Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi.

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maxproject
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Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi.

Messaggio da maxproject »

Inizieremo, in questo thread , ad affrontare il tema degli specchi astronomici, sul versante del loro peso e della loro efficienza.

Sfioreremo l'argomento in modo semplice, chi è in grado di utilizzare sistemi più avanzati non ha ovviamente necessità di leggere queste righe. Tuttavia si stanno affacciando nuove proposte commerciali che si propongono come rivoluzionarie.

Cercheremo di capirne i pro e i contro, ovviamente sotto l'aspetto teorico e poi - se ne avremo il tempo - anche con delle misurazioni reali.

Maxproject

Di tutto questo, o caro lettore, lascio a te l'ulteriore considerazione. Io scendo dall'Ippogrifo; tu, se ti aggrada, puoi continuare la volata.
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maxproject
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Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi.

Messaggio da maxproject »

Lo spessore di un disco di vetro per la creazione di specchi primari (diremmo quasi indipendentemente dalla configurazione ottica) , viene determinato da fattori pratici e commerciali.

Dal punto di vista della disponibilità, occorre adattare il proprio progetto alle lastre commerciali che le vetrerie propongono. Questi spessori sono standard, con le facce disomogenee (e che vanno dunque spianate) e quindi un pochino maggiori di quelle che siamo abituati ad avere. Con sostanziosi sovraprezzi o per vetri molto pregiati (es. Clearceram-Z) si possono avere blank già tagliati, spianati e dello spessore desiderato. Alcuni produttori mass market , e che quindi lavorano su tirature alte ma soprattutto propongono i medesimi modelli per decenni, arrivano a farsi produrre blank appositi, nel segno della massima economia e del minore intervento umano sul pezzo in lavoro.

Segue poi l'aspetto della lavorabilità. A parte il discorso che ogni tipo di vetro ha la sua lavorabilità per quanto riguarda la molatura e la lucidatura, bisogna comprendere che un conto sono i dischi che vanno in produzioni artigianali (praticamente quasi manuali), un'altro conto sono i blank in costruzioni sempre artigianali (ma in piccola serie con macchine di tipo meccanico), ed in ultimo sono i blank destinati alle lavorazioni a controllo numerico (come nei mass market), dove - lo ripetiamo - il punto fondamentale e non dover ritoccare il prodotto finale.

E' abbastanza facile intuire che in uno specchio prodotto "a pezzo unico" e quindi con le proprie macchine e mani, normalmente in laboratori abbastanza raffazzonati, diventa decisiva la propria esperienza manifatturiera, ad esempio nel controllo delle termiche in fase di lavorazione, nell'uso di abrasivi, tipi di pece, ecc. adeguati al proprio ambiente di lavoro. E' qui che si vede il risultato finale tra un artigiano e l'altro.

Nelle produzioni- sempre artigianali - ma in piccola serie con macchine meccaniche semplici, di norma si propende su blank molto spessi e diametri importanti. Questo a causa della necessità di incrementare di parecchio i margini riducendo al minimo il lavoro manuale, che va comunque apportato per la rifinitura finale della superficie ottica.

Nei centri a controllo si lavora per stok consistenti di diametro e rapporto focale, il settaggio delle macchine è molto costoso, ma si riesce a garantire uno standard accettabile per l'amatore ed in modo costante. Il prezzo è dato dagli impianti e dagli ingenti stock di magazzino. Se ci sono esemplari di ottiche mal riuscite è sintomo che la produzione soffre di scarso controllo operativo o di utensileria utilizzata al limite.

Gli altri aspetti sono legati in modo indissolubile allo schema ottico e alla sua meccanica, al prezzo finale del telescopio, alle performances che si pretendono dal medesimo.

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Edited by maxproject on Jun 7, 2014 at 01:13 PM

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maxproject
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Messaggio da maxproject »

Tralasciando un attimo la tipologia del vetro per lo specchio, possiamo determinare i modelli che vengono utilizzati nei telescopi amatoriali:

specchio piano parallelo di spessore elevato (intorno a 1/6 del diametro)
specchio piano parallelo di spessore ridotto (intorno a 1/10 del diametro)
specchio conico

e poi:

specchio alveolare di elevato spessore ma ridotto peso
specchio a lamine con distanziali incollati
specchio a lamine con distanziali saldati per rammollimento

Ciascuna soluzione ha i suoi pro e i suoi contro. Facciamo solo notare che in ambito professionale si usano solo ed esclusivamente piano paralleli di spessore ridotto o specchi alveolari. Queste scelte hanno delle motivazioni ben solide e corroborate da decenni di esperienza strumentale.

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Frank
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Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi.

Messaggio da Frank »

Max, dopo aver letto quell'interessantissimo articolo sulla qualità dei vetri x lenti ho
come una sensazione che mi sfugge qualche cosa relativamente ai costi del vetro x specchi.
+ esplicitamente, in uno specchio finito percentualmente quanto incide la lastra di vetro.
rimanendo nell'amatoriale. Tralasciando le produzioni singole o di massimo 2-3 pezzi.
Thanks
Franco

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maxproject
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Messaggio da maxproject »

Se parliamo di SPECCHI i prezzi per KG del blank sono CIRCA:

Suprax - BK7 = 20 euro
Supremax 33 (ex Pyrex) = 50 euro
Clearceram Z = 300 euro
Astrositall = 200 euro

prezzi ovviamente variabili in funzione dello stato del blank, della reperibilità , della provenienza, ecc. ma grosso modo questi sono gli ordini di grandezza (si intendono blank non lavorati).


Devo specificare che molti specchi amatoriali mass market vengono prodotti col BK7 che come sai è un vetro ottimo per la rifrazione. Quando i blank sono fuori standard vengono venduti per gli specchi (dove l'indice di rifrazione, ad esempio, non interessa). Quindi l'incidenza, considerando che un grande produttore ne compera moltissimo e a prezzi ancora più bassi, è irrisoria nei vetri correnti.

Max


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Edited by maxproject on Jun 7, 2014 at 01:58 PM

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Messaggio da maxproject »

Ora cerchiamo di capire perchè si trovi sul mercato e perchè vengono proposte soluzioni diverse tra di loro.

Uno dei temi fondamentali in un telescopio, amatoriale o no, è l'equilibrio termico della superficie riflettente. Molti dilettanti si interessano solo al peso del prodotto finito ma non si rendono conto che uno specchio non perfettamente stabilizzato, deteriora in modo indiscutibile il risultato finale, qualsiasi sia la sua precisione nella lavorazione.

Si sono spese miriadi di parole nel web su questo tema. Lasciamo perdere ogni spiegazione accessoria e rimaniano solo ed esclusivamente sul comportamento del disco di vetro lavorato e alluminato. Tutto il resto : raffreddamento attivo o passivo, misurazioni, ecc., vengono dopo quando avremo capito le prestazioni del disco.

Esiste in rete un programmino molto semplice e carino che permette di valutare con buona approssimazione il comportamento del disco di vetro:

http://www.cruxis.com/scope/mirrorcooling.htm

Da qui, con una grafica semplice si capisce a grandi linee (inutile approfondire in modo estremo, perchè dovremmo conoscere "prima" la meccanica del tubo), il comportamento dello specchio in funzione delle sue dimensioni geometriche e del vetro con cui è lavorato.

Seguono degli esempi pratici semplificati.

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Messaggio da maxproject »

Ecco una simulazione semplice con uno specchio in BK7 da 46 mm di spessore, abbiamo lasciato di default tutti i parametri che propone. Inoltre se leggete nella pagina di presentazione vi indica gli ulteriori parametri di partenza.

Questo è poco importante al momento. Interessa invece mostrare come un medesimo disco di vetro si comporta diversamente. La prima schermata (se la attivate nel programma vedete la curva abbassarsi nei 120 minuti presi di default), rappresenta il termico della massa vetrosa dopo 2 ore a temperatura ambiente costante, la seconda schermata ci mostra invece le diverse curve termiche nei diversi punti del disco (parte alluminata, core, e base), anche questa se la attivate vedete che più passa il tempo più le linee si avvicinano e tendono a stabilizzarsi.






Segue

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Messaggio da maxproject »

Ora abbiamo cambiato un solo parametro, da una temperatura (dell'aria!) stabile di 10° iniziale e finale, passiamo da 10° iniziali a 0° finali.





Fermiamoci a queste due ultime immagini. Osserviamo l'andamento delle curve e facciamo alcune considerazioni.

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Edited by maxproject on Jun 7, 2014 at 03:53 PM

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Messaggio da maxproject »

Osserviamo i due grafici sopra, piu' vicini alla realtà perchè abbiamo ipotizzato un calo della temperatura dell'aria durante la notte. Avete notato che lo specchio dopo 120 minuti non ha mai raggiunto la temperatura ambientale? E' sceso (secondo grafico) anche abbastanza bene ma poi si è fermato a circa 7°, mentre l'aria è scesa a 0°, sono circa 7° (una enormità).

Ora facciamo un altro gioco. Teniamo tutto uguale ma portiamo il tempo stimato di acclimatamento a 480 minuti.





Sorpresa. Non è ancora in temperatura. Notare il primo grafico con la linea rossa meno "panciuta". La massa vetrosa è praticamente uniformemente raffreddata.

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Edited by maxproject on Jun 7, 2014 at 09:48 PM

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Messaggio da maxproject »

Facciamo notare che:
lo specchio è simulato in ambiente neutro, quindi senza interferenze meccaniche e senza il funzionamento di ventole o sistemi di raffreddamento. Il salto termico è piuttosto pesante (vero che abbiamo esagerato da 10° a 0°), ma è un utile esperimento che spiegherà meglio i prossimi grafici.

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