"Олл-скай" камера монтируется неподвижно или следит за суточным вращением неба. В первом случае шар или конденсорная линза лежит на земле, а фотоаппарат укреплен на треноге или консоли и "смотрит" вниз на зеркало. Во втором случае и зеркало и аппарат установлены на жестком стержне, который укреплен на какой-нибудь экваториальной монтировке. В первом случае удобно использовать систему для фотографирования болидов, полярных сияний, зари, зодиакального света, во втором -- звездного неба, Млечного Пути и т. д.
72. АСТРОНОМИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ ЛЮБИТЕЛЯ
Рефракторы диаметром 75--100 мм и рефлекторы до 150 мм чаще всего выполняются транспортабельны
Рис. 87. Транспортабельный 320-миллиметровый телескоп. (Рис. 87--91 взяты из журнала Sky and Теlеsсоре.)
ми и не требуют стационарного укрытия. При правильно сконструированной монтировке они без ущерба для жесткости достаточно легки. Такие инструменты выносятся на площадку для наблюдений, а за тем убираются.
Если монтировка снабжена роликами или колесами, то транспортабельным может быть телескоп диаметром до 300, и даже до 500 мм (рис. 87). Однако чаще всего находится много причин, по которым любитель вынужден строить для телескопа надежное во всех
Рис. 88. Любительская обсерватория с откатывающейся крышей.
отношениях укрытие. Рассмотрим некоторые типы укрытий.
Более всего распространен павильон с откатывающейся крышей (рис. 88). В этом случае стены павильона могут быть сделаны из дерева или кирпича. Кладка должна вестись с перевязкой, чтобы свести к минимуму число сквозных вертикальных швов. По углам через 2--3 ряда кирпичей желательно укладывать арматуру из 5--8-миллиметровой стальной проволоки.
Хорошие материалы для стен павильона -- бетон и шлакобетон. И тот и другой укладываются в опалубку, высота которой 50--70 см.
После охватывания слоя через пару дней опалубка снимается и поднимается выше, после чего укладывается следующий слой бетона. Это так называемая "скользящая опалубка". Толщина стены из бетона около 15--20 см. Если же ее армировать стальной арматурой или проволокой, то толщина может быть 8-- 10 см. В каждом городе есть шлаколитые дома. Поговорив со строителями такого дома, читатель узнает нужные подробности.
Если откатывается весь павильон, он должен быть достаточно легким. Обычно это деревянный каркас, обшитый рейкой и кровельной сталью по обрешетке или каркас из стального уголка, покрытый листовой сталью на сварке, наподобие того, как делают индивидуальные гаражи. Крайне нежелательна обшивка фанерой или
Рис. 89. Любительская обсерватория с откидывающейся крышей. Створки крыши уравновешены противовесами.
оргалитом, так как эти материалы быстро вспучиваются, расслаиваются, и павильон принимает крайне непривлекательный вид.
В простейшем случае механизм открывания крыши -- это достаточно прочные шарниры, на которых крыша откидывается в стороны. При этом створки желательно снабдить противовесами (рис. 89).
Описанные механизмы очень перспективны для павильонов небольших инструментов, однако, по традиции чаще строится механизм откатывания крыши на рельсах. Для этого вдоль стен укладываются два рельса, по которым на колесиках с ребордами (закраинами) крыша откатывается в сторону. Чтобы предотвратить сбрасывание крыши, она должна быть снабжена стальными анкерами, которые не мешают ей двигаться в обычном положении, но удерживают крышу от опрокидывания, например при сильных ветрах. На концах рельсов необходимо установить ограничители для предотвращения скатывания крыши в конце пути. Если крыша тяжела, необходимо снабдить павильон небольшой ручной лебедкой.
Достоинством павильона с откатывающейся крышей является большой обзор; это особенно удобно при учебно-ознакомительных наблюдениях новичков или гостей обсерватории. Такой павильон удобен для установки широкоугольных астрографов, метеорных патрулей, кометоискателей. Главное его достоинство -- простота и низкая стоимость, однако, в последние годы появилось много интересных конструкций куполов, и многие любители склоняются к мысли, что при явных преимуществах купола он ненамного сложнее и дороже. Во всяком случае среди новых любительских обсерваторий все чаще встречаются именно купола. Купол надежно защищает телескоп от ветра, предохраняя его от вибраций, недопустимых при фотографических работах с большим фокусным расстоянием и очень неприятных при визуальных наблюдениях. Купол заметно защищает глаза от городского освещения. Имея удобную аэродинамическую форму, купол создает минимум завихрений при ветре, что при прочих равных условиях повышает качество изображения мелких деталей.
Вообще говоря, верхняя часть обсерватории не обязательно должна иметь сферическую форму. Часто -- это цилиндры, перекрытые слегка "вспарушенным" куполом, как это было у большого рефрактора Пулковской обсерватории до Великой Отечественной войны, или конусом, как это сделано у коронографа высокогорной обсерватории Сакраменто Пик (рис. 90). Такая форма облегчает борьбу со снежными заносами, так как даже при относительно слабом ветре снег не задерживается на кровле. Купол может представлять собой два пересекающихся цилиндра, как это первоначально предполагалось сделать для обсерватории Новосибирской станции юных техников в 1962 г. Подобный купол был построен для крупного телескопа обсерватории Стюард (рис. 91).
Конструкция сферического купола любительской обсерватории показана на рис. 92, а, б. Стены башни делаются так же, как и стены павильона. На верхнем поясе башни укладывается рельс, который в данном случае по необходимости согнут в кольцо. Многие любители изгибают его из водопроводной трубы между двумя столбиками, врытыми в землю. Еще проще его заказать в железнодорожном или трамвайном депо, где имеются простые приспособления для гнутья рельсов, уголков, швеллеров и т. п. Если рельс уложен на верхнем поясе башни, то на нижнем поясе купола крепятся
Рис. 90. Конический "купол" с люком, закрываемым створками. Обсерватория Сакраменто Пик.
ролики. Но можно поступить и наоборот: ролики установить на верхнем поясе башни, тогда круглый трек будет служить нижним поясом купола (рис. 92, в). В этом случае вес купола заметно уменьшится, в особенности если вращение купола производится от электродвигателя с редуктором. Однако более плавно работают механизмы поворота с рельсом на верхнем поясе башни и роликами на куполе.
Небольшие купола поворачиваются руками, однако, наблюдателю в этом случае приходится отходить от окуляра или иметь помощника. Гораздо удобнее один из роликов сделать ведомым от редуктора мотора с кнопочным пультом. Конечно, в этом случае электродвигатель должен быть реверсивным, изменяющим направление вращения. Лучше установить на противоположных сторонах башни два ведущих ролика, купол в этом случае движется гораздо плавнее.
Каркас купола может быть сделав из дерева, водопроводных труб, уголка. На рис. 92 дан пример сферического купола (а) и показана деталь изготовления ребра каркаса, склеенного из нескольких слоев 5-милли-метровых реек, которые изгибаются по шаблону
Рис. 91. "Купол", образованный двумя цилиндрами. Обсерватория Стюард.
(рис. 92, б). Для большей надежности после проклейки всех реек столярным, казеиновым или другим клеем (но до высыхания клея) рейки можно соединить мелкими гвоздиками длиной 15--20 мм через каждые 20--30 см. Толщина ребра составит 15--20 мм для куполов диаметром около 4 м, ширина ребра может быть 5--8 см. Надо следить за тем, чтобы стыки реек в каждом ряду шли "в разбежку" со стыками в других рядах. Деревянный каркас обшивается кровельной сталью или листовым алюминием по обрешетке, к стальному каркасу кровля приваривается.
Рис. 92. Один из вариантов купола любительской обсерватории.
а) Конструкция. 1--каркас, 2--деревянная обрешетка, 3--обшивка кровельной сталью. б) Изгибание реек каркаса со склеиванием и сбиванием мелкими гвоздями. в) г--обрезиненный опорный ролик, 2--обрезиненный радиальный ролик.
Купол может быть склеен из стеклопластика. На специально приготовленном шаблоне склеивается сектор купола из стеклоткани, пропитанной эпоксидной смолой или полиэфирной смолой НП-1. Чтобы склеенный сектор легко снимался с шаблона, шаблон надо густо смазывать вазелином, автолом и т. п. Толщина слоя составляет-3-- 5 мм. Снятие с шаблонов секторы тщательно обрезаются по краю и склеиваются "в торец" с проклейкой изнутри полосами стеклоткани в 2--4 слоя. Купола получаются очень легкими и достаточно прочными.
Купол независимо от формы имеет люк -- прорезь почти от нижнего пояса купола до зенита. Ширина люка колеблется от 1/4 до 1/3 диаметра купола. Люки меньшей ширины неудобны во многих отношениях. Для небольших куполов пригодны две конструкции открывания люка. Первая из них представляет простые створки на шарнирах, которые откидываются на время наблюдений (рис. 90). Большим преимуществом створок, кроме их простоты, является то, что большая часть люка во время наблюдений может быть закрыта, защищая инструмент от ветра, а глаза от постороннего света.
Однако наиболее перспективно так называемое "забрало", которое по криволинейным направляющим с помощью тросов откатывается назад, почти не нарушая аэродинамики купола. Забрало сравнительно просто в
а)
б)
Рис. 93. Конструкция забрала.
а) Забрало откатывается на роликах по направляющим,
б) забрало уравновешено противовесами.
изготовлении, и потому практически все купола и профессиональных и любительских телескопов теперь снабжаются забралами. На рис. 93, а приведена конструкция простого любительского купола с забралом и пример конструктивного решения механизма движения забрала по направляющим. Можно упростить этот механизм (и заодно обращение с ним), как показано на рис. 93, б. Противовес делает возможным управление от руки даже сравнительно большим забралом.
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТУПЕНЧАТЫЕ ШЛИФОВАЛЬНИКИ
Рис. 94. Ступенчатый шлифовальник.
R -- радиус кривизны, х --высота ступеньки, d1, d2--диаметры ступенек.
Профессионалы обычно применяют металлические шлифовальники. Однако выточить сферический шлифовальник с необходимой точностью -- дело чрезвычайно трудное. Р. Кларк предложил [15], а А. С. Фомин существенно усовершенствовал [4, 6] метод изготовления ступенчатых шлифовальников, которые в первом приближении можно считать сферическими (рис. 94). В ходе шлифовки ступеньки довольно быстро сошлифо-вываются и шлифовальник быстро пришлифовывается к зеркалу.
Прежде всего надо рассчитать диаметры ступенек для заданной их высоты. Обычно высоту каждой ступеньки берут равной 0,05--0,1 мм, при этом пользуются формулой
где di -- диаметр ступеньки, R -- радиус кривизны, х -- высота ступеньки, считая от вершины шлифовальника.
Рассмотрим расчет диаметров ступенек на конкретном примере. Допустим, что нам необходимо изготовить шлифовальник для 150-миллиметрового зеркала с радиусом кривизны 2400 мм (фокусное расстояние 1200 мм). Выберем высоту ступенек равной 0,1 мм. Прежде всего вычислим, чему равно 8R. В нашем случае 8 * 2400 = 19200 мм. Эта величина остается постоянной для всех значений диаметров. Далее умножаем 19200 последовательно на 0,1, 0,2, 0,3 и т. д. и записываем результаты в третью колонку табл. 17 (8Rx). Из чисел третьей колонки извлекаем квадратный корень и результат записываем в четвертую колонку. Это и есть
Т а б л и ц а 17
No
х
8Rх
di
D0-di
1
0,1
1920
43,8
106,2 (центр шлифовальника).
2
0,2
3840
62,0
88,0
3
0,3
5760
75,9
77,7
4
0,4
7680
87,6
62,4
5
0,5
9600
98,0
52,0
6
0,6
11 520
107,3
42,7
7
0,7
13440
115,9
34,1
8
0,8
15360
123,9
26,1
9
0,9
17280
131,5
18,5
10
1,0
19200
138,6
11,4
11
1,1
21 120
145,3
4,7
12
1,2
23040
151,8
-
диаметры ступенек d1. Но при вытачивании шлифовальника на токарном станке нам удобнее пользоваться не размером диаметра ступеньки, а величиной подачи резца, которая равна разности между полным диаметром шлифовальника и диаметром каждой ступеньки. Величину поперечной подачи резца внесем в пятую колонку (D0-di).
В последней графе для высоты ступеньки 1,2 мм величина d1 получается равной 151,8 мм, т. е. больше диаметра шлифовальника, поэтому ограничимся 11-й ступенькой.
Как вытачивать выпуклый ступенчатый шлифовальник?
Устанавливаем в кулачках патрона станка плоскую алюминиевую, латунную, стальную или чугунную заготовку. Протачиваем край заготовки при продольной подаче резца. Закончив чистовую обработку, устанавливаем на лимбе барабана поперечной подачи "0" и надежно фиксируем барабан. В дальнейшем при вытачивании ступенек мы будем начинать движение резца от края заготовки или, иначе говоря, будем начинать вращать барабан поперечной подачи с нуля.
Закрепляем суппорт на продольных направляющих и с помощью верхней каретки подводим резец к плоской стороне заготовки. Обрабатываем, "торцуем" заготовку. После того как получится хорошая плоскость, устанавливаем на лимбе верхней каретки "0" и приступаем к вытачиванию канавок. Для этого, вращая барабан поперечной подачи против часовой стрелки, отводим резец за край заготовки, сделав лишние пол-оборота. Это нужно для того, чтобы во время движения резца к заготовке выбрать "мертвый" ход. Теперь подаем резец вдоль продольных направляющих с помощью барабана верхней каретки на 0,1 мм к передней бабке (влево) -- это высота первой ступеньки. Начинаем вращать барабан поперечной подачи по часовой стрелке, и резец начинает приближаться к заготовке. В тот момент, когда он коснется края, на лимбе барабана должен быть нуль. Теперь наша задача -- продвинуть резец настолько, чтобы диаметр ступеньки стал равен расчетному. Для этого подадим резец на величину, указанную в первой строке пятой колонки. Надо помнить, что действительное перемещение резца в два раза меньше того, что показывает лимб на барабан. Дело в том, что при перемещении резца, например, на 5 мм по радиусу заготовки ее диаметр уменьшается на 10 мм. На лимбе указаны изменения диаметра, а не радиуса, и так как в пятой колонке вычислено изменение диаметра, то мы можем отсчитывать на лимбе именно величины пятой колонки.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27