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Ciao a tutti
Apro questa nuova discussione per parlarvi del nuovo progetto che ho in mente di realizzare.
La motivazione vera e propria che mi ha spinto verso questo progetto è il volermi cimentare nella realizzazione di un secondario convesso per un telescopio tipo Cassegrain. L’obiettivo primario quindi è proprio quello di imparare e verificare la mia capacità nel realizzare tale tipologia di ottica.
Nonostante la motivazione che mi ha spinto ad affrontare questo nuovo percorso fosse principalmente la realizzazione di un secondario, mi è parso sensato, prima di tutto, improntare un progetto completo per un telescopio tipo Cassegrain, in modo da avere le caratteristiche dimensionali precise degli specchi e avere quindi dei risultati ben precisi da raggiungere.I calcoli dimensionali sono stati eseguiti utilizzando il software ATMOS e sono di seguito riportati:
La scelta di realizzare un telescopio di tipo Cassegrain è dovuta dal fatto che una volta realizzato il secondario potrò, nel caso in futuro non avessi il tempo materiale per realizzare il primario, acquistarne uno avente costante conica k=-1 (quindi un comune parabolico) avente lunghezza focale pari a 900mm. In questo modo indipendentemente dal diametro del primario riuscirei ad avere un telescopio funzionante (anche se magari non ottimizzato per quanto riguarda l’ostruzione).
Mentre nel caso acquisissi la capacità di lavorare un secondario convesso e avessi il tempo per realizzare anche il primario, mi indirizzerei nella costruzione di un Ritchey Chretien con le stesse specifiche del progetto attuale, in cui cambierebbero solamente le costanti coniche degli specchi. Potrei quindi procedere nella realizzazione del primario per poi ritoccare il secondario fino a portarlo alla forma necessaria per accoppiarsi adeguatamente con il primario.
I risultati dei calcoli suggeriscono un secondario avente un diametro pari 104.6 mm avente un raggio di curvatura pari a 881.25mm.
Come viene suggerito in letteratura, per la realizzazione di un secondario convesso, si dovrebbero lavorare due specchi avente uno (lo specchio) un diametro pari o leggermente superiore a quello indicato dai calcoli e uno ancora leggermente più grande (utensile) per minimizzare i problemi che facilmente si presentano al bordo.Io mi sono fatto tagliare con un macchinario waterjet, da una lastra di 15mm di spessore, due dischi da 115mm di diametro, questo perché mi sono sempre trovato bene lavorando due specchi di uguale dimensione e perché comunque il disco tagliato è di oltre 10 mm di diametro maggiore rispetto al valore suggerito dalle formule, garantendomi quindi un buon margine per tenere sotto controllo i problemi al bordo.
Qui 10 millimetri in più nel diametro del secondario comunque, non andranno ad aumentare inutilmente l’ostruzione, in quanto, come si può notare dai calcoli riportati nel post precedente, il diametro che il baffle (del secondario) oscurerà sarà di 133 mm.Ecco gli specchi appena prima di iniziare a lavorarli:
Ottimo Mirco ! in bocca al lupo per questa nuova avventura, sarò il primo a seguirla con interesse, come puoi immaginare !
permettimi due piccoli suggerimenti su i parametri della configurazione di Atmos:
1- se riduci l’estrazione del fuoco di 15mm e la porti a 260 mm, ti si “semplificano” il raggio di curvatura del secondario e la distanza primario-secondario, diventando misure prive di decimali.
2-se rimani sul Cassegrain “puro” i 30 mmm ci CPL sono eccessivi, il campo corretto è molto minore, io suggerirei intorno ai 12 mm. In questo modo avrai un secondario più piccolo ed una ostruzione del paraluce minore.Inoltre considera che un f9 è una focale giusta per un RC ma è troppo “spinta” per un Cassegrain puro, la coma sarebbe importante appena fuori dall’asse ottico, ma potrai rimediare riducendo il diametro del primario il quale non altera, come hai giustamente detto, i parametri del progetto, ma ti permetterà di avere una focale complessiva almeno a F12.
Gli auguri anche da parte mia.
Imparerò qualcosa seguendo il lavoro assai impegnativo e per questo intrigante.
Mi fa piacere capire che ognuno di voi ha idee ben chiare che fanno vedere il lavoro nella giusta prospettiva.Ciao Massimo, grazie degli ottimi consigli…
Rispondendo un po’ ai tuoi appunti direi:
1) Si è vero hai ragione i numeri verrebbero interi e non con decimali, ma dal punto di vista pratico aver a che fare con una misura intera o con i decimali non mi cambia nulla.2) Concordo! tieni comunque presente che il mio sogno finale sarebbe quello di arrivare all’R-C, quindi terrei questi come valori. Eventualmente per ridurre il campo di piena luce potrei intervenire sui setti interni del paraluce del primario. Dai calcoli in oltre, se imponessi un campo di piena luce di 15 mm, risulterebbe un paraluce del secondario di 115 mm, quindi grande come l’attuale specchio.
La lavorazione vera e propria l’ho iniziata l’altro giorno con passate cordali e carborundum grana 80.
Lentamente lo scavo ha iniziato a generarsi con un approfondimento stimato in circa 3 decimi di millimetro all’ora.Ma quanto devo scavare in tutto?
La profondità da raggiungere con lo scavo la si può facilmente ricavare utilizzando le seguenti formule:Nella tabella sono riportate nella prima colonna le formule per il calcolo del raggio di curvatura della superficie (R) nel caso si conosca la profondità di scavo (h) e il raggio (r) a cui sono collocati i 3 piedini dello sferometro, mentre nella seconda colonna sono riportate le formule per il calcolo della profondità di scavo (h) nel caso si conoscano il raggio di curvatura della superficie (R) e il raggio (r) a cui sono collocati i 3 piedini dello sferometro, raggio che può essere inteso come quello totale dello specchio se si desidera conoscere la profondità totale di scavo.
La tabella in oltre è divisa in due righe, la prima riporta le formule esatte, mentre nella seconda le formule approssimate (essendo h generalmente molto più piccolo di R).Nel caso specifico la profondità totale di scavo risulta essere di 1.845mm (utilizzando la formula esatta) con uno scarto di meno di 2 millesimi di millimetro rispetto al valore che si otterrebbe utilizzando la formula approssimata. Poiché la sensibilità delle mie misure non mi permette minimamente di arrivare alla precisione del millesimo di millimetro risulta evidente che utilizzare la formula approssimata (più semplice) rispetto a quella esatta non comporta nessun problema.
Allo stato attuale sono arrivato ad una freccia di 1.26mm ovvero a circa il 60% del totale. L’intenzione è quella di procedere con la grana 80 fino al raggiungimento del 90-95% della profondità totale per poi passare via via alle altre grane per raggiungere il valore esatto, invertendo casomai la posizione tra utensile e specchio nel caso lo raggiungessi prima di aver terminato la sequenza degli abrasivi.
…
Dal punto di vista teorico sono d’accordo, non cambia nulla, ma credo che all’atto pratico sia più facile ( almeno psicologicamente ) misurare un raggio di curvatura di riferimento di 870 mm piuttosto che 881,25. Allo stesso modo, essendo il Cassegrain ( in tutte le sue varianti ) molto suscettibile a minime variazioni anche sulla distanza tra gli specchi, una misura “secca” di questa distanza di 610 mm , (centro specchio su centro specchio) senza decimali, potrebbe aiutare a posizionarli più agevolmente… ma forse è solo un mio “limite”, so bene che voi ingegneri avete molto più “feeling” di me con i numeri e non vi spaventa di certo qualche centesimale da misurare
ah, non mi ero accorto del successivo messaggio…
quanto scavare lo puoi vedere con Atmos, simulando per lo specchio concavo un newton con la stessa focale e leggendo la “sagitta” riportata
Occhio a considerare solo il diametro effettivo al netto dello smusso, che ( se non considerato ) aumenterebbe la profondità finale.Poi la verifica in prossimità del raggio di curvatura finale è meglio farla come al solito, misurando il riflesso su specchio bagnato.
Ah ecco, non lo sapevo, ora provo subito con il software…
Si certo bisogna considerare lo smusso, se per misurare lo scavo utilizzassi una barra dritta che si appoggia da bordo a bordo. Io comunque non mi pongo il problema avendo il mio sferometro i piedini disposti su una circonferenza di 45 mm di raggio, quindi più piccolo della dimensione dello specchio.Tieni presente che se io avessi degli strumenti che mi permettessero di collocare gli specchi con una precisione di 1 decimo di millimetro non mi cambierebbe nulla metterli a 600 mm di distanza tra loro o a 600.3 tanto sempre con la precisione di 1 decimo di millimetro riuscirei a posizionarli…
Dopo un altro paio d’ore di lavorazione sono sceso alla quota di 1.59 mm ovvero all’86 % del totale.
Ancora poco è sarà ora di passare alla grana successiva…
Piano di lavoro:
La lavorazione di uno specchio convesso non si discosta molto dalla metodologia di lavorazione di uno specchio primario parabolico, semplicemente si invertono di ruolo quello che prima erano considerato lo specchio e quello che era considerato l’utensile. Ora il disco dei due che diventerà convesso sarà lo specchio, mentre quello che diventerà concavo sarà l’utensile.
Quello che cambia sarà la modalità di verifica della forma in quanto tutti i test ottici classici come Ronchi e Foucault non possono essere utilizzati su questo tipo di superficie (in quanto convessa).
Quello che sarà possibile fare, sarà analizzare le frange di interferenza utilizzando un interferometro di tipo newtoniano, ponendo uno sull’altro, separati da un leggerissimo spazio, specchio e utensile. Questo permetterà di risalire alle differenze esistenti tra le due superfici.Sarà necessario quindi, in questa lavorazione, lucidare e portare in tolleranza da prima la superficie concava dell’utensile, che potrà essere testato con i metodi classici e diventerà la superficie di riferimento, e poi anche la superficie dello specchio che potrà essere verificata confrontandola con quella di riferimento dell’utensile.
L’intero procedimento di verifica e la costruzione dell’interferometro l’esporrò più avanti a mano a mano che la lavorazione procederà.
Ciao a tutti, i lavori procedono… Con la grana 80 sono arrivato al 92% della freccia totale e sono poi passato ad utilizzare la grana 220. Le ultime misurazioni indicano che sono in prossimità del raggiungimento della freccia totale, tanto che ormai, la differenza tra la misurazione e il valore di riferimento da raggiungere è dell’ordine di 1-2 centesimi di millimetro, ovvero dell’ordine di grandezza della sensibilità di misura del comparatore.
Le immagini sottostanti si riferiscono alla misurazione fatta sull’ utensile a sinistra (0.865 mm) , e sullo specchio a destra (0.860 mm).
Utilizzando le opportune formule si ricava:
R utensile = 885 mm
R specchio = 883 mmA questo punto riuscire a controllare precisamente il raggio di curvatura della superficie solamente con il comparatore non è più sufficiente, occorre verificare direttamente il raggio di curvatura andando ad illuminare lo specchio (dopo averne bagnato la superficie) e individuare il punto in cui si focalizzano i raggi di ritorno, aiutandosi con un foglio di carta per rilevare il dischetto luminoso.
Il metodo è semplice, ed è esposto molto bene in questo articolo scritto da Enrico:
Determinazione della focale in corso d’opera: un metodo utile nelle fasi di smerigliatura
Con questo metodo ho misurato un valore del raggio di curvatura di 889 mm, ovvero circa 8 mm in più rispetto al valore da raggiungere, il che è ottimo in quanto dovrei riuscire a limare questa quantità con il resto delle grane…
A presto ciao…
Caspita, lavori veloce ! sarà molto interessante questo “diario di bordo”, non credo ci sia in rete un analogo sulla lavorazione del secondario, o comunque è una rarità
Una differenza tra i due raggi è presumibile che ci sia , infatti c’è da considerare che le due superfici sono a contatto tramite interposizione di abrasivo che crea uno spessore piccolo, ma non nullo. Con il passaggio alle grane successive questa differenza dovrebbe attenuarsi fino a diventare quasi zero in fase di lucidatura.
Ciao, grazie Massimo. Si il lavoro procede veloce, anche perché in queste settimane sono a casa in attesa dell’inizio del nuovo lavoro, quindi ne approfitto…
Diciamo che sono ansioso di arrivare alla lucidatura, perché solo allora, con i primi test di Ronchi, potrò rendermi conto se ho lavorato bene con la lavorazione a macchina con il pieno diametro, altrimenti mi toccherà ritornare agli abrasivi…
Verificare la differenza tra i raggi di curvatura di specchio e utensile, era una cosa che incuriosiva anche me, ma alla fine sono arrivato alla conclusione che con gli strumenti di misura che ho a disposizione non riesco a misurarli con precisione e quindi dare un giudizio…i raggi di curvatura che vedi nel post precedente derivano dalle misurazioni fatte, le quali ogni volta che misuro ballano di più o meno un centesimo (il valore che ho messo è quello che mi sembra sia la media tra tutti quelli trovati). Il punto è che un centesimo di millimetro di differenza nella misura della freccia influisce per 10 mm sul raggio di curvatura. Ed essendo la differenza tra i raggi di curvatura delle due superfici (che mi aspetto di trovare) minore della minima differenza che la sensibilità del comparatore mi permette di stimare non riesco a dare una risposta alla mia curiosità…
Ciao a tutti, dopo aver terminato la sessione di lavoro con a grana 80 sono passato via via per le grane 220 400 600 ed 800…E a questo punto è giunta l’ora della lucidatura:
Per prima cosa ho realizzato i due utensili a pieno diametro in pece, uno per lo specchio, e uno per il vetro concavo, che devo dire essere riuscito a beccarne la giusta durezza al primo tentativo…
Durante la lavorazione si sente proprio che il vetro morde la pece e si forma la schiumetta bianca dell’ossido di cerio e si ode quel ssssssss sssssss tipico di quando le cose stanno andando nel verso giusto…Come detto sin dall’inizio, la mia intenzione era quella di riuscire a fare anche la lucidatura a macchina con gli utensili a pieno diametro ma dopo una breve sessione di lucidatura, quanto basta per far iniziare a riflettere la superficie, ho effettuato i primi test di Ronchi notando che la configurazione settata della macchina non riusciva ad ottenere una superficie bella sferica. Così ho fatto diverse prove ma non ne ho mai trovata una che riuscisse a generare una superficie bella regolare. Ho notato che sarebbe necessario utilizzare un utensile più piccolo tipo 75-85% del diametro per ottenere una buona sfera (come già ho avuto modo di sperimentare nella lavorazione del 400 f4.8).
Ad ogni modo ho effettuato una buona parte della lucidatura a macchina ed ora la sto continuando, fino al raggiungimento del lucido, a mano con corse classiche 1/3 COC così da sistemare la forma ed arrivare alla sfera.Domani se ho un po’ di tempo spero di riuscire a postare qualche foto dei test.
Per realizzare e testare una superficie ottica convessa è necessario procedere in maniera un po’ diversa rispetto a come si procede per realizzare ad esempio il primario di un newton. L’intero procedimento di realizzazione, per ragioni di tempo, non lo descrivo qui, soprattutto perché l’ho ha già fatto magnificamente Giulio in questo articolo:
Riassumendo quindi, sarà necessario dare alla superficie concava dell’utensile la stessa curvatura e costante conica dello specchio che si intende realizzare, in quanto questa fungerà da riferimento rispetto al quale verrà valutata quella dello specchio convesso, tramite frange di interferenza con un interferometro di tipo newtoniano.
Questo tipo di interferometro è estremamente semplice da realizzare e ne descriverò la costruzione più avanti, non appena sarò in possesso di tutti i componenti necessari. Le frange in realtà si riescono a vedere già mettendosi semplicemente sotto una lampada al neon, ma serve un tipo di illuminazione monocromatica per non avere frange di interferenza di colori diversi, per questo è necessario costruire l’apparecchiatura appositamente.
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