Меню Рубрики

Установка главного зеркала телескопа

Установка главного зеркала телескопа

В этой схеме зеркало 1 – это объектив, также называемый главным зеркалом. Это зеркало является параболическим или сферическим. Зеркало 2 называется диагональным зеркалом – это зеркало направляет пучок отраженных лучей через окуляр к наблюдателю. Элемент, обозначенный цифрой 3, — окулярный узел.

Фокус главного зеркала и фокус окуляра, вставленного в окулярный тубус, должны совпадать. Фокус главного зеркала определяется как вершина конуса отраженных зеркалом лучей.

Диагональное зеркало изготавливается небольших размеров, оно является плоским и может иметь прямоугольную или же эллиптическую форму. Устанавливается диагональное зеркало на оптической оси главного зеркала (объектива), под углом 45° к ней.

Обычное бытовое плоское зеркало не всегда подходит для использования в качестве диагонального зеркала в самодельном телескопе – для телескопа нужна оптически более точная поверхность. Поэтому в качестве диагонального зеркала можно использовать плоскую поверхность плоско-вогнутой или плоско-выгнутой оптической линзы, если предварительно покрыть эту плоскость слоем серебра или алюминия.

Размеры плоского диагонального зеркала для самодельного телескопа определяются из графического построения конуса лучей, которые отражаются главным зеркалом. При прямоугольной или эллиптической форме зеркала стороны или оси соотносятся друг к другу как 1:1,4.

Объектив и окуляр самодельного телескопа-рефлектора монтируются в трубе телескопа взаимоперпендикулярно. Для крепления главного зеркала самодельного телескопа требуется оправа, деревянная или металлическая.

Для изготовления деревянной оправы главного зеркала самодельного телескопа-рефлектора Вы можете взять круглую или восьмигранную дощечку толщиной не менее 10 мм и на 15-20 мм больше, чем диаметр главного зеркала. Главное зеркало закрепляется на этой дощечке 4 отрезками толстостенной резиновой трубки, надетыми на шурупы. Для лучшей фиксации под головки шурупов можно подложить пластмассовые шайбы (само зеркало зажимать ими нельзя).

Труба самодельного телескопа изготавливается из отрезка металлической трубы, из нескольких склеенных между собой слоев картона. Можно также изготовить трубу металлическо-картонную.

Три слоя плотного картона следует склеить между собой столярным или казеиновым клеем, затем вставить картонную трубу в метталические кольца жесткости. Из металла также делают чашу для оправы главного зеркала самодельного телескопа и крышку трубы.

Длина трубы (тубуса) самодельного телескопа-рефлектора должна быть равна фокусному расстоянию главного зеркала, а внутренний диаметр трубы – 1,25 диаметра главного зеркала. Изнутри тубус самодельного телескопа-рефлектора следует «зачернить», т.е. оклеить матовой черной бумагой или же покрасить черной матовой краской.

Окулярный узел самодельного телескопа-рефлектора в самом простом исполнении может быть основан, как говорится, «на трении»: подвижная внутренняя трубка перемещается вдоль неподвижной внешней, обеспечивая необходимую фокусировку. Окулярный узел также может быть резьбовым.

Самодельный телескоп-рефлектор перед использованием необходимо установить на специальную подставку – монтировку.

Теперь рассмотрим подробно как шлифовать зеркало:

Если фокусное расстояние главного зеркала при диаметре 100 мм больше 700 мм, а при диаметре 120 мм — больше 900 мм, то поверхность зеркала лучше сделать не параболической, а сферической, что намного легче.
Для изготовления такого сферического зеркала нужны два диска (при диаметре 100 мм толщиной — не менее 8—10 мм, при диаметре 120 мм — около 12—14 мм) из хорошо отожженного стекла, например зеркального, витринного, иллюминаторного. Если есть толстое зеркальное стекло, диски можно вырезать и самому с помощью трубчатого сверла. Его сгибают из полосы железа, стали или другого не очень мягкого металла. Толщина стенок сверла — 1—2 мм.

источник

Как юстировать оптику телескопа рефлектора

Перед тем как выйти на сцену, музыкант тщательно настраивает свой инструмент. Только так ему удастся воспроизвести самые тонкие музыкальные нюансы. Так почему бы и вам не настроить свой инструмент — телескоп, чтобы сполна насладиться той грандиозной симфонией звезд, которую подготовила вам ваша следующая ночь наблюдений?

Это плохой телескоп, он никогда не мог продемонстрировать хорошие изображения — уж и не помню сколько раз я слышал эту или подобную этой фразу из уст наблюдателей. Да, бывают телескопы хорошие и не очень, и все же в большинстве случаев проблема заключается не в качестве оптики. Наиболее распространенная причина ухудшения изображений небесных тел состоит в том, что оптические элементы телескопа по каким-то причинам сместились с оптической оси. Верните их на «свои места» — и уже известные вам объекты предстанут вдруг в «новом свете» — резче, контрастнее, с такими тонкими деталями, о которых вы наверняка и не подозревали.

Юстировка телескопа — процедура простая и весьма эффективная. Не упускайте возможность лишний раз проверить точность настройки оптики, и ваш телескоп будет постоянно радовать вас отличными «видами» небесных объектов.
Перед тем как мы начнем обсуждать способы юстировки оптики, давайте рассмотрим из каких компонентов состоит телескоп системы Ньютона. «Сердцем» этой системы является главное зеркало, закрепленное в нижнем конце трубы. Световые лучи, падающие на главное зеркало, отражаются в нем, затем поднимаются обратно вверх по трубе и попадают на второе (диагональное) зеркало. После отражения в диагональном зеркале световые лучи покидают трубу телескопа через боковое отверстие, где располагается окулярный узел.

Таким образом, в формировании изображения принимают участие три компонента: главное зеркало, вторичное зеркало и окуляр. Чтобы получить наилучшее качество изображения их следует совместить таким образом, чтобы они все находились на одной оптической оси.

Всю процедуру юстировки мы будем проводить в два этапа: грубая и точная. Для выполнения этих работ нам понадобятся всего лишь отвертка и одно нехитрое полезное приспособление, которое пригодится на первой стадии настройки.

Для изготовления этого приспособления возьмите пластмассовую коробочку (контейнер), в которую укладывается кассета импортной фотопленки. Первым делом, снимите крышку с этого контейнера. В центре крышки вы увидите маленькую ямочку. Возьмите иголку и аккуратно проделайте ей небольшое отверстие в центре ямочки (а значит и в центре самой крышки). Теперь, при помощи ножа, отрежьте у контейнера дно. Осталось снова надеть на контейнер крышку — и приспособление готово. С его помощью вы сможете удерживать взгляд точно по центру окулярного отверстия.

Если вы никогда прежде не производили юстировку своего телескопа, то советую вам вначале ознакомиться с тем, как устроена оправа главного зеркала. Изучите инструкцию к телескопу, в которой должен быть указан принцип работы юстировочных винтов оправы.

Большинство телескопов имеют шесть регулировочных винтов, расположенных попарно. При помощи первых трех (юстировочных) винтов можно менять положение зеркала в оправе, оставшиеся (установочные) винты служат для надежной фиксации установленного положения. Возможен также вариант оправы, в котором отсутствуют установочные винты, их роль выполняют пружины, одетые на юстировочные винты.

Ознакомившись с оправой главного зеркала, можно перейти к изучению оправы зеркала вторичного. Загляните в трубу телескопа и, скорее всего, вы увидите, что оно закреплено на четырех тонких растяжках (возможны также варианты из трех или двух растяжек). Конструкция оправы вторичного зеркала обычно состоит из трех юстировочных винтов и одного, расположенного по центру, установочного.

Теперь, когда мы разобрались в конструкциях оправ, давайте приступим к самой юстировке. Для этого, вначале извлеките окуляр из окулярного узла, а на его место установите наше небольшое приспособление из контейнера для фотопленки. Посмотрите сквозь отверстие в крышке, вы должны увидеть (в порядке от внешнего края к центру) следующее: внутренний край окулярной втулки, диагональное зеркало, отражение в нем главного зеркала и отражение диагонального зеркала в главном.

Ваша первая задача — установить диагональное зеркало таким образом, чтобы в нем полностью помещалось отражение главного зеркала. Для этого, ослабьте немного установочный винт и, при помощи юстировочных винтов, придайте зеркалу необходимый угол наклона. Зафиксируйте это положение, аккуратно закрепив установочный винт.

Следующая стадия работы — юстировка главного зеркала вашего телескопа. К этому моменту его отражение должно быть видно точно в центре диагонального зеркала. Но проверьте теперь, находится ли изображение диагонального зеркала в центре главного? Если нет, то ослабляйте установочные винты, а котировочными приводите изображение в центр. Не стремитесь добиться нужного результата с первой попытки, действуйте методом «последовательных приближений». Когда вам это удалось, вновь закрепите установочные винты — грубая юстировка телескопа завершена.

Для точной юстировки оптики телескопа лучше всего использовать свет звезд. Именно «звездный» тест позволит вам определить насколько хорошо настроен ваш телескоп, а кроме того, вы сможете оценить недостатки самой оптики (способам тестирования оптики по звездам будет посвящена отдельная статья в одном из будущих номеров журнала — прим. ред.)

После наступления темноты вынесем телескоп на улицу и дадим ему некоторое время, чтобы он остыл. Возьмем окуляр со средним фокусным расстоянием и наведем его на яркую (1 m — 2 m ) звезду, расположенную как можно выше над горизонтом.

Теперь надо привести звезду точно в центр поля зрения и слегка расфокусировать изображение. Звезда примет форму диска, окруженного серией концентрических колец. Если кольца имеют эллиптическую форму, как это выглядит на нижнем левом рисунке, значит необходима более точная юстировка оптики. Ваша задача — добиться того, чтобы кольца имели форму, наиболее близкую к окружности.

Работа эта достаточно кропотливая и ее гораздо легче выполнять вдвоем: один наблюдает за изображением колец в окуляре и дает указания своему помощнику, в какую сторону вращать юстировочные винты главного зеркала. Учтите, что точная юстировка требует лишь небольшой коррекции положения зеркала. При изменении положений юстировочных винтов изображение звезды будет смещаться из центра поля зрения, поэтому не забывайте после каждой коррекции, какой бы малой она ни была, возвращать звезду на прежнее место.

Когда вам покажется, что юстировка закончена, замените окуляр на более короткофокусный и снова проверьте форму колец вокруг звезды. Возможно, что при большем увеличении вы сможете обнаружить отклонения от окружности. Произведите последнюю коррекцию и на этом юстировку можно закончить.

источник

Как сделать самодельный телескоп рефлектор

Эта статья предназначена для тех астрономов-любителей, которые уже наигрались с биноклем и телескопом-рефрактором, рассмотрели фазы Венеры, кольца Сатурна и спутники Юпитера, и хотят чего-то менее скучного и более потрясающего. Например, самодельный телескоп в 1000 крат с огромным объективом. Сделать такое на одних линзах невозможно: дают так называемую хроматическую аберрацию, которая проявляется в виде радужных ореолов вокруг объектов, тем более сильных, чем сильнее увеличение телескопа.

Поэтому встаёт задача собрать самодельный телескоп-рефлектор, то есть телескоп на зеркалах. В его простейшей форме он состоит из двух зеркал (объектива и диагонального) и одной линзы-окуляра.

Где достать

Главное зеркало-объектив телескопа-рефлектора — самая важная и ответственная его часть. И она же — самая сложная в изготовлении. Найти готовое зеркало такого типа практически невозможно.

Хотя есть один способ: можно сделать такое из вогнутой или выпукло-вогнутой линзы. Найдите вогнутую или выпукло-вогнутую линзу самого большого размера, какого только сможете найти. Важно, чтобы фокусное расстояние было как можно выше, а, значит, вогнутость как можно меньше: от слишком мощных вогнутых линз требуется не сферическая, а параболическая форма, а это уже совсем другой дефицит, который никак не сымпровизируешь.

Самый надёжный расчёт — это найти плосковогнутую диаметром в 10-12 см и оптической силой в 1 диоптрию. Поищите её в оптических магазинах. Самодельный телескоп в 1000 крат, таким образом, не получится, но кое-что сделать с таким можно.

Серебрение с помощью химии

Затем надо заняться серебрением, чтобы получить зеркало. Приготовьте раствор, который называется реактивом Толленса. Для того чтобы приготовить этот реактив, нужны: нитрат серебра (ляпис), едкий натр (каустическая сода) и раствор аммиака.

В комплект к этому реактиву ещё понадобится формалин (раствор формальдегида). На 10 мл воды растворите 1 г нитрата серебра, на другие 10 мл воды — 1 г едкого натра. Смешайте эти растворы, должен выпасть белый осадок. Приливайте раствор аммиака, пока осадок не растворится. Этот раствор и есть реактив Толленса.

Чтобы использовать его для серебрения, следует налить его в вогнутую часть, предварительно тщательно очищенную от любых загрязнений. Если очень слабовыраженная вогнутость, следует сделать по её краю барьерчик из воска или пластилина.

Налив реактив, следует начинать частыми каплями добавлять в него формалин. Вскоре образуется плёнка серебра, и она превратится в вогнутое зеркало. Имейте в виду, что реактив Толленса не хранится долго, использовать его надо сразу после того, как он приготовлен.

Есть и способы изготовить вогнутую поверхность самостоятельно, в первую очередь — вышлифовывание на стеклянных кругах вогнутой поверхности. Однако эти способы слишком сложны, и не рекомендованы к использованию начинающими.

Таким же способом, как и вогнутое, следует изготовить диагональное зеркало. Оно должно быть идеально прямым; для его изготовления подойдёт плоская сторона любой плосковыпуклой или плосковогнутой.

Читайте также:  Установка пластиковых порогов для 2109

Сборка телескопа

Теперь можете начинать собирать самодельный телескоп-рефлектор. Вам понадобится труба, длиной точно в фокусное расстояние зеркала-объектива (если Вы использовали для изготовления плосковогнутую линзу в 1 диоптрию, то возьмите трубу длиной в 100 см, +0,5- 1 см поправки на толщину).

Труба должна быть открытой с одного конца и закрытой с другого, и изнутри выкрашенная самой чёрной краской, что только сможете найти. Диаметр трубы должен быть в 1,25 раза больше диаметра зеркала-рефрактора, если Вы использовали для изготовления линзу диаметром в 100 мм, возьмите трубу диаметром в 125 мм.

В донце трубы, точно по центру, закрепите зеркало-объектив. Чтобы это удобно было делать, донце лучше предусмотреть съёмное. Крепить объектив к донцу можно, к примеру, суперклеем.

Сделайте отверстие ближе к открытому концу трубы. Чтобы высчитать нужное положение для отверстия, отсчитайте от открытого конца трубы её радиус. Там и должен располагаться центр отверстия. В этом отверстии будет укреплён окуляр (перпендикулярно трубе).

Оно должно висеть на оптической оси под углом в 45 градусов. Если угол выдержан правильно, то при взгляде в окуляр Вы будете видеть изображение. Если с первого раза не получится, поэкспериментируйте с углом.

источник

Введение

25 марта 1960 г. Совет Министров СССР было принято постановление о создании телескопа-рефлектора, имеющего главное зеркало диаметром 6 м.

Основные работы по созданию комплекса телескопа были поручены Ленинградскому оптико-механическому объединению, Лыткаринскому заводу оптического стекла, Государственному оптическому институту им. С.Н.Вавилова, Горьковскому машиностроительному заводу, Кировскому заводу, а также ряду предприятий других министерств.

Проектирование башни телескопа осуществлялось Ленинградским отделением ГИПРОНИИ АН СССР.

Главным конструктором телескопа был назначен д-р тех. наук Б. К. Иоаннисиани (ЛОМО).

Одновременно АН СССР была проведена специальная исследовательская работа по выбору места установки телескопа. При этом в основном обращалось внимание на астроклимат местности, ее географическое расположение с учетом возможности транспортировки крупногабаритных деталей и, в том числе, зеркала. Результатом этих работ явился выбор места рядом с горой Пастухова в районе станицы Зеленчукской Карачаево-Черкесской автономной области на высоте 2100 м над уровнем моря.

Фото 1. БТА Фото 2. Башня БТА

Для шестиметрового телескопа был выбран принцип движения его оптической оси по азимутальным координатам. Принятый принцип альтазимутального оптического телескопа и определил его дальнейшее наименование — Большой телескоп азимутальный — БТА.

Телескоп установлен в башне высотой 53 м с диаметром купола 45,2 м.

Некоторые характеристики телескопа БТА

Световой диаметр главного зеркала

Фокусное расстояние системы первичного фокуса без корректора

Фокусное расстояние системы неподвижного фокуса с линзовой удлиняющей системой

Точность вращения вертикальной оси телескопа

Точность автоматической установки по заданным координатам

Точность, ведения телескопа за объектом

0,2 диаметра изображения звезды

Масса подвижкой части телескопа

Высота телескопа при вертикальном положении трубы

Оптическая схема телескопа

Основная деталь оптической схемы телескопа — главное зеркало 1 — имеет световой диаметр 6000 мм и фокусное расстояние 24000 мм (F/D=4) (рис. 2). Отражающая поверхность главного зеркала представляет собой параболоид вращения.

Рис. 2. Схема оптики 6-метрового телескопа:

1 – главное зеркало; 2 – плоское зеркало; 3 – гиперболическое зеркало; 4 – афокальный корректор.

В системе первичного фокуса, непосредственно в фокусе главного зеркала F1, могут быть установлены приборы. В этой системе наименьшие потери света, однако, полезное рабочее поле, ограниченное комой, может быть не более 2 b =2’. Для увеличения поля до 2 b =12’ применен двухлинзовый афокальный корректор 4. Переход от системы первичного фокуса к системе неподвижного фокуса осуществляется введением выпуклого гиперболического зеркала 3. Отраженный от гиперболического зеркала световой поток отклоняется плоским диагональным зеркалом 2 и направляется вдоль горизонтальной оси телескопа к фокальной плоскости F2. Эквивалентное фокусное расстояние в этой системе составляет 180000 мм и (F/D=30). Поворотом плоского зеркала 2 относительно оптической оси трубы световой пучок может быть направлен либо в одну, либо в другую сторону (к F2 1 или к F2 2 ).

В табл.1 и на рис.3 приведены основные оптические системы, используемые при работе телескопа.

Система первичного фокуса без корректора. В первичном фокусе телескопа БТА расположена специальная кабина диаметром 1800 мм. Центральное виньетирование составляет 9% по площади.

Система первичного фокуса с корректором аберраций. В первичном фокусе предусмотрена система, увеличивающая поле зрения до 10′ при том же относительном отверстии.

Системы, используемые в БТА

Масштаб изображения угл. с / мм

Первичного фокуса без корректора

Первичного фокуса с корректором

Неподвижного фокуса с линзовой укорачивающей системой

Неподвижного фокуса без корректора

Неподвижного фокуса с линзовой удлиняющей системой

Неподвижного фокуса с линзовой системой для работы с интерференционно-поляризационными фильтрами (НПФ)

Двухлинзовый компенсатор установлен на расстоянии 1/10 фокусного расстояния от плоскости изображения и имеет диаметр около 700 мм. Все линзы изготовлены из оптического стекла марки К8.

Рис. 3. Оптическая схема телескопа БТА:

1 — главное зеркало; 2 — фокус главного зеркала; 3 — корректор аберраций системы первичного фокуса; 4 — вторичное гиперболическое зеркало; 5 — фокальная плоскость систем вторичного фокуса; 6 — линзовая укорачивающая система; 7 — линзовая удлиняющая система; 8 — система для работы с ИПФ

Система вторичного фокуса без корректора обслуживает спектральную и другую аппаратуру, установленную на балконах телескопа. Из всех приборов, установленных на них, основным является звездный спектрограф, обладающий наибольшей дифракционной решеткой.

Система неподвижного фокуса с линзовым объективом, укорачивающим фокусное расстояние. В этой системе главное параболическое и вторичное гиперболическое зеркала те же, что и в системе неподвижного фокуса без корректора. Изменение фокусного расстояния достигается путем введения линзовой системы.

Система неподвижного фокуса с линзовой системой, удлиняющей фокусное расстояние , имеет малую светосилу, дает возможность исследовать турбуленцию и состояние атмосферного слоя над телескопом.

Оптическая система для работы с ИПФ. На балконе устанавливается система, создающая параллельный пучок, в котором помещается ИПФ. Эта система рассчитана для работы в широком спектральном интервале l =3000 ¸ 6560 А 0 . Однако она может быть использована и для более дальней инфракрасной области. Оптическая система, питающая ИПФ, является телескопической. Увеличение этой системы равно 120 х .

Описание конструкции телескопа

Телескоп состоит из двух основных механических узлов: монтировки и трубы (рис. 4). Монтировка, в свою очередь, состоит из опорно-поворотной части и стоек с подшипниками горизонтальной оси. Впервые примененные для двух осей специальные гидростатические подшипники, а также уникальные (диаметром 5,6 м) высокоточные червячные пары обеспечивают перемещение подвижной части телескопа массой 650 т с точностью до десятых долей угловой секунды.

Монтировка

Опорно-поворотная часть монтируется на центральном железобетонном фундаменте в башне и представляет собой жесткую сварную платформу 6 с вертикальной осью. Верхняя часть платформы выполнена в виде горизонтального вращающегося круга диаметром 12м, который образует центральную часть пола подпольного этажа башни. К нижней части платформы крепятся сферическое кольцо 5, выполняющее роль верхнего радиально-упорного самоустанавливающегося подшипника, и полая вертикальная ось 3 длиной 9м с нижним радиальным подшипниковым узлом 1 (фото 3), определяющим и фиксирующим положение оси в пространстве.

Подшипниковый узел снабжен поперечными подвижками, необходимыми для вертикализации оси, осуществляемой относительно центра сферического кольца.

Сферическое кольцо представляет собой стальную отливку диаметром 4600мм. Сферическая опорная поверхность (R=3300мм) была прошлифована на станке для обработки главного зеркала в период его обкатки. Покоится сферическое кольцо на шести (трех жестких и трех подпружиненных) опорах жидкостного трения 4.

Фото 3. Нижний радиальный подшипниковый узел

Опоры жидкостного трения (гидравлические подушки) — единственный пригодный для данного случая тип подшипника, решающего проблему необходимой плавности и точности вращения, проблему сверхмалых скоростей (фото 4). А скорости действительно сверхмалые при массе подвижной части свыше 600 т минимальная скорость вращения оси порядка одного оборота за 3 месяца, коэффициент трения порядка 7*10 -5 . Практически данная масса приводится во вращение от усилия около 15 кг, приложенного на плече 6м. Соприкасающаяся со сферическим кольцом стальная баббитированная самоустанавливающаяся подушка размерами 750х750мм имеет 4 углубления (паза), в которые под давлением около 70 атм. нагнетается масло, вытекающее наружу сплошной пленкой толщиной 0,15 ¸ 0,18мм. Она разделяет поверхности скольжения (фото 4).

Фото 4. Самоустанавливающаяся масляная подушка оси Z

Трение при перемещении имеет жидкостной характер. Масса как бы плавает на масле. Идеальные условия работы опоры возникают тогда, когда пленка имеет равную толщину. Это достигается регулировкой поступления масла во всех четырех пазах подушки.

Между верхним и нижним подшипниками на вертикальной оси установлен блок колес 2 привода вращения (фото 5).

Фото 5. Блок колес привода вращения.

Блок состоит из прецизионного червячного и цилиндрического косозубого колес, которые жестко связаны с осью. Червячное колесо предназначено для точного слежения телескопа за объектом, а цилиндрическое — для наведения на объект. Червяк червячного колеса и малая приводная шестерня цилиндрического колеса кинематически связаны между собой и вращают одновременно, с одинаковой скоростью и в одну и ту же сторону, вертикальную ось опорно-поворотной части (ОПЧ).

Таким образом, вращение как бы передается одновременно по двум кинематическим ветвям.

На платформе ОПЧ установлены две идентичные стойки 10 восьмиметровой высоты, представляющие собой сварные короб­чатые конструкции, несущие на своих верхних частях элементы горизонтальной оси телескопа. К одной из стоек с внешней сто­роны крепятся узлы основного звездного спектрографа. Он зани­мает все четыре этажа стойки. На верхних плоскостях стоек установлены (раздельно) рабочие балконы 12, по которым мо­жет ходить оператор, и жесткие несущие кронштейны 11 для установки наблюдательных приборов. На одном из балконов стационарно установлена головная часть основного звездного спектрографа, а на другом предусмотрена возможность уста­новки трех спектральных приборов: планетного и эшельного спектрографов и спектрометра с интерферометром Фабри-Перо. Опорный узел универсален и предусматривает также возмож­ность установки впоследствии любого нового спектрального при­бора либо иного светоприемника. Снаружи стойки обнесены рифлеными алюминиевыми полосами, образующими обшивку закрытых рабочих помещений. На балконы стоек с пола подкупольного этажа можно подниматься как с помощью легких одноместных специально спроектированных и изготовленных лифтов 23, установленных на вращающейся платформе, так и по трапам внутри стоек. На одной из боковых стенок платформы ОПЧ установлены лебедки лифтов.

Труба телескопа

Труба телескопа состоит из следующих основных частей:

каркаса (несущей конструкции);

оправы главного зеркала с механизмами разгрузки;

стакана первичного фокуса с кабиной наблюдателя;

плоского диагонального зеркала системы неподвижного фокуса.

Каркас стержневой конструкции выполнен по схеме равных прогибов, обеспечивающей высокую точность центрировки оптических деталей при относительно малой абсолютной жесткости несущих элементов. Каркас состоит из нижнего кольца 8, «средника» 22, верхнего кольца 18, нижних 9 и верхних 17 соединительных трубчатых штанг (стержней) .

Кольца и «средник», выполненные в виде стальных сварных коробчатых конструкций, расчленены для удобства транспортировки на секции, которые при монтаже соединяются между собой болтами.

Штанги представляют собой бесшовные трубы, механически обработанные как снаружи, так и внутри. К скошенным торцам труб приварены круглые фланцы. Наружный диаметр штанг 420 мм: длина нижних штанг 6750 мм при толщине стенок 15 мм, длина верхних штанг 13500 мм при толщине стенок 26 мм. Внутри верхних штанг перемещаются балансировочные грузы.

К внешнему торцу нижнего кольца крепится оправа с главным зеркалом 7. Во внутренних полостях кольца расположены редукторы крышек главного зеркала.

Внутри верхнего кольца расположены редукторы перемещения, автоматически балансирующие трубу грузов и устройства для вентиляции кабины наблюдателя. «Средник» состоит из четырех (двух боковых и двух поперечных) плит. В боковых плитах на уровне центра тяжести трубы предусмотрены сферические отверстия диаметром 2200 мм. Геометрическая ось вращения трубы проходит через центры этих сферических отверстий, которые расположены в плоскости осей боковых соединительных штанг трубы.

На верхних плоскостях стоек опорно-поворотной части крепятся консольные балки 18. На внутренних концах этих балок на поперечине установлены попарно (под углом 60 0 ) гидростатические подушки 14 горизонтальной оси, аналогичные подушкам вертикальной оси, по которым скользят сферические поверхности отверстий «средника». При такой конструкции горизонтальной оси точность вращения трубы зависит лишь от точности изготовления сферических отверстий, деформации же «средника» практически не играют роли. Оригинальный технологический метод обеспечил весьма высокие точности обработки поверхности этих отверстий: отступления от сферичности не превышаю 0,05мм.

К наружным плоскостям боковых плит «средника» 22 крепятся: с одной стороны — червячная шестерня привода z (аналогичная приводной шестерне оси А) 21, а с противоположной стороны — кабельный барабан 15, служащий для подводки электропитания с неподвижной стойки на вращающуюся вокруг горизонтальной оси трубу телескопа.

Читайте также:  Установка по алмазному бурению стен

Стакан первичного фокуса 19 состоит из неподвижного внешнего цилиндра (диаметром 1800мм) и подвижного внутреннего цилиндра, перемещающегося вдоль своей оси. Внешний цилиндр с помощью четырех растяжек подвешен к верхнему кольцу трубы. Внутри подвижного цилиндра на откидывающихся кронштейнах установлены гиперболическое зеркало диаметром 760мм системы неподвижного фокуса и компоненты афокального корректора системы первичного фокуса. Попеременный ввод их в рабочее положение осуществляется дистанционно с центрального пульта управления.

На верхнем фланце подвижного цилиндра установлен поворотный стол, который может вращаться для компенсации параллактического угла. На поворотном столе могут быть установлены различные светоприемники. Перемещение подвижного цилиндра (для целей фокусировки) осуществляется синхронным двухвинтовым механизмом от электропривода, управляемого как с центрального, так и со вспомогательных пультов управления.

Кабина наблюдателя 20, имеющая цилиндрическую форму, расположена над стаканом первичного фокуса (фото 6). Наружный диаметр ее 1800 мм, а высота 2260 мм. К нижней части кабины, представляющей собой силовой пояс, присоединены четыре кронштейна, крепящие кабину с помощью растяжек к внешнему торцу верхнего кольца трубы.

Фото 6. Кабина наблюдателя.

Внутри «средника» на растяжках, в точке пересечения осей А и Z, установлено диагональное плоское зеркало системы неподвижного фокуса 16. Зеркало имеет возможность поворота вокруг оси, совпадающей с оптической осью трубы, на угол 180°. Таким образом, пучок света, отраженный от выпуклого гиперболического зеркала, может быть направлен сквозь отверстия в боковых плитах «средника» и в консольных балках гидростатических опор оси Z на любой из двух рабочих балконов системы неподвижного фокуса.

Главное зеркало и его разгрузка

Главное зеркало является основной деталью, определяющей оптические качества телескопа. Помимо преодоления очевидных трудностей, возникающих при создании крупной стеклянной заготовки зеркала, основная конструкторская задача заключалась в необходимости обеспечения высокой стабильности формы отражающей поверхности зеркала, как в процессе его обработки, так и в весьма сложных условиях его эксплуатации в обсерватории.

Известны два основных источника деформации зеркала: деформации вследствие температурных градиентов в зеркале, возникающих под влиянием изменения температуры окружающей среды, и деформации от собственного веса зеркала

По ряду соображений была принята конструкция сплошного, равнотолщинного (в виде мениска) зеркала с наружным диаметром 6050 мм и толщиной 650 мм.

Разгрузка зеркала осуществлена с помощью 60 оригинальных опор рычажного типа, расположенных по четырем окружностям, что позволило существенно уменьшить потери на трение и увеличить чувствительность разгрузки.

Фото 7. Главное зеркало БТА.

Рычажные механизмы разгрузки с пружинными шарнирами, помещенными в глухие отверстия в теле зеркала, обеспечивают отличную разгрузку зеркала с минимальным коэффициентом трения. Зеркало как бы плавает в оправе, и его отражающая поверхность сохраняет свою форму при всех положениях с высокой степенью точности.

Каждый механизм разгрузки совмещает торцевую и радиальную разгрузки. При горизонтальном положении зеркала масса его воспринимается только торцевой разгрузкой, при вертикальном — только радиальной. В промежуточных положениях работают обе группы механизмов, перераспределяя нагрузку в зависимости от косинуса угла Z трубы телескопа.

Для устранения коллимационных ошибок зеркало фиксируется в оправе тремя жесткими опорами, расположенными с его тыльной стороны, и центрирующим штырем, введенным в отверстие в центре зеркала.

Оправа представляет собой железную сварную конструкцию, прикрепленную болтами к нижнему кольцу трубы телескопа.

В августе 1978 года в обсерваторию было доставлено второе зеркало, которое работает до настоящего времени. В 1979 году оно было алюминировано и установлено на телескоп.

Система управления БТА

Применение альтазимутальной монтировки выдвинуло проблему управления движением телескопа одновременно по двум координатам с исключительно высокой точностью и с переменными скоростями. Эта проблема была решена с помощью специально разработанной и изготовленной на ЛОМО электронно-цифровой управляющей машины (фото 8), системы фототелевизионного поиска и гидирования, а также системы компенсации вращения поля.

Система управления телескопом должна обеспечивать наведение телескопа на объект наблюдения, ведение телескопа (слежение) за объектом наблюдения, коррекцию положения телескопа и ряд операций, необходимых для функционирования такого сложного прибора, каким является оптический телескоп.

В идеале система управления должна обеспечивать абсолютную неподвижность изображения объекта наблюдения в поле зрения инструмента или его движение по заданному пути с требуемой скоростью, если это необходимо для программы наблюдений.

Для управления альтазимутальным телескопом необходимо обеспечивать неравномерное знакопеременное движение по двум координатам с ошибкой, не превышающей десятых долей диаметра изображения звезды, а также компенсировать вращение изображений объектов наблюдения в фокальных плоскостях. Таким образом, управление оптическим телескопом на альтазимутальной монтировке фактически ведется по трем координатам: азимуту (А), зенитному расстоянию (Z) и параллактическому углу (Р).

Ошибка слежения за объектом наблюдения не должна превышать 0,1 — 0,2”. Некоторые достоверные данные, необходимые для разработки системы управления (СУ), можно было получить только при проведении исследований по звездам. Для проведения этих исследований был построен макет БТА с комплектом аппаратуры управления, который представлял собой альтазимутальный оптический телескоп с диаметром главного зеркала 600 мм и фокусным расстоянием 12000 мм. На макете отрабатывалась также методика управления альтазимутальным телескопом и проверялись логические операторы управления. Башня для макета была построена на территории Главной астрономической обсерватории АН СССР (Пулково). На макете впервые в мировой практике было опробовано управление оптическим телескопом от электронной цифровой управляющей машины. Специализированная цифровая управляющая машина решает следующие задачи:

1. Преобразует координаты наблюдаемого объекта из экваториальной системы ( a — прямое восхождение, b — склонение) в азимутальную систему (А — азимут, Z — зенитное расстояние), вычисляет параллактический угол Р и рассчитывает скорости изменения координат A, Z, Р.

2. Управляет цифровыми следящими приводами, работая в реальном масштабе времени.

3. Вычисляет и вводит ряд поправок в систему управления.

4. Решает логические задачи, связанные с выбором режимов работы системы управления, и осуществляет ряд переключений в ней.

5. Преобразует исходные данные для расчета и сигналы обратной связи из различных форм представления и систем счисления в цифровой двоичный код.

6. Осуществляет вывод на цифровые табло необходимых величин.

7. Осуществляет контроль процесса вычислений цифровой управляющей машины и системы управления в целом.

Автоматическая система управления телескопом обеспечивает наблюдение не только звезд, но и объектов, имеющих собственное движение относительно звезд (Луна, планеты, искусственные небесные тела).

Управление телескопом производится с центрального пульта управления. Часть операций управления, необходимых для работы наблюдателя, может осуществляться с местных пультов управления, расположенных непосредственно у светоприемников (в кабине наблюдателя первичного фокуса и на балконах).

Работа системы управления осуществляется в трех основных режимах:

1. Режим наведения — процесс установки телескопа по заданным координатам.

2. Режим программного слежения — сопровождение объекта наблюдения во всей рабочей зоне по данным цифровой управляющей машины.

В режиме программного слежения ведется полуавтоматическая коррекция положения телескопа (с визуальным контролем по ВКУ на центральном пульте управления) с центрального пульта управления через цифровую управляющую машину.

В режиме программного слежения могут производиться работы во всех фокусах с включением систем местной ФАК или без них (по усмотрению наблюдателя).

На рис. 6 показано размещение аппаратуры системы управления на телескопе и в башне.

Рис. 6. Размещение аппаратуры на телескопе и в башне:

1 — поисковая система первичного фокуса МФАК-3; пульт управления кабины МПУ-3; отсчетный блок СКВП-2; привод СКВП-2; 2 — телевизионные и фотоэлектрические датчики; 3 — отсчетный блок СКВП-1; 4 — оптический редуктор оси зенитного расстояния, станция управления большим звездным спектрографом; 5 — привод механизма окулярной части гида; 6 — станция ЦПУ; 7 — маслостанция оси зенитного расстояния; 8 — электронные цифровые управляющие машины с автономными пультами управления; 9 — станция электромашинных усилителей; 10 — машинный зал; 11 — привод и отсчетный блок азимутальной оси; 12 — станция механизмов трубы, маслостанция азимутальной оси; 13 — служба времени; 14 — оптический редуктор азимутальной оси; 15 — станция приводов, усилительная станция, аппаратура цифровых датчиков температуры и давления, станция блокировок, маслостанция оси зенитного расстояния. Станция питания и управления трубой; 16 — ЦПУ, станция телевизионной аппаратуры; 17 — привод механизма трубы; 18 — привод и отсчетный блок оси зенитного расстояния; 19 — станция управления трубой; 20, 21 — приводы механизмов трубы

При разработке системы наведения БТА необходимо было ограничить ускорение, так как при вращении гигантских масс трубы и опорно-поворотной части в высокоточных кинематических цепях могут возникнуть недопустимые с точки зрения прочности усилия. —

Ускорения по обеим осям ограничены до 0,1°/с 2 . Однако этих мер недостаточно для исключения возможности возникновения аварийных режимов, особенно по зенитному расстоянию, так как внезапное отключение питания при проведении трубы, свободный выбег которой порядка 20°, может вызвать наезд на жесткий упор или переход через зенит (Z=0°) или горизонт (Z=90°), что недопустимо (рабочая зона по зенитному расстоянию Z=5 ¸ 80°). Поэтому логика наведения по Z построена таким образом, что скорость в любой точке траектории движения трубы автоматически поддерживается на таком уровне, чтобы свободный выбег при аварийном отключении питания обеспечивал остановку в зоне Z=0 ¸ 90°.

Для установки трубы телескопа в зенит или горизонт предусмотрены специальные режимы, установка производится полуавтоматически с необходимыми автоматическими блокировками и контролем.

Сборка телескопа в цехе ЛОМО

Для сборки телескопа в ЛОМО в 1961 — 1964 гг. был построен корпус высотой более 50м. В 1965 г. в корпусе были установлены два мостовых крана грузоподъемностью 150 и 30т, проведена сборка специальных напольных монтажных плит для узлов телескопа, изготовлен специальный фундамент для сборки теле­скопа. С начала 1966 г. началась сборка узлов и самого телескопа, которая была завершена в сентябре 1967 г.

Сборка велась по специальному проекту организации работ под руководством Б.К.Иоаннисиани и В.Б.Лабинского.

Фото 9. Верхнее кольцо. Фото 10. Часть трубы.

Параллельно со сборкой телескопа велась работа по изготовлению и наладке его важнейших узлов, многие из которых сами по себе являются уникальными. К ним необходимо отнести главный спектрограф телескопа с зеркалом диаметром 2 м; гид, пред­ставляющий собой телескоп со световым диаметром 700 мм со сложнейшими и точнейшими оптическими, фотоэлектрическими и телевизионными системами; электронную цифровую управляющую машину и др.

Одновременно велось опробование механизмов маслопитания и самих гидравлических опор, систем автоматической балансировки, стакана первичного фокуса, механизмов разгрузки зеркала, системы приводов, сигнализации, связи и др.

Фото 12. Опорно-поворотная часть.

Фото 13. Система маслопитания.

7 мая 1968 г. заводские испытания телескопа в сборочном корпусе ЛОМО были успешно закончены. При испытаниях на место главного зеркала и оправы с механизмами разгрузки был установлен железобетонный имитатор, уравновешивающий трубу.

После демонтажа телескопа и приборов системы управления летом 1968г. все крупногабаритные узлы и детали телескопа были доставлены в обсерваторию.

Изготовление главного зеркала БТА

Организация работ

Постановлением Правительства от 25 марта 1960 г. Лыткаринский завод оптического стекла был утвержден головным исполнителем по разработке технологического процесса на отливку из стекла заготовки зеркала диаметром 6 м и по изготовлению заготовки зеркала.

Предстояло отлить заготовку стекла массой 70 т, отжечь ее и произнести сложную обработку всех поверхностей с изготовлением 60 посадочных глухих отверстий на тыльной стороне, центрального отверстия и др.

Спустя ровно три года с момента выхода Постановления Правительства на запроектированных площадях был создан опытно-производственный цех. В задачу цеха входило монтаж и отладка оборудования‚ отработка промышленного техпроцесса и изготовление заготовки зеркала.

Выбор материала главного зеркала

Заготовка главного зеркала БТА диаметром 6 м, согласно техническому заданию, должна быть изготовлена из однородного малопузырного стекла, обладающего коэффициентом линейного расширения, равным (30 ± 3)*10 -7 ’/град. при температуре +10°С. Однородность стекла должна обеспечить получение заготовки, обладающей во всех направлениях одинаковыми свойствами, в частности, отклонения по коэффициенту расширения в пределах ± 1*10 -7 ’/град.

В результате проведенных исследований специалистами ЛЗОС и ГОИ имени С.И.Вавилова определена область термостойких некристаллизующихся составов алюмоборосиликатной системы и создана целая серия стекол с коэффициентом расширения a 20-120 ° С =
(28 ¸ 39)*10 -7 ’/град. Из одного из стекол этой серии — стекла 316 — изготовлено главное зеркало телескопа. По кристаллизационной способности разработанное стекло значительно лучше известных промышленных термостойких стекол.

Отлив заготовки

20 ноября 1964 г. была отлита заготовка главного зеркала телескопа.

Согласно утвержденным технологическим схемам предстояло построить здания для составления шихты, отлива заготовки и помещения для оптической доводки лицевой поверхности зеркала с изготовлением специального оборудования высокотемпературной ванной печи, формы для отлива, обогреваемой крышки для отлива, подъемной платформы, электропечи отжига, карусельного станка, мостового крана грузоподъемностью 250 т и специальных чалочных приспособлений.

Читайте также:  Установка кабельных термоусаживаемых муфт

В течение трех лет был спроектирован и построен специальный корпус для изготовления заготовки БТА. Основное оборудование цеха представляло собой уникальное сооружение, в ряде случаев не имевшее каких-либо аналогов.

Стекловаренная ванная печь

Печь построена в декабре 196З г. организацией «Тепломонтаж», г. Москва. Проект выполнен организацией «Гипростекло», г. Ленинград.

Регенеративная ванная печь предназначена для навара термостойкого стекла 316 и отлива из него заготовок зеркал диаметром 6 м для БТА.

Габаритные размеры бассейна ванной печи:

Емкость ванной печи 380 т

Максимальная температура варки стекла до 1600° С. Печь отапливается природным газом, который вводится через боковые щечки 10-ти горелок. Перевод пламени с одной стороны на другую производится через каждые 0,5 ч автоматически. Расход газа — 1300 м 3 /ч.

Выпускной лоток и платиновая сливная труба

Спроектированы и построены ЛЗОС. Из стекловаренной печи, выработочный канал которой во время навара и осветления стекла перекрывается специальным шибером, стекло подается к вертикальной платиновой трубе по выложенному из огнеупоров узкому выпускному каналу — лотку (рис. 11).

Первые порции негомогенизированного стекла из ванной печи попадают по каналу в накопитель. После его заполнения стекло поступает к платиновой трубе и по ней истекает в форму. Платиновая труба перед началом отлива должна быть достаточно прогрета во избежание «замерзания» в ней первых поступлений стекломассы. В дальнейшем никакого дополнительного подогрева платиновой трубы не требуется. Вполне достаточно того тепла, которое несет в себе протекающая расплавленная стекломасса. Расход водорода на подогрев платиновой трубы составлял 60 баллонов. Длина платиновой трубы 5040 мм, диаметр — 135 мм.

В процессе подготовки всего оборудования к отливке выпускной канал разогревался до максимально возможной температуры, т. е. около 1400° С. Разогрев велся природным газом при помощи разработанных на заводе смесительных горелок.

Форма и другое оборудование для отлива заготовки зеркала БТА

В период 1963 – 1964 гг. на ЛЗОС смонтированы форма и весь комплект оборудования для отлива заготовки.

Назначение формы: прием расплавленной стекломассы из ванны стекловаренной печи и придание ей заданной конфигурации; транспортировка горячей отливки в печь отжига с сохранением заданных размеров отливки в процессе транспортировки и отжига; возможность выемки заготовки из печи после окончания отжига (см. рис. 11).

Весь комплект оборудования для отлива состоит из семи приспособлений.

До осуществления отлива заготовки необходимо было провести комплекс сложнейших наладочных, конструкторских и экспериментальных работ, связанных с необходимостью доработки отдельных элементов конструкций перечисленных сооружении, разработки конструкций лотка и сливной трубы применительно к производственному оборудованию, отработки приемов отлива и уточнения параметров всего процесса варки и отлива заготовки. Эти решения должны были обеспечить успешное перемещение 70 т стекломассы при температуре 1500°C за несколько часов на расстояние свыше 20 м, в том числе с изменением высоты до 10 м. При этом должна была сохраняться непрерывность струи стекла и высокая однородность его. Какое-либо захлестывание газов или захват материала транспортных линий совершенно не допускался.

Необходимо было также обеспечить безаварийную, четкую работу при высоких температурах на высоте от 1,5 до 12 м при одновременном проведении работ на всех участках цеха.

Навар стекла в ванной печи и отработка отлива

Навар стекла в ванной печи производился по согласованному и утвержденному ГОИ технологическому процессу. Выводка ванной печи была произведена на температуру 1500°C, после чего производились засыпки порциями около 1 т в час вначале одного боя, а затем боя и свежеприготовленной стекольной шихтной смеси. Стекло осветлялось при температуре 1560+10°C. По окончании осветления и готовности всех сооружений к отливу стекломасса в ванной печи за 6 — 8 ч охлаждалась до температуры 1525—1510° С.

В целях организации нормального отлива стекла в форму необходимо было отработать способы и режимы разогрева лотка, платиновой трубы и формы для лучшего заполнения ее стеклом. Было предусмотрено проведение ряда экспериментов при различных условиях подготовки лотка и трубы к отливу. На каждый отлив составлялся план работы, который согласовывался и утверждался ГОИ.

В результате проведенных работ был разработан технологический процесс, по которому проведена производственно-экспериментальная отливка заготовки диаметром 6200 и высотой 800 мм. На этой отливке были отработаны все режимы и приемы работы, а также организация отлива.

Был составлен технологический процесс для отлива штатной заготовки.

Отлив производственной заготовки

За 15 дней до начала отлива начался разогрев печи отжига ОКБ-945. Разогрев велся со скоростью 10 град/ч по задающим термопарам до температуры 650°С в муфеле. За 4 суток был начат разогрев лотка и к моменту отлива был прогрет до 250°С по наружной поверхности кладки на глубину 15 — 20 мм.

Заполнение форм стекломассой контролировалось по меткам на футеровке ее стенки (ряды кирпича). Первые два часа стекло находилось в форме в виде линзы с нулевой высотой у края формы. Через два часа стекло в форме осело и уровень его по краю формы составил 250 мм. Этот момент был отмечен быстрым ростом температуры на 300°С по термопаре, расположенной в кладке края формы. Истечение же стекла на протяжении всего отлива шло с постоянной скоростью 11,3 т/ч.

Процесс заполнения формы стеклом длился 6 ч 8 мин. Форма с отлитой заготовкой охлаждалась на воздухе в цехе под обогреваемой крышкой в течение четырех часов до температуры 1000 — 1050°С. Затем была снята крышка, поверхность заготовки с помощью специальной шнековой машины засыпана диатомитовым порошком на толщину 100 мм. После установки на поверхность стекла двух накидных хромель-алюмелевых термопар форма была закрыта металлической крышкой и установлена в печь ОКБ-945 для отжига.

Отжиг заготовки стекла

Заготовка главного зеркала отжигалась в течение двух лет и шести дней.

Отжиг заготовки главного зеркала проводился в специальной печи ОКБ-945 (рис. 12). В печи смонтировано два комплекта электронагревательных элементов равной мощности. Один комплект рабочий, а второй — резервный. Мощность печи 850 кВт.

Время разогрева печи со стеклом от 20 до 800°С, ч 500

Масса формы со стеклом, т 230

Расчетная скорость охлаждения, град/ч:

В цилиндрический муфель форма, закрытая плоской крышкой, опускается краном.

Исследования режимов печи показали, что при скоростях охлаждения, не превышающих 0,03 град/ч, градиент температур между центром и краем по радиусу заготовки будет находиться в пределах 2°, т. е. соответствует заданным значениям. Ответственный период отжига для стекла 316, выбранного для заготовки БТА, лежит в пределах 600-400°. Охлаждение от температуры отлива заготовки до 600° должно производиться с такой скоростью, которая обеспечит переход на заданное медленное охлаждение (0,03 град/ч) в ответственном периоде отжига. Охлаждение ниже 400° диктуется только условиями сохранения целостности заготовки и возможностями печи отжига.

Фактический режим отжига заготовки БТА, разработанный и утвержденный работниками ЛЗОС и ГОИ, разделяется на следующие семь этапов (табл. 7).

Этапы отжига заготовки главного зеркала

До ответственного периода отжига

Охлаждение от температуры отлива до температуры начала ответственного периода отжига

Ответственный период отжига

Охлаждение с постоянной скоростью 0,029 град/ч от 560 до 430°С

Выдержка при температуре 430°С и подъем до температуры 460° С

Охлаждение с постоянной скоростью 0,028 град/ч от 460 до 387°С

Неответственный период отжига

Охлаждение с переменной скоростью от 0,028 до 0,083 град/ч

Охлаждение с постоянной скоростью 0,083 град/ч

Охлаждение с замедленной скоростью от 64 до 20° С

Отжиг закончился 5 декабря 1966 г. Заготовка зеркала БТА отжигалась в течение двух лет.

После полировки и измерения двойного лучепреломления работниками ГОИ было сделано следующее заключение: остаточные термоупругие напряжения в диске малы, что свидетельствует о хорошем исполнительном режиме отжига и печи отжига.

Обработка заготовки главного зеркала

К моменту изготовления заготовки зеркала диаметром 6 м накопленный опыт обработки крупногабаритных оптических заготовок был невелик.

Для обработки отливки 6-метрового диаметра, когда потребовалось снять с заготовки около 25 т стекла, имеющийся опыт оказался непригодным, как из-за низкой производительности труда, так и из-за наличия реальной опасности выхода заготовки из строя.

Поэтому при обработке заготовки диаметром 6 м было принято решение о применении алмазного инструмента.

Проведенный специалистами ЛЗОС комплекс поисковых работ по созданию оптимальных режимов обработки позволил разработать и реализовать технологию изготовления промышленной заготовки главного зеркала.

Обработка заготовки велась в течение почти полутора лет.

Для обработки зеркала Коломенским заводом тяжелого станкостроения в 1963 г. был создан специальный карусельный станок КУ-158 (фото 14).

На станке вместе с суппортами установлено шесть электродвигателей постоянного тока мощностью от 1 до 125 кВт и пять электродвигателей переменного тока мощностью от 0,6 до 14 кВт.

Габаритные размеры станка, мм:

высота над уровнем пола 8315

Фото 14. Карусельный станок для обработки зеркала.

Кинематика станка КУ-158 позволила выполнить комплекс следующих операций:

· фрезеровку плоскостей чашечным инструментом;

· шлифовку плоскостей чашечным инструментом;

· обработку сфер и других криволинейных поверхностей вращения по копиру;

· сверление и фрезерование отверстий;

· чистовую обработку отверстий — хонингование;

· обработку фасонных отверстии по копирам с замкнутым контуром;

· шлифовку и полировку плоских, сферических и цилиндрических поверхностей свободным абразивом.

Для получения заготовки заданной геометрической формы (рис. 13) был спроектирован и изготовлен комплекс алмазного инструмента. В эти инструменты было заложено свыше 12 тыс. карат натурального алмаза в виде порошка.

При обработке заготовки наиболее сложными и трудоемкими операциями были получение сфер фрезерованием, разметка 66 глухих отверстий для размещения механизмов разгрузки зеркала и их обработка.

Последними операциями в технологическом процессе предварительной обработки заготовки были шлифование и полирование боковой цилиндрической поверхности.

Для удаления припуска массой 28 т было израсходовано 7000 карат алмаза.

Контроль заготовки главного зеркала БТА

По окончании обработки были замерены диаметр заготовки, толщина и все размеры отверстий. Окончательно обработанная заготовка имела диаметр 6049,6 мм с точностью измерения ± 1,5 мм. Толщина заготовки по краю: минимальная — 654,4 мм, максимальная — 655,0 мм. Масса заготовки, рассчитанная по фактическим размерам, составила 41,7 т.

Для измерения фактических размеров отверстий было выполнено несколько тысяч измерений. Результаты всех измерении для каждого размера каждого отверстия приведены в специальном паспорте на окончательно обработанную и подлежащую сдаче заготовку. В этом же паспорте приведены все данные предварительного контроля, физико-химические данные стекла и результаты замеров двойного лучепреломления в окончательно обработанной заготовке. Приемка заготовки для дальнейшей точной обработки лицевой стороны была произведена 4 сентября 1968 г.

Точная обработка поверхности главного зеркала

Обработка зеркала велась специалистами ЛОМО в специальном термостатированном корпусе на уникальном шлифовальном станке, изготовленном Коломенским заводом тяжелого станкостроения. Заготовка была установлена в технологическую оправу с сильфонной разгрузкой.

В январе 1969 г. зеркало было отшлифовано для получения сферической поверхности и подготовлено к полировке. В связи с конструктивными особенностями корпуса цеха обработки не предусматривалось проведение контроля качества горизонтально расположенного зеркала на планшайбе станка.

После обработки зеркало проверялось в вертикальном положении, подвешенным на ленте. В мае 1969 г. при исследованиях подвешенное на ленте, отполированное зеркало было доведено до такой степени точности, что контроль на ленте был уже недопустим из-за возникновения деформаций поверхности.

Поэтому обработка зеркала была продолжена в штатной оправе со штатными системами разгрузки. Это позволило обрабатывать зеркало и потом, не снимая со станка, переводить его в вертикальное положение поворотом планшайбы вместе с оправой на 90° для проведения контроля.

В апреле 1970 г. зеркало было отшлифовано и начата полировка зеркала, которая была приостановлена в конце июля 1971 г.

В течение августа и сентября 1971 г. были проведены тщательные исследования зеркала геометрическим, интерференционным, фотометрическим, изофотометрическим и фотоэлектрическим методами.

Параллельно проводилась большая научно-исследовательская работа по технологии и контролю этого уникального зеркала, в частности, впервые разработана методика получения топографической карты зеркала по результатам обработки снимков Гартмана на электронно-вычислительной машине. Созданы специальные установки для контроля методами Фуко и интерференции, а также специальные фотометры. Впервые для определения распределения энергии в кружке рассеяния был применен метод изофот. В июне 1974 года зеркало было готово для проведения аттестации.

Исследования и аттестация главного зеркала в цеховых условиях

Был разработан и использован комплекс методов, взаимно дополняющих друг друга, позволивших получить объективную количественную информацию о главном зеркале ВТА (табл. 8).

Методы исследования главного зеркала БТА

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector