Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi.

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Teo
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Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi.

Messaggio da Teo »

Ci vorrebbe un tubo sottovuoto

www.matteoquadri.ch

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maxproject
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Messaggio da maxproject »

Esatto, con ottiche in ULE o quarzo, come si usa in alcuni telescopi solari.

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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Messaggio da maxproject »


fig. 2

In figura 2 abbiamo replicato la situazione di fig. 1. Utilizziamo pero' uno specchio da 25 mm di spessore (1/10 del diametro).

Noteremo subito (sotto) la grande banda verde che ci comunica che lo specchio è da quasi subito in equilibrio termico e che lo mantiene in modo costante.

Saremo dunque in grado di sfruttare al massimo le potenzialità del diametro e della qualità ottica, almeno dal punto di vista delle termiche.

Il Delta T è costante intorno al mezzo grado e come detto nel post precedente dobbiamo raddoppiarlo considerando i vari fattori di interferenza , e non un campo neutro come il calcolo del sw. Ne consegue che il delta è di circa 1° almeno. L'uso di ventole posteriori è molto efficare ad eliminare questa differenza, perchè comunque partiamo da una situazione molto favorevole.

Osservate anche, nella simulazione che potete ripetere, l'andamentale della conica dello specchio e mettete a confronto le due superfici, questo porta a riconsiderare la questione delle qualità superficiali.

Con il MCS di NortheK (parliamo di dati SPERIMENTALI) siamo arrivati agevolmente per un'ottica intubata , ad un DELTA T di 0,16°. Un valore estremamente interessante che vedremo se costante, migliorabile e replicabile nel campo di lavoro.

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Edited by maxproject on Nov 4, 2015 at 12:27 PM

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Messaggio da maxproject »


fig. 3

Nella figura 3 osserviamo l'andamentale termico dello specchio (sp. 20 mm) nella parte più sottile. Ovviamente questo grafico non è corretto, ma migliorativo considerando lo sp. di 20 mm costante e non incrementale. Nella pratica più ci si avvicina alla parte centrare (il "core") più la situazione tende a sfuggire di mano.

Se infatti rimettiamo l'immagine del "core"

fig. 4

Osserviamo subito una situazione drammatica. Nella realtà è importante considerare che:
1) il "core" è forato quindi alleggerito;
2) il "core" è spesso oscurato dallo specchio secondario;
3) il "core" è di spessore variabile in funzione del foro.

L'aspetto più interessante è interrogarsi sul peggioramento della termica a mano a mano che ci si avvicina al centro e con la CONSEGUENTE deformazione della conica. Conica che nel 46 mm non è mai rispettata, ma leggermente spanciata verso l'alto, tanto per pacificare i ricercatori delle super correzioni millanta/lambda.

Queste due immagini dimostrano perchè la soluzione dello specchio conico è praticamente osteggiata in strumenti professionali. La gestione termica è complicatissima e non è esente da problemi. Ci sono altri aspetti che vedremo più avanti.

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Messaggio da maxproject »

La diretta conseguenza di quanto abbiamo scritto sopra, è - in ambiti professionali - l'uso di specchi alveolari che mantengono una sufficiente stabilità strutturale e un notevole decremento dei pesi e delle masse, con conseguente controllo termico adeguato. Ma questo fino a certe aperture.

Oggi, l'elettronica e meccanica avanzata, consentono di utilizzare specchi monolitici di grande diametro e spessore molto limitato. Naturalmente queste meccaniche sono inavvicinabili dal mercato amatoriale e , pare, anche da molti progetti professionali al di sotto di determinate aperture. Con il tempo i costi si ridurranno e l'utilizzo di meccaniche ed elettroniche asservite al controllo non solo della stabilità dimensionale (che va a braccetto con la riduzione della massa), ma anche dell'andamentale termico, saranno uno standard.

Nei prossimi post verificheremo come certe scelte industriali influenzino i risultati finali. Risultati totalmente inosservati in ragione di un costo d'acquisto molto basso.

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Messaggio da maxproject »

Se vogliamo presentare un esempio in cui il reverse eng. è palese, osserviamo questa immagine:



Ci manleviamo da un qualsiasi commento tecnico e tecnologico, solleviamo pero' una questione, relativamente alle ventole di raffreddamento affiancate a grandi aperture di alleggerimento subito sotto il primario.

Stante la situazione, dove pensate che peschi l'aria fresca il sistema di ventilazione?

Cade dunque in un sol colpo tutto il castello di infomercials relativamente alla progettazione, allo studio e alla sperimentazione del prodotto mass market.

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Messaggio da maxproject »

Affrontiamo ora in modo un pochino più approfondito il tema.

In particolare ci vogliamo soffermare su specchi di diametro grande e cospicuo spessore: 60 mm di vetro per esempio.

Ricordiamoci che a parole tutto è bello e meraviglioso, poi si cozza contro la realtà che non è mai come la si era immaginata. Alcuni diametri richiedono perizia progettuale e cospicue somme per essere realizzati, non tanto nell'ottica, ma per mettere la medesima in condizioni di funzionare come dovrebbe.

Tralasciamo chi è convinto di fare e avere il top, basterebbero pochi confronti fianco a fianco e se non in casi del tutto fortuiti il grande telescopio sottoperfomerà. E le ragioni sono sia semplici che logiche:

1)l'astrofilo osserva quando puo'
2) il luogo è quello che è
3) la costruzione è fatta con economie che sono molto lontane dal telescopio professionale
4) scarsa perizia nell'uso
5) ci si accontenta, perchè di più non si potrebbe.

Quello che si vuol dire è che, a parte il costo, certi diametri non sono amatoriali a meno che non si disponga di postazione adeguata, cielo adeguato e progetto fatto con il cervello (e denari di conseguenza).

Nel caso dell'imaging dove il seeing o la turbolenza interna o l'assestamento della conica sono fondamentali, è necessario capire alcuni concetti. Altrimenti è abbastanza sciocco correre dietro a mega sensori, mega filtri, mega strutture.......tutto - come sempre - performerà come l'anello più debole della catena. Catena alla quale ci si può anche impiccare liberamente, sapendolo pero' prima.

Seguiranno alcuni screen dove cercheremo di spiegare esempi pratici in varie versioni, cercheremo anche di simulare per quanto possibile situazioni reali.

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Messaggio da maxproject »

Primo esempio. Specchio in Pyrex (o Supremax 33) spesso 60 mm.



Serve pero' spiegare come si sono caricati alcuni parametri per capire meglio l'immagine.

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maxproject
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Messaggio da maxproject »

Mirror Thickness = spessore del disco di vetro;

Initial Mirror Temperature = la temperatura del disco di vetro iniziale. Mettiamo 30° per simulare il caldo di questi giorni;

Mirror Material = il vetro con cui è fatto lo specchio. Maggiore è la conduttività migliore è la termostatazione. Usiamo il Pyrex che è ottimo, meglio sarebbe (potendoselo permettere) il quarzo ecc., ma rimaniano in ambiti amatoriali;

Mirror Elements = numero degli elementi finiti nel modello preso in esame. Il valore di 50 è quello ritenuto mediamente valido e impostato di default;

Segue poi la colonna di mezzo:

Front Film Coefficient: indica la velocità con cui il calore viene scambiato tra la superficie frontale dello specchio e l'aria sovrastante. Un valore elevato indica che molto calore viene trasferito anche quando vi è una piccola differenza di temperatura. Per convezione naturale senza ventole i coefficienti di trasferimento si trovano tra i 5 e i 15 W/m2K. Molto dipende dalla geometria del tubo o del box mirror o se vi è una brezza. Un valore tipico è di 8 o 10 W/m2K.
Ancora una volta, è quasi impossibile dare una stima più precisa. Tutto dipende dal numero, capacità e posizione dei ventilatori, la geometria della cella dello specchio e la posizione del telescopio.

Front radiation: il coefficiente di emissività per irraggiamento della superficie frontale (ottica) nello spazio. Si utilizza 0,04 per uno specchio alluminato. Per uno specchio in un tubo o mirror box si usa un valore più basso - probabilmente 0,01 o anche meno.

Back Film Coefficient: come sopra ma per il retro del coating.

Back radiation : coefficiente di emissività per irraggiamento della superficie posteriore. Si mette zero perchè ovviamente non è rivolta al cielo.

Terza colonna, la simulazione:

Initial air temperature: temperatura ambientale che puo' variare in modo lineare dall'inizio alla fine delle sessione.

Final air temperature: c.s.

Simulation duration: durata in minuti della nostra simulazione.

Time step: blocchi di 10 s in 10 s ma si puo' variare.

Poi leggetevi nella pagina del programmino tutte le avvertenze del caso.

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Andrea Maniero
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Messaggio da Andrea Maniero »

Da questo si evince che una tale ottica non sara' operativa prima di 3/4 ore con un sistema di ventilazione passivo , quindi totalmente inutile in questa stagione salvo qualche sporadica circostanza climatica ammesso che poi il seeing sia benevolo se si volesse utilizzarla in HR , se invece si vogliono osservare oggetti DS a bassi ingrandimenti ci si potra' accontentare .

La tua simulazione mi sembra oltretutto ottimistica , io ne ho fatta un'altra considerando che :

la stragrande maggioranza utilizza una ventilazione passiva back mirror direttamente sull'ottica senza aspirazione dello strato limite , per cui reimpostando i parametri front e back il risultato e' stato questo





Il che conferma che ottiche con tali spessori gestiti alla meno peggio sono poco performanti se si intende sfruttarli difraction limited .

"Per farsi dei nemici non e' necessario dichiarare guerra. Basta dire cio' che si pensa (M.L.King)
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