Rambler's Top100Astronet    
  по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу
 

Любительский телескоп Кассегрена с зеркалами из нержавеющей стали

Любительский телескоп Кассегрена с металлическими зеркалами. Краткое руководство к изготовлению

Независимо от того, какой системе телескопа-рефлектора (ньютоновской, кассегреновской, любой другой) любитель телескопостроения отдаст предпочтение, в первую очередь он должен рассчитать и изготовить главное зеркало, которое обуславливает все оптические и конструктивные характеристики телескопа.

Оптические системы, предназначенные для наблюдения весьма отдаленных предметов, называют, как помнит читатель, телескопическими. Отличительное оптическое свойство телескопических систем то, что для них предмет и его изображение находятся в бесконечности, то есть в систему входят параллельные пучки лучей и выходят также параллельными пучками. Это класс так называемых оптических афокальных систем.

Любая оптическая система это наличие двух и больше оптических деталей, имеющих строго определенную форму и расположение и предназначенных для определенного формирования пучков световых лучей. В случае телескопа Кассегрена, о строительстве которого в домашних условиях пойдет речь далее, это, прежде всего, первичное и вторичное зеркала. Кстати, опытом изготовления кассегреновских зеркал из нержавеющей стали поделился автор в статье, опубликованной на страницe Аstronet 13.03.2012 года, и настоящее руководство - ее логическое продолжение.

Главное и вторичное зеркала, а также окуляр объединяют в оптическую систему телескопа, то есть, закрепляют в точно определенном положении каждый из элементов системы, сохраняя за ними возможность в незначительных пределах наклоняться относительно геометрической оси трубы телескопа. С этой целью оправы зеркал снабжают юстировочными винтами.

На одном конце трубы кассегрена размещают главное (параболоидальное) зеркало, на противоположном вспомогательное (выпуклое гиперболическое). Главное зеркало определяет действующее отверстие телескопа, вторичное зеркало направляет отраженные им лучи, идущие от главного зеркала с центральным отверстием, в фокальную плоскость системы.

Окуляр устанавливается так, чтобы, во-первых, его оптическая ось совпала с отраженной оптической осью зеркала и, во-вторых, его можно было бы перемещать вдоль оптической оси для фокусировки. Расстояние между главным зеркалом и окуляром, напомним, должно равняться сумме их фокусных расстояний.

Итак, для сооружения телескопической системы необходимо смонтировать оправы зеркал, элементы их крепления и окулярный узел с фокусировочной кремальерой в максимально жесткой трубе телескопа. Форма ее и материал могут быть какими угодно. Выбор решения этой инженерной задачи диктуют возможности и предпочтения конструктора, но в любом случае она должна обеспечивать возможность приведения всех оптических частей телескопа в правильное взаимное положения, то есть его центрирование и юстирование. Оптическая схема "кассегрена" приведена на рис.1.


Рис.1
1 - главное зеркало; f - фокусное расстояние главного зеркала; F - фокус системы; 2 - вторичное зеркало; s и s1 - сопряженные отрезки: s - расстояние от вершины гиперболического зеркала до фокальной плоскости главного зеркала, s1 - расстояние от вершины гиперболического зеркала до фокальной плоскости всей системы (эквивалентного фокуса); d - расстояние от вершины главного зеркала до эквивалентного фокуса (зависит от толщины зеркала и дна оправы и желательного выноса фокальной плоскости); расстояние между главным и вторичнымм зеркалами; 3 - светозащитная трубка;
MN и M'N' - соответственно линейные размеры поля зрения фокальной плоскости главного зеркала и эквивалентной системы.

Следует заметить, что залогом успеха при постройке телескопа будет наличие, по меньшей мере, двух условий: первое - любитель должен быть подкованным теоретически и второе - уметь работать руками. Другими словами, сооружение телескопа предполагаeт владение любителем определенными знаниями и умениями в разных ремеслах слесарном, столярном, малярном. Кроме того, что отнюдь не последнее дело, любитель при конструировании телескопа не может не позаботиться об эстетической стороне дела - внешнем виде своего детища, то есть выступает тут и дизайнером.

Труба и установка телескопа должны отвечать достаточно жестким требованиям и выдержать их сложная задача, но подготовленному и серьезно заинтересованному любителю она, без сомнения, вполне по плечу.

Специальная литература круглую трубу телескопа до 300-400 мм поперечником и длиной до 2-2,5 м советует изготовлять из бумаги, пропитанной эпоксидной смолой (12). И вполне оправдано. Действительно, бумажная труба, проклеенная эпоксидкой, при небольшом весе прочна, жестка, устойчива. К тому же, в отличие от металлической трубы, успешно гасит вибрации. Вместе с тем, отдавая должное дельному совету, нельзя сбрасывать со счетов то, что подобрать цилиндрическую болванку для изготовления трубы и более скромных, чем упомянутые, габаритов, представляется начинанием, не менее сложным, чем сооружение самой трубы. На основании этих соображений в качестве материала для трубы 185-миллиметрового кассегрена используем обоюдогладкую древесноволокнистую плиту (ДВП), положительные качества которой ничем не поступаются указанным качествам клееной бумаги.

Придадим ей восьмигранную форму. Правда, перед квадратной трубой, которую изготовить значительно легче, труба восьмигранного сечения, кроме более красивого вида, особенных преимуществ не имеет, но именно поэтому и выберем для воплощения более сложную форму: красивый вид нашего телескопа - дело не второстепенное.

К слову, телескопостроителю, избравшему для воплощения систему Ньютона, необходимо учесть, что окулярный узел должен быть закреплен на трубе параллельно последней оси вращения установки: оси склонения в параллактической установке. Если пренебречь этим, то при вращении телескопа вокруг оси склонения наблюдаем поле зрения, которое перемещается под углом к направлению передвижения, что для наблюдателя, безусловно, неудобно (4). К тому же, монтировать окулярный узел на плоской поверхности сподручнее, чем на выпуклой.

Длина трубы независимо от ее конструкции приблизительно равна фокусному расстоянию главного зеркала. Внутренний диаметр трубы (или круглый вырез в восьмиграннике) должен составлять приблизительно 1,25 диаметра главного зеркала, иначе лучи звезды, которая находится сбоку от оптической оси, будут частично заслоняться краем трубы.

Сооружение трубы телескопа перекликается с методами, которые практикуют судомоделисты, и не воспользоваться ими значит намеренно усложнить себе жизнь.

В самом деле, из энциклопедии судомоделизма (см. библиографию) дознамся, что корпус судна - это стойкий пустотелый каркас, который состоит из остова - набора - судна и водонепроницаемой обшивки. Не имеем ли все основания то же самое определение применить и к трубе телескопа?

Набор судна - это прежде всего киль и шпангоуты, то есть - поперечные элементы конструкции корпуса, которые по аналогии с ребрами животных называются ребрами. А чем, как не шпангоутами будут ребра жесткости, которыми снарядим нашу трубу?
Обшивка судна, которая покрывает набор судна - это оболочка. Не иначе, как оболочкой является восьмигранная обшивка трубы телескопа.
Судомоделисты при определении размеров набора и обшивки исходят из необходимости создать достаточные прочности и внутренний объем. Не такие ли задачи любителя астрономии при сооружении трубы телескопа?
При этом корпус не должен быть излишне тяжелым. А разве не заинтересован в этом и телескопостроитель?
Итак, труба телескопа обретет достаточную жесткость, если ее снарядить так называемыми ребрами жесткости в местах действующих на трубу нагрузок, а это: вес опорной и основной пластин оправы главного зеркала и самого зеркала, растяжек и вспомогательного зеркала в оправе, окулярного узла. Этим мы и займемся вскоре, но прежде всего направим наши усилия на изготовление оправ для зеркал, главного и вспомогательного.

ОПРАВЫ ГЛАВНОГО И ВТОРИЧНОГО ЗЕРКАЛ

Два диска для основной пластины оправы главного зеркала поперечником, как и зеркало, 185 мм изготовим из многослойной фанеры толщиной 10 мм. В одном из них, отступив от края на 20 мм, на расстоянии 120друг от друга вмонтируем винты М8 длиной 45 мм; назначение их - наклонять зеркало в нужном направлении (юстировать). Головкам винтов заранее придадим напильником прямоугольную форму, чтобы предупредить их вращение при вкручивании юстировочных гаек, и утопим в соответствующих пазах второго диска. Поцарапав для лучшего сцепления острием шила или концом сапожного ножа те поверхности обоих дисков, которые должны быть соединены, смажем их клеем, столярным или ПВА, и, стиснув эту пару железными пастями струбцин, оставляем до полного высыхания. К ним мы еще вернемся.

Удерживают зеркало в оправе три прямоугольные лапки из листовой нержавеющей стали. Длина лапки с шипом на верхушке должна учитывать толщину пластины оправы зеркала, самого зеркала, кожаных кружков, на которые оно опирается, а также ту ее часть, согнутую под прямым углом, которой она крепится на оправе. Эта часть лапки имеет продолговатый центральный паз для прохода крепежного винта, что дает возможность сдвигать ее во время крепления зеркала в оправе (рис.2). Шипы лапок сгибают под углом 45.


Рис.2
1- зеркало, 2 - основная пластина оправы, 3 - юстировочные винты, 4 - лапка, 5 - пластинка для крепления лапки, 6 - крепежный винт, 7 - кожаный кружок-опора.

На одном из дисков посередине между юстировочными винтами на расстоянии 120 друг от друга заподлицо с его поверхностью закрепим шурупами дюралевые пластинки, которые имеют два распотаенных отверстия под шурупы и одно, с резьбой М4, для крепления лапок. Лапки, с оглядкой на значительный вес зеркала (5 кг), изготавливаем из листовой нержавеющей стали, толщиной 1,5 мм. К основной пластине оправы они дополнительно крепятся шурупами и с боков.
Опорная пластина оправы, удерживающая основную пластину с закрепленным на ней зеркалом, также состоит их двух склеенных между собой 10-миллиметровых фанерных листов восьмигранной формы, размер которой должен быть достаточным, чтобы закрыть нижний конец трубы с торца. Крепят оправу к ней четырьмя винтами М8 способом, речь о котором пойдет при изготовлении самой трубы. В обеих пластинах оправы (основной и опорной) вырежем отверстия диаметром, равным диаметру отверстия в главном зеркале (60 мм) для размещения здесь окулярного узла с кремальерой.
Юстировочные винты снабжают возвратными пружинами, размещая их между основной и опорной пластинами оправы, и за пределами последней накручивают на них гайки (барашки) с шайбами. Таким образом, винты соединяют обе пластины в одно целое, что дает возможность при закрепленной на трубе опорной пластине наклонять в определенных пределах в нужном направлении основную пластину оправы с зеркалом.
Кроме юстировочных, тут предусмотрены и стопорные винты М6, назначение которых - надежно фиксировать после юстировки основную пластину оправы. Ввертывают их в опорную пластину, для чего между ее дисками перед тем, как склеить их, врезают гайки с соответствующей резьбой (рис.3).


Рис.3

а. 1 - опорная пластина оправы, 2 - винты крепления оправы, 3 - юстировочные винты, 4 - стопорные винты, 5 - окулярный узел;
b. 1 - зеркало, 2 - основная пластина оправы, 3 - опорная пластина оправы, 4 юстировочные винты, 5 - гайки (барашки), 6 - пружины, 7 - стопорные винты, 8 - винт крепления оправы, 9 - лапки, 10 - труба, 11 - кожаные опоры, 12 - окулярный узел.

Вторичное зеркало 185-миллиметрового кассегрена с оглядкой на солидный внутренний поперечник трубы (220 мм) подвешивают на четырех тонких (0,5 мм) растяжках, изготовленных из латунных полос. Концы растяжек снабжены шпильками с резьбой (М8), которые сквозь отверстия в стенках трубы выводят наружу, где на них наворачивают для натяжения гайки с шайбами. Растяжки закрепляют двумя парами под углом в 90 в четырех разрезах невысоких бортов опорной пластины оправы (металлического стакана с центральным отверстием), диаметр фланца которой равен диаметрам основной пластины оправы и вспомогательного зеркала (56 мм).
Форма основной пластины оправы напоминает гриб: круглая металлическая (латунь, дюраль) площадка толщиной 6 мм на стержне диаметром 15 мм с резьбой (М8) на конце, который должен свободно проходить сквозь отверстие в опорной пластине. На стержень накручивают специальную гайку того же диаметра. что и цилиндр стакана, перед этим разместив между ней и дном пластины возвратную пружину.
Оправа юстируется тремя винтами (М6), вкрученными по краю фланца опорной пластины оправы на одинаковых расстояниях один от другого. Концы винтов обработаны под сферу.
Вторичное зеркало, которое лежит на трех кожаных опорах, удерживают на площадке три лапки (рис.4).


Рис.4
а. 1 - опорная пластина оправы, 2 - растяжки, 3 - гайка, 4 - юстировочные винты, 5 - стержень основной пластины оправы, 6 - лапки;
b. 1 - зеркало, 2 - основная пластина оправы, 3 - опорная пластина оправы, 4 - возвратная пружина, 5 - гайка, 6 - стержень основной пластины оправы, 7 - растяжки, 8 - лапки, 9 - кожаные опоры, 10 - юстировочные винты;
с.1 - шпильки, 2 - гайки, 3 - стенка трубы, 4 - растяжки.

ТРУБА "КАССЕГРЕНА"

Форму ребер жесткости, материалом для которых послужит многослойная фанера толщиной 10 мм, диктует сечение трубы. В нашем случае это восьмигранники с круглыми вырезами в них (всего их 6).
В восьмиграннике, призванном служить входным отверстием телескопа, начертим окружность, поперечником 220 мм, с таким расчетом, чтобы она отступала от граней на 10 мм, и с помощью лобзика удалим внутреннюю часть.
Ребро жесткости с противоположного конца трубы, - двойное, то есть, склеенное из двух восьмигранников. Перед склейкой между ними в пазах четырех углов, для крепления опорной пластины оправы, вмонтируем гайки М8. Зазор между поперечником круглого выреза в ней и зеркалом в оправе оставим минимальным.
Одна из граней трубы кассегреновского телескопа - сухая, струганная, прямая доска дюймовой толщины, посредством которой крепят трубу на монтировке. Помня, что длина трубы приблизительно равна фокусному расстоянию главного зеркала (925 мм в нашем случае), остановимся на метровой длине доски.
Две пластины из нержавеющей стали 300x60х4 мм соединим струбциной и, отступив от противоположных меньших торцов на 20 мм, сверлим два отверстия под резьбу М14 и четыре отверстия по углам под резьбу М6.
Отверстия в одной из пластин рассверливаем для свободного прохождения винта М 14, а угловые отверстия для винта М6; эти последние распотаиваем. В отверстиях другой пластины нарезаем резьбу, соответственно М14 та М6. Обе пластины врезаем с противоположных сторон в доску заподлицо с ее поверхностью, следя, чтобы их центры совместились с отметкой трети длины доски и соединяем винтами М6. Затем вворачиваем винты М14, придав предварительно их головкам прямоугольную форму и поверх наклеиваем на доску по всей ее длине полосу ДВП с пазами для головок винтов, чтобы предотвратить их вращение.
В доске с помощью ножовки и стамески через равные промежутки делают неглубокие пазы для восьмигранников. Такие же пазы выполняют и на одной из их граней.
Ребро жесткости, замыкающее нижний конец трубы, и соразмерные ему два восьмигранника обшиваем с помощью клея 7-ю полосами 10-миллиметровой фанеры длиной, ненамного превышающей треть длины трубы (400 мм). Чтобы обеспечить тесное прилегание заготовок друг к другу, их предварительно по длинным сторонам с помощью рашпиля снабжают фасками. Смазывая по очереди торцы ребер и фаски полос столярным клеем или ПВА, соединяем их в стойкий пустотелый каркас, для надежности прихватывая их в местах соприкосновения мелкими гвоздями. Остальные ребра, размер которых должны совпадать с размером только вот образованного фанерного корпуса, устанавливаем на клею в пазах и со стороны доски фиксируем шурупами.
Круглый вырез во втором от верхнего края трубы восьмиграннике равен 210 мм, в третьем -205 мм, в четвертом - 200 мм, в пятом 195 мм.
Сапожным ножом под металлическую линейку заготовим 16 полос из ДВП длиной в 1 м каждая и шириной, чуть большей размера грани ребер жесткости. Затем обшиваем трубу полосами ДВП, предварительно обработав их по длинным сторонам рашпилем. Стыки граней трубы заклеиваем марлевой лентой и (после высыхания) закрепляем на клею второй слой полос, следя за безупречностью мест их соединения, и прихватываем гвоздиками. Поверхности полос перед смазыванием клеем нужно поцарапать острием ножа и, склеив это сооружение, плотно перевязать ремешком и не тревожить до полного высыхания в вертикальном положении (рис.5).


Рис.5
1 - труба, 2 - доска, 3 - ребро жесткости, 4 - металлическая пластина.

Чтобы предотвратить попадание посторонних лучей света в поле зрения окуляра, в телескопе системы Кассегрена применяют светозащитные трубки (светоотсекатели). Внутри одного из них устанавливают ряд диафрагм, чтобы помешать проникновению в окуляр лучей, отраженных от его стенок. Место размещения диафрагм определяют геометрическим построением. Закрепляют светоотсекатель в центральном отверстии главного зеркала, следя, чтобы отражение его в зеркале при рассматривании с любой стороны было продолжением самого отсекателя. Для полного избавления от паразитных лучей защитную трубку надевают и на оправу вторичного зеркала (рис.1).

На телескопах для легкого перемещения трубы и придания ей способности сохранять равновесие в любом положении размещают два подвижных противовеса (рис.6).

Рис.6

Противовес А представляет собой металлический (нержавеющая сталь, бронза, латунь) цилиндр с центральным отверстием, который свободно передвигается на стержне (сталь-серебрянка) диаметром 6 мм перед закреплением стопорным винтом в нужном положении. Длину изготовленных из двухмиллиметровой листовой нержавейки кронштейнов, которые удерживают противовес, рассчитывают с учетом поперечника цилиндра. На оси склонений для предотвращения падения противовеса В размещают подвижное кольцо со стопорным винтом.
Внутренние стенки трубы должны быть покрашены черной матовой краской. Выполняют эту процедуру, обычно, заблаговременно, впрочем, в нашем случае покраска уже сооруженной трубы, учитывая ее габариты, качеству не повредит.
Для чернения внутренности трубы, а также оправ главного и вторичного зеркал, применяют матовую масляную краску, которая пригодна и для металлических элементов телескопа. Для устранения блеска масляной краски в нее добавляют порошковую сажу, разведенную в техническом спирте, и восковую эмульсию, состав которой (в частях) следующий:

Воск пчелиный 1.0
Скипидар 1. 0
Вода дистиллированная 8.0
Нашатырный спирт 2.0

Приготовление. Хорошо очищенный (белый) пчелиный воск мелко настругать, всыпать в банку с широким горлом. Затем влить туда рассчитанное количество скипидара, настоять несколько дней, пока воск не растворится полностью. В другой посуде растворить нашатырный спирт в дистиллированной воде. Банку с раствором воска в скипидаре взболтать до получения однородной массы, влить в нее раствор нашатырного спирта и дистиллированной воды и снова взболтать, пока состав не станет однородным.

Восковую эмульсию, которую используют и как разбавитель густотертых масляных красок, сохраняют в тщательно закрытой стеклянной посуде; перед применением хорошо взбалтывают. В крайнем случае, любитель может воспользоваться готовой краской; правда, тут ему придется принять то ее качество, которое предлагает производитель.
В завершение трубу снаружи покрывают светло-серой масляной краской с добавлением в нее небольшого количества порошка алюминия, разведенного в техническом спирте. Венчает верхний конец трубы полоска черного цвета 10 миллиметровой ширины, которую отбивают, применив малярную ленту. Оправы также покрывают черной краской.
Трубу в случае необходимости обхватывают фанерными хомутами, которые крепят на шипах к пластине оси склонений. Если же продолжить аналогию с "жаргоном" судомоделистов, то по мнению автора, лучшего названия, чем фендерсы, для такого рода хомутов, не сыскать. В самом деле, "...фендерсы - это вертикальные относительно продольной оси судна усиливающие ребра на борту поверх обшивки".
Лишним будет напоминать читателю о необходимости тщательной обработки каждой детали и готового сооружения в целом, выдерживания требований малярной технологии для придания телескопу, что называется, товарного вида, потому что это разумеется само собой.

ТИПЫ МОНТИРОВОК

Назначение монтировки (штатива) обеспечить возможность наводить телескоп на небесное светило, удерживать его во время наблюдения в поле зрения, надежно смещать трубу на малые углы. Основное требование к монтировке устойчивость, а значит, общая масса установки должна быть такой, чтобы в ней поглощались все посторонние вредные колебания.

Все монтировки делятся на две группы: азимутальные и параллактические.
При вращении трубы вокруг основной оси азимутальной монтировки вертикальной изменяются азимуты, вращение вокруг горизонтальной оси изменяет высоты, отсюда ее название альт-азимутальная монтировка (альт от англ. аltitude - высота).
Основная из осей параллактической установки наклонена к горизонту под углом, равным широте места наблюдения, то есть, установлена параллельно оси вращения Земли (направлена на Полярную звезду). В связи с этим ее называют часовой, или полярной осью. Движение вокруг часовой оси, расположенной в плоскости меридиана, изменяет прямое восхождение.
Для компенсирования видимого движения небесной сферы, что является, как известно, следствием суточного вращения Земли, телескоп на азимутальной монтировке нужно поворачивать одновременно по обеим осям с неодинаковой скоростью, а это дополнительные проблемы при больших увеличениях. Параллактическая (иначе, экваториальная) монтировка лишена этого недостатка: для слежения за небесным объектом достаточно равномерно вращать телескоп лишь вокруг полярной оси.
В разных точках земного шара часовая ось будет иметь неодинаковый наклон к горизонту: на северном и южном полюсах расположится вертикально, на экваторе горизонтально, а в промежуточных местах она будет тем отвеснее, чем больше широта места наблюдения.
Вторая ось, которая придает трубе движение в перпендикулярном направлении, может занимать в пространстве любое положение, но должна находится в плоскости, параллельной земному экватору. Эта ось называется осью склонений, потому что при вращении вокруг нее телескоп описывает на небесной сфере меридианы, или круги склонений.
Параллактические монтировки делятся на три типа: немецкую, английскую и американскую (вилочную). Конструкция немецкой монтировки с ее взаимоперпендикулярными осями, часовой и осью склонений, по сути, не отличаются от устройства монтировки азимутальной, если ее вертикальную ось наклонить к горизонту под углом, равным широте места наблюдения. Трубу крепят на оси склонения, противоположный конец которой, с оглядкой на несимметричность монтировки, снаряжают противовесом.
Присмотримся к немецкой монтировке внимательнее, так как она наиболее подходит для крепления на ней нашей, кассегреновской трубы (в американской монтировке, например, помехой для наблюдений становится основа <траверса> вилки).


Рис.7

1- подшипник, 2 - шестерня, 3 - хомут, 4 - кулиса, 5 - ручка червяка, 6 - прижимной винт, 7 - стойка, 8 - кольцо, 9 - ось склонения, 10 - подшипники, 11 - координатный круг, 12 - индикатор, 13 - фланец, 14 - хомут оси склонения, 15 - микрометренный винт, 16 - труба, 17 - винты крепления трубы к оси склонения, 18 - шарнир, 19 - площадка узла осей, 20 - колонна, 21 - верхушка треноги, 22 - индикатор, 23 - координатный круг, 24 - противовес.

Большой шарикоподшипник (150 мм поперечником), который выступает тут в качестве полярной оси жестко упаковываем в корпус: два кругообразные фанерные листа с центральным отверстием чуть большим внутренней обоймы подшипника и прямоугольными выступами, как это показано на рис.8. Торцы листов соединяем на клею двумя слоями плотного картона, а выступы с боков заполняем фанерными вставками.


Рис.8

а - упакованный в корпус подшипник, b - корпус, с - хомут и винт тонких движений.

В обойму подшипника устанавливаем металлическую (бронза, латунь) втулку с фланцем 5-миллиметровой толщины для крепления площадки, несущей на себе корпус оси склонения. Фланцу с помощью ножовки придаем квадратную форму. В одном из дисков, между которыми закрепим фланец, вырезаем для него квадратное углубление, после чего диски склеиваем и прихватываем шурупами.
С противоположной стороны подшипника на втулку насаживают металлическое кольцо (рис.7,8) с тремя стопорными винтами, расположенными под углом 120 друг от друга. Наружный диаметр кольца равен диаметру внутренней обоймы подшипника.
Часть втулки, выступающей за пределы кольца, несет на себе хомут для осуществления тонких движений. Зазор между хомутом, форма которого понятна из рис.8, и втулкой должен быть минимальным. Хомут имеет отверстие с резьбой М8, отогнутая часть его отверстие диаметром 8,5 мм для беспрепятственного прохода прижимного винта. Микрометренный винт (М8x1, длиной 70 мм) крепят в одной из кулис, призванных регулировать угол наклона полярной оси к горизонту.
Если любителю удастся добыть подходящую червячную пару, то ее также можно установить на втулке полярной оси, как это показано на рис.7. Тут, правда, придется приноравливаться к каждому конкретному случаю, поэтому оставляем ему свободное поле для проявления собственной изобретательности.
Материал для кулис, форма которых дана на рис.7,4 - дюраль толщиной 4 мм, ширина паза для крепежных винтов - 8,5 мм (7,5). Кулисы крепят к верхнему прямоугольному выступу корпуса подшипника шурупами в заранее высверленные соответствующие отверстия. В нижнем выступе корпуса северной оси как и в двойной опоре для этого сверлят 12-милиметровое отверстие под шарнирный винт (рис.9).
Узел осей размещают на круглой площадке (7,19), с одного края которой закрепляют два опорных стояка (8,7) для удержания кулис, с другого (по диаметру) шарнир (7,18,). Изготовляют стояки, как и площадку, из многослойной фанеры, причем в них врезают знакомым нам способом гайки М8.
В качестве оси склонения (рис.7,9) применим стержень или толстостенную трубку из нержавеющей стали длиной 450 мм й диаметром, равным внутренней обойме наличного подшипника (25 мм для 306 номера). Между подшипниками на оси жестко закрепляем металлическую трубку-распорку длиной 200 мм. На верхнем конце стержня фиксируем стопорными винтами цилиндр фланца, вмонтированного между фанерными листами пластины, которая имеет 15-миллиметровые отверстия для винтов крепления к ней трубы (рис.7). Нижний конец снаряжаем координатным кругом и противовесом металлическими дисками весом 3-4 кг (рис.7,24). Фиксируют противовес на оси, напоминаем, подвижным кольцом со стопорным винтом.
Корпус оси склонения, материалом для которого служит многослойная фанера, представляет собой пластину со стойками-обоймами подшипников (рис.7,9). Стойки это прямоугольники с закругленной верхушкой и круглым вырезом для запрессования в них внешней обоймы подшипника. С пластиной их соединяют на шипах (ласточкин хвост) с помощью клея и шурупов, а затем обшивают корпус двумя слоями плотного картона полуцилиндрической формы. K пластине полярной оси, между листами которой вмонтирован фланец втулки ee подшипника, крепим координатный круг, изготовление которого рассмотрим в своем месте, и поверх него - корпус оси склонений.
Площадку с узлом осей удерживает шестигранная колонна, высотой 300 мм, которая опирается на верхушку треноги (рис.7,19). Изготовляют ее из брусков (20x35 мм), бока которых снабжают фасками, а затем соединяют их на клею.
Длину ножек треноги для кассегрена вычисляют с оглядкой на то, что окуляр вертикально направленной трубы на штативе должен располагаться на уровне глаз наблюдателя в сидячем его положении, при этом полный разлет ног (не менее 800 мм по окружности) треноги должен обеспечивать предельную ее устойчивость.
Ступеньки для установочных винтов треноги (рис.9) склеивают из двух слоев 10-миллиметровой фанеры, перед тем разместив между ними гайку М12. С ножками станины их скрепляют на шипах с помощью клея и шурупов. Длина установочных винтов М12 должна быть достаточной, чтобы наклонять треногу в пределах нескольких сантиметров. Снаряжают их (приводим это как вариант) головкой из трех слоев фанеры толщиной 5 мм и поперечником до 35 мм. B первом из них сверлят 12-миллиметровое отверстие, отверстию в среднем кружке придают прямоугольную форму под головку винта, верхний кружок cплошной. Металлическую головку винта напильником обрабатывают под прямоугольник и ножовкой уменьшают ее толщину до 5 мм. По окружности среднего кружка, чуть большого поперечника, чем два другие, трехгранным напильником пропиливают неглубокие риски, и в заключение все три кружка с вмонтированным между ними винтом соединяют на клею. Покрывают головку винта черной краской.
Форма ног, которые изготовляют из твердой породы дерева (бук, береза) соединением трех реек (80x30 мм) в одно целое, даны на рис.9. Болты крепления их к верхушке треноги - М12 с шайбами. Покрывают треногу черной полуматовой краской.


Рис.9

КООРДИНАТНЫЕ КРУГИ

Монтировку снаряжают координатными кругами, с помощью которых можно, например, найти Венеру и Меркурий днем и все такое. Основой координатных кругов послужит материал, пригодность которого в телескопостроительстве неоднократно проверена нами на практике 10 миллиметровая фанера.
На тонкую (0,5 мм) алюминиевую полоску шириной 20 мм и длиной 360 мм, пользуясь металлической линейкой и цыганской иголкой, нанесем миллиметровые деления. Длина первого, нулевого, штриха и затем каждого пятнадцатого 8 мм, каждого пятого между ними 6 мм, остальных штрихов 4 мм.
Цифры (для круга полярной оси - от 0 до 23, для оси склонений от 0 до 90 и от 0 до - 90) штампуем ударами легкого молотка по цифровикам, - набором стальных стержней, подобных кернеру, с цифрами от 0 до 9 на их закаленных концах.
Оцифровку координатного круга полярной оси ведут против часовой стрелки, если смотреть на него с его северного конца (7).
Согнем гравированную и оцифрованную полоску в правильное кольцо так, чтобы ее концы пришлись встык. Величина поперечника двойного фанерного круга должна быть такой, чтобы кольцо плотно обхватило его, после чего соединим их гвоздиками.
Круг полярной оси крепим между ее площадкой и корпусом оси склонений.
Центральное отверстие координатного круга оси склонений согласовывают с ее диаметром и жестко фиксируют его на ней кольцом со стопорным винтом.
Индикаторы обеих осей, которые имеют возможность смещаться в некоторых пределах, крепим на их корпусах.

ОКУЛЯРНЫЙ УЗЕЛ

Фокус главного зеркала, помним, должен совпадать с фокусом окуляра. Необходимость перефокусировки окуляра вызвана не только возможным отклонением зрения того или иного наблюдателя от нормы (близорукостью, дальнозоркостью), но и существованием окуляров разных систем, например: окуляр Гюйгенса, фокус которого находится между линзами, располагают ближе к фокусу зеркала, чем окуляр Рамсдена. Кроме того, со сменой температуры окружающей среды размеры и кривизна металлического зеркала (хоть форма его поверхности и остается прежней) изменяется, что также требует некоторого передвижения окуляра.
Этому и предназначена кремальера, в качестве которой используем фотографический объектив ндустар-50-2, заранее удалив из него оптический блок и подогнав его отверстие под окуляр.
Бумажно-клеевую трубку вместе с кремальерой, длину которой вычисляют с оглядкой на расположение эквивалентного фокуса системы, закрепляют в центральном отверстии основной оправы главного зеркала под прямым углом к ней. При юстировке телескопа она должна беспрепятственно проходить сквозь центральное отверстие опорной пластины оправы. Внутренность окулярного узла покрывают черной матовой краской.

САМОДЕЛЬНЫЕ АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ОКУЛЯРЫ

Астрономический окуляр - это увеличительное стекло для рассматривания мелких деталей созданного объективом изображения, которое может быть четким (наведенным на фокус) лишь при совпадении их фокальных плоскостей. Видимое увеличение окуляра 250 / fок; в этом случае увеличение телескопа M = f 1об / fок, то есть, оно тем больше, чем фокусное расстояние окуляра меньше фокусного расстояния объектива.
При самостоятельном составлении окуляров любитель обычно использует оптическое сырье случайного происхождения: мелкие линзы, клееные блоки. При этом марка стекла ему неизвестна, от поверхности линз отражается значительная часть света, уменьшая яркость и контрастность изображения, объединение их в систему не может не грешить неточностью, неминуемы аберрации... Есть ли при таком раскладе разумнoе основаниe начинать неблагодарное, а то и обреченное на неудачу дело?
Исходя из того, что окуляр должен обязательно отвечать совершенному объективу, иначе позитивные качества последнего будут сведены нанет возможными его недостатками, даем ответ: в отказе от изготовления самодельных окуляров нет разумного основания (адресат автора тот, кто руководствуется правилом: Делай, что можешь своими руками). Во-первых, попадается и качественное оптическое сырье (просветленные, без царапин линзы), во-вторых, залог успеха - в выдерживании определенных соотношений и взаимного расположения компонент, в-третьих, любителю дается шанс подтвердить свое умение работать так же тщательно, так же ответственно, так же усердно, как при изготовлении зеркал телескопа, а это с практической точки зрения - тоже не минус. Кроме того, самодельные окуляры могут вполне соседствовать с окулярами заводского изготовления.

Сосредоточим внимание на двух из сложных окулярах, первая линза которых (при направлении по ходу лучей от объектива к глазу наблюдателя называется полевой или коллективом (окуляр Кампани), вторая глазной. Окуляр Кельнера, в котором хорошо исправлены аберрации, включает в себя простую плоско-выпуклую или двоякоразновыпуклую полевую линзу и ахроматизированный глазной компонент, склеенный из двух сортов стекла: крона и флинта. Линзы обращены друг к другу своими выпуклыми поверхностями. Поле зрения не превышает 45 (рис.10,а)
Окуляр Плессла. Состав линз и оптическая сила полевой и глазной компонент в симметричной системе одинаковы: две ахроматизированные клееные пары расположены более выпуклой стороной друг к другу с расстоянием между ними 0,5 - 1 мм. Отрезок от центра системы до диафрагмы (D-D) равняется расстоянию выходного зрачка (Р). Аберрации при поле зрения 50 хорошо скорректированы, выходной зрачок - 0,7 F (10,b)


Рис.10
a - окуляр Кельнера, b - окуляр Плессла и их схемы

Фокусное расстояние системы из двух линз:


где f1 - фокусное расстояние первой линзы, f2 - фокусное расстояние второй линзы, d - расстояние между главными плоскостями линз.

Применим в дальнейшем и такие обозначения: b расстояние от коллектива до диафрагмы, DD диаметр диафрагмы, Р расстояние выходного зрачка окуляра.

Кратность окуляра определяется как 250 / Fэкв (250 - расстояние ясного зрения).
Для расчета окуляра Кельнера с эквивалентным фокусным расстоянием 20 мм, пользуясь таблицей (допускаются отклонения указанных в таблице коэффициентов и фокусных расстояний компонент в ту или иную сторону на 10 %), найдем фокусное расстояние первой компоненты:

F1 = Fэквx 1,75 = 20 x 1,75 = 35 мм.
Фокусное расстояние второй компоненты:

F2 = F экв x 1,33= 20 x 1,33 = 27 мм.
Расстояние между компонентами:

d = Fэкв x 0,75 = 20 x 0,75 = 15 мм.
Расстояние от первой компоненты до диафрагмы:

b = Fэкв x 0,15 = 20 x 0,15 = 3 мм
Диаметр диафрагмы:
DD = Fэкв x 0,6 = 20 x 0,6 = 12 мм.
Расстояние выходного зрачка:

Р = Fэкв x 0,3 = 20 x 0,3 = 6 мм.

На основании расчета составляют чертеж с указанием всех конструктивных элементов окуляра, причем, обмеряя фокусное расстояние, толщину, поперечник двояковыпуклых линз и клееенных пар, расстояния берут от центра их толщины.
Конечно, ступенчатый корпус, выточенный с помощью токарного станка из металла, надежнее обеспечит точную сборку компонент, их соосность и параллельность между собой плоскостей, чем дюралевые, латунные или бумажно-клеевые трубки, примененные с этой целью. Первому варианту и отдадим преимущество.
Внутренние поверхности тубуса, вкладки, диафрагму, прижимное кольцо кроют черной матовой краской, линзы старательно и осторожно чистят стиранной хлопчатобумажной тряпочкой. Все элементы окуляра устанавливают в определенном порядке, следя, чтобы крепление их в корпусе нужного диаметра не имело перекосов, было постоянным и жестким. Длина тубуса окуляра не должна быть меньше его поперечника (рис.9).

ИСКАТЕЛЬ

Поле зрения телескопа и при наименьшем увеличении слишком мало для беcхлопотного наведения его на небесное светило. Именно для облегчения этой задачи телескоп и снаряжают искателем - рефрактором умеренных габаритов с большим полем зрения. Состоит он, напомним, из набора линз, которые имеют определенную форму и расположены в строго определенном порядке: объектива и окуляра с расстоянием между ними, которое равняется сумме их фокусных расстояний.
В качестве объектива используем ахроматическую линзу с фокусным расстоянием 250 мм - АЛ-4-М52 0,75 - и наделенный кремальерой окуляр с 20-миллиметровым фокусным расстоянием от какого-нибудь оптического инструмента или прибора.
Внутренний поперечник оправы АЛ-4, а отсюда и трубки искателя - 46 мм, следовательно, для его сооружения позаботимся о подыскании цилиндрической болванки того же поперечника.
Наиболее подходящий материал для корпуса трубки - плотная бумага, например, чертежная, вполне пригодный клей для бумаги ПВА, наилучшая тут черная матовая краска гуашь, к которой добавлено немного упомянутого клея.
Полосу бумаги шириной 200 мм с одной стороны на протяжении 150 мм от края покроем краской. После ее высыхания свободно обернем болванку зачерненным концом, и остаток полосы, смазывая постепенно и равномерно клеем, наворачиваем на основу, пока поперечник корпуса трубки не сравняется с внешним поперечником оправы объектива.
Торец трубки должен быть перпендикулярным к ее оси. Для обеспечения этого есть простой и надежный способ: обернем трубку листом бумаги, обрезанной в условиях предприятия точно под прямым углом и по его краю, не снимая с болванки, аккуратно обрежем ножом излишек трубки. Затем навернем на нее очередную проклеенную бумажную полосу шириной 205 мм для создания бортика, предназначенного удерживать уложенную на торец трубки оправу объектива.
Нижний ее торец плотно закупорим с добавлением клея бумажно-клеевой втулкой, отверстие в которой должно быть достаточным для свободного прохода конуса лучей, преломленных объективом. Окуляр с кремальерой крепим во втулке.
Исполнит главное свое предназначение искатель лишь при условии параллельности оптических осей его и телескопа. Только в этом случае небесное светило при наведении на него очутится в центре поля зрения как искателя, так и телескопа. С этой целью и удерживают искатель в двух кольцах с тремя регулировочными винтами в каждом. Другие вполне оправданные способы крепления искателя оставляем тут вне нашего внимания.
Материал для колец и стоек, на которых кольца крепят на трубе телескопа листовой алюминий толщиной 3 мм. Из тщательно подготовленной полосы шириной 15 мм свернем кольца такого поперечника, чтобы корпус искателя в них можно было с достаточным запасом при вкручивании винтов сдвигать в нужную сторону.
В кольцах сверлим отверстия под углом 120 друг от друга под резьбу М5 для винтов регулировки, а затем в месте стыков их склепываем со стойками, форма которых понятна из рис.11. Крепят стойки к трубе на нижнем ее конце винтами, для чего в лапках стоек сверлят соответствующие отверстия под винты М5 с гайками и шайбами (рис.11). Искатель изнутри кроют черной краской, снаружи той, что и трубу телескопа. Нужно принять во внимание, что при регулировании параллельности оптических осей искателя и телескопа объект наблюдения должен располагаться на расстоянии не меньшем, чем 1000 метров.


Рис.11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предлагая настоящее краткое руководство к изготовлению любительского телескопа Кассегрена, автор ни коем случае не намерен посягнуть на проявление личной изобретательности телескопостроителя, напротив, готов всячески приветствовать и поощрять его творческую инициативу, которая, без сомнения, вполне будет ему к лицу.

Библиография

1. Курти О. Постройка моделей судов. Л.: Судостроение, 1988.
2. Любительское телескопостроение. М.: Наука, 1966.
3. Любительские телескопы. Сб. статей под ред. М.М.Шемякина, Наука, 1975.
4. Навашин М.С. Телескоп любителя астрономии. М.: Наука, 1975.
5. Наумов Д.А. Изготовление оптики для любительских телескопов-рефлекторов и ее контроль. М.: Наука, 1988.
6. Сикорук Л.Л. Телескопы для любителей астрономии. - М.: Наука, 1990.
7. Сикорук Л.Л., Шпольский М.Р. Любительская астрофотография. - М.: Наука, 1986.
8. Чикин А.А. Отражательные телескопы. Петроград, 1915.

Cамодельные телескопы. XXI век

Любительские телескопы (рефракторы и рефлекторы),
на монтировках двух групп (азимутальной и экваториальной),
на двух их типах (немецкой и американской),
настольные и наземные,
с зеркалами рефлекторов от 55 мм до 250 мм,
изготовленных вручную из разного материала
(стекла, дюралюминия и нержавеющей стали),
в условиях однокомнатной хрущевки в Одессе,
начав в прошлом веке и продолжив в нынешнем,
построил доступными средствами на досуге
любитель астрономии
(основные его профессии - художник и учитель истории)

Черновал
Владимир Анатольевич





РЕФРАКТОРЫ


Илл.1
Телескоп с 65-миллиметровым объективом от старинной подзорной трубы (в бронзовой оправе). Фокусное расстояние - 650 мм.



Илл.2
Телесков с объективом от списанного артиллерийского прицела диаметром 75 мм и фокусным расстоянием 700 мм.



РЕФЛЕКТОРЫ



Илл.3
Ньютон, 56-миллиметровое зеркало которого изготовлено из нержавеющей стали.




Илл.4
Телескоп Ньютона со стеклянным зеркалом диаметром 100 мм. Фокусное расстояние - 600 мм.




Илл.5
"Ньютон". 100-миллиметровое зеркало его (F- 710 мм) стеклянное.




Илл.6
"Ньютон", 100-миллиметровый телескоп-гид. Зеркало стеклянное (F- 840 мм).




Илл.7
Ньютоновский телескоп с 100-миллиметровым главным зеркалом, изготовленным из стекла.(F- 1040 мм)




Илл.8
Ньютоновский телескоп с дюралюминиевым 120-миллиметровым главным зеркалом.(F- 1210 мм)




Илл.9

150-миллиметровый "ньютон", (F- 1270 мм).Главное зеркало - стеклянное.




Илл.10
"Ньютон". Главное зеркало - 150 мм, стеклянное, (F- 1300 мм).




Илл.11
"Добсон". Главное зеркало, диаметром 250 мм (F- 1540 мм) - стеклянное.




Илл.12
Телескоп Кассегрена. Зеркала, главное диаметром 185 и вторичное 56-миллиметровое, из нержавеющей стали.



И в завершение: главный свой телескоп автор еще не построил.



Одесса
13 апреля 2012 года



Публикации с ключевыми словами: телескоп - любительское телескопостроение
Публикации со словами: телескоп - любительское телескопостроение
См. также:
Все публикации на ту же тему >>

Мнение читателя [1]
Оценка: 3.2 [голосов: 176]
 
О рейтинге
Версия для печати Распечатать

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце


Астронет | Научная сеть | ГАИШ МГУ | Поиск по МГУ | О проекте | Авторам

Комментарии, вопросы? Пишите: info@astronet.ru или сюда

Rambler's Top100 Яндекс цитирования