Л Сикорук - Телескопы для любителей астрономии
массу телескопа. Кроме чисто эстетической стороны этой инженерной задачи, есть еще и утилитарная сторона дела: большинство любителей не имеет постоянной обсерватории и вынуждено выносить телескоп на площадку чаще всего в одиночестве.
Из существующего многообразия конструкций трубы телескопа выберем круглую трубу. Описанная в книге М. С. Навашина и других руководствах "чикинская доска" слишком примитивна и требует ненамного меньше труда, чем описанная здесь круглая труба. Квадратная труба, сделанная из дерева, слишком тяжела, а сделанная из металла (например, алюминия) слишком трудоемка при посредственных качествах. Фермы, в том числе ферма Серрюрье [1], и предварительно напряженная ферма А. Н. Подъяпольского [4, 6] слишком трудоемки и рациональны только для сравнительно больших телескопов, когда другого разумного решения просто нет. При диаметре зеркала до 300--400 мм и ее длине до 2--2,5 м нет смысла отказываться от круглой тонкостенной трубы.
Заметим, что многие зарубежные фирмы на протяжении уже двух десятилетий выпускают такие трубы подобных размеров, склеенные из стеклоткани, а, начиная с конца 70-х годов, многие из них перешли на бумажно-клеевые трубы как еще более рациональные. Для телескопов указанных размеров жесткость этих труб вполне достаточна, а масса несоизмеримо меньше массы металлических.
Если диаметр трубы небольшой, подберем болванку из дерева, металлическую или асбоцементную трубу с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубы телескопа. Этот последний должен быть на 25-- 30 мм больше диаметра зеркала, но если размеры оправы вынуждают взять больший диаметр, значит, надо его увеличить. На эту болванку плотно наматываем два слоя газетной бумаги, и чтобы она не разматывалась, "прихватываем" канцелярским клеем или изолентой. После этого смазываем газету каким-нибудь маслом, чтобы она впоследствии не прилипла к эпоксидной смоле.
Приготовим 150--200 г эпоксидной смолы. Оборачиваем болванку одним слоем ватмана без смолы и после этого намазываем полосу шириной 200--300 мм вдоль трубы смолой на внутренней стороне бумаги. Намазывать лучше всего широкой лопаткой в виде шпателя, постоянно следя за тем, чтобы слой смолы был одинаковой толщины и без неоднородностей. Нужно, чтобы ватман наматывался совершенно ровно, не перекашиваясь при намотке. После примерки наматываем смазанную часть на болванку и намазываем еще 200--300 мм. Наматывая ватман, очень важно следить за тем, чтобы между слоями не образовывалось пустот. Если это произошло, нужно постараться выдавить воздух, разглаживая лист. Если это не помогает, надо лезвием бритвы надрезать "пузырь" и выдавить воздух в разрез, разгладив бумагу.
Смола быстро твердеет, поэтому не нужно готовить ее более 200 г. Когда смола кончается, очень важно очистить посуду, не оставив твердеющей смолы, так как в следующей порции смолы будут попадаться твердые комочки, которые трудно устранить.
Обычно ширина листа ватмана недостаточна для полной длины трубы, в этом случае склеиваем две трубы длиной в ширину ватмана и половинной толщины. После затвердевания обеих половинок составляем их торцами и наворачиваем лист ватмана на стык. Для лучшей стыковки труб очищаем края от наплывов смолы и косо намотавшихся краев трубы. Навернув среднюю часть трубы, наворачиваем бумагу на ее концы. Ширина этих полос, разумеется, меньше полной ширины бумаги. Подобным образом поступаем, если длина болванки мала. Нужно следить за тем, чтобы швы всегда были "в разбежку" -- не совпадали один с другим. Важно, чтобы бумага или стеклоткань не просто склеивались, а хорошо пропитывались на всю толщину листа. Только в этом случае получается достаточно однородная и прочая масса. Поэтому нужно, чтобы смола была не слишком густой. Если она густа, можно добавить пластификатора или просто ацетона. Ацетон наливается в посуду, куда наложена густая смола без отвердителя и оставляется до полного растворения смолы. Обычно на это требуется около суток.
Общая толщина стенок трубы 150-миллиметрового рефлектора должна быть 3--4 мм, если труба склеена из ватмана и 2--3 мм, если из стеклоткани. Расчеты показывают, что жесткость на продольный изгиб 200-миллиметровой трубы (для 150--170-миллиметрового
зеркала) при толщине бумажных стенок 3--4 мм с эпоксидной смолой не ниже, чем жесткость на изгиб сплошного стального стержня диаметром около 65 мм. На первый взгляд этот результат кажется совершенно бессмысленным. Чутье подсказывает нам, что стальной стержень должен быть значительно жестче бумажного. Но если вспомнить, что сейчас речь идет только о жесткости при продольном изгибе трубы от совершенно равномерно распределенной по ней нагрузки, то такой результат удивлять не будет.
В действительности на трубу действуют несколько сосредоточенных нагрузок: вес оправы и зеркала, оправы диагонального зеркала, окулярного узла и, наконец, реакция опоры -- оси склонений, к которой прикреплена труба. Если на стенку тонкостенной трубы воздействовать большой сосредоточенной нагрузкой, например просто сильно надавить рукой, она прогнется, а может и проломиться. Для того чтобы этого не случилось, надо ввести несколько ребер жесткости, которые, мало добавляя в массе, значительно увеличат жесткость при сосредоточенных нагрузках. Эти ребра могут выглядеть как дополнительные кольца из металла или все той же бумаги или стеклоткани. На рис. 57, а показана такая труба в разрезе. Сначала склеиваются кольца толщиной примерно 4--5 мм и длиной по 100 мм для концов трубы и 200 мм для того места, где будет крепиться ось склонений. Потом на эти кольца наворачиваются слои собственно трубы. Ребра жесткости можно навернуть и сверху трубы, но при этом несколько пострадает внешний вид телескопа.
Если автору книги не удалось убедить читателя в целесообразности бумажно-клеевой трубы или трубы из стеклопластика, он может изготовить и металлическую трубу. Материалом здесь будет служить листовая, 0,5--0,8 мм, сталь или листовой алюминий. Толщина слоя алюминия 0,8--1 мм. В качестве ребер жесткости можно использовать три старые алюминиевые кастрюли с незавальцованными краями, дно которых вырезается с таким расчетом, чтобы оставался внутренний бортик шириной около 15 мм для нижнего конца трубы, 10 мм для средней части и около 5 мм для верхней части (рис. 57, б). Впрочем, от третьей кастрюли можно отказаться, если завальцевать верхний край трубы. Делается это с помощью плоскогубцев, которыми постепенно отгибая наружу край на ширину 8--10 мм, мы обходим всю окружность (рис. 56, г). После первого круга, когда край отогнут на 40--45є, повторяем операцию, отгибая кромку на 5--6 мм еще
а)
в) г)
Рис. 57. Конструкция круглой трубы. а) Бумажная труба, б) металлическая труба, в) клепка, г) вальцевание.
на 45є, наконец, отгибаем кромку шириной около 2--3 мм еще на 45є.
Продольный шов свернутого в трубу листа склепы выем (рис. 57, в) или соединяем болтами с гайками. Кастрюли так же приклепываются или соединяются с трубой винтами. Надо обязательно иметь в виду, что жесткой будет такая труба, где ребра жесткости (кастрюли без дна) будут вставлены в трубу с достаточным трением так, чтобы ребра слегка распирали трубу.
49. КРЕПЛЕНИЕ УЗЛОВ К ТРУБЕ
Даже после того как мы ввели ребра жесткости, надо рационально распределить внешние нагрузки. Под шляпки винтов, которыми опорная пластина
оправа зеркала крепится к трубе, надо подложить шайбы, чтобы увеличить площадь опоры шляпки. То же надо сделать во всех случаях, когда шляпка или гайка опирается непосредственно на бумагу или стеклоткань.
Окулярная трубка крепится к трубе с помощью фланца. Для того чтобы плоская поверхность фланца сочленялась с цилиндром трубы, на трубе надо сделать "прилив", имеющий плоскую поверхность. Вокруг круглого отверстия для пучка лучей на стенке трубы телескопа сделаем из пластилина два бортика -- один по диаметру отверстия, а второй- по наружному диаметру фланца. Высота бортика по всей окружности должна быть одинаковая и превышать наиболее высокую часть горизонтально положенного цилиндра трубы на 3-- 5 мм. Между двумя бортиками наливаем эпоксидную смолу. Чтобы в дальнейшем смола не растрескалась, ее надо армировать с помощью кусочков любой ткани, лучше стеклоткани. Эти кусочки погружаются в смолу, смачиваются в ней и укладываются между пластилиновыми бортиками. После того как высота этого слоя материи и смолы на 2--3 мм не дойдет до края бортиков, остановимся и, если надо, немного дольем смолы, чтобы поверхность "прилива" стала совершенно ровной. Осторожно положим трубу так, чтобы "прилив" образовал поверхность, перпендикулярную к оптической оси окуляра. После затвердевания смолы в "приливе", так же как и во фланце окулярной трубки, сверлятся отверстия для крепежных болтиков, которых должно быть 3 или 4 (см. рис. 56, а).
Можно поступить и иначе. Из 2-миллиметрового листа алюминия или 1--1,5-миллиметрового листа стали вырежем прямоугольник. Края его согнем, как показано на рис. 56, б, в. Сгибать нужно в тисках, постукивая молотком возле места, где пластина зажата.
