Разгрузка зеркал и соотношение их толщины к диаметру

Конструкция механики телескопа, технологические приемы и проч. ноу хау.

Разгрузка зеркал и соотношение их толщины к диаметру

Сообщение bot » 03 ноя 2009, 23:33

У меня толщина зеркала 20 мм, мне в оправу его на три точки класть или лучше разгрузить?


Сама по себе толщина мало о чем говорит - тут важно соотношение диаметра зеркала и его толщины и назначение телескопа.

Старые мастера. которые полагали, что кашу маслом не испортишь, рекомендовали соотношение толщины заготовки к ее диаметру от 1:10 при умеренных апертурах (до 150 мм) и 1:8-1:6 при больших апертурах (>200 мм). Например, Гроссвальд рекомендует такие параметры. При опоре зеркала тыльной стороной на 3 точки: диаметр окружности, на которой располагаются центры опор, 0.8 от диаметра зеркала (0.8D или на 80% от полного диаметра зеркала), при отношении толщины к диаметру зеркала 1:12 максимальный диаметр стеклянной заготовки 160 мм, при 1:8 - 190 мм, при 1:6 - 310 мм. При разгрузке на 6 точек (три коромысла - под две опоры на каждом): диаметр окружности центров опор тоже 0.8D, максимальные диаметры зеркал 190 мм при 1:12, 345 мм при 1:8, 700 мм при 1:6. При разгрузке на 9 точек (три коромысла с тремя опорами на каждом): внутренний диаметр линии опор 0.36D, внешний 0.86D, максимальный диаметр зеркала 1:12 - 420 мм.

Но тут важно понимать, что эти довольно жесткие допуски относятся к фотографическим инструментам с часовыми экспозициями фотоматериала, когда прогиб зеркала в процессе экспозиции меняется ввиду изменения вектора силы тяжести из-за смены наклона оси трубы при часовом сопровождении. Изображение в основном портилось из-за расфокусировки. То есть эти допуски исходят из недопустимости общего весового прогиба рабочей поверхности зеркала на величину большую 1/4 длины волны при перемене ориентации трубы с горизонтальной до вертикальной. Кроме того, это рекомендации для профессиональных стационарных инструментов, для которых перепады температуры (и соотв. скорость остывания главного зеркала) не очень критичны ввиду их малости.

В практике современных любительских наблюдений столь длинные экспозиции уже не актуальны. Современные фотоприемники и методы пост-обработки таковы, что характерные выдержки между коррекцией фокусировки сильно уменьшились (и уж точно не превышают получаса) и весовой прогиб зеркала из-за изменения угла наклона трубы не успевает существенно измениться. И, напротив, задержки с остыванием толстого и массивного главного зеркала мобильного инструмента весьма нежелательны. Отсюда стремление к уменьшению относительной толщины зеркал и оптимизации разгрузки... Для визуальных наблюдений жесткий подход к расчету разгрузки вовсе бессмысленный - наблюдатель всегда готов перефокусироваться для компенсации весового прогиба зеркала - важнее чтобы форма весового прогиба рабочей поверхности главного зеркала осталась близкой к какой-нибудь параболе. Очевидно, что зеркало из-за весовых деформаций меняет свою фигуру (профиль), но для того, чтобы этот прогиб не влиял на качество изображения, важна величина не самого прогиба (расфокусировка), а отступления от профиля ближайшей параболы (деформации высшего порядка). Оказывается, что и оптимальное распределение точек разгрузки сильно отличается в этом случае от рекомендаций классиков и, что более важно, относительные толщины зеркал могут быть меньшими.

Расчеты влияния геометрии разгрузки задней поверхности главных на деформацию волнового фронта можно сделать при помощи бесплатной программы PLOP (http://www.davidlewistoronto.com/plop/). Я же тут вкратце резюмирую свой опыт "игры" с параметрами этой программы.

Если положить в качестве допустимой ошибки волнового фронта 1/8 длины волны, а это очень жесткий допуск, то рекомендации по разгрузке зеркала визуального инструмента будут следующими:
  1. При разгрузке на 3 точки: диаметр окружности на которой располагаются три опоры разгрузки 0.4D (на окружности с диаметром 40% от полного диаметра зеркала), при отношении толщины к диаметру зеркала 1:12 максимальный диаметр зеркала из обычного стекла составит 240 мм, при 1:10 - 280 мм, при 1:8 - 340 мм.
  2. При разгрузке на 6 точек: диаметр окружности опор трех коромысел около 0.6D, при 1:12 максимальный диаметр зеркала 500 мм.
  3. Понятно, что для пирекса, а тем более ситалла максимальные диаметры будут еще больше (примерно на 15 и 30% соотв.)

Так что, не следует сильно бояться "тонких" зеркал! Напротив - они много быстрее остывают, да и их вес поменьше. Не стоит так же увлекаться многоярусной подвеской на 12, а то и 18 точек. Как видно из расчетов уже 6 точечная подвеска оказывается достаточной для довольно тонких зеркал 1:12 во всем диапазоне практических апертур любительских инструментов.

Боковая разгрузка зеркал (намного менее критичный момент) обычно делается на две статичные опоры под углом 60 градусов (если смотреть из центра зеркала). Но и тут возможны более продвинутые варианты: с тремя коромыслами (чаще применяется для труб на экваториальным монтировках) или на тросик (обычно для Добсонов).

Назад к оглавлению статей
bot

 
Сообщения: 31
Зарегистрирован: 28 окт 2009, 12:20

Вернуться в Конструкция телескопа

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2