Астрограф-планетник

[kryptonik]

Не плохой вариант, только расстояние от ГЗ до каждой из вторичек одинаковым сделать не получится к сожалению, а вот расстояние от ГЗ до ЭФП можно сделать абсолютно одинаковым для всего набора вторичек

От меня так просто не отделаешься. Я по дилетантски рассуждаю так:
Берем твой вариант с 12метрами. Но нам хочется еще и 8 метров. Надо делать другую вторичку, перемещать ее ближе к зеркалу и менять оптическую силу. Диаметр вторички увеличится, ЦЭ возрастет. Так вот каков диапазон перемещения вторичек и изменения их диаметров? Насколько реально иметь их набор. Если вторичку придется передвинуть сантиметров на двадцать, это не проблема, а если на полметра и диаметр ее будет 200мм, то зачем это надо.
Можно задать максимальный диаметр вторички 120мм, какое ЭФ мы можем получить.
Если со сменными вторичками проблемы, меня вариант с 12метрами вполне устраивает.
По колесу фильтров. Засунуть в трубу фирменное не получится. Но его можно переделать. Нам не нужна вся поверхность фильтров. Стекла можно из корпусов вынуть и установить с перекрытием. Привод можно использовать почти без изменений. Я с нуля миниатюрное колесо делал, но лучше фирменное раскурочить. Рука не дрогнет. Некоторое время я ставил фильтры по одному, в общем, проблемы нет, вполне приемлемо. Там было что-то типа откидной рамки. А потом как-то я стал их прикручивать и откручивать, вот это на морозе не подарок. Короче сейчас без фирменного колеса с управлением от компа не хочется.

[INPan]

Хорошо.
Стало быть ТЗ следующе:
Возьмём пока два варианта, 12 метров (вторичка 88мм) и ? мтров (вторичка 120мм).
У варианта № 2 эквивалентная фокальная плоскость должна быть на том же месте, что и у варианта №1.
Щас, один момент....

[INPan]

Итак, расклад следующий.

Вариант первый с вторичкой 120мм:
ЭФ               = 8464,511мм
Д вторички = 120мм
ЦЭ               = 24%
Вынос ФП   = 229,91мм
Поле            = 381,24" (15,645мм)

[INPan]

Вариант второй с вторичкой 88 мм:
ЭФ               = 12003,284мм
Д вторички = 88мм
ЦЭ               = 17,6%
Вынос ФП   = 96,78мм
Поле            = 194,4" (11,313мм)

[INPan]

Фокальная плоскость в обоих вариантах на одном и том же месте, на расстоянии от ГЗ - 1769,78мм.
Разница в положении первой и второй вторички 133,13мм, т.е. довольно существенная.
Но у 8-метрового варианта шикарное поле! В него целиком влезет матрица с Full HD разрешением. Подключаешь её к 40"TV-панели и наблюдаешь лунный ландшафт в тепле у экрана телевизора с чашкой кофе в руке, без всяких там окуляров.
А если сделать удалённое управление, то и на крышу можно не ходить.

[kryptonik]

Заманчиво…, заманчиво. Мне очень нравится. Если не будет слишком дорого, надо делать 2-х фокусный. Если бы еще удалось сделать переброску вторичек без необходимости юстировки.
Колесо переделаю, больших проблем не будет. С фокусировкой надо будет повозиться, но у меня опыт есть. Делал два варианта. Первый двигатель снаружи и тяга через тросик. Второй двигатель в трубе, работает на винт. Первый вариант проще можно использовать существующую конструкцию. И вообще сохранить возможность визуала, вдруг такая блажь в голову придет.

[INPan]

С визуалом сложнее, поле существенно ограничивается.Замочная скважина выходит. И все это из-за чрезмерно большого вылета ФП за пределы вторички. К этому добавляется еще неоправданно превышенное ЦЭ.
В общем не визуальная это схема, чистый астрограф. А если он будет давать отличное, яркое видео на экране, то зачем тебе визуал?
"Мариванна, дорогая, зачем Вам Аляска?" (с) В.В.Путин.

[INPan]

И перекидку вторичек, думаю тоже можно реализовать, если каждую из них установить на свое юстируемое основание и менять вместе с этим основанием.
А вместо вторички кстати, можно поставить ДЗ тоже на юстируемом основании. Тогда и повизуалить сможешь.

[kryptonik]

Я так и планирую. Конструкция позволяет. Надо такую возможность сохранить. Собственно мне интересно только на Марс посмотреть. Другое восприятие, по сравнению и с прямым экранным с результатами сложения.

[INPan]

Ещё интересный факт. Если промахнёшься с фокусировкой в пределах миллиметра (!) то на дифракционной картине это совершенно не сказывается. Это всё благодаря очень малому относительному отверстию. И это нам наруку. Влияние температурных деформаций не такое существенное будет. А попробуй с обычным Ньютоном промазать на миллиметр, размазня получится.

[ekvi]

У слюсарева (книгу можно скачать в теме "Наши программы расчета оптики телескопов") "Расчет оптических систем",1975, с.379-382 - указан автор Вашей системы - Рамзей.
Все оптики всю жизнь стремятся поднять светосилу и расширить поле ( у рамзея 1: 4, поле 2 градуса) для чего нужно исправлять все аберрации. Поэтому хорошее качество получается, когда все три поверхности - гиперболы.

Но в вашем случае светосила 1 : 16 или даже 1 : 24, поэтому можно применить только параболы: все 3 зеркала - параболоиды.
На иллюстрациях: Параметры и схема, Полный тест и Таблица допусков.
Т.е. на поле 15мм качество системы хорошее (на поле 2l = 40мм - качество такое же).

[INPan]

Спасибо, Владимир Ильич! Стало быть это система Рамзея.

Но в вашем случае светосила 1 : 16 или даже 1 : 24, поэтому можно применить только параболы: все 3 зеркала - параболоиды.

Я тщательно исследовал эту систему. Выяснилось, что все три поверхности могут быть параболоидами только в том случае, когда фокусы обоих зеркал совпадают. При этом волновой фронт, отражённый вторичным зеркалом в сторону ГЗ, то есть в сторону третьей отражающей поверхности снова становится плоскопараллельным. Таким образом первые две отражающие поверхности образуют афокальную систему Мерсена, которая уплотняет световой поток и посылает его в центральную часть ГЗ, а она в свою очередь уже строит изображение в ЭФ.
Но проблема в том, что при этом эквивалентная фокальная плоскость будет располагаться на расстоянии, равном фокусному расстоянию вторичного зеркала, и во избежании виньетирования во вторичном зеркале должно быть соответствующее отверстие с учётом диаметра пучка в районе вершины ВЗ и с учётом необходимого поля зрения. В идеале отношение диаметра этого отверстия к диаметру ВЗ должно быть равно отношению ВЗ к ГЗ. В противном случае поле будет виньетировано (если отверстие слишком мало) или, что ещё хуже, часть светового потока после первого отражения от ГЗ может попасть в фокальную плоскость (если отверстие велико). А чем дальше мы выносим ФП за пределы ВЗ, тем большего диаметра требуется отверстие. Именно поэтому я старался сделать вынос как можно меньше, чтобы только поместилась юстировочная система ВЗ, модуль фильтров и камера с фокусировочным механизмом. При таком положении ФП вторичка уже должна быть гиперболой, но, как показали рассчёты, квадрат эксцентриситета гиперболы должени быть -1.077945, что почти неотличается от -1.

[INPan]

Осталось уточнить один вопрос - на сколько чувствительна схема к децентровке копонентов?

[ekvi]

Я тщательно исследовал эту систему

Один из авторов только что обсуждавшейся книги нас тоже в этом убеждал, а начнешь смотреть - мама дорогая!
Вы, Игорь Николаевич, еще раз просмотрите мои картинки, и Вы найдете в них ответы на многие вопросы.

Таким образом первые две отражающие поверхности образуют афокальную систему Мерсена

Такое будет только при определенном соотнощении расстояния между ГЗ и 2м и радиусом кривизны при вершине 2го зеркала:
должно быть R2 = 674, а у Вас  R2 = 666.79, т.е. немного круче, и лучи пойдут не параллельно, а будут немного рассеиваться.

которая уплотняет световой поток и посылает его в центральную часть ГЗ, а она в свою очередь уже строит изображение в ЭФ.

а здесь Вы просто все это себе правильно представили

В идеале отношение диаметра этого отверстия к диаметру ВЗ должно быть равно отношению ВЗ к ГЗ.

Вы, наверное, имели в виду значение ЦЭ?
Но по таблице параметров видно, что отношение Ф на приемнике к Ф 2го зеркала с большим запасом меньше ЦЭ - прорисуйте лучи от 3го зеркала к фокусу, чтобы убедиться, что Ф отверстия во 2м зеркале не превышает ЦЭ.

При таком положении ФП вторичка уже должна быть гиперболой

По Рамзею все поверхности должны быть гиперболоидами, но в нашем случае тест показал, что и параболоиды допустимы. Посмотрите, может, даже сферы дадут удовлетворительное качество.

Осталось уточнить один вопрос - на сколько чувствительна схема к децентровке компонентов?

см. последнюю картинку: все поверхности сдвинуты с оси на 50мкм (последний столбец в таблице, параметр dC).

[INPan]

По Рамзею все поверхности должны быть гиперболоидами, но в нашем случае тест показал, что и параболоиды допустимы. Посмотрите, может, даже сферы дадут удовлетворительное качество.

Нет, со сферами не получается, пробовал.

[INPan]

Я тщательно исследовал эту систему

Один из авторов только что обсуждавшейся книги нас тоже в этом убеждал, а начнешь смотреть - мама дорогая!
Вы, Игорь Николаевич, еще раз просмотрите мои картинки, и Вы найдете в них ответы на многие вопросы.

Изучаю. Стараюсь.

[INPan]

В идеале отношение диаметра этого отверстия к диаметру ВЗ должно быть равно отношению ВЗ к ГЗ.

Вы, наверное, имели в виду значение ЦЭ?
Но по таблице параметров видно, что отношение Ф на приемнике к Ф 2го зеркала с большим запасом меньше ЦЭ - прорисуйте лучи от 3го зеркала к фокусу, чтобы убедиться, что Ф отверстия во 2м зеркале не превышает ЦЭ.

Я не просто прорисовал, я сделал в экселе табличку, которая считает мне диаметр отверстия, которое обеспечивает итоговое ЦЭ равное создаваемому вторичным зеркалом, т.е. должно соблюдаться условие Диаметр отверстия в ВЗ/Диаметр ВЗ = Диаметр ВЗ/Диаметр ГЗ. При этом учитывается линейный размер невиньетированного поля.

[ekvi]

Не все проверили: вот 3я - сфера, а качество даже лучше!

[INPan]

Осталось уточнить один вопрос - на сколько чувствительна схема к децентровке компонентов?

см. последнюю картинку: все поверхности сдвинуты с оси на 50мкм (последний столбец в таблице, параметр dC).

То есть при сдвиге вторички с оси на 50 микрон Штрль падает до 0,35?!

[ekvi]

должно соблюдаться условие Диаметр отверстия в ВЗ/Диаметр ВЗ = Диаметр ВЗ/Диаметр ГЗ. При этом учитывается линейный размер невиньетированного поля.

Так и нужно. Но в РОС можно это решить, введя прозрачную сферу в том месте, где нужно знать Ф пучка лучей (он указывается с учетом поля).