Крепление главного зеркала...

[Alexey Kartavov]

Прошу прощения за вопрос на заезженную тему, но меня терзают сомнения и я хотел бы попросить совета у тех, кто детально этим занимался.

Мы с другом делаем Ньютон, 254мм, парабола, фокус 1450мм. Проект движется к завершению, однако из многих вопросов один до сих пор остается открытым - как крепить главное зеркало?

Зеркало массивное ~5кг. Высота - 40мм. Материал - ЛК-5.

В данный момент на рассмотрении находятся два варианта:

1. Алюминиевая цилиндрическая оправа с плоским дном (фактически "чашка"). Зеркало укладывается на дно чашки и поджимается тремя радиальными винтами (через прокладки), вкручиваемыми в боковые стенки цилиндра. Под зеркало на дно оправы приклеиваются фетровые кружки, обеспечивающие разгрузку на необходимое количество точек.

Наше опасение относительно данного варианта заключается в том, что зеркало будет хорошо разгружено, находясь только в горизонтальном положении, или при небольших наклонах. При попытке ориентировать телескоп ближе к горизонту, зеркало будет скользить по дну оправы и лежать на фиксирующих винтах - на двух или в худшем случае на одном (в зависимости от ориентации). Не будет ли это обстоятельство, по Вашему мнению, устранять разгрузку как таковую?

2. Зеркало просто приклеивается на нужное количество точек, как это часто делают любители.

Не будет ли зеркало, жестко приклеенное к дну оправы, страдать от температурных деформаций самой оправы? Кроме того, в этом варианте возникают вопросы прочности склейки, однозначности юстировки, и т.д.

Будем очень благодарны Вам за совет.

Алексей
[img]images/smiles/icon_rolleyes.gif[/img]

[Serge Chuprakov]

Встречные вопросы
1. В первом варианте было сказано, что зеркало будет закреплено в оправе боковыми разгрузочными приспособлениями, т. е. это следует понимать так, что они будут давить на зеркало — IMHO это однозначно плохо. Закрепление с помощью боковых винтов хорошо в том случае если по краю зеркала имеется например небольшая канавка, в которую винты будут утоплены, но вовсе не зажаты. И вообще оправа не должна ничего сжимать, она должна только фиксировать, "придерживать" — исходя из этого и стоит искать решение!

2. Что касается второго варианта, то такое зеркало вообще без боковой разгрузки оставлять конечно же нельзя — оно уже слишком велико. А что значит приклеить? Его что, отклеивать потом для чистки например или еще каких целей (переалюминирования и проч.) На что приклеить и как отклеивать? На опыт западных профессиональных производителей в этом случае ссылаться нельзя — любитель почти наверняка не обладает всей информацией о технологии и соответсвующими возможностями выдержать технологические требования...

Serge

[Ernest]

"Алюминиевая чашка" это хорошо...

Но, во-первых, материал не самый удачный - нежесткий и очень отличается от стекла по температурному расширению. Возможны проблемы с пережатиями (боковыми винтами). Сталь много более правильный материал в этом случае.

Во-вторых, чашка со сплошным дном самый плохой вариант для оправы такого массивного зеркала. Практически изолируется (экранируется) тыльная сторона зеркала - что приводит к проблемам выравнивания температур. Тут нужна весьма ажурная конструкция со свободным доступом наружного воздуха.

В-третьих, опоры лучше сделать не из фетра, а из какого-нибудь жесткого пластика. Наилучший вариант - пятаки из оргстекла.

Боковые фиксаторы (винты) стоит опирать не на стекло, а на мягкие прокладки (резина?). И, конечно, они не должны зажимать зеркало - только ограничивать его "игру" до 0.5-1 мм.

Наконец, важно иметь фиксаторы (в виде "лапок") для зеркала, которые не позволяли-бы ему вываливаться вверх (но, опять-же не прижимали).

[ 08-05-2002: Сообщение редактировал: Ernest ]

[Alexey Kartavov]

Огромное спасибо Всем, кто откликнулся.

Ernest,
Позвольте уточнить пару моментов.

1. По поводу пятаков из оргстекла… Если мои рассуждения не верные, пожалуйста, поправьте меня.
Насколько мне представляется, токарю будет трудно создать идеальную плоскость под зеркалом, чтобы там ни было - чашка или другая конструкция. К тому же тыльная поверхность самого зеркала может быть (и скорее всего есть) не совсем ровная. Таким образом, жесткие пятаки не создадут плоскость и не обеспечат полноценную разгрузку.
Кроме того, меня немного пугает тот факт, что при ориентациях телескопа близких к горизонтальным зеркало будет фактически лежать на двух или даже на одном боковом винте. Не приведет ли это к деформациям?

Насчет глухой конструкции, алюминия и всего остального - большое спасибо, учту. На самом деле чашка нам досталась по наследству и мы планируем использовать ее для тестирования телескопа. Потом сотворим оправу по науке. Вот только бы знать какая конструкция оптимальна для такого зеркала.

Serge Chuprakov,
Я читал, что очень массивные (несколько тонн) профессиональные зеркала иногда клеят неким RTV. Он, как я понял, сочетает необходимую прочность и эластичность в небольших пределах для демпфирования температурных деформаций. Я думаю, что это семейство клеев. Как бы там ни было, технология есть и она работает. Я как раз и хотел получить сравнительную характеристику обоих методов, чтобы определить какой является оптимальным для такого зеркала.
По поводу профилактических работ. Да, клеевые пятаки перерезают тонкими гибкими пилами, удаляют остатки клея, отправляют зеркало на профилактику а потом опять приклеивают. Хороший агрегат - дело хлопотное.
[img]images/smiles/icon_rolleyes.gif[/img]

[Ernest]

Не очень понял, зачем подгонять плоскость оправы под плоскость тыльной стороны зеркала? И то и другое могут иметь самый экзотический рельеф без вреда делу. Опора на три точки (при толщине Вашего зеркала это как доктор прописал) тем и хороша, что не трубует сопряжения типа плоскость/плоскость. "Пятаки" из жесткого пластика (акрил, фторопласт, эбонит и т.п.) имеют опорную поверхность около 1 см и их задача опредилить базирование и "развести" две поверхности (зеркала и оправы). Собственно опорная поверхность "пятаков" может бать сделана чуть выпуклой, но и это не обязательно - от нее не требуется обеспечение 100% пятна контакта.

Клеить (лучше всего подошел бы силиконовый строительный клей-герметик) все-же не стоит. Цель клеевого соединения обеспечить силовое замыкание на подготовленную жесткую посадку. Но вес зеркала и без того достаточен и силовое замыкание происходит естественным путем (сила тяжести). А вот подмена посадки (в нашем случае на три точки по тыльной стороны зеркала) приклеиванием - это профанация. В результате такой операции зеркало просто не сбазировано и будет "плавать" на слое клея, что отрицательно скажется на стабильности юстировки.

Не стоит бояться опоры зеркала на торец (две или одну точки) при наблюдениях около горизонта. Радиальная жесткость зеркала настолько высока, что с этой стороны (да еще при его толщине у Вас) никаких проблем быть не может.

Да, я думаю Вы в курсе, что надо предусмотреть три юстировочных винта на торце оправы?

[Serge Chuprakov]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quote:</font><HR>Цитата из сообщения Ernest:

Не стоит бояться опоры зеркала на торец (две или одну точки) при наблюдениях около горизонта. Радиальная жесткость зеркала настолько высока, что с этой стороны (да еще при его толщине у Вас) никаких проблем быть не может.
<HR></BLOCKQUOTE>
Я думал точно также, до того момента как взялся, однажды, посмотреть на зеркало, зажатое в оправе, через лазерный интерферометр. Собирал я у нас в институте раритетный экспериментальный образец системы Клевцова D=300 мм. и долго не мог понять, почему там такая плохая точка — на корректор грешил, юстировал его, опять же в специальном лазерном присвособлении по совпадению интерференционных колец и т. п.... Потом решил проверить главное зеркало... На самом зеркале оказался слабый астигматизм (в одно кольцо), но это не могло так ухудшать изображение, как я видел в микроскоп (я собирал автоколимматор и рассматривал изображение точки в микроскоп — чуть чуть не на оси, но в допустимых пределах). Я даже промоделировал астигматизм главного зеркала на машине, чтобы посмотреть, к чему он может привести в системе. Потом, когда поставил зеркало в оправе на интерферометр — сильно удивился! Мы переделывали оправу главного зеркала и заложили туда дополнительную разгрузку по краю — шесть винтов диаметром, кажется, миллиметров 10, с шагом резьбы 0.75 и фторопластовыми площадками в местах контакта с зеркалом. Так вот, от простого пережатия диска толщиной 30 мм (из ЛК кажется), причем не такого сильного — просто рукой и отверткой, к существующему астигматизму добавлялись такие нерегулярные ошибки, что поверхность зеркала становилась "измятой" (а до того было просто более менее плавное "корыто"), с "амплитудой" (так, примерно) уже в два кольца...

[ 11-05-2002: Сообщение редактировал: Serge Chuprakov ]

Коэффициенты температурного расширения алюминия и обычного стекла (вроде К8) отличаются в 3 раза. Боковую разгрузку 250-мм зеркала при толщине 40 мм проще всего сделать следующим образом. Между краем зеркала и оправой оставить зазор по радиусу около 1 мм и приклеить к стенкам оправы три полоски из твердого картона шириной около 40 мм и длиной 100-120 мм (примерно 60&ordm [img]images/smiles/icon_wink.gif[/img] толщиной чуть меньше 1 мм с таким расчетом, чтобы между зеркалом и оправой оставался зазор 0.2-0.3 мм.
Точно так же на трех картонных прокладках зеркало лежит в вертикальном положении трубы.
В принципе боковую разгрузку можно сделать с помощью трех коромысел , как это рекомендуется практически всеми конструкторами телескопов, (см., например, рис. 97(а) в моих «Телескопах для любителей астрономии» издания 1990 г.), но в данном случае (толщина заготовки 40 мм) мне это кажется лишним.
Форма оправы в виде глухой чашки – неудачное решение. Самое разумное для рефлекторов – это оправы, в которых зеркало легко проветривается с обеих сторон. В этом смысле классический пример – оправа гл. зеркала «Альтаира» (ТАЛ-2). Кстати, форма юстировочных винтов там также необычно удачна. Эта идея пришла в голову А.В. Сулаеву и В. Брындину.
Вообще, было бы неплохо, прежде чем окончательно проектировать оправу, познакомиться с несколькими книгами на тему механической конструкции телескопов-рефлекторов.

Коэффициенты температурного расширения алюминия и обычного стекла (вроде К8) отличаются в 3 раза. Боковую разгрузку 250-мм зеркала при толщине 40 мм проще всего сделать следующим образом. Между краем зеркала и оправой оставить зазор по радиусу около 1 мм и приклеить к стенкам оправы три полоски из твердого картона шириной около 40 мм и длиной 100-120 мм (примерно 60&ordm [img]images/smiles/icon_wink.gif[/img] толщиной чуть меньше 1 мм с таким расчетом, чтобы между зеркалом и оправой оставался зазор 0.2-0.3 мм.
Точно так же на трех картонных прокладках зеркало лежит в вертикальном положении трубы.
В принципе боковую разгрузку можно сделать с помощью трех коромысел , как это рекомендуется практически всеми конструкторами телескопов, (см., например, рис. 97(а) в моих «Телескопах для любителей астрономии» издания 1990 г.), но в данном случае мне это кажется лишним.
Форма оправы в виде глухой чашки – неудачное решение. Самое разумное для рефлекторов – это оправы, в которых зеркало легко проветривается с обеих сторон. В этом смысле классический пример – оправа гл. зеркала «Альтаира» (ТАЛ-2). Кстати, форма юстировочных винтов там также необычно удачна. Эта идея пришла в голову А.В. Сулаеву и В. Брындину.
Вообще, было бы неплохо, прежде чем окончательно проектировать оправу, познакомиться с несколькими книгами на тему механической конструкции телескопов-рефлекторов.

[Ernest]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quote

Я думал точно также, до того момента как взялся, однажды, посмотреть на зеркало, зажатое в оправе, через лазерный интерферометр.

Мне кажется мы говорим о немного разных вещах - Вы о том как плохо пережимать зеркало в радиальном направлении (и тут я с Вами полностью солидарен), я о том, что для весовой разкрузки по торцу трех точек для указанного зеркала достаточно (естественно, зеркало дожно играть в этих опорах с припуском чуть меньшим, чем определяет допуск на кому).

Впрочем, Л.Л. расставил точки на и (и даже два раза [img]images/smiles/icon_wink.gif[/img]).

[ 16-05-2002: Сообщение редактировал: Ernest ]

[Alexey Kartavov]

<BLOCKQUOTE><font size="1" face="tahoma, verdana, helvetica, arial cyr">quote:</font><HR>Цитата из сообщения <sikoruk>:
...В этом смысле классический пример – оправа гл. зеркала «Альтаира» (ТАЛ-2). Кстати, форма юстировочных винтов там также необычно удачна. Эта идея пришла в голову А.В. Сулаеву и В. Брындину. ...<HR></BLOCKQUOTE>

Вы не подскажете где можно увидеть описание оправы зеркала ТАЛ-2 и формы юстировочных винтов (в Вашей книге?) ?

По поводу Вашего труда... К сожалению я не смог найти в Киеве печатную версию. Публикации в интернете отличаются друг от друга содержанием. Я не уверен в законности и этичности сетевых публикация с точки зрения авторских прав, но, если Вы допускаете это, удобно ли будет просить Вас указать ссылку на наиболее полную версию ?

Еще вопрос по ходу... Вы считаете поперечный ход зеркала 0.4 мм. для фокуса 1450 мм. допустим?

Большое спасибо,
Алексей