Для фотографирования планет и Луны можно использовать главный фокус телескопа. Здесь можно получить снимки фаз Луны с большим числом кратеров и других деталей, можно сфотографировать систему спутников Юпитера, но значительно интереснее попытаться получить крупномасштабные фотографии участков поверхности Луны, фотографии поверхностей планет, колец Сатурна и т. д. Однако при фокусном расстоянии 1200 мм масштаб изображения таков, что полный диск Луны получается на негативе кружком диаметром 11 мм. При 10-кратном увеличении фотоувеличителем при печати можно получить достаточно резкое изображение диаметром 110 мм. Юпитер в главном фокусе будет иметь диаметр 0,23 мм и подробностей на его поверхности сфотографировать не удастся.
Для того чтобы масштаб изображений планет был приемлемым, надо увеличить эквивалентное фокусное расстояние. Для этого следует применять или линзу Барлоу, или окулярную камеру. Эквивалентное относительное отверстие чаще всего выбирается равным 1/100--1/150. Это значит, что нам потребуется 8--12-кратное увеличение.
На рис. 85 показаны примеры окулярных камер. В схеме а) объектив О проецирует изображение из фокальной плоскости телескопа f' на фокальную плоскость окулярной камеры f'1. Камера работает наподобие фотоувеличителя: вместо негатива -- изображение Луны или планеты в фокусе телескопа, вместо изображения на столе -- изображение Луны или планеты на фотопленке.
Положение объектива относительно фокальной плоскости телескопа и изображения на матовом стекле можно легко определить на практике. Для этого возьмем лампочку от карманного фонарика, поднесем к ней микрообъектив передней его стороной, а если это фото или кинообъектив,-- задней и попытаемся спроецировать изображение волоска на любой экранчик. Добившись резкости на экране, измерим расстояние объектива от волоска и экрана. Масштаб изображения получим, положив лампочку на миллиметровку и оценив длину волоска, а потом разделив длину изображения на длину самого волоска.
Надо помнить, что часто описываемые окулярные камеры, работающие с окуляром в качестве проекционной системы, на практике плохи, так как окуляр дает слишком плохие изображения при проекции, в чем нетрудно убедиться, проецируя изображение волоска лампочки с помощью окуляра, микрообъектива
б)
Рис. 85. Фотографирование с помощью окулярной проекции.
а) Схема "окулярной" проекции с помощью объектива от 16- или 8-мм кинокамеры, б) камера с объективом, установленная сразу за окуляром.
или кинообъектива. Проецировать надо в большом масштабе, например на стену, сравнивая качество изображения и прежде всего наличие цветной каймы (хроматическая аберрация), бесцветного туманного ореола (сферическая аберрация), контраста изображения в целом (паразитное рассеяние на линзах). Этим способом можно легко и быстро выбрать подходящий объектив. Если все-таки читатель на первых порах вынужден пользоваться окуляром, его надо снабдить желтым светофильтром, чтобы уменьшить влияние хроматической аберрации.
В качестве собственно камеры лучше всего применить зеркальный фотоаппарат типа "Зенит". Большое преимущество зеркальных камер в том, что изображение, предназначенное для фотографирования, можно наблюдать непосредственно перед съемкой на матовом стекле. При этом видны все дефекты изображения: недостаточная резкость, наличие засветки, волнение изображения из-за атмосферных помех, виньетирование и т. п.
Проекционную трубу на первых порах можно собрать из насадочных (удлинительных) колец к фотоаппарату и бумажно-клеевой трубки, но лучше, конечно, трубку выточить, предусмотрев в ней оправу для проекционного объектива.
Можно несколько упростить процедуру съемки с окулярным увеличением. Для этого достаточно, не вынимая окуляра из окулярной трубки, установить сразу за окуляром фотоаппарат с его "штатным" объективом. После окуляра пучок света выходит параллельным и падает на объектив фотоаппарата, объектив его снова фокусирует на матовое стекло (рис. 85, б). Диафрагма объектива фотоаппарата должна быть открыта до диаметра несколько больше выходного зрачка телескопа.
Эквивалентное фокусное расстояние системы равно фокусному расстоянию фотообъектива, умноженному на увеличение телескопа при визуальном наблюдении с данным окуляром. Так, если фокусное расстояние объектива 50 мм, а увеличение телескопа 50 раз, то эквивалентное фокусное расстояние системы равно 2500 мм. Если в случае нашего 150-миллиметрового телескопа с фокусным расстоянием 1200 мм потребуется эквивалентное фокусное расстояние 5000 мм, то, значит, масштаб изображения возрастет в 4,2 раза. Для получения эквивалентного фокусного расстояния 5000 мм с 50-миллиметровым фотообъективом потребуется увеличение телескопа в 100 раз. Нам придется взять окуляр с фокусным расстоянием 12 мм. Этот способ применяется обычно при небольшом увеличении, когда фотографируется Луна или участки ее поверхности. § 71. "ОЛЛ-СКАЙ" КАМЕРА
"Олл скай" (аll sky) в переводе с английского значит "все небо". "Олл-скай" камера -- это камера, которая в состоянии одновременно сфотографировать все или почти все небо. Наиболее подходящим объективом для этого служит так называемый "фиш ай" ("рыбий глаз") -- специальный объектив с углом зрения 170-- 180º. К сожалению, эти объективы дороги, и любители нашли другой достаточно остроумный способ фотографировать все небо (рис. 86). Для этого берется обычный фотоаппарат, например "Зенит" или "Зоркий", и устанавливается перед выпуклым зеркалом большой кривизны. Таким зеркалом может быть алюминированная конденсорная линза большого диаметра, химическая колба; на худой конец можно взять елочный
Рис. 86. "Олл-скай" камера.
А -- выпуклое зеркало, a -- угол между нормалями на краях зеркала. Угол зрения системы в два раза больше угла a.
шарик как можно большего диаметра, конечно, без рисунка на посеребренной части.
Шарик или зеркало устанавливается перед фотоаппаратом на некотором расстоянии с таким расчетом, чтобы фотоаппарат мог сфотографировать отражение предметов в этом выпуклом зеркале. Разумеется, изображение будет сильно искажено, но это неизбежно, так как невозможно без искажений спроецировать сферу на плоскую пленку. Искривление прямых линий в выпуклом зеркале называется дисторсией. Дисторсия свойственна и сверхширокоугольным объективам типа "фиш ай".
В шарике или колбе отражается и фотоаппарат, но площадь, которую занимает его изображение, мала, и с этим приходится мириться. Чтобы площадь изображения фотоаппарата уменьшить, желательно фотографировать зеркало длиннофокусным объективом.
Для того чтобы в зеркале отражалось все небо, достаточно, чтобы угол a был равен примерно 90º.
"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. Обычно один полный поворот барабана соответствует уменьшению диаметра на 10 мм. Поэтому, если в числах пятой колонки перенести запятую на один знак влево, целое число будет показывать число поворотов барабана по часовой стрелке, а дробь после запятой нужно отсчитывать по делениям барабана. Например, при вытачивании первой ступеньки надо сделать 10 полных оборотов барабана и, продолжая вращать барабан, отсчитать 62 деления на лимбе. При вытачивании шестой ступеньки надо сделать четыре полных оборота барабана и отсчитать на лимбе 27 и т. д.
Проточив первую ступеньку, возвращаем резец на место, отведя его несколько дальше края, как и в первый раз. Подаем резец еще на 0,1 мм к заготовке, вращая барабан верхней каретки, и опять подаем резец к центру заготовки по радиусу. На этот раз делаем по часовой стрелке восемь полных оборотов барабана и 80 делений отсчитываем на лимбе. Так, снимая по 0,1 мм и продвигая резец по радиусу с каждым разом все меньше и меньше, мы вытачиваем все 11 ступенек.
Рис. 95. Ступенчатый шлифовальник для 165-миллиметрового мениска.
Из-за большой кривизны мениска высота ступенек выбрана равной 0,5 мм. Обратите внимание на монотонно уменьшающееся расстояние между ступеньками от центра к краю.
Нужно следить за тем, чтобы резец был хорошо заточенным, а образующийся нагар нужно убирать сразу, как только резец отведен за край заготовки в исходное положенное. После окончания протачивания ступенек на краю шлифовальника надо сделать фаски. Ширина ступенек монотонно уменьшается к краям (рис. 95). Если в этой, легко обнаруживаемой закономерности окажутся один-два сбоя, то это не очень страшно, так как во время шлифовки образуется единая сферическая поверхность и одна из несошлифовавшихся канавок существенно не повлияет на форму зеркала. Обдирать заготовку зеркала можно сразу на ступенчатом шлифовальнике. Но, для того чтобы не "срезать" вершину шлифовальника, шлифовку надо вести как через центр, так и по хорде, следя из тем, чтобы ступеньки шлифовальника сошлифовывались одинаково по всей его поверхности. Однако можно начать обдирку зеркала и с помощью трубчатого шлифовальника, а уже потом начать шлифовку на шлифовальнике.
В заключение заметим, что толщина металлического шлифовальника должна быть такой же, как и толщина зеркала. Во-вторых, формула, приведенная в начале параграфа для вычисления диаметров ступенек, справедлива для параболоида. Так как наше зеркало очень мало отличается от параболоида, во время шлифовки этой разницей можно совершенно пренебречь. Однако в тех случаях, когда читатель захочет выточить ступенчатый шлифовальник для шлифовки линз большой кривизны, придется воспользоваться точной формулой для сферы, так как при значительных радиусах кривизны отступления параболоида от сферы значительны. В этом случае диаметр ступеньки вычисляется по формуле
При вытачивании вогнутых шлифовальников расточка ведется от просверленного в центре отверстия диаметром 6--8 мм для больших и 2--3 мм для малых шлифовальников. Величина подачи резца (к себе) берется из четвертой колонки таблицы. Пятая колонка в этом случае не нужна.
2. ШЛИФОВАЛЬНО - ПОЛИРОВАЛЬНЫЕ СТАНКИ
Читатель, знакомый с механическими работами, и уж, наверное, кружок телескопостроения могут сделать себе шлифовальную машину, работа на которой значительно приятнее ручной обработки зеркала. Так как машина освобождает руки любителя, он может во время шлифовки зеркала значительную часть времени высвободить для других целей. Машина позволяет увеличить давление и, следовательно, скорость обработки зеркала. Скорость обработки возрастает еще и потому, что при машинной обработке гораздо больше времени идет как "чистое" время шлифовки, тогда как при ручной много времени тратится непроизводительно. Наконец, станок позволяет чище и качественнее выполнить шлифовку и полировку.
Как правило, все шлифовально-полировальные станки имеют две главные детали--шпиндель, на котором вращается шлифовальник, и поводок, который заставляет зеркало совершать поступательные движения. Рассмотрим кинематическую схему простого станка (рис. 96).
Электродвигатель 1 мощностью 50--100 ватт через редуктор приводит во вращение вал кривошипа 2. Кривошип заставляет через шатун 3 качать "хобот" 4 с поводком 5. Поводок заставляет качаться зеркало 6, Хобот, так же как и шатун, должен иметь возможность изменять длину, для того чтобы можно было шлифовать по хорде и через центр, а шатун -- чтобы можно было менять вынос поводка. Для изменения размаха меняется радиус кривошипа. В одних конструкциях радиус меняется перестановкой оси кривошипа в несколько отверстий, просверленных на разных расстояниях от центра кривошипа, в других возможно плавное перемещение кривошипа по направляющим.
На вал кривошипа надета звездочка для цепи Галя от велосипеда, на валу шпинделя 7 -- вторая звездочка. Очень важно, чтобы передаточное отношение между звездочками не равнялось целому числу (2, 3 и т. д.), чтобы шлифовальник двигался все время по различным азимутам, не проходя дважды по одному и тому же.
Во время обдирки и в меньшей степени по время тонкой шлифовки и полировки на поводок устанавливается достаточно большой груз 8. Его масса может достигать нескольких килограммов. Поэтому все узлы машины, особенно валы кривошипа и шпинделя, оси и хобот с шатуном должны быть достаточно жесткими.
Во время машинной обработки надо внимательнее следить за влажностью шлифовальника и зеркала. На машине они высыхают быстрее из-за более интенсивной работы. Высохший же абразив может стать причиной царапин, и более того, если зеркало присосется к шлифовальнику, поводок может выскочить из гнезда и повредить зеркало. Чтобы предотвратить последнюю неприятность, Р. Кокс предложил делать шайбу, наклеиваемую на зеркало, придавая ей форму, показанную
Рис. 96. Шлифовально-полировальные станки.
а) Общий вид шлифовально-полировального станка для зеркал диаметром до 150 мм. б) Кинематические схемы: 1--электродвигатель, 2-- кривошип, 3 -- шатун, 4--"хобот", 5--поводок, 6--обрабатываемое зеркало, 7 -- вертикальный шпиндель. в) Регулируемый кривошип. г) Шайба, наклеиваемая на зеркало.
на рис. 96, г. Как видно, если сейчас поводок выскочит из гнезда, он останется на шайбе.
Для того чтобы абразив легче распределялся по шифовальнику, Кокс предлагает добавлять в суспензию немного моющего средства типа стирального порошка.
Д. Д. Максутов приводит [3] формулу максимальной скорости вращения шпинделя шлифовальной машины при обработке зеркал разного диаметра:
об/мин,
где D -- диаметр зеркала в мм.
3. ЛИТЕЙНЫЕ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ЛЮБИТЕЛЯ
Рис. 97. Разнимаемая на две половинки деревянная модель вилки.
Литье позволяет сравнительно простыми средствами получить детали достаточно сложной конфигурации. Для организации литья необходима электромуфельная печь. Металл расплавляется в тигле, который представляет собой стальную цилиндрическую или прямоугольную емкость со стенками 3--5 мм толщины. Для выемки тигля из печи нужны клещи с длинными ручками или сантехнический "французский" ключ достаточно большого размера. При выемке тигля с расплавленным алюминием или латунью надо быть крайне осторожным.
Для изготовления литейных форм из земли необходимо запастись литейным песком, который без особого труда можно достать в любом литейном цехе. Если же такого цеха поблизости нет, можно обойтись супесчаником, который представляет собой природную смесь песка и глины. Супесчаник немного увлажняется до такого состояния, когда он только начинает "держать" форму. Для проверки берем горсть супесчаника и сжимаем в руке. После этого земля должна сохранить в основном форму и следы морщин на руке. Чрезмерное количество воды крайне нежелательно, так как во время заливки металла будет выделяться пар, который образует в детали пустоты и раковины.
Наконец, нужно установить формовочный стол, на котором будут изготавливаться земляные формы. Этот
Рис. 98. Формовка
1 - опока, 2 -- формовочная земля, 3 -- модель, 4 - душник, 5 -- трамбовка.
стол должен стоять в непосредственной близости к печи. Его поверхность должна быть достаточно гладкой.
Литье осуществляется в земляные формы, представляющие собой деревянные ящики без дна (опоки), набитые литейным песком (землей) с полостью, которую заполняет металл. Эти полости образуются с помощью моделей, изготавливаемых обычно из дерева. Для того чтобы металл попадал в форму, в земле делается литник, а для выхода горячего воздуха и газов из формы она снабжается выпорами, куда выходит и излишек металла.
Деревянные модели обрабатываются обычным инструментом по дереву и собираются на клею и гвоздях. Возможно применение в неответственных местах небольшого количества пластилина. Для того чтобы модель легко вынималась из земли, ее боковые поверхности имеют формовочные уклоны ("конусность"), вся модель перед началом формовки посыпается тальком (детской присыпкой).
Рис. 99. Накладывание второй половинки модели на первую.
1 -- модель, 2 -- штыри.
Рис. 100. Завершение формовки.
1 -- замки опок, 2 -- модели литника и выпоров.
Рис. 101, Укладка заформовываемых деталей. 1--заформовываемые детали.
Рис. 102. Заливка металла.
Порядок формовки и литья подробно показан на рис. 97--101. Кратко опишем его.
1. Устанавливаем на подмодельный стол одну из половинок модели (рис. 97).
2. Устанавливаем нижнюю опоку 1 (рис. 98), припудриваем модель 3 тальком. Через сито наносим на модель мелкий (облицовочный) песок или тальк. Насыпаем лопаткой формовочную землю 2 с трамбовкой сначала возле модели и стенок и углов опоки.
3. Засыпаем остальную часть земли с утрамбовкой сначала острым, а потом плоским концами трамбовки. Срезаем линейкой лишнюю землю сверху нижней опоки.
4. Накалываем душником 4 вентиляционные каналы вблизи модели.
5. Переворачиваем нижнюю опоку на 180º вместе с моделью.
6. Устанавливаем верхнюю часть модели с помощью штырей (рис. 99). Наносим на модель тальк.
Рис. 103. Отделка отлитой детали. 1 -- деталь, 2 -- выпоры, 3 -- удаляемая часть заформованной детали.
7. Устанавливаем по штырям верхнюю опоку (рис. 100), модель литника и модель выпоров.
8. После нанесения на модель сеяного через сито песка набиваем опоку землей, трамбуем, накалываем вентиляционные каналы, срезаем линейкой излишки земли сверху опоки.
9. Разнимаем опоки.
10. С помощью вворачиваемого в половинку модели шурупа вынимаем модель, осторожно постукивая по ее периметру.
11. Отделываем и производим мелкий ремонт обеих форм. Укладываем заформовываемые детали (рис.101), вынимаем модели литника и выпоров.
12. Накрываем нижнюю опоку верхней с совмещением их с помощью винтов (рис. 102). Затем форму надо тщательно просушить.
13. Заполняем форму расплавленным металлом, даем отливке остыть и вынимаем ее через 40--50 минут после залива металла
14. Зачищаем деталь (рис. 103) напильником с удалением ножовкой выпоров и литника 2.
При изготовлении деталей литьем возможна заформовка других деталей, сделанных из более тугоплавкого материала. Чаще всего это стальные оси, втулки, корпуса осей и т. п.
На примере изготовления вилки литьем (см. рис. 101) мы познакомились с заформовкой полярной оси и полуосей склонений. Аналогичным образом соединяются ось склонений и фланец для крепления трубы телескопа, корпус полярной оси и вертикальной стойки и т. п.
4. НЕМНОГО О ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Давно канули в Лету времена, когда любитель, шлифуя свое зеркало, ходил вокруг бочки, устраивал теневой прибор из керосиновой лампы или сколачивал монтировку и трубу из теса.
Большинство любителей может при желании воспользоваться металлообрабатывающими станками, которыми оснащены школы, дворцы пионеров, станции юных техников, не говоря уже о ПТУ, техникумах или вузах. Современный любитель настолько оснащен техникой, что приходится принять некоторые меры предосторожности, чтобы эта техника не стала причиной неприятности.
Одно из самых обязательных условий работы на металлообрабатывающих станках -- меры защиты от поражения электрическим током. С этой целью совершенно необходимо, чтобы станок был надежно заземлен. Важно, чтобы подключение и заземление станка выполнял специалист-электрик. Автору известен случай, когда квалифицированный любитель с большим стажем из-за беспечности подвергся серьезным ожогам электрическим током напряжением 380 В и только благодаря счастливой случайности остался жив.
Обычно не придают большого значения тому, что работа на токарных, сверлильных, фрезерных станках обязательно должна вестись в защитных очках. Даже среди профессиональных металлистов-лихачей попадаются люди с поврежденным зрением.
Ни в коей мере нельзя производить замеры детали, не остановив станка. Нельзя смахивать стружку рукой при работающем станке. Дело в том, что при быстром вращении фрезы, ее внешние части становятся мало заметными. При токарных работах стружку, особенно стальную, надо убирать только стальным крюком и только после остановки станка. Автор сам не раз становился жертвой собственного легкомыслия, прежде чем осознал, что стальная стружка гораздо прочнее на разрыв, чем может показаться неискушенному токарю, поэтому убирать ее можно только крюком, если не хотим, чтобы наши руки постепенно покрывались глубокими шрамами.
Устанавливая деталь в патроне передней бабки токарного станка, надо закрепить ее надежно, а если деталь длинна, то упереть ее конусом задней бабки. Закрепляя деталь в патроне, надо следить за тем, чтобы кулачки патрона не выступали больше чем на 15-- 20 мм. Если диаметр детали велик, нужно не полениться и заменить прямые кулачки на обратные.
Ни в коем случае нельзя сверлить детали, особенно мелкие, держа их руками. Детали должны