О толщине и разгрузке зеркал

[ysdanko]

А мне все же не совсем понятен подход,  при котором стремятся создать систему на пределе ее возможностей. Ведь затраты времени и ресурсов на изготовление разгрузки на 6 или 9 точек минимальны по сравнению с общими затратами на изготовление всего устройства в целом. Не стоит забывать, что все ошибки складываются и в результате имея  отдельные погрешности в пределах нормы, можно получить  не работающее устройство.

[Дрюша]

Для качественного зеркада (Л/4 по волновому фронту) соотношение минимальной толщины заготовки зеркала к ее диаметру по Д.Д.Максутову ("Изготовление и исследованиение астрономической оптики", глава 4):
Диаметр зеркала в квадрате / К, где:
К=1250 для разгрузки на 3 точки; 3780 - на 6 точек; 4550 - на 9 точек.

А вот еще дословно там же: "уже для зеркала D=200 мм рекомендуемая многими дилетантами относительная толщина 1:8 оказывается недостаточной для разгрузки зеркала на 3 точки ..."

Вы не согласны с Д.Д.Максутовым?

А почему Максутов должен почитаться как божество. А может, он и правильно писал, но

1) PLOP расчитывает не только деформацию (абсолютную, относительную от тосительно ближайшей сферы (параболоида) с учётом перефокусировки), но и оптимальное положение опор. А оно оказывается не по краю (не знаю как у Максутова, а у Навашина и Сикорука рекомендовалось именно так), а примерно на 0.4 радиуса при разгрузке на 3 точки. И считалась при этом не абсолютная деформация, а отностиельно ближайшей сферы (параболоида) с учётом перефокусировки. А рекомендация ставить опоры по краю - заведомо не оптимальная, причём, не только для относительной (с перефокусировкой) деформации, но и для абсолютной. Опоры по краю - это, пожалуй, наихужший вариант для 3-точечной разгрузки.

2) Рекомендации Максутова (Навашина, Сикорука) относительно выбора толщины заготовки даются с учётом технологии изготовления. Это когда во время обработки на зеркало действуют усилия (со стороны шлифовальника, полировальника), многократно превышающие его собственный вес. То есть, зеркало рекомендуемой ими толщины должно не только выдерживать свой вес (при заведомо неоптимальном расположении опор - это по краю), но и держать технологические нагрузки - давление полировальника и т.п. На самом деле, оптики-профи при обработке таких зеркал обычно наклеивают их на большое количество точек (для 250 мм это будет 27-50 точек) специальными наклеечными шайбами из специального наклеечного воска. Так что, им не страшны толщины 1/10 - 1/15 диаметра. А когда готовое зеркало установлено в оправе телескопа - это уже совсем другая история (положим, оно уже сделано, и как маслер этого достиг - уже не важно).

3) Есль другие факторы, которые могут оказать влияние ещё больше, чем весовые прогибы. Снявши голову, по волоскам не плачут.

[serega2007]

Да, именно так и нужно читать.

Денис ! опоры должны качаться или на прошлифованую плоскость просто наклеить круги из плотной бумаги ? Как считаете ?
                                                                                            Серега .

[Ваван]

объективное заключение (для визуала) может быть сделано при тестировании по планетам одного и того же зеркала на одном телескопе для разных типов разгрузок. К сожалению, по понятным причинам данное условие невыполнимо.

...
Примитивный анализ за- и предфокала звезды легко показывает достаточна ли примененная разгрузка.
Трехлучевой астигматизм виден по дефокусированной звезде ясно как божий день.

Вы хотите сказать, что если имеет место неправильная разгрузка, то трехлучевой астигматизм по дефокусированной звезде НЕ заметить НЕвозможно?
А верно ли тогда обратное: Если нет этого самого трехлучевого аст-ма, то разгрузка ГЗ достаточна?

[echech]

опоры должны качаться или на прошлифованую плоскость просто наклеить круги из плотной бумаги ? Как считаете ?

Опорам качаться не обязательно - они не качки 

Если речь идет об опорах на которые ложится зеркало, то они просто должны чуть приподнимать над опорной плоскостью для обеспечения определенности базирования - достаточно поднять на высоту, когда есть гарантия, что ни весовые деформации не мусор не позволят зеркалу опереться на что-то иное кроме опор. Если опоры достаточно эластичные (пробка, резина, пластик) они могут быть прикреплены к оправе "насмерть" - например, приклеиванием. Для жестких опор без хотябы самых тонких но эластичных прокладок есть небольшой риск местных сколов/царапин на тыльной стороне стекла. Так что опора может представлять из себя достаточно тонкие (1-2 мм) пятачки, скажем из эбонита или платика, диаметром 1-2 см.

А вот шарниры, на которые опираются "коромысла" сложной разгрузки безусловно должны иметь заметную свободу качания - это собственно и есть смысл разгрузки.

Кстати, встречаются чудаки, которые приклеивают опоры и к зеркалу, и к оправе (типа защиты от проворота, да и лапки тогда не нужны) - не стоит этого делать. При перепадах температуры различие в коэффициенте теплового расширения оправы и зеркала приведет к тому, что будет возникать дополнительная тангенциальная (вдоль поверхности) нагрузка на зеркало со стороны оправы.

Если нет этого самого трехлучевого аст-ма, то разгрузка ГЗ достаточна?

Вы удивительно точно подметили суть! 

[SAY]

А почему Максутов должен почитаться как божество. А может, он и правильно писал, но...

А кто такие David Lewis и Toshimi Taki, написавшие программу PLOP?
Вас послушаешь, так они прямо "революционеры" в области разгрузки зеркал. Но сдается мне, что в алгоритме программы PLOP заложены математические принципы, которые были хорошо известны еще задолго до ее появления на свет в 1998 году. Вы хотите сказать, что профессиональные специалисты в области телескопостроения прошлых лет таких расчетов не делали (без компьютера естественно)? Безусловно, их рекомендации касаются разгрузки зеркал с точки зрения допустимых весовых деформаций (что было важно при фотографировании объектов с длительными выдержками, как уже пояснял Эрнест). Другими словами - наиболее надежный вариант разгрузки.
Лично мне не понятно другое. Почему для больших и достаточно тонких зеркал при практически равной трудоемкости реализации разгрузки на 3 и на 9 точек (я имею в виду легко реализуемую на практике схему с 3 регулируемыми опорами) оппоненты упорно рекомендуют разгружать на 3 точки.
Насколько мне известно, Зрнест собирается делать 15" Добсон. Интересно, какую схему торцевой разгрузки он закладывает в свою конструкцию. Я сейчас делаю 14" Добсон с толщиной зеркала 1:10. У меня - на 9 точек (3 регулируемые опоры и 3 коромысла на шарнирах).

[Ваван]

Вы удивительно точно подметили суть! 

...при практически равной трудоемкости реализации разгрузки на 3 и на 9 точек (я имею в виду легко реализуемую на практике схему с 3 регулируемыми опорами) ...

Ни за что не поверю что по трудоемкости можно сравнить разгрузку на 3 точки с разгрузкой на 9 точек с 3 регулируемыми опорами.

[SAY]

...при практически равной трудоемкости реализации разгрузки на 3 и на 9 точек (я имею в виду легко реализуемую на практике схему с 3 регулируемыми опорами) ...

Ни за что не поверю что по трудоемкости можно сравнить разгрузку на 3 точки с разгрузкой на 9 точек с 3 регулируемыми опорами.

Зря не верите. Разница только в форме коромысел. Для 3 точек можно использовать плоскую шайбу (без отверстия). Для 9 точек - треугольная, более габаритная, дольше выпиливать, в 3 раза больше нарезать и клеить прокладки, установка простых ограничителей для соблюдения пространственного положения. В остальном - все идентично.

[serega2007]

Если речь идет об опорах на которые ложится зеркало,


Я говорил про опоры диаметром в 0,4 от диам . зерк . 1-2 сантиметровые опоры - ему , зерк. будет больно и неудобно .

[Денис Никитин]

Я говорил про опоры диаметром в 0,4 от диам . зерк . 1-2 сантиметровые опоры - ему , зерк. будет больно и неудобно .

Ну если не слишком тяжелое зеркало, тогда при трехточечной разгрузке на опоры малого размера, зеркалу больно не будет. Опоры большой площади конечно желательно чтоб качались. Иначе они сами по себе не будут хорошо прилегать к поверхности зеркала. А вот если зеркало положить на три точки (скажем на шарики от подшипника) PLOP ведь именно это подразумевает, тогда будет больно.

Вот кстати сравнительный анализ разгрузки на три "точки" и на три опоры различного диаметра.

[Денис Никитин]

Но сдается мне, что в алгоритме программы PLOP заложены математические принципы, которые были хорошо известны еще задолго до ее появления на свет в 1998 году. 

Метод конечных элементов конечно изобрели не Льюис и Таки. Наверное Гаусс, Эйлер или еще кто-нибудь. Но без компьютера на самом деле его практическое применение не возможно.

Вы хотите сказать, что профессиональные специалисты в области телескопостроения прошлых лет таких расчетов не делали (без компьютера естественно)?

Естественно нет. Делались расчеты другими методами, аналитическими.

[serega2007]

Денис ! Мой друг оторвал гдето , наверное еше у коммунистов , блин ситаловый диам. 360 и толщиной 40 . Я посоветую ему шлифовать будущее зерк . на будущей оправе . Затем приклеим штук шесть колец , вырезаных из листовой пробки подсыхающим толстеньким клеем типа герметик момент или эпоксидка . Уложим сверху зерк . дней на несколько до полной стаб клея . Радиальная разгрузка за отверстие . Все - оправа готова .
                                                         Серега .

[SAY]

Но сдается мне, что в алгоритме программы PLOP заложены математические принципы, которые были хорошо известны еще задолго до ее появления на свет в 1998 году. 

Метод конечных элементов конечно изобрели не Льюис и Таки. Наверное Гаусс, Эйлер или еще кто-нибудь. Но без компьютера на самом деле его практическое применение не возможно.

Круто сказано! Следуя Вашей логике при расчете например прочностных характеристик самолетов в середине 50-х годов цифры "с потолка" брались, ну раз невозможно было применить метод конечных результатов на практике без компьютеров, как Вы утверждаете. Для полноты картины дополню - в то время в СССР кибернетика считалась лженаукой, в Большом энциклопедическом словаре так и было записано: "Кибернетика - лженаука".
По моему Вы просто стали заложником компьютерного бума, забывая при этом, что высшая математика и другие прикладные науки создавались в докомпьютерную эпоху в первую очередь для практического применения.

[echech]

Затем приклеим штук шесть колец , вырезаных из листовой пробки подсыхающим толстеньким клеем типа герметик момент или эпоксидка.

Можно и так, только остывать этот "пирог" с пробковой теплоизоляцией тыла будет веками! Ну за одну ночь он точно не остынет до температуры окр. среды... Ситаллу конечно не страшно, но он ведь не в вакууме! Воздух нареваясь от зеркала будет струить. Оправа и подвеска зеркала, тем более такого большого, должна быть как можно более ажурной - доступной воздуху и не экранирующей от радиации...

Кстати, такой ситалловый блин 380х40 легко ложится на три точки с максимальной весовой деформацией в 38 нм

[Денис Никитин]

В предыдущем сообщении забыл указать ссылку.

сравнительный анализ разгрузки на три "точки" и на три опоры различного диаметра.
http://overton2.tamu.edu/aset/krajci/cell-wide-pad/cell-wide-pad.htm

[Дрюша]

Кстати, насчёт практики прошлых лет. Далеко не всё и не всегда считалось "в лоб" конечными элементами. В инженерной практике широко применялись экспериментально установленные ЭМПИРИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ. Модели самолётов продувались в аэродинамических трубах. Прочностные модели ломали в больших количествах... А метод конечных элементов там обычно шёл лесом. А ещё есть такое понятие как "запас прочности", "запас жёсткости"... Двухкратный, трёхкратный, пятикратный... Те же самолёты обычно делаются с 2.5 - кратным запасом на самые экстремальные нагрузки (например, 10-15 кратную перегрузку, когда любой пилот и так потеряет сознание, а самолёт не развалится). Метод конечных элементов тут и рядом не лежал.

И то, что рекомендуют Максутов с Сикоруком - это практика. Но. Практика не только наблюдений, а прежде всего ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ. То есть, обычный любитель просто н сумет сделать зеркало с качеством 1/8 лямбды из заготовки толщиной 1/15. Но если с какого-то перепугу он его всё-таки сделал, то дальше весовых деформаций можно особо не бояться... Деформации, они, конечно, будут, но, как правило, по какой-то другой причине. Например, при сошлифовывании стекла высвобождались остаточные напряжения... Но это уже к технологии...

[echech]

И то, что рекомендуют Максутов с Сикоруком - это практика

Ну не совсем они... Но это не важно - дело в том все эти рекомендации были даны не только тогда, когда не было возможности посчитать весовые деформации, но и их измерить - интерферометры в практику оптической лаборатории тогда еще не вошли.

То есть, обычный любитель просто н сумет сделать зеркало с качеством 1/8 лямбды из заготовки толщиной 1/15

Это действительно важно - тонкие зеркала прежде всего следует проверять на "вшивость", поскольку в процессе изготовления они очевидно испытывали деформации, которые ввиду давления инструмента заметно больше весовых эксплуатационных.

Но, понятно, что и самая тщательная разгрузка на множество точек не избавят от огрехов полученных на этапе фигуризации.

[Денис Никитин]

Об чем речь? Обсуждаем ведь уже готовые зеркала.

[echech]

К слову, не следует воспринимать классические рекомендации по разгрузке как "более надежные", а то что посчитано методом конечных элементов как более рискованное.

Вот пример разгрузки одного и того-же зеркала (254/25.4) на три точки по классическому радуису опор 0.8R (слева) и полученному в результате оптимизации в PLOP-е 0.4R (справа). Обратите внимание на разницу в величине отступления от ближайшей параболы. У классического варианта это 90 нм, а у предлагаемого PLOP-ом 24 нм - проигрыш "классики" более чем трехкратный!

При этом уход фокуса у классики 18.4 мкм, а у нового подхода 43.5 мкм - то есть фокусное расстояние в классическом варианте действительно стабильнее. Понятно, что для визуальных наблюдений это не важно (фокусировочная адаптация глаза много быстрее, чем изменение угла трубы телескопа). Но и для астрофото при относительном 1:5 полное изменение пятна из-за весовой расфокусировки составит всего 43.5/5 = 8 мкм. Это пренебрежимо малое значение, особенно принимая во внимание что перекладывание трубы на 90 градусов в процессе экспозиции - это фантастика.

[ysdanko]

И то, что рекомендуют Максутов с Сикоруком - это практика

Ну не совсем они... Но это не важно - дело в том все эти рекомендации были даны не только тогда, когда не было возможности посчитать весовые деформации, но и их измерить - интерферометры в практику оптической лаборатории тогда еще не вошли.

Ну здесь вы не правы.  Чем метод пробных стекол отличается от интероферометрического способа измерения отклонений поверхности от сферы или плоскости? Вполне можно представить себе эксперимент по оценке деформации поверхности при котором, используются два плоских пробных стекла, одно из которых расположено на опорах, положение и число которых можно менять. Проводите серию экспериментов с разным отношением диаметра к толщине пластины и находите нужные вам зависимости. Я думаю, что скорее всего таким способом и были получены, рекомендуемые Максутовым соотношения.