Benvenuti nel forum di Northek

Home  Search  Registrati  Login  Lista membri Blogs Post recenti
»Forums Index »Tecnologia e tecnica astronomica »TECNICA E TECNOLOGIA ASTRONOMICA »Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi.
Author Topic: Specchi, masse vetrose, vantaggi e svantaggi. (42 messages, Page 1 of 3)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 10:40 AM          Msg. 1 of 42
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.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 11:01 AM          Msg. 2 of 42
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.

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.
(G. Schiaparelli)

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

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 01:23 PM          Msg. 3 of 42
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.

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.
(G. Schiaparelli)

Frank
Posts: 249
Joined: Aug 25, 2013

NortheK Accademia


Posted: Jun 7, 2014 01:50 PM          Msg. 4 of 42
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

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 01:56 PM          Msg. 5 of 42
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


Di tutto questo, o caro lettore, lascio a te l'ulteriore considerazione. Io scendo dall'Ippogrifo; tu, se ti aggrada, puoi continuare la volata.
(G. Schiaparelli)

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

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 02:21 PM          Msg. 6 of 42
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.

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.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 02:43 PM          Msg. 7 of 42
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

Di tutto questo, o caro lettore, lascio a te l'ulteriore considerazione. Io scendo dall'Ippogrifo; tu, se ti aggrada, puoi continuare la volata.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 03:00 PM          Msg. 8 of 42
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.

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.
(G. Schiaparelli)

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

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 04:53 PM          Msg. 9 of 42
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.

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.
(G. Schiaparelli)


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

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 7, 2014 04:55 PM          Msg. 10 of 42
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.

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.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 11:09 AM          Msg. 11 of 42
Passiamo ora ad un disco di vetro Suprax da 25 mm, diciamo uguale al precedente ma quasi di metà spessore. Parametro: temperatura aria 10° che poi scende a o° (estremizziamo sempre per far vedere in modo più marcato). Osservate dove si colloca la linea, non in termica dopo 120 minuti ma molto più vicina del 46 mm. Cosa accadrà a 480 minuti?





Ma osservate il secondo grafico, notate nulla nella parte terminale? Mentre nello specchio da 46 mm la differenza finale era di circa 7°, con 25 mm siamo a circa 2 gradi e mezzo.

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.
(G. Schiaparelli)

Edited by maxproject on Jun 8, 2014 at 11:11 AM

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 11:23 AM          Msg. 12 of 42
In quanto tempo avremo lo specchio da 25 mm di spessore in Suprax, con una temperatura iniziale dell'aria di 10° che poi scende a 0°? Tenete presente che lo specchio ha una temperatura iniziale di 20° (il che, cambiando il parametro, per es. 15°, i grafici migliorano).?

Ecco una prova a 360 minuti.





Siamo a buon punto con un'ora in meno rispetto al 46 mm e con un risultato molto migliore. La linea rossa del primo grafico mostra chiaramente una temperatura uniforme del disco.

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.
(G. Schiaparelli)

Edited by maxproject on Jun 8, 2014 at 11:34 AM

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 11:27 AM          Msg. 13 of 42
Con il 25 mm a 360 minuti (delta 10-0°) abbiamo ancora un residuo di circa 0,35° (valore accettabile) ma osservate bene la vicinanza delle linee nel grafico 2 (l'ultimo).

con il 46 mm a 480 minuti (delta 10-0° abbiamo ancora un residuo di circa 1° (valore scarsamente accettabile) e consistenti differenze tra le linee del grafico 2 relativo.

Serve la prova a 480 minuti per il 25 mm? No.

P.s. qualunque parametro settate, anche il più favorevole, osservate mentre la linea rossa inizia a scendere, vi da indicazione delle deformazioni termiche a cui è sottoposto lo specchio, questa è la spiegazione molto semplice per cui molti giudicano un'ottica non performante: non è semplicemente in termica.

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.
(G. Schiaparelli)


Edited by maxproject on Jun 8, 2014 at 11:30 AM

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 11:45 AM          Msg. 14 of 42
Nei grafici che mostrano la discesa termica rispetto al tempo, sotto notate la presenza di una indicazione che parte dal rosso al verde. In linea teorica quando si entra in zona verde lo specchio è utilizzabile. In linea pratica abbiamo verificato che questo avviene (in osservazioni qualitative) solamente verso la fine del grafico.



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.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 12:02 PM          Msg. 15 of 42
Spiegato in modo semplice questo metodo per capire più o meno quando potrebbe essere operativo il nostro telescopio (fanno sorridere quelli che lo portano fuori, magari dal salotto, un'ora prima.......immaginate lo specchio dentro il tubo e non in situazione neutra come i grafici), cercheremo di impostare alcune videate più immediate per capire il problema con il crescere dello spessore e del diametro.

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.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 04:06 PM          Msg. 16 of 42
Ancora 4 grafici, non per essere ripetitivi. Abbiamo messo a confronto il vetro economico SUPRAX rispetto al PYREX (ora Supremax 33). 25 mm di spessore, delta termico uguale, tempo di termostatazione 360 minuti. Come vedrete le differenze .......


il Suprax


il Pyrex


il Suprax


il Pyrex



Di tutto questo, o caro lettore, lascio a te l'ulteriore considerazione. Io scendo dall'Ippogrifo; tu, se ti aggrada, puoi continuare la volata.
(G. Schiaparelli)

Edited by maxproject on Jun 8, 2014 at 04:11 PM

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 04:15 PM          Msg. 17 of 42
Noterete che tra i due tipi di vetro, in questo spessore, e con questi parametri, non ci sono praticamente differenze. Attenzione: parliamo di termiche, che non vanno confuse con la lavorabilità ecc. E' una prospezione semplice per capire quando si usano certi vetri se lo si fa a ragion veduta o no. In questo caso il Pyrex non è premiante in modo significativo.

Tenete sempre d'occhio la barra colorata alla base del grafico (dal rosso al verde). Mentre considerate che i parametri che settiamo sono standard per la propedeuticità del thread. Altro è simulare realmente un comportamento termico con più cura e attenzione.

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.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 8, 2014 06:16 PM          Msg. 18 of 42
Stabilito che nel 25 mm di spessore il Suprax e il Pyrex grosso modo si equivalgono, si pone il problema di come portare in termica il disco di vetro.

Abbiamo dunque fatto una nuova simulazione:

Temperatura ambiente 10° (non 20°)
Aria inizio 10°
Aria fine 0°
tempo di acclimatazione 480 ' (!!!)

ed ecco la slide:



Osservate le frecce della curva, partiamo ovviamente molto ben impostati poi iniziano a divergere e mantengono una differenza abbastanza costante. Se osserviamo sotto alla slide la banda è tutta verde, ed è logico: lo specchio ha seguito l'andamento della temperatura esterna in modo abbastanza omogeneo pertanto è da considerare termicamente stabile dopo poco e non è necessario arrivare a 480', la differenza tra le varie linee si manterrebbe omogenea.

Su questo ragioneremo in modo più approfondito.

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.
(G. Schiaparelli)

Edited by maxproject on Jun 8, 2014 at 09:03 PM

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 9, 2014 05:15 PM          Msg. 19 of 42
A questo punto viene spontaneo affermare che anche con il 46 mm avremo delle curve uguali al 25 mm, cioè la massa vetrosa segue perfettamente la temperatura dell'aria mentre scende, e tutto rimane bello verde brillante.

Invece no, notate la banda che inzialmente è verde diventare sempre più gialla, in pratica la temperatura dell'aria scende mentre lo specchio lo fa in modo molto più lento e la situazione anzichè migliorare peggiora sempre di più (ovviamente il salto termico da 10° a 0° ha la sua responsabilità, ma mette ben in evidenza il problema).




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.
(G. Schiaparelli)

maxproject
Posts: 3279
Joined: Sep 25, 2008

Team


Posted: Jun 14, 2014 12:40 PM          Msg. 20 of 42
Ed ecco ora una innovazione, creata dall'amico Normand Fullum e lo staff che lo segue (costruisce telescopi ma soprattutto collettori solari, nel laboratorio della attigua università):







(Immagini tratte dalla pagina FB di Normand Fullum)

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.
(G. Schiaparelli)


Edited by maxproject on Jun 14, 2014 at 12:47 PM
 
Page 1 of 3 Go to page: · [1] · 2 · 3 · Next

 

Time: Fri April 26, 2019 12:11 AM CFBB v1.4.0 47 ms.
© AderSoftware 2002-2007