parabolique de la courbure, progressivement de la profondeur de la flèche au centre du miroir, il monte jusqu'au bord de la surface vierge. C'est donc toujours un procédé qui ne peut être réalisé qu'avec des outils de petit diamètre fractionnaire par rapport à celui du miroir, qui travaillent tous localement, créant des discontinuités de courbure par rapport à la parabole de référence difficiles à raccorder sans dépasser la tolérance d'acceptabilité qualitative de 68,75 nanomètres, différence entre pic et vallée sur le verre, de la rugosité maximale de la surface, en déviation de la parabole théorique prise comme référence constructive, qui est la limite "d'entrée de gamme" d'un miroir "à diffraction limitée" donnée par la qualité de réflexion d'une onde lumineuse Lambda/4 de lumière verte.
- Le bénéfice d'un grand miroir de courte focale, se heurte cependant, avec un traitement conventionnel très lourd de dégrossissage et d'excavation initiale avec des abrasifs d'un bol profond "flèche", ou calotte sphérique, à l'intérieur du disque vierge en verre dont l'épaisseur doit pouvoir le contenir, finalisand le miroir parabolique en un disque concave plat d'épaisseur asymétrique avec un centre plus fin que le bord.
La facilitation maximale superand la plupart des difficultés exprimées dans ces trois points, il viendrait certainement de la création d'un blanc de verre brut, dans un four de fusion rotatif, pour obtenir avec son refroidissement en rotation, une surface parabolique générée automatiquement par la force centrifuge agissant sur la masse de la masse fondue réelle. En fait, c'est la méthode utilisée pour produire les plus grands télescopes professionnels d'aujourd'hui,. Mais un four rotatif qui atteint la température de plus de mille degrés nécessaire à la fusion du verre, ce n'est certainement pas une méthode amateur.
Il resterait donc la possibilité d'atténuer fortement les problèmes au moins des points 1 e 3, courber une plaque de verre plat, pour générer un blanc en forme de ménisque, dans un four à ramollir autour de 800°C, provoquant son effondrement sur une base réfractaire convexe à courbure parabolique, faisant ainsi prendre au blanc de verre la surface parabolique concave complémentaire.
Un blanc au ménisque, contrairement à un blanc conventionnel, il a l'avantage de ne pas avoir à être excavé, et il a une épaisseur unique et uniforme, potentiellement plus fin et plus léger que celui d'un blank traditionnel. Et donc le traitement résiduel ne serait de toute façon qu'un lissage. polissage et parabolisation de ce qui sera la surface réfléchissante, qui en tant que verre brut est déjà potentiellement proche de la forme parabolique définitive. En tout cas, elle est beaucoup plus proche que toute autre ébauche de ménisque réalisée par écrasement sur un moule réalisé d'une manière différente de celle de la centrifugation.
Un inconvénient du ménisque par rapport à un miroir concave plat, au lieu de cela il est donné par la nécessité de le soutenir dans sa courbure arrière afin d'adapter son support, soit a la foi pour un ferme contraste aux pressions pendent le processus de travail, surtout manuel impliquè. Et soit pour un support correct dans son barillet, pour ne pas se déformer lorsqu'il est en place dans le télescope, dans les diverses position qu'elle assumera dans sa visée. Et sur l'étude de cette attitude un travail intéressant peut être trouvé ici: http://strock.pi.r2.3.14159.free.fr/Ast/Art/Menisque.html
Cela dit, l'action initiale à entreprendre dans cette direction est de préparer la forme convexe en matériau réfractaire, sur lequel effondrer ultérieurement un verre plat au four à environ 800°C, le transformand dans le ménisque désiré.
Forme convexe issue d'un moulage, par exemple en plâtre réfractaire pour verrerie, à l'intérieur d'un moule concave qui à son tour peut être réalisé de différentes manières.
Parmi ces différents modes de réalisation, le plus convaincant, facile et définitif apparait celui de la coulée centrifuge à température ambiante de la résine époxy dans un moule concave, dont la vitesse de rotation détermine automatiquement la dure surface parabolique souhaitée.
À cet régard,, la procédure proposée par Mike Davis dans la vidéo You Tube suivante est très intéressante, quel commentaire dans ce texte, pour éliminer les difficultés de compréhension de la bande son en anglais:
La coulée centrifuge dans le travail de Mike est réalisée sur un disque rotatif de contreplaqué avec un rebord de confinement, en utilisant une résine époxy transparente, choix d'un grade ayant un temps de durcissement long, pour éviter les déformations importantes provenant potentiellement d'une polymérisation rapide et toujours très exothermique.. Dans la vidéo, le travail se déroule en extérieur, où le moteur «plateau» est installé sur une plate-forme bien nivelée avec trois pieds réglables.
Mike dit que la nouveauté de ce travail est la régulation électronique précise de la vitesse de rotation en tours par minute du moteur du "plateau"., dans le but d'obtenir la courbe parabolique d'un diamètre de télescope 406 F3.5.
Valeur de rotation que Mike ne déclare pas, mais prétend avoir trouvé expérimentalement (Cependant, la vitesse peut être estimée en comptant les révolutions dans le film).
(A la fin de cet article, cependant, j'ai inclus une note d'exemple pour calculer la vitesse de rotation précise pour obtenir une surface parabolique en fonction de la distance focale souhaitée.).
Le diamètre extérieur de la planche de bois est d'environ 7 cm supérieur à celui du miroir diamètre 406cm, en raison de la présence de la marche nécessaire pour loger le bracelet en caoutchouc anti-courant d'air, qui agit comme un barrage de confinement pour la coulée époxy.
Minute 2,27 du film:
Coulèee de la résine eopxi, la force centrifuge de la rotation l'agence automatiquement sous la forme d'une parabole concave du centre au bord, va trouver l'équilibre stable déterminé sur Terre uniquement par la gravité et la vitesse de rotation spécifique.
L'attention portée à ce travail qui s'est déroulé en plein air, était de couvrir la coulée rotative de la résine, pour éviter qu'à sa surface de consistance miellée, des débris transportés par le vent et du pollen se sont déposés.
Lors d'un événement précédent, Mike avait coulé le moulage en se déplaçant radialement, puis en aidant avec une spatule à étaler la résine recouvrant la surface. Alors que dans cette vidéo, il a plutôt fait le casting au centre, laissant la tâche de faire atteindre le fond à la force centrifuge.
Une autre perturbation de la qualité de surface lisse de la coulée de résine, est donnée par la présence dans la masse de la coulée de bulles d'air incorporées dans l'opération manuelle de mélange résine-catalyseur, qui doit se faire avec une continuité insistante sur une durée de quelques minutes, mais pas trop vigoureusement pour limiter l'incorporation d'air.
Ces bulles d'air montent très lentement dans la densité miellée de la coulée, et se solidifiand à la surface ruinerait son brillant lisse.
Mike les voit monter en transparence au bout d'un quart d'heure environ depuis le début du coulage.
Ils valent donc la peine d'être surveillés, accélérer leur émergence et leur disparition comme on le voit faire localement, avec des passages larges et rapides de la flamme d'un chalumeau à gaz, qui est évidemment capable avec de la chaleur localisée, à zéro instantanément la viscosité en les faisant exploser en surface, sans trop changer la tendance générale de la polymérisation.
Minute 6,00:
Mike en observant le casting en rotation, il remarque encore la présence d'une zone en bordure, en forme de demi-lune dans laquelle la résine n'est pas encore arrivée. Il pourrait le pousser avec la spatule, mais décide de donner à la résine plus de temps pour se dilater, et va toujours recouvrir la platine avec la planche pour éviter les chutes emportées par le vent.
Minute 6,42:
il vérifie, et il remarque qu'il y a encore un "point" au bord où la résine n'a pas atteint, alors qu'en ce qui concerne l'élimination des bulles, il pense attendre encore un peu 10 minutes (il les remarque probablement encore trop a profonditè).
(NOTE: Ce constat de la lenteur d'expansion de la coulée jusqu'au bord risquant en fait un certain astigmatisme de la surface réfléchissante, recommanderait la précaution de ne pas prendre trop de temps pour "aider" la résine à "mouiller" même très peu toute la surface, sans que notre aide l'entassant sur le bord. C'est pour laisser à la force centrifuge sa tâche spécifique ainsi facilitée , d' uniformiser l'épaisseur de la résine sous forme parabolique, avant que le temps de polymérisation l'empêche avec une augmentation significative de la viscosité sur le chemin du séchage de la résine).
À la minute 7,17, dépensé 15 minutes depuis le début de la coulée, Mike décide de s'attaquer à l'élimination des bulles encore en surface sous la tension superficielle de la résine, les faisant émerger et disparaître « par magie » avec le déjà évoqué “flammage” du pistolet à gaz.
Mike vérifie et s'exclame qu'il lui semble impossible de toutes les avoir eliminè d'un simple clic du pistolet à gaz, notant que ce sera probablement la meilleure surface qu'il ait jamais obtenue.
Il faudra encore quelques heures accompagnées de la rotation, de ne pouvoir l'arrêter que lorsque la polymérisation parfaite est obtenue.
Minute 8,41 du film:
Et’ le temps pendant lequel le séchage de la résine époxy semble être terminé, étant donné que la spatule de mélange de résine-catalyseur est restée fermement collée au récipient de mélange de résine en plastique; Mais en fait, a rotation du moule arrêtée, la surface parabolique est encore collante. Mike décide alors de couvrir le casting et d'attendre le lendemain.
Minute 9,15:
Il reste des bulles à la surface que Mike a ratées, qui, cependant, ne les juge pas préoccupantes.
Mike attend toujours la fin du séchage de la coulée pour un lendemain supplémentaire.
Minute 9,39:
Le lendemain, Mike trouve la surface de moulage en résine dure comme de la pierre et non plus collante.
Mesurer ensuite la flèche parabolique avec une traverse métallique équipée d'un comparateur centésimal, même s'il ne fait que 13,75" de long (349mm) et non les 406mm du diamètre utile du moule. Rotation de la barre transversale sur la surface, trouve effectivement quelques centièmes de mm d'astigmatisme léger, ce qu'il craint cependant venant de la réponse de contraction de la surface du fond en contreplaqué.
Cependant Mike pense que tous les travaux actuels peuvent entrer dans la tolérance d'un miroir de 406 mm de diamètre avec un rapport focal de F3,75 , donc avec une flèche parabole un peu moins profonde que la focale F3.5 que c'était son objectif.
Mike pense que ce léger défaut de courbure peut être dû à une petite erreur dans la vitesse de rotation de son plateau tournant., réglé juste un peu plus lentement que nécessaire pour satisfaire le désir de courbure parabolique avec un rapport focal F3,5.
Il conclut donc que sensiblement les valeurs détectées sont très proches de celle souhaitée, et ne justifierait donc pas la répétition de l'expérience de coulée centrifuge, l'erreur étant totalement corrigible avec un minimum de travail de correction supplémentaire sur le blanc de ménisque qui sera obtenu, Correction cependant toujours nécessaire pour un polissage et une parabolisation tendant à la perfection.
Note sur le calcul de la vitesse de rotation en tours par minute (RPM) pour obtenir une distribution parabolique de la distance focale désirée exprimée en mètres (Lfm)
La formule à appliquer est obtenue à partir de la relation suivante:
g = 2 * Lf *w2
ou:
g = accélération de gravitè terrestre exprimée en mètres par seconde au carré = 9,81 (m*sec2)
w = pulsation de la vitesse de rotation, exprimé en radians par seconde
Lf = distance focale également exprimée en mètres
Donc 9,81 = 2* Lf *w2 simplifier avec une division par 2 des deux membres devient 4,905 = Lf *w2
que deplassand à gauche w devient w = racine de (4,905 / Lf)
Insérez maintenant dans la formule, la distance focale Lf du miroir vu dans le film , qui a un diamètre de 406mm ou 0,406 mètres, avec rapport focal F3.5, vous obtenez la distance focale Lf = (0,406*3,5)= 1 421 mètres
Donc la pulsation sera w = Racine de (4,905/ 1,421) = racine de (3,451) = 1,8579 radians par seconde
Pour convertir maintenant la poulsation de 1,8579 radians par seconde, en tours par minute, nous savons que dans un coin rond, ils sont 6,28 radians; D'où la vitesse angulaire de 1 radian par seconde correspond à (60/6,28) = 9,55414 révolutions par minute, ou rpm.
C’est pour ca que 1,8579 * 9,55414 = 17,75 rpm
en conclusion, pour générer, selon cette formule, une surface parabolique d'un diamètre de 406 mm avec un rapport focal de F3,5, avec un « spin casting » centrifuge de résine époxy, il est nécessaire de faire tourner le moule jusqu'à ce qu'il soit complètement sec, à une vitesse de 17,75 rpm
Fin de la note