73 posts in this topic
Create an account or sign in to comment
You need to be a member in order to leave a comment
-
Similar Content
-
Охлаждение Шмидт-Кассегрена
By ivxg
Продолжаю серию постов про охлаждение телескопов различных схем...
Я ранее имел дело с ШК до покупки этого образца. Году так в 2014, если мне не изменяет память, я наблюдал Сатурн в Celestron C6 на простой мотоазимуталке. Он показал весьма приятную картинку. Во всяком случае, тогда я подметил, что остывший SW BKP1501 показывал примерно также…
Ну и представьте, телескоп хочется, ломает аж до посинения, а ставить то некуда… Вспоминаем преимущества той или иной оптической схемы и приходим к выводу, что ШК – отличный выход когда нет места для хранения большой трубы.
В итоге новенький NexStar SLT 6 приехал ко мне в красочной коробке. Штатную монтировку я тут же выкинул, заказал из Германии нормальную TSAZ (тогда еще можно было) и пошел смотреть. Вышел и вспомнил про ряд недостатков тех или иных оптических схем, в частности у ШК – неприлично долгое время термостабилизации при низких температурах воздуха.
Ох, коллеги: 2 часа 15 минут до исчезновения характерной «свечки». Это просто ни в какие ворота – всего 150мм, а труба требует такое количество времени, у меня 300ка в свое время укладывалась в 1,5 часа без охлаждения, причем через 40 мину уже можно было глазеть на Дипы. А тут – звезды как пушинки, планеты – просто без деталей. Юстировка? Я вас умоляю, к этому времени винты так примерзают, что есть риск сорвать их шлиц.
Ну да ладно, взял я сверлильный станок, 3D принтер, три кулера и начал разбирать трубу. Сама конструкция трубы и механики простая и незамысловатая. За зеркалом достаточно места, чтобы не только установить низкопрофильные кулеры, но и что ни будь придумать с фильтрами.
Это пример колхоза...
А вот так выглядит уже аккуратнее
Фильтры я конечно же ставить не стал, все-таки 40мм вентиляторы на морозе и так крутят очень тяжко свою маленькую крыльчатку – доп сопротивление просто бы погасило поток воздуха.
Что бы потоку ничего не мешало выдавливать теплый воздух из объема трубы - просверлил несколько отверстий около мениска и закрыл из черными декоративными накладками как снаружи, так и изнутри.
Дырочки в корпусе с накладкой - отсюда удаляется теплый воздух не мешая наблюдениям
Кулеры работают на вдув. Подключение через RCA с переходником на автомобильный прикуриватель – все как любит Роман.
Как итог – время термостабилизации сократилось более чем в два раза. Свечка уходит через полтора часа, но наблюдать уже можно минут через 40 – 50.
Вывод? Это все, конечно, не выход. Трубу надо сверлить, места сверления надо как-то обыгрывать, иначе выглядит как колхоз. Процедура требует четкого понимания, где сверлить, как устанавливать и тд. Явно не для новичков. В общем ШК, такое ШК…
-
Теория и практика охлаждения зеркала телескопа
By ivxg
Предлагаю в данной теме подробно обсудить аспекты охлаждения главного зеркала.
Немного о способах организации:
Реальные примеры:
Немого экспериментов на данную тему:
Пока удалось провести контрольный замер параметров остывания для температуры -5о С:
Замер проводился каждые 150 секунд:
В соответствии со значением максимальной температуры массива зеркала в момент времени имеем следующую функцию зависимости температуры от времени:
Рис. 1 - Зависимость температуры зеркала от времени остывания
"Жуткая" картинка словно говорит нам: "300мм зеркало без охлаждения - это удел очень терпеливых ЛА". Ранее, путем численного моделирования, мне удалось оценить примерное время остывания 300мм зеркала с градиентом 30оС в 158 мин.
Очевидно, что теоретическая оценка оказалась весьма "радужной": из-за ярко выраженного логарифмического характера (интенсивность охлаждения падает с уменьшением разницы температуры) время достижения полного термического равновесия не будет достигнуто никогда. Почему? А вот почему:
Рис.2 - Прогноз полного процесса остывания 300мм зеркала
С учетом прогнозирования получаем 235 минут на полную стабилизацию при градиенте чуть больше 20оС. А ведь температура воздуха не будет все 235 минут одинаковой. Вот измерения температуры воздуха:
Рис.3 - Изменение температуры воздуха во время эксперимента
Обратите внимание, как на рисунке 2 тяжело дается последний этап остывания. Он составляет без малого половину всего процесса термостабилизации.
Предварительный вывод: принудительная термостабилизация - есть необходимое мероприятие для крупноапертурной оптики. По сути крупные добы от Sky-Watcher из коробки лишены возможности выйти на максимум своих возможностей.
-
Схемы охлаждения телескопов и их эффективность
By ivxg
В данной ветке предлагается рассмотреть различные схемы охлаждения телескопов, преимущественно схем Ньютона, Максутова-Кассегрена и Шмидт-Кассегрена.
Для начинающих любителей будет полезно принять как аксиому следующий тезис: любое более-менее качественное наблюдение необходимо начать с термостабилизации телескопа. Неостывший телескоп подобно неотъюстированному – вы даже представить себе не можете на сколько сильно снижается качество картинки у неостывшей оптики. Потому необходимо выработать правило: хороший телескоп – остывший телескоп.
Длительность остывания зависит от разницы температуры хранения и температуры наблюдения (градиент), от массы оптической поверхности и от степени обмена воздуха внутри объема трубы и вблизи оптического массива.
Средние расчетные длительности (в минутах) остывания при градиенте 30°С:
* рефрактор - ахромат (крон, флинт), рефлектор от 200мм - Пирекс Стоить иметь ввиду, что темп охлаждения снижается к моменту полной стабилизации – при градиенте 1 - 3°С на первый план выходит погранслой. Его ассимиляция зачастую занимает половину всего времени остывания, что особенно хорошо заметно на крупных Ньютонах и катадиоптриках.
Едва ли кто-то станет ждать несколько часов на морозе, потому было предложено и апробировано множество способов активного охлаждения.
В первой части этого поста рассмотрим методы охлаждения телескопов Ньютона. Вдохновение и некоторые материалы я подчерпнул из данного сообщения: ссылка, еще ссылка
1. Центральный, тыловой
Одно из простейших решений. Достаточно только придумать крепеж для кулера. Один из вариантов – деревянная или пластиковая крышка посаженная на клей или болты.
В режиме нагнетания (вдуваем) обеспечивает постепенное охлаждение массива зеркала. В среднем снижает время остывание в 1,5 – 2 раза. Не решает проблему програнслоя, но уменьшает время его влияния.
В режиме разрежения (выдуваем) весьма неэффективен. Снижает время не более чем в 1,3 – 1,7 раз. Причина в малой площади конвективного теплообмена поверхности. Без крышки вообще едва работает. Такой режим хорош только в комбинированных схемах о которых речь пойдет ниже.
Выбирая кулер можно оперировать следующей формулой:
Lэ – эффективный объем воздуха
D – диаметр кулера.
Допустим, вы выбираете к покупке один 120мм кулер или два 60мм. По этому расчету получается, что 120мм выдаст 49 м3/ч, в то время как два 60мм выдадут почти 60 м3/ч.
Не стоит забывать, что крупный кулер может давать заметную в окуляре вибрацию.
120мм кулер на 200мм Ньютоне - 49 м3/ч 80мм кулер на 200мм Ньютоне - 36 м3/ч
Три 40мм кулера на 200мм Ньютоне – самый оптимальный вариант, дают 65 м3/ч, не шумят и не вибрируют.
2. Радиальный
Несколько более сложная схема, требующая распила трубы и разработки крепления для кулера. Дешевый и сердитый вариант – обмотать скотчем зияющие участки.
В режиме нагнетания весьма эффективно ассимилируется погранслой, что повышает качество наблюдения на крупных (более 150мм) Ньютонах. Но в целом снижает время стабилизации не более чем в 1,6 раз. Причина кроется в почти полном отсутствии эффективного конвективного обдува массива зеркала – дуем вскользь. Можно повысить эффективность поставив кулер под углом так, чтобы поток воздуха нагнетался в площадь зеркала. Оптимальный угол – 10 - 15°, но такая схема предполагает увеличение размера выступающих над трубой частей и риска повреждения кулера при транспортировке.
В режиме разряжения один кулер малоэффективен, за исключением комбинированных схем.
Располагать нижний край кулера стоит на высоте не более 1 см от поверхности зеркала. Края болтов обязательно чернить.
Размер кулер имеет большее значение, чем его производительность.
Так 40мм кулер будет использовать почти 40% своей производительности для непосредственного охлаждения зеркала. Эффективность 120мм не превысит 15%. Однако погранслой будет лучше сдут именно 120мм. В итоге оптимум для «однокулерной» – 60 или 80мм.
Что бы не гадать о компромиссах можно установить два радиальных кулера:
Суммарная эффективность нагнетания и разряжения приумножается примерно во столько же раз, сколько кулеров вы установите. При этом возрастает эффективность разряжения – так при 4х работающих 40мм кулерах турбулентный массив не превышает высоту 5 – 6 см.
Но лучше всего если один кулер будет работать на нагнетание, а другой на разряжение. В целом результаты моделирования данных процессов приведены на диаграмме. В ней указана величина турбулирующего слоя в % от объема трубы. Понятно, что даже 1% такого слоя сводит наблюдения на нет, но чем меньше этот слой, тем меньше время охлаждения и стабилизации.
Итог тут ясен, круговой массив разнонаправленных кулеров дает лучший результат:
В частности, мой HRONOS позволяет реализовать только такую схему, так как высота зеркала над землей попросту не позволяет устанавливать тыловые кулеры.
3. Комбинированные схемы
Такое решение самое сложное и эффективное. Расположите один мощный кулер с тылу, и тройку радиально, и вы получите многорежимную систему охлаждения, способную как быстро охладить массив, так и сдуть погранслой. Режим «нагнетания – разряжения» позволяет сократить время стабилизации до 2,5 раз. Для него можно применять связку из 3х тыловых кулеров (нагнетание) и 3х радиальных (разряжение). Кол-во радиальных кулеров подчиняется вышеизложенной зависимости – чем больше, тем лучше. Но оптимально по сложности и эффективности все же от 2х до 3х.
Для тылового кулер так же действует правило формулы эффективности – 3 по 40мм лучше, чем 1 на 120мм.
Но самая эффективная схема, работающая на «разряжение – нагнетание». Она позволяет сократить время стабильно больше чем 2,5 раза. Пример: три радиальных кулера (нагнетают) + один 120мм кулер (разряжение). Если с радиальными более-менее понятно, то тыловой должен быть как можно больше, дабы его задача не охладить массив зеркала, а выжать теплый воздух, и тут пригодится его мощная тяга. Но не забываем про вибрацию, вероятно вам придется приобретать еще один 120мм кулер в надежде что он лучше сбалансирован. Из 3х таких здоровяков как минимум 1 потряхивал 150мм оцинкованную трубу…
Пока результаты по катадиоптрикам только в процессе получения. Потому итоги по системе Ньютона:
Если выбор лежит между тыловым и радиальным кулером, то скорее всего можно дать следующую рекомендацию: для Ньютонов до 200мм оптимальным будет тыловой кулер, так как стабильность погранслоя невелика. Для крупных Ньютонов от 200мм более предпочтительна с некоторыми оговорками радиальная схема, так как большая площадь зеркала надежно защищает погранслой – его надо сдувать.
Если вы хотите максимальной эффективности, то выбор за комбинированными схемами, где явными преимуществами обладает схема разряжение тылового – нагнетание радиальных.
-