Телескоп своими руками

Телескоп своими руками

Итак, все-таки решили строить телескоп своими руками? Тогда вам в помощь эта статья.

Самостоятельное изготовление оптики требует тщательной проработки оснастки, на которую тратится едва ли не половина времени, но зато при соблюдении этого условия с высокой вероятностью будет положительный результат.
Ключевая часть телескопа – объектив или главное зеркало.

Рассмотрим простейшую задачу – изготовление однолинзового объектива. При фокусном расстоянии 3 – 4 метра такой телескоп в состоянии работать с увеличениями 40 – 50 крат.

Для этого нам потребуется: изготовить абразивы и полирующий состав, найти подходящее стекло, вырезать из него заготовку, отшлифовать и отполировать её с двух сторон.

Все абразивы необходимо приобрести или получить до начала последующих работ, в противном случае возрастает вероятность получения царапин на изделии. Одна песчинка крупного абразива, попавшая между линзой и шлифовальником на этапе тонкой шлифовки, потребует переделать всю предшествующую грубую шлифовку. Поэтому основное правило – с абразивами обращаться очень аккуратно. Для обработки двух сторон линзы 50 мм в диаметре хватит 200 г абразивного порошка, рассортированного по фракциям. В оптическом производстве ранее применялась градация порошков по степени крупности, в основу которой положено время, в минутах, за которое частица осядет на дно метровой трубки с водой, поставленной вертикально.

Эту систему удобно применить и для наших целей. Исходным материалом может быть наждачный брусок или круг, который размельчается молотком. Операцию необходимо проводить в защитных очках во избежания попадания продукта в глаза. Размельчать абразив можно на стальном листе толщиной 5 – 10 мм, в отрезке швеллера и в другой подобной прочной емкости, препятствующей разлету порошка после ударов. Готовый порошок можно ссыпать в отдельную банку по мере получения.

Затем порошок пропускается через мелкое сито с ячейками 0,1 – 0,2 мм, то, что на нем остается, возвращается на переработку, то, что проходит – является исходным материалом для следующего этапа.

В широкую емкость достаточной высоты наливаем 25 см воды, ставим ее на возвышение (можно на стол) и засыпаем 100 г приготовленного порошка. Чтобы мелкие зерна не слипались, добавляем силикатный клей из расчета 3 – 5 мл на литр. Все тщательно размешиваем деревянной лопаткой и оставляем оседать строго на 30 минут. За это время надо приготовить сифон – трубочку или шланг, с помощью которого будем перепускать взвесь воды с самым мелким абразивом в другую емкость. Последняя должна быть в несколько раз больше по объему, край сифона должен находиться над слоем осевшего абразива на высоте несколько сантиметров. Затем процесс повторяется 3 – 4 раза, пока не будет отделен весь мелкий абразив. В метровой емкости он оседал бы в 4 раза дольше, поэтому продукт назывался 120-минутником, в современной терминологии это М10. Этот абразив будет использоваться на последней стадии шлифовки, отстаивать его в последней емкости рекомендуется не менее суток. Затем воду аккуратно перепускают сифоном, абразив собирают со дна кисточкой и помещают в небольшую баночку с водой, в которой он и будет храниться. Обязательно закрывать крышкой во избежание случайного заноса более крупных зерен.

После сбора 120-минутника емкость с ним ставим отстаиваться и точно так же собираем 60-минутник (М14) – в этом случае время отстаивания составит 15 минут. Аналогично проводим процесс для 30-минутника (М20) – 7,5 минут, М28 – 4 минуты, М40 – 2 минуты. Отстойные емкости для каждого сорта желательно брать свои. То, что осталось в исходной емкости – собираем отдельно, этим порошком будем вырезать заготовку.

После изготовления абразивов можно приступать к собственно оптической части. Для нашей линзы подойдет распространенное стекло толщиной 6 – 7 мм. При невозможности достать готовый диск придется вырезать его самостоятельно.

Существенный момент – хрусталь, готовая отрицательная линза от какой-либо ахроматической оптики и прозрачное кинескопное стекло не годятся категорически, так как все эти материалы дадут в два раза большую хроматическую аберрацию чем просто оконное/витринное стекло.

Используемое стекло не должно иметь внутренних напряжений – это проверяется при взгляде через стекло на работающий жидкокристаллический монитор. Если видны радужные полосы, то такое стекло не годится так как будет деформироваться после обработки. Стеклорезом заготовку такого диаметра вырезать практически невозможно, поэтому применяют следующую технологию.

Сверло делается из цилиндрического деревянного основания диаметром равным диаметру будущей линзы и высотой порядка 10см, вокруг которого оборачивается металлическая полоса толщиной 0,5 – 1,5 мм и закрепляется шурупами. Сверху перпендикулярно крепятся ручки, выступающие на 20 см с каждой стороны.

Перед сверлением будущую заготовку обклеивают с двух сторон кусками стекла толщиной 3 – 4 мм во избежания сколов на краях. Для этого все три куска стекла нагревают на сковородке, мажут варом и складывают, нельзя допускать резкого охлаждения, иначе стекло может треснуть. Изготавливают подставку из толстых досок размерами порядка 20*20 см, на подставку кладется заготовка и фиксируется несколькими шурупами.

Затем из трех дощечек изготавливается треугольник, точно описанный около окружности сверла и крепится на подставку точно над заготовкой. На заготовку наносится слой воды с самым крупным абразивом, в треугольник вставляется сверло и с усилием поворачивается с размахом 30 – 40 градусов. Постепенно сверло образует в стекле кольцевой канал, в который следует добавлять новый абразив. Скорость сверления составляет 2 – 3 мм в час. После высверливания диска его опять постепенно нагревают и отклеивают боковые стекла.

Теперь необходимо изготовить вогнутую форму – в оптической терминологии “чашку”, на которой будем шлифовать линзу. Чашка должна на 30 – 50% превосходить заготовку по диаметру, не гнуться и быть изготовлена из материала, менее истирающегося, чем стекло. Практически может быть рекомендована конструкция, состоящая из деревянного цилиндра диаметром 80 мм и высотой 50 мм, на который с помощью эпоксидной смолы наклеен кружок оргстекла толщиной 4 – 5 мм.

Затем на кружке с помощью металлического кольца диаметром 35-40 мм и крупного абразива с водой вышлифовывается углубление нужной величины. Будущая чашка ставится на три равноотстоящие опоры, оптик проводит с усилием кольцом несколько раз через центр, после чего поворачивает чашку и кольцо в разные стороны на угол 20 – 30 градусов. Для контроля стрелки кривизны необходимы штангенциркуль, набор щупов и микрометр.

Для двояковыпуклой линзы из наиболее распространенного стекла К8 с показателем преломления 1,52 радиусы кривизны поверхностей равны фокусному расстоянию, умноженному на число 1,04. Стрелка кривизны чашки, обработанной под заданный радиус, должна составлять отношение квадрата ее диаметра к восьми радиусам кривизны. В частности, стрелка кривизны чашки диаметром 80 мм, рассчитанной на обработку поверхностей линзы с фокусным расстоянием 4000 мм, должна составлять 0,19 мм.

После достижения требуемой стрелки кривизны чашку тщательно моют от абразива и приступают к шлифовке. На поверхность наносят изготовленный М40, кладут заготовку и с усилием двигают ее возвратно-поступательно, после трех-четырех движений поворачивая в разные стороны чашку и заготовку. Оргстекло мягче стекла, но истирается твердым абразивом значительно хуже, поэтому поверхность заготовки постепенно притирается под радиус кривизны чашки, начиная с краев. Качество поверхности на предмет ямок и царапин контролируют с помощью сильной лупы, шлифовку одним номером абразива ведут до получения полной однородности. Затем линзу переворачивают и обрабатывают тем же абразивом другую её сторону. После этого переходят на меньший номер абразива и так далее до завершения обработки обеих сторон 120-минутником. Линза после этого приобретает полупрозрачность и уже может собирать солнечные лучи.

Следует предупредить, что при попытке изготовить плоско-выпуклую линзу с использованием тыльной стороны диска как оптической поверхности, результат будет неудовлетворителен, так как малейших отклонений от плоскости, которые всегда есть в листовом стекле, будет достаточно для того, чтобы испортить изображение.

Теперь осталась основная задача – отполировать будущий объектив. Полирующее средство “крокус” может быть изготовлено из ржавчины. Для этого мелкую ржавую пыль оранжевого цвета собирают в консервную банку и несколько часов выдерживают в духовке до получения малинового оттенка. После остывания смесь заливают водой аналогично абразивам, размешивают, выдерживают минуту и перепускают в другую емкость. На следующий день крокус оседает на дно, воду спускают сифоном, а порошок собирают кисточкой и хранят в закрытой банке под слоем воды в 3 – 4 см.

Перед полировкой варят оптическую смолу из пека и канифоли, регулируя твердость продукта добавлением воска (для снижения) или канифоли (для увеличения). В качестве источника воска может быть использована церковная свечка. На готовом продукте, остывшем до комнатной температуры, ноготь должен оставлять малозаметный след. Затем изготавливают полировальник заливкой полученной смолой деревянного основания по диаметру линзы. Для этого предварительно к основанию крепят жестяной бортик высотой 5 – 10 мм, который после застывания смолы снимают. На охлажденном полировальнике прорезают ножовкой сеть перпендикулярных канавок глубиной 2 – 3 мм с шагом 10 мм для предотвращения царапин случайно попавшим абразивом. После этого разогревают полировальник горячей водой до температуры 60 – 70 С и, двигая по нему заготовкой, придают ему нужную кривизну. Затем полировальник снова охлаждают, наносят кисточкой на него крокус и приступают к полировке.

Взаимные перемещения заготовки и полировальника те же, что и при шлифовке, обработку ведут до полного выведения царапин. Поскольку в 50-мм объективе будет работать центральная часть не более 25 мм диаметром, возможные отклонения краев от идеальной сферы, на которые обращают внимание при изготовлении линз и зеркал, в данном случае не будут играть никакой роли.

Остается собрать трубу, запастись окулярами и наблюдать. Для четырехметрового фокуса может подойти оригинальная конструкция выдвижной трубы, предложенная М. В. Ломоносовым. В ней диаметр колен увеличивается по мере приближения к наблюдателю, что автоматически обеспечивает уравновешивание при низко расположенном окуляре. Остается еще сборка штатива, или, как говорят астрономы, монтировки, но для того, кто построил телескоп своими руками эта задача не должна представлять ничего существенного.


Статьи по теме:

  1. Зеркало телескопа

    Зеркало телескопа Зеркало телескопа служит для изменения волнового фронта в соответствии с требуемым назначением в оптической схеме. По своему размещению можно выделить доапертурные, апертурные (главные) и вторичные зеркала. К первым относятся зеркала, перенаправляющие плоский волновой фронт в объектив, вторые преобразуют плоский или близкий к нему волновой фронт в сходящийся, третьи перенаправляют сходящийся волновой фронт в фокальную плоскость.

  2. Домашний телескоп

    Домашний телескоп Мы живем в эпоху, когда телескоп доступен каждому. Огромные компании Meade, Synta Scywatcher, Celestron весь свой доход делают исключительно на продаже любительской астрооптики, соответственно предоставляя желающим возможность приобрести домашний телескоп на любой вкус и толщину кошелька.

  3. Самодельный телескоп

    Самодельный телескоп Реально ли это? Высокоточное устройство с увеличением в десятки и сотни раз – и вдруг руками неспециалиста? Практика со всей убедительностью вынуждает ответить на этот вопрос положительно. Ничего сверхъестественного в оптике нет…

Социальные закладки:

Комментарии к этой заметке больше не принимаются.



Рейтинг популярности - на эти заметки чаще всего ссылаются:

WalkSpace.Ru | Астрооборудование