Коррекционая пластинка для камеры Шмидта.

[Дрюша]

Очередная идея-фикс из серии "астрономия и телескопостроение на диване". Ну, или за компьютером...

Надо бы натереть коректор для камеры Шмидта. Предпосылки к тому:
а) валяется без дела сферическое зеркальце D=280мм F=1250мм
б) есть ещё какие-то стекляшки, в частности, плоско-параллельный блин D=200мм толщиной 10 мм (вроде как, больше ни туда - ни сюда)
в) есть ещё 250мм параболическое зеркальце (а в него я приодически поглядываю), и оно бы сошло за коллиматор.

Идея такая. Попробовать натереть пластинку Шмидта 200 мм. Маловато, конечно, лучше бы 250 (под конкретный коллиматор). Но и если даже 200, то тоже сойдёт, а запас диаметра ГЗ 80 мм приведёт к тому, что у Шмидта будет поле 40мм без виньетирования. Это в идеале. Правда, поле кривоватое... Ну да ладно. Кривизну поля можно подправить у самого фокуса какой-нибудь линзой...

Вопрос в том, как тереть Шмидта. Ну, плоско-параллельный блин, положим, есть Шлифовать даже не надо. Можно начать с полирвоки. Я вот что подумал. А сто если сделать полировальник такой формы, которая посчитана на компьютере. Потом рисуется в АвтоКэде, распечатывается в масштабе 1:1, на основе этого делается трафарет для формовки полировальника. А форма польровальника строится так:

1. Радиус будущей пластинки (в данном случае это 100 мм) разбивается на N участков. Положим, N=10 - то есть, в данном случае через 10 мм. Получается 11 точек на радиусе от 0 до 100 мм.

2. Для каждого радиуса (от 0 до 100 мм) вычисляется величина отступления профиля пластинки Шмидта (планоида) от плоскости. Предполагается, что на радиусе 0 и полном радиусе 100 мм величина этого отступления составляет 0 (мкм), а максимума она достигает на радиусе R*sqrt(0.5) = 100*0.7071 = 70.71 ~ 70 мм. Чему он конкретно равен - не важно. Зависимость эта выражается уравнением 4-го порядка, и его значение вычисляется лоя каждой контрольной точки r=10, 20, 30, ..., 80, 90мм, а для 0 и 100 мм оно по определению 0. Для определённости положим, что в максимуме (на радиусе 70.71 мм) эта величина должна составлять 1 условная единица, и на других радиусах это будет выражаться в тех же единицах.

3. В среде AutoCAD в масштабе 1:1 рисуется окружность радиуса R (=100мм), в ней от центра проволится радиус, и на нём отмечаются конторльные точки (в данном случае 10, 20, 30, ..., 80, 90мм от центра).

4. От каждой таой контрольной точки откладывается дуга, длина которй пропорциональна величине отклонения в том нашем профиле. Пусть эта зависимость у нас обозначена как A(r). Тогда угол этой дуги будет определяться как К*A(r)/r (причём, для r=0 берём 0 - там дугу просто не проводим). Коэффициент К может быть произвольным, и его мы подбираем так, чтобы в максимуме этот угол не превышал 60 или 45 градусов. Причём, не факт, что максимум будет именно для зоны r=70 мм, а скорее, где-то меньше (т.к. мы ещё делим на этот r).

5. Аналогично такую же дугу от каждой контрольной точки откладываем по другую сторону от проведённого радиуса - симметрично отностиельно него.

6. Концы этих дуг, включая центральную точку и точку на конце радиуса (всего у нас выходит 20 таких точек) соединяем замкнутой линией (полилинией в понятиях AutoCADа) и скругляем её методом "Fit" (можно  "Spline", но "Fit" гарантирует прохождение скруглённой кривой через контрольные точки, а "Spline" - нет, он берётя по методу наименьших квадратов)

7. Получившийся контур - и есть искомый. Если на шаге 4 мы подобрали коэффициент К таким образом, чтобы тот угол (дуги в одну сторону) не превышал 60 или 45 градусов, этот весь этот контур, соответственно, при этом укладывается в сектор 120 или 90 градусов, то тогда его можно размножить на 3 или 4 экземпляра, расположив симметрично относительно центра под углом 120 или 90 градусов соответственно. Эти контуры можно заштриховать или закрасить - так они и идут на печать.

8. По трафарету, нарисованному в AutoCADe делается (формуется) смоляной полировальник. Смола берётся помягче.

9. Полировка (фигуризация) проводится на вращающемся столике (вертикальном шпинделе) за счёт вращения обрабатываемой детали (будущей пластинки Шмидта) при положении оной внизу, либо внизу вращается этот польровальник, а пластинка - сверху. А то, что сферху (полировальник или заготовка пластинки) - практически неподвижно (смещения от центра могут быть не более 5 мм)

10. Ход фигуризации контролируется на коллиматоре, где вся система уже в сборе.

Идея состоит в том, что наверное, скорость сполировывания стекла пропорционально тому пути, который полировальник скребёт вдоль данного участка. А этот путь пропроционален радиусу зоны и длиной дуги, проходящей по смоляной зоне. А мягкая смола быстро принимает новую форму. Смещения от центра ("штрихов" - как при обычной полировке) практически нет. Или поправьте меня! Может быть, скорость сполировывания стекла не пропорциональна скорости движения польровальника, а связана с ней более хитрой функцией (например, больше зависит от времени контакта с полировальником и меньше от скорости движения)? Тогда это можно сразу учесть в зависимости A(r) на шаге 4... Но я полагаю, что плюс-минус требуемая точность - сойдёт и такая модель. В конце концов, сам профиль, который надо таким образом натереть - он сам довольно мизерный.

Предвижу возражения, что, де-мол, неподвижным полировальником сразу же наполируются "зоны"... Но тут сама величина профиля - на грани заметного (порядка одной лямбды, ну, может, - двух), а эти нерегулярные "зоны" - наверное, всё же, будут на порядок меньше...

У Л.Л. Сикорука кой-чего написано про изготовление пластинок Шмидта и специальном полировальнике. Но ни точного описания его формы, ни способа её получения... К тому же там, как я понял, всё же предполагаются радиальные штрихи наряду с вращением... А так, упор там делается только на собственный опыт и интуицию. Ну, оно понятно, книга писалась в те времена, когда персональный компьютер класса PC/ХТ с памятью 256-640 Кб (не Мб) и тактовой частотой 4.7 МГц (а не ГГц), жутко медленый хардом на 5 Мб (а не Тбайт) или без него вовсе (2 дисковода для 5" дискет по 360 Кб) и к тому же чисто текстовым черно-белым монитором стоил 2 тыс. $... А сейчас компьютеры - на каждой кухне. И всякие там AutoCADы, MathCADы, 3DMaxы - не проблема.

А ещё вопрос. А нельзя ли полировать коррекционную пластинку из оргстекла? Просто, стеклянная заготовка у меня одна, а оргстекла - навалом.

[Денис Никитин]

А Вам что, очень нужна бандура диаметром 300 мм и длиной 2,5 метра. Как Вы собрались ей пользоваться?

[Забелин Илья]

   ..." Мне до нее один лишь шаг,
        И этот шаг длинее жизни..."

               Мне кажется, получится грампластинка.

          С уважением Илья

[Штрель > 1]

А у меня попутно-познавательный вопрос: придумана ли уже технология исправления локальных дефектов путем бомбардировки поверхности пучком высокоэнергичных нейтронов или протонов или чем-л подобным?
Или пока только тереть?

[Дрюша]

А Вам что, очень нужна бандура диаметром 300 мм и длиной 2,5 метра. Как Вы собрались ей пользоваться?

Ну, это не важно. Если поставить её на доб, и сделать, типа, Ньютон, то шмидтовский конец может торчать вверх насколько угодно: каши он не просит, и лезть на стремянку именно к нему - не надо. А окуляр будет у середины трубы.

Но вопрос - теоретический. Пока.

[echech]

шмидтовский конец может торчать вверх насколько угодно

 

Громоздко, уж лучше по простому как в Мидовской серии ШН без удлиннения трубы.

[Stepa]

А у меня попутно-познавательный вопрос: придумана ли уже технология исправления локальных дефектов путем бомбардировки поверхности пучком высокоэнергичных нейтронов или протонов или чем-л подобным?

Протоны поломают всю кристаллическую решетку. Нейтронный источник будет работать также, да и потребная интенсивность такова, что такие источники - штучное дело в мире.

Электронным малоэнергичным пучком можно попробовать, но перед этим надо на зеркало золота напылить - иначе локальный заряд будет скапливаться и мешать процессу.
Гораздо проще (и это делается нашими японскими и китайскими товарищами) - напылять слой разной толщины.

[Дрюша]

Неее Тады уж прощще подогревать в разных местах по-разному. И за счёт теплового расширения... Тоько для ситалловых зеркал этот способ не подойдёт...

[Забелин Илья]

  Греть нельзя. Турбуленция внутри трубы обеспечена.


            С уважением Илья

[Алексей Юдин]

А у меня попутно-познавательный вопрос: придумана ли уже технология исправления локальных дефектов путем бомбардировки поверхности пучком высокоэнергичных нейтронов или протонов или чем-л подобным?

Протоны поломают всю кристаллическую решетку. Нейтронный источник будет работать также, да и потребная интенсивность такова, что такие источники - штучное дело в мире.

А уж какое разнообразие нуклидов наплодится - на любой вкус! 

[Дрюша]

  Греть нельзя. Турбуленция внутри трубы обеспечена.


            С уважением Илья

А турбуленцию отсасывать вертилятором

[Забелин Илья]

   Астрокотельная с трубой имени Шмидта-Дрюши.


                     С уважением Илья

[Штрель > 1]

Собственно говоря, придумана. Те же Aries R-C в КРАО для RCOS фигуризуются ионным пучком. Это довольно известное ионное травление.

Спасибо! Именно это я и хотел узнать.

Про напыление слоев я наслышан, но здесь подразумевается, что подстилающая поверхность уже идеальна. Или напылением можно исправить локальные дефекты?

Еще такой вопрос: допустим зафиксировано к-л отклонение поверхности высотой лямбда/N (N=1,2,...), известно ли заранее, сколько раз по этому месту надо пройтись полировальником, чтобы его сгладить?
Или переформулировав вопрос: за один проход, слой какой толщины снимается с зеркала?

[echech]

за один проход, слой какой толщины снимается с зеркала?

"Дайте мне точку опоры и я переверну мир!" (с)
Вам ответят... потом, а пока позвольте несколько уточнить ваши параметры полировки: температура, полирующее вещество и параметры его частиц, номер прохода, число частиц на кубический см суспензии, толщина слоя суспензии между поверхностями, тип смолы, величина давления на инструмент, шероховатость стекла, геомерия полировальника и его поверхности, марка стекла, какова взаимная скорость инструмента и заготовки...
Учесть все эти и многие другие факторы - просто невозможно.
Полировка и особенно фигуризация это чистое шаманство!
У хорошего производителя хорошо когда есть хотя бы повторяемость скорости полировки. А от производитея к производителю эта скорость может скакать на порядок.

[Штрель > 1]

Вам ответят... потом, а пока позвольте несколько уточнить ваши параметры полировки: температура, полирующее вещество и параметры его частиц, номер прохода, число частиц на кубический см суспензии, толщина слоя суспензии между поверхностями, тип смолы, величина давления на инструмент, шероховатость стекла, геомерия полировальника и его поверхности, марка стекла, какова взаимная скорость инструмента и заготовки...

Ну совсем втоптали человека  . Характерные величины можно назвать?

[Дрюша]

температура, полирующее вещество и параметры его частиц, номер прохода, число частиц на кубический см суспензии, толщина слоя суспензии между поверхностями, тип смолы, величина давления на инструмент, шероховатость стекла, геомерия полировальника и его поверхности, марка стекла, какова взаимная скорость инструмента и заготовки...

Эти и другие параметры в общем случае - разные. Но в одном, когда есть конкретная заготовка и конкретный полировальник из конкретной смолы (и т.п.) - всё это константы. Они как-то перемножаются, делятся, складываются и вычитаются, и получается некая константа К

Можно предположить, что скорость сполировывания равна K*(V^n)*Z, где V- скорость движения полировальника, n - показатель степени, присущий зависимости скорости полировки от скорости движения (скажем, n=1 - это прямая пропорциональность), а Z - относитеьное время контакта полировалтника на данной зоне стекла (вращение сплошного полировальника без сдвига даёт Z=1 как частный случай, но если он отформован или подрезан, то Z- функция от радиуса зоны r). Предполагается, что смола достаточно текучая, чтобы поировальник принял форму заготовки (за счёт текучести) и давление было равномерно.

У меня вопрос один. Чему равно n? Есть основание полагать, что n=1, но на самом деле это не факт. Надо бы обосновать. А коэффициент K меня даже не интересует. Это всего лишь коэффициент пропорциональности... От него зависит потребное время полировки. Но не форма полировальника.

[AAV]

Эти и другие параметры в общем случае - разные. Но в одном, когда есть конкретная заготовка и конкретный полировальник из конкретной смолы (и т.п.) - всё это константы. Они как-то перемножаются, делятся, складываются и вычитаются, и получается некая константа К

Консанты, но довольно грубые чем дольше ведется обработка, тем  менее точные для зональных ошибок.

Можно предположить, что скорость сполировывания равна K*(V^n)*Z, где V- скорость движения полировальника, n - показатель степени, присущий зависимости скорости полировки от скорости движения (скажем, n=1 - это прямая пропорциональность), а Z - относитеьное время контакта полировалтника на данной зоне стекла (вращение сплошного полировальника без сдвига даёт Z=1 как частный случай, но если он отформован или подрезан, то Z- функция от радиуса зоны r). Предполагается, что смола достаточно текучая, чтобы поировальник принял форму заготовки (за счёт текучести) и давление было равномерно.

Тякучая смола примет форму полировника одновременно она будет менять форму подрезки полировальника. При неподвижном полировальнике и даже с небольшим штрихом форма полировальника на краю будет меняться намного быстрее чем в центре ( в центре скорость шпинделя ноль). Снятие будет уже немного по другому чем при расчете. Это годится только для грубого нанесения поверхности. Для более менее точной поверхности нкжно вносить коррективы. При нелодвижном полировнике,  как уже упоминалось нарежет грампластинку, очень большое количество очень мелких зон, при длительной полировке они будут видны не только по теневой но и на обрабатоваемой поверхности на глаз. Можете симфонию Баха записать.

У Л.Л. Сикорука кой-чего написано про изготовление пластинок Шмидта и специальном полировальнике. Но ни точного описания его формы, ни способа её получения..

Процесс нанемения таким способом не описан, так как он только приблизительный, для более точной обработки расчету уже не поддается, это практика которая на каждой обработки новой детали идет немного по разному

[ysdanko]

Вам ответят... потом, а пока позвольте несколько уточнить ваши параметры полировки: температура, полирующее вещество и параметры его частиц, номер прохода, число частиц на кубический см суспензии, толщина слоя суспензии между поверхностями, тип смолы, величина давления на инструмент, шероховатость стекла, геомерия полировальника и его поверхности, марка стекла, какова взаимная скорость инструмента и заготовки...

Ну совсем втоптали человека  . Характерные величины можно назвать?

“При ручной полировке с достаточным давлением стекло типа крон — наиболее распространенный материал любительских зеркал — сполировывается со скоростью 2-3 мкм в час”  (Л, Л, Сикорук  “Телескоп для любителей астрономии”   издание 1982 г.)

[Serge Chuprakov]

“При ручной полировке с достаточным давлением стекло типа крон — наиболее распространенный материал любительских зеркал — сполировывается со скоростью 2-3 мкм в час”  (Л, Л, Сикорук  “Телескоп для любителей астрономии”   издание 1982 г.)

Уважаемые, при изготовлении планоидной поверхности главное — ее плавность, а точнее соответствие между ее кривой продольной аберрации и продольной аберрацией корректируемой системы. Можно сделать поверхность с точно требуемой глубиной рельефа, с точно позиционированной «нейтральной» зоной, но которая в сборе даст ту самую «грампластинку». Только уже, так сказать, «эквивалентную»... Упомянутую «плавность» получить тем труднее, чем глубже рельеф. Умеете вы воздействовать на тонкие зональные ошибки? Настолько тонкие, что трудно даже определить их знак?
Так что время натирания «канавы» стоит в списке проблем даже не в первом десятке.

[KOR01]

http://www.kor01.org/sh1.html