Проект "Кассегрен"

[mnn72]

Есть комплект зеркал для телескопа системы кассегрен (классический).

Главное зеркало:
Диаметр - 200мм, фокусное расстояние - 600мм, относительное отверстие - 1/3, отверстие в ГЗ - 58мм;

Вторичное зеркало:
Диметр - 60мм, относительное отверстие - 1/12;

Вынос фокуса за вершину ГЗ - 200мм.

Начал из этого комплекта делать телескоп поэтому начали появляться вопросы:
1. Подводные камни ?
2. Конструкция разгрузки ГЗ ?
3. Как правильно рассчитать расстояние на котором должна крепиться вторичка ?
    - По книге Сикорука получается 450мм, по Михельсону - 440мм. Кому верить ?
Из пункта 3 вытекает следующий вопрос:
4. Как правильно расчитать бленду крепящуюся на ГЗ ?
5. Как ее правильно крепить к ГЗ и соединить с фокусером ?

Программой расчета пользоваться не хочу. Хочу понимать, что делаю поэтому сижу и черчу все на миллимитровке.
Может есть у кого опыт конструирования подобной системы ? Помогите советом.

[Дрюша]

А чего бы не воспользоваться программой (коль скоро она есть в свободном доступе)?
А по её результатам (в цифрах с точностью до сотых миллиметра) на миллиметровке - вычертить и убедиться во всём. То есть, что именно при таких размерах бленд и отсекателей имеет место быть такое-то и такое-то поле зрения, и паче того, - решение это единственное (для данных параметров). И пониманию "откуда ноги растут" это никоим образом не мешает.

Дело в том, что алкогоритм там...Не такой уж и простой. Вернее, - очень муторный. Численный. Посдедовательных приближений. Могут понадобиться десятки или сотни итераций... Компьютер это делает за несколько миллисекунд. А с циркулем и линейкой можно провести много суток. Или часов с калькулятором... Причём, считая по формулам (того же Федера из книжки Михельсона), которые заложены в компьютерную программу. При этом самому - очень легко ошибиться. А компьтер - не ошибается.

Ах, да... А на каком расстоянии должна находиться вторичка... Это лучше бы узнать от изготовителя комплекта. На какой вынос фокуса (за центральное отверстие в ГЗ) он расчитывал? Тут такая фигня. При одних и тех же размерах (в которые кстати, возможно, заложен некоторый запас на невиньетированное поле - Вы знаете какое?) и даже радиусе кривизны (при вершине) можно расчитать на разный вынос фокуса... При этом, правда, будет разный фактор увеличения (и, соответственно, эквивалентный фокус), и потребуется соответствующий эксцентриситет гиперболического вторичного зеркала (или его квадрат...) Хотя, конечно, можно вычислить исходя из относительных фокусов ГЗ и эквивалентного (если то 3, а другое 12, то фактор увеличения 4)... Но Вы уверены, что эти цифры - такие уж точные? Что там на главном не 2.97 и не 3.04, а в эквиваленте не 12.2 и не 11.9?... Если у Вас есть точные цифры по фокусам, то, как правило, из того же источника - должны быть и по всему остальному: радиусам кривизны, зазорам, рабочим отрезкам и выносам... Именно от изготовителя, а не от Сикорука или Михельсона.

Впрочем, если между Навашиным и Михельсоном разница 10 мм ... Сделайте фокусировку главным зеркалом, ход которой более 10 мм, и не парьтесь!

Но есть и другое соображение. Для того чтобы получить результат от программы, Вам придётся указать ей, какое Ва хотите иметь поле зрения (линейное, выраженное в миллиметрах по диаметру). Причём, даже два поля: "незасвеченное" и "невиньетированное". Программа (BLEND.EXE) устроена так, что не позволяет задать "незасвеченное" поле меньше "невиньетированного". Их можно сделать одинаковыми, но не обязательно. Можно заложиться на "нулевое" поле (именно невиньетированное). Это будет означать, что только в центр поля зрения будет поступать нигде не срезанный пучок света, затенённый ровно на столько, насколько его затеняет вторичное зеркало, и ничего больше. Чуть в сторону - формально начинается уже виньетирование. Но в пределах нескольких (и даже нескольки десятков) процентов Вы, скорее всего, ничего не заметите.

Так вот. Обсчитав на программе несколько (а может,несколько десятков) вариантов, Вы поймёте, какое именно поле зпения Вам надо. Кстати, а Вы знаете, какое поле зрения не слишком испорчено аберрациями? Ну, на котором хотя бы остаётся какая-то видимость дифракционной картины...? Не знаете? Тогда Земакс Линзик Вам на помочь. Потому что адекватные спот-диаграммы на миллиметровке - Вы всё равно не построите. Наверное, где-то примерно именно такое поле зрения Вам захочется оставить невиньетированным. А "незасвеченное"... Его много не бывает... Хотя... Если у Вас в планах фокусёр под стандартные 1.25" окудяры, то больше чем 28-30 мм в диаметре его делать - без смысла.

Но. Тут Вы выясните, что чем больше Вы хотите захапать поле (особенно - невиньетированное), тем больше по диаметру (наибольшему, разумеется) придётся делать "юбку" на вторичном зеркале. Тем больше будет центральное экранирование (ЦЭ). А оно конкретно влияет на вид дифракционной картины, сажает контраст и всё такое... Может быть Вы согласны на компромисс? И какой он для Вас будет? Это, вообще, - не очевидно. В любом случае, за каждый миллиметр поля зрения (незасвеченного, невиньетированного, того и того) придётся платить сколькими-то (десятыми) миллиметра или процентами центрального экранирования. Можно, конечно, расчитать планетник-апо-киллер с ЦЭ 15-20% (хотя, у Вас вторичка уже конкретного размера), но тогда обычно закладываются на нулевое поле... А для планет - больше и не надо.

По разгрузке. Есть другая программа, которая называется PLOP. Она умеет расчитывать разные варианты разгрузки, и какие именно весовые деформации при этом ожидаются. На миллиметровке с циркулем и линейкой воспроизвести этот расчёт - тоже вряд ли получится. Навашин, а за ним Сикорук (видимо, позаимствовав у Максутова) дают не самые оптимальные рекомендации по расположени точек опоры и довольно завышенные толщины. Видимо, исходя из технологических соображений (чтобы у любителя во время обработки под нагрузкой оно не гнулось слишком сильно). Но если зеркало уже готово, то технологические соображения - мимо кассы. А профи имеют свои технологические секреты: клеют на план-шайбы с разгрузкой на много точек и т.п.
 Но тут неплохо бы знать
- Какой толщины зеркало?
- Из чего оно сделано?
- Оно облегчённое? Или натёрто из плоско-параллельной болванки?

Как правило, у Кассегренов (и Ричи-Кретьенов) главные зеркала можно подвесить за центральное отверстие. Особенно это касается облегчённых зеркал. А вторичное - приклеить за "пятак" (круглый участок по центру) на эластичный герметик.

[mnn72]

...Если у Вас в планах фокусёр под стандартные 1.25" окудяры, то больше чем 28-30 мм в диаметре его делать - без смысла.

А если под 2" окуляры, то какое лучше выбрать поле ?

[mnn72]

- Какой толщины зеркало?
- Из чего оно сделано?
- Оно облегчённое? Или натёрто из плоско-параллельной болванки?

Как правило, у Кассегренов (и Ричи-Кретьенов) главные зеркала можно подвесить за центральное отверстие. Особенно это касается облегчённых зеркал. А вторичное - приклеить за "пятак" (круглый участок по центру) на эластичный герметик.

- 25мм
- кварц
- облегченное

Получается, что ГЗ не нужно разгружать, а просто повесить его за отверстие ?

[SLapukhin]

А откуда оптика? если не секрет.

[mnn72]

Купил тут же на форуме. Давал на проверку оптику - ответ: "вери гуд".

[SLapukhin]

Купил тут же на форуме. Давал на проверку оптику - ответ: "вери гуд".

Если оптику проверяли всборе, то и габаритные размеры системы должны знать: расстояния между зеркалами и вынос за  поверхность главного зеркала.

[Дрюша]

Пардон, не заметил "Вынос фокуса за вершину ГЗ 200 мм"...
С этим уже можно начинать считать.
У меня моя прога выдала вот что (поле зрения задал 30 мм - примерно под 1.25" окуляр)

Код: [Выделить]

Заданные или принятые по умолчанию параметры системы Кассегрена:

Диаметр входного зрачка (он может не совпадать с диаметром ГЗ)   Dвх=200.0
Фокусное расстояние главного зеркала (по его центральной зоне)   Fгз=600.0
Фактор увеличения (масштабный фактор) на вторичном зеркале         M=4.0
Линейный размер невиньетированного поля зрения в фокусе Кассегрена W=30.0
вынос фокуса Кассегрена за рабочую поверхность главного зеркала    H=200.0
Расстояние входного зрачка от ГЗ (0-обычно; F-Райт; R=2*F-Шмидт)   L=0.0
Тип (модификация) системы по эксцентриситетам обоих зеркал: СASSEGRAIN

Вычисленные параметры системы Кассегрена при заданных (выше) ключевых параметрах:

Эквивалентное фокусное расстояние системы                       Fэкв=2400.0
Эквивалентный относительный фокус системы Кассегрена            Aэкв=12.0
Диаметр ГЗ (с учётом отстояния входного зрачка и поля зрения)    Dгз=200.0
Диаметр вторичного (выпуклого) зеркала                           Dвт=58.8644
Коеффициент центрального экранирования (без учёта бленды)  Кцэ=0.294322 =
1/3.39764
Расстояние от ГЗ до вторичного (точки начала вторичной оси)        S=440.0
Радиус кривизны при вершине главного зеркала                     Rгз=1200.0
Квадрат эксцентриситета рабочей поверхности главного зеркала   e^2гз=1.0
Радиус кривизны при вершине вторичного зеркала                   Rвт=426.667
Квадрат эксцентриситета рабочей поверхности главного зеркала   e^2вт=2.77778
Рекомендуемая толщина стекла заготовки главного зеркала         THгз=20.0
Рекомендуемая толщина стекла заготовки вторичного зеркала       THвт=6.0
Невиньетируемое поле зр. в угл.мере: 0.716188° или 0°42'58"

Если реальный диаметр вторичного зеркала (тем более, с учётом фаски) несколько меньше чем рекомендуемое здесь, то невиньетированное поле - чуть поменьше

Код: [Выделить]

Dвторич[мм]   Н/В поле[мм в диаметре]
58.864            30
58.0               25.25
57.05             20.0
56.0               14.2
То есть, если указанный размер вторички 58 мм - световой (до фаски), то оно обеспечивает невиньетированное поле около 25 мм в поперечнике, если же это физический диаметр заготовки, а световой (с учётом фаски) меньше, то при ширине фаски 0.5 мм диаметр на 1 мм меньше, и обеспечивает поле около 20 мм, а если фаска имеет ширину 1 мм (отъедает 2 мм по диаметру, и световой диаметр там реальносоставляет 56 мм), то невиньетированное поле около 14 мм. Короче, каждый миллиметр диаметра вторички стОит примерно 5 мм невиньетированного поля.

Впрочем, можно считать и на 2" окуляр, просто дальше 10-12 мм от центра начинается частичное виньетирование. Ну и фиг с ним!

Итак, считаем, что невиньетированное поле у нас 20 мм (мне кажется это реальнее считать, что фаска 0.5 мм).

Вот что выдаёт BLEND

Код: [Выделить]


Параметры системы

Радиус кривизны ГЗ   1200
Радиус кривизны вт.  426.667
Кв. эксцентрис. ГЗ     1.0
Кв. эксцентрис. вт.    2.7778
Расст. между зерк.    440.0
Задний отрезок         640.0   // это расст.между зерк. + вынос за вершину гз = 440+200=640
Экв.фокусн.расст.     2400
Диаметр ГЗ               200
Невиньетир. поле     20
Незасвеченное поле 20

Бленда на вторичном зеркале ("юбка")

Диаметр осн (вт.з.)   57.1    // фактисески это световой (фактически используемый) диаметр вт.з.
Длина бленды           47.4   // отмеряется от края вторичного зеркала
Диаметр наибольш.   72.61  // заострённый край, где точка М

Светозащитная трубка на ГЗ ("морковка")

Макс. диаметр у основания  69.3     // диаметр затеняемой зоны на ГЗ, м/б больше отверстия
Диаметр у конца                 43.61    // заострённый край, где точка N
Длина трубки                      207.37  // отмеряется от зоны ГЗ, диаметр которой 69.3 мм

Остальное

ЦЭ без учёта бленды на вторичном  0.285 // потери света 8.16%
ЦЭ с учётом бленды на вторичном   0.363 // потери света 13.18%

Кстати, спот на расстоянии 10 мм от оси - практически дифракционный выходит...

[Дрюша]

- 25мм
- кварц
- облегченное

Получается, что ГЗ не нужно разгружать, а просто повесить его за отверстие ?

Если подвесить за центральное отверстие (на 3 точки по самому краю центрального отверстия), но при этом исключить экранированную зону в центре (с учётом бленды на вторичке, там выходит 69.3 мм, что несколько больше центрального отверстия, и зона шириной около 6 мм, в которой сосредоточены самые грубые деформации, - уходит из рассмотрения), то получается

P-V деформация формы зеркала с учётом перефокусировки     2.17е-5 мм
RMS деформации формы зеркала с учётом перефокусировки    5.69e-6 мм
По волновому фронту получается удвоенная величина

P-V    4.34e-5 мм = 1/12.8 лямбды
RMS   1.138e-5 мм = 1/48.8 лямбды

Если же не тсключать из рассмотрения область вблизи точек опоры (которая затеняется), то

P-V формы  RMS формы  P-V по фронту  RMS по фронту
3.65e-5       6.46e-6        7.3e-5=1/7.6л  1.92e-5=1/29л

Что тоже, в общем-то, укладывается в самые жёсткие допуска.

Это для необлегчённого зеркала. У облегчённого, надо думать, деформации будут ещё меньше

То есть,за центр можно вешать смело.

[zlyden]

Купил тут же на форуме. Давал на проверку оптику - ответ: "вери гуд".

У меня не скромный вопрос. Кому давали и у кого покупали?

Покупал у он у скайангела, оптика делалась на ЛОМО, кому давал не знаю, сорри что вклинился .

[mnn72]

Покупал у он у скайангела, оптика делалась на ЛОМО, кому давал не знаю, сорри что вклинился .

Проверял на Украине у оптика (живу я здесь).

[mnn72]

Дрюша, респект. Что я могу еще сказать если бы мы были доступны друг другу физически, то я бы такой магар поставил...
Еще раз огромное спасибо. Всех тебе благ.