Термокомпенсация оптики в оправе

[tomato]

Интересует вопрос термокомпенсации оптики рефрактора в оправе. Наиболее распространенная мера- использование разрезного пружинного кольца. Кстати, из какого материалла такое кольцо обычно делается? Но это помогает в борьбе с продольной компенсацией, то есть резьбовое кольцо не давит на линзы. А как быть с радиальной компенсацией? Ведть посадки линз в оправе  очень точные, то есть ни о каких промежутках речи идти не может. Что делать? Наверное использовать стали в материалле оправы, наиболее близкие по показателю терморасширения к стеклу?
Какая (осевая или радиальная)  сила более критична для деформации оптики?

[Mihail Sedyh]

Ну если проблема продольной термокомпенсации решена, т.е. есть какой-никакой диапазон перемещений без существенного изменения силы прижатия, то достаточно сделать поверхность кольца, касающегося стекла, конической, для получения самоцентрирующийся оправы. 

[tomato]

Миш, дык куда ее еще центрировать, она и так в оправе с точной посадкой.
Все таки вопросы:
Из какого мат-ла лучше делать пружинное кольцо?
Какая сила более критична для деформации оптики? Осевая или радиальная?
Какие способы скомпенсировать радиальное сжатие?

[Дмитрий Маколкин]

Сергей, не жди тут деталей. Тайна сия велика есть
Те, кто знает - не скажут, а те, кто не знает - могут фантазировать и не угадать...
В книгах дельного на сей счёт не найти - точности такие, как в любительском апохромате в массовой оптике не найти, а там, где такие точности нужны (спутниковая оптика, микролитография) - там и способы решения задачи совершенно другие: нужен титан по КТР - ставим титан... нужен инвар - ставим инвар...
Вообще говоря, уложить в оправу стёкла с КТР различающимся в двойку - это не вполне тривиальная задача, и всякий её решает по-своему: и через промежуточные оправы для линз, и через полимеризующиеся эластомеры. Лучше всего, если форма линз действительно даёт эффект самоцентрирования.

[Mihail Sedyh]

Миш, дык куда ее еще центрировать, она и так в оправе с точной посадкой.

Видимо я не точно выразился...  Я имел в виду, что линза базируется только конической поверхностью прижимного кольца (предполагаем что оно способно к продольным перемещениям с неизменной силой поджатия), тогда при температурных перепадах относительное положение кольца и линзы будет меняться, но ось линзы останется на том же месте, и что самое главное, осевая  и радиальная составляющие нагрузки на линзу со стороны кольца останутся практически неизменными. радиальный зазор тут вообще не при чем, и может быть хоть миллиметр. Но такая простейшая схема будет удовлетворительно работать только для не очень крупной оптики. С ростом габаритов  необходимая сила поджатия становится слишком велика для удержания веса линзы при горизонтальном положении трубы.

Из какого мат-ла лучше делать пружинное кольцо?

Не совсем представляю конструкцию (это единая деталь или сборка?), но наверное лучше делать из того же, что и оправа.

Какая сила более критична для деформации оптики? Осевая или радиальная?

Думаю радиальная, она будет влиять сразу на всю поверхность линзы и кроме того возможное температурное изменение диаметра намного больше, чем толщины.

Какие способы скомпенсировать радиальное сжатие?

Зазор с запасом (для устранения люфта - низкотемпературный элластичный герметик - не совсем уверен в предложении) или см. выше. Наверное еще что-то придумать можно...
А вообще желательно побольше конкретики, т.е. для какого инструмента все это нужно...

[echech]

Наиболее распространенная мера- использование разрезного пружинного кольца. Кстати, из какого материалла такое кольцо обычно делается?

Простая сталь. В зависимости от продольного размера и веса линз разрезное колечко можно сделать двойным.

А как быть с радиальной компенсацией? Ведть посадки линз в оправе  очень точные, то есть ни о каких промежутках речи идти не может

Может. Считают нормальный термозазор по разности КТР материала оправы и линз ну и продольное силовое замыкание тем самым пружинным колечком (а при меньших диаметрах просто завальцовкой). Если зазор весом выбирается в одну сторону, то точность оказывается более чем достаточной. Для очистки совести можно в зазор фторопластовую ленту кинуть.

Какая (осевая или радиальная)  сила более критична для деформации оптики?

Обе плохо. Но радиальная хуже поскольку обычно давит в одной точке откуда возникает астигматизм, да и термодеформации больше в радиальном направлении больше.

[CombaSoft]

А можно рисунок разрезного колечка?

[echech]

А можно рисунок разрезного колечка?

Чертеж типового пружинного колечка есть в любом оптико-механическом пособии. Ну хоть в справочнике оптика-конструктора под редакцией Панова (Кругера). Чертить самому - лениво, сканировать - нет ничего под руками. Обычное колечко с тремя выфрезерованными опорами на одной стороне и тремя-же щелями под этими опорами. См. фрагмент развертки на эскизе. Колечко устанавливается между линзой и резьбовым кольцом, которое осуществляет продольный крепеж.

Я имел в виду, что линза базируется только конической поверхностью прижимного кольца

Увы, такая самоцентрирующая оправа работает только для одиночной линзы и то не всегда (базирование на рабочую поверхность с углом не менее 20 градусов по отношению к другой раб пов., чтобы получился эффективный клин). В случае дублета с воздушным промежутком и промежуточным кольцом работать такая самоцентрирующая оправа не будет.

[Владимир Николаевич]

Серега! Меняй на пластмассу

[CombaSoft]

...Обычное колечко с тремя выфрезерованными опорами на одной стороне и тремя-же щелями под этими опорами. См. фрагмент развертки на эскизе. Колечко устанавливается между линзой и резьбовым кольцом, которое осуществляет продольный крепеж...

Спасибо, теперь хоть могу себе представить ЭТО

[Mihail Sedyh]

В случае дублета с воздушным промежутком и промежуточным кольцом работать такая самоцентрирующая оправа не будет.

Согласен. Но можно второй компонент базировать на конический бортик оправы или применить две такие конструкции спереди и сзади. В принципе и трехкомпонентный обектив так можно сделать. Правда все это наверное не совсем термокомпенсация, а скорее сохранение центрировки при изменении температуры...

[echech]

Каждая линза в самоцентрирующей оправе должна базироваться по паре центрированных поврхностей. На дублет их надо 4 штуки, минимум 3, если совместить вторую для первой линзы и первую для второй. Просто зажать дублет с тонким воздушным промежутком между парой центрированных поверхностей не получится - линзы "саморасцентрируются" - число степеней свободы слишком велико. Это уже не говоря о том, что рабочие поверхности слишком пологие, а центрировочные фаски на астрооптике никто делать не будет.

[Mihail Sedyh]

Каждая линза в самоцентрирующей оправе должна базироваться по паре центрированных поврхностей.

На мой взгляд достаточно одной центрированной(конической) поверхности и плоскости перпендикулярной оси.

[echech]

На мой взгляд достаточно одной центрированной(конической) поверхности и плоскости перпендикулярной оси.

То есть пара взаимо центрированных поверхностей!
А вот какая у них будет поверхность (конус, плоскость, цилиндр) - зависит от формы встречных поверхностей линзы. Обычно это два кольца.

[Mihail Sedyh]

На мой взгляд достаточно одной центрированной(конической) поверхности и плоскости перпендикулярной оси.

То есть пара взаимо центрированных поверхностей!

Ну и почему прокладочное кольцо в дублете нельзя забазировать(зацентрировать) по по внутренней цилиндрической поверхности оправы при условии одинаковых материалов? Или вообще сделать прокладку заодно с оправой  прижать к ней лве линзы с двух сторон конусами?

[echech]

Ну и почему прокладочное кольцо в дублете нельзя забазировать(зацентрировать) по по внутренней цилиндрической поверхности оправы

(1) Вы упорно не замечаете, что для астрономического дублета не выполняется первое и главное условие самоцентрирования по рабочим поврхностям - недостаточный угол клина на краю линзы - при приложении усилия линза не сможет самоцентрироваться ввиду того, что возникающая при этом сила трения (о сами центрировочные стаканы) превысит радиальную центрирующую силу.
(2) Как вы себе представляете такую оправу? Средний буртик на который будут опираться обе линзы, во-первых, не выполнить точно - поскольку его посадочные поверхности надо будет точить с двух сторон и за один установ это не получится - то есть будет ошибка вполне достаточная для того, чтобы вся эта затея стала неинтересной; во-вторых, типичная толщина воздушного промежутка менее 1 мм - то есть буртик будет просто мягкий и базироваться на него не получится (он будет продавливаться). Ну и наконец, понадобяться еще два точных цилинда (спереди и сзади) для базирования подвижных зажимающих колец, и эти две цилиндрические поверхности так-же не проточить с одного установа, то есть они сами будут вносить дополнительные погрешности. В итоге полечаем не столько самоцентрирующую оправу, сколько кучу головной боли и массу источников децентрировок.
Иногда в насыпной конструкции применяют широкое промежуточное кольцо (достаточно длинное, чтобы сбазироваться по общему с линзами и зажимным кольцом отверстию), но в нашем случае это решение не подходит ввиду недостаточного продольного размера.

[Mihail Sedyh]

(1) Вы упорно не замечаете, что для астрономического дублета не выполняется первое и главное условие самоцентрирования по рабочим поврхностям - недостаточный угол клина на краю линзы - при приложении усилия линза не сможет самоцентрироваться ввиду того, что возникающая при этом сила трения (о сами центрировочные стаканы) превысит радиальную центрирующую силу.

Я вроде нигде не говорил, что конус должен быть касательным к рабочей поверхности. Меняя угол при вершине конуса можно разложить прижимающую силу на радиальную и осевую в любом соотношении.

[echech]

При этом самоцентрирование возможно только при точно центрированной фаске, такую фаску на астрооптике не делают.

[Mihail Sedyh]

При этом самоцентрирование возможно только при точно центрированной фаске, такую фаску на астрооптике не делают.

Не занимался исследованием астрооптики на предмет наличия фасок и их центрировки, так что ничего сказать по этому поводу не могу.
Кроме того неизвестно что именно задумал Сергей - он пропал куда-то, так и не расколовшись.....

[echech]

он пропал куда-то, так и не расколовшись

Думаю, Дмитрий ему в привате все объяснит... 
Хоят его идеи насчет инвара и титана не самого лучшего свойства.