Интересная тема по конструкции трубы Ньютона
Добавлено: 21 дек 2018, 12:18
вот на Звездочете натолкнулся на интересное обсуждение: https://astronomy.ru/forum/index.php/to ... 323.0.html
Тема застартована известным астро-тролем, но ответы в ней демонстрируют некоторое непонимание со стороны некоторой части публики зачем нужна и как работает теплоизоляция трубы Ньютона.
Мой опыт наблюдений как с жестяными, так и с бумажными трубами показывает следующее:
- жестяная труба способствует более быстрому и, я бы даже сказал, бурному охлаждению телескопа. Это провоцирует повышенную турбулентность внутри трубы и соответственно возмущению изображения на сколь-нибудь больших увеличениях. Более того, по достижении температуры окружающей среды жесть продолжает уже переохлаждаться и таким образом поддерживает процесс тепловых возмущений воздуха внутри трубы. Зеркало - все еще теплое, а внутренние стенки трубы холодные и воздух, выполняя роль теплоносителя, гоняет от стекла к стенкам и назад по короткому циклу возмущая волновой фронт, который просто не может из-за этого построить хорошее изображение почти на всем протяжении наблюдательной ночи.
- труба из бумаги (и тому подобного изолятора), напротив - тормозит охлаждению внутренних деталей телескопа, они дольше выходят в приемлемый тепловой режим. Но при этом нагретые зеркалом потоки воздуха не испытывают столь существенного охлаждения при контакте со стенками трубы и потихоньку ползут по ней вверх сдуваясь уже на переднем обрезе трубы. В трубе также возникает более-менее устойчивый нисходящий поток холодного забортного воздуха забираемого со стороны переднего обреза. Эти два встречных потока натуральным образом разведены на нижнюю и верхнюю половинки продольного разреза трубы. Это уже лучше, чем вихри внутри жестяной трубы. Большая часть градиента показателя преломления уходит на смещение и наклон изображения, меньшая - на возмущение его качества. При достаточно долгом охлаждении труба из теплоизоляционного материала достигает температуры окружающего воздуха и ее внутренняя поверхность уже не переохлаждается.
Так что пассивная теплоизоляция жестяной трубы выглядит в общем-то как полумера - совсем небольшой шаг вперед. Время тепловой стабилизации затягивается, но ее конечный результат (более однородная температура воздуха внутри трубы) выглядит получше. Как клеить теплоизоляцию - снаружи или внутри? Удобнее снаружи. С точки зрения физики тепловых процессов - как будто лучше изолировать снаружи, тогда металл трубы оказывается внутри и за счет повышенной температурной проводимости это способствует выравниванию температуры внутри трубы. Но выравнивание достигается не святым духом, а за счет возбуждения конвекционных воздушных токов поперек сечения трубы, то есть поперек световому потоку. Так что формально идеальным является наличие теплоизолирующего слоя внутри трубы. Это подавляет в ней опасные с точки зрения качества изображения поперечные тепловые потоки воздуха.
В любом случае пассивную теплоизоляцию следует дополнить активной, а именно - прекратить естественные восходящие конвекционные токи (воздуха нагреваемого зеркалом). Для обращения этих потоков следует включить в нижнем торце трубы достаточно мощные вентиляторы на выброс по кратчайшему пути воздуха нагреваемого зеркалом. Таким образом по всему поперечному сечению трубы сохраняется только нисходящий поток достаточно однородного "забортного" воздуха. Эта высасывающая вентиляция должна быть дополнена сдувом пограничного теплого воздушного слоя с поверхности главного зеркала и теплоизоляцией оправы вторичного диагонального зеркала.
Тема застартована известным астро-тролем, но ответы в ней демонстрируют некоторое непонимание со стороны некоторой части публики зачем нужна и как работает теплоизоляция трубы Ньютона.
Мой опыт наблюдений как с жестяными, так и с бумажными трубами показывает следующее:
- жестяная труба способствует более быстрому и, я бы даже сказал, бурному охлаждению телескопа. Это провоцирует повышенную турбулентность внутри трубы и соответственно возмущению изображения на сколь-нибудь больших увеличениях. Более того, по достижении температуры окружающей среды жесть продолжает уже переохлаждаться и таким образом поддерживает процесс тепловых возмущений воздуха внутри трубы. Зеркало - все еще теплое, а внутренние стенки трубы холодные и воздух, выполняя роль теплоносителя, гоняет от стекла к стенкам и назад по короткому циклу возмущая волновой фронт, который просто не может из-за этого построить хорошее изображение почти на всем протяжении наблюдательной ночи.
- труба из бумаги (и тому подобного изолятора), напротив - тормозит охлаждению внутренних деталей телескопа, они дольше выходят в приемлемый тепловой режим. Но при этом нагретые зеркалом потоки воздуха не испытывают столь существенного охлаждения при контакте со стенками трубы и потихоньку ползут по ней вверх сдуваясь уже на переднем обрезе трубы. В трубе также возникает более-менее устойчивый нисходящий поток холодного забортного воздуха забираемого со стороны переднего обреза. Эти два встречных потока натуральным образом разведены на нижнюю и верхнюю половинки продольного разреза трубы. Это уже лучше, чем вихри внутри жестяной трубы. Большая часть градиента показателя преломления уходит на смещение и наклон изображения, меньшая - на возмущение его качества. При достаточно долгом охлаждении труба из теплоизоляционного материала достигает температуры окружающего воздуха и ее внутренняя поверхность уже не переохлаждается.
Так что пассивная теплоизоляция жестяной трубы выглядит в общем-то как полумера - совсем небольшой шаг вперед. Время тепловой стабилизации затягивается, но ее конечный результат (более однородная температура воздуха внутри трубы) выглядит получше. Как клеить теплоизоляцию - снаружи или внутри? Удобнее снаружи. С точки зрения физики тепловых процессов - как будто лучше изолировать снаружи, тогда металл трубы оказывается внутри и за счет повышенной температурной проводимости это способствует выравниванию температуры внутри трубы. Но выравнивание достигается не святым духом, а за счет возбуждения конвекционных воздушных токов поперек сечения трубы, то есть поперек световому потоку. Так что формально идеальным является наличие теплоизолирующего слоя внутри трубы. Это подавляет в ней опасные с точки зрения качества изображения поперечные тепловые потоки воздуха.
В любом случае пассивную теплоизоляцию следует дополнить активной, а именно - прекратить естественные восходящие конвекционные токи (воздуха нагреваемого зеркалом). Для обращения этих потоков следует включить в нижнем торце трубы достаточно мощные вентиляторы на выброс по кратчайшему пути воздуха нагреваемого зеркалом. Таким образом по всему поперечному сечению трубы сохраняется только нисходящий поток достаточно однородного "забортного" воздуха. Эта высасывающая вентиляция должна быть дополнена сдувом пограничного теплого воздушного слоя с поверхности главного зеркала и теплоизоляцией оправы вторичного диагонального зеркала.
