Einen Teleskopspiegel zu Hause schleifen. Bau eines Amateurteleskops aus chinesischen Komponenten. Praktische Anwendung von Solarkonzentratoren

In diesem Schema ist Spiegel 1 die Linse, auch Hauptspiegel genannt. Dieser Spiegel ist parabolisch oder sphärisch. Spiegel 2 wird als Diagonalspiegel bezeichnet - dieser Spiegel lenkt einen Strahl reflektierter Strahlen durch das Okular zum Beobachter. Das mit der Nummer 3 gekennzeichnete Element ist die Okulareinheit.

Der Fokus des Hauptspiegels und der Fokus des in den Okulartubus eingesetzten Okulars müssen übereinstimmen. Der Brennpunkt des Hauptspiegels ist definiert als die Spitze des Kegels der vom Spiegel reflektierten Strahlen.

Ein gewöhnlicher haushaltsüblicher Flachspiegel eignet sich nicht immer als Diagonalspiegel in einem selbstgebauten Teleskop - ein Teleskop braucht eine optisch genauere Oberfläche. Daher kann eine ebene Fläche einer plankonkaven oder plankrümmten optischen Linse als Diagonalspiegel verwendet werden, wenn diese Fläche zuvor mit einer Silber- oder Aluminiumschicht beschichtet wird.

Die Abmessungen eines flachen Diagonalspiegels für ein selbstgebautes Teleskop werden aus der grafischen Konstruktion eines Strahlenkegels bestimmt, der vom Hauptspiegel reflektiert wird. Wenn der Spiegel rechteckig oder elliptisch ist, beziehen sich die Seiten oder Achsen im Verhältnis 1: 1,4 aufeinander.

Objektiv und Okular eines selbstgebauten Spiegelteleskops sind im Teleskoptubus senkrecht zueinander montiert. Um den Hauptspiegel eines selbstgebauten Teleskops zu montieren, benötigen Sie einen Rahmen, Holz oder Metall.

Der Tubus eines selbstgebauten Teleskops ist aus einem Stück gefertigt Metallrohr, aus mehreren Lagen zusammengeklebter Pappe. Sie können auch eine Metall-Karton-Röhre herstellen.

Drei Lagen dicker Karton sollten mit einer Tischlerei zusammengeklebt werden oder Kaseinkleber, dann das Papprohr in die Metallverstärkungsringe einführen. Eine Schale für den Rand des Hauptspiegels eines selbstgebauten Teleskops und eine Pfeifenabdeckung sind ebenfalls aus Metall.

Die Länge des Tubus (Tubes) eines selbstgebauten Spiegelteleskops sollte der Brennweite des Hauptspiegels entsprechen und der Innendurchmesser des Tubus sollte das 1,25-fache des Durchmessers des Hauptspiegels betragen. Von innen sollte der Tubus eines selbstgebauten Spiegelteleskops "geschwärzt" werden, d.h. mit mattschwarzem Papier überkleben oder mit schwarzer matter Farbe bemalen.

Ein selbstgebautes Spiegelteleskop muss auf einer speziellen Montierung montiert werden - einer Montierung vor dem Gebrauch.

Schauen wir uns nun genauer an, wie man einen Spiegel schleift:

Wenn die Brennweite des Hauptspiegels bei einem Durchmesser von 100 mm mehr als 700 mm und bei einem Durchmesser von 120 mm mehr als 900 mm beträgt, ist es besser, die Oberfläche des Spiegels nicht parabolisch, sondern sphärisch zu gestalten , was viel einfacher ist.
Für die Herstellung eines solchen sphärischen Spiegels werden zwei Scheiben (mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Dicke von mindestens 8-10 mm, mit einem Durchmesser von 120 mm - ca. 12-14 mm) aus gut geglühtem Glas benötigt , zum Beispiel Spiegel, Display und Bullaugenglas. Wenn es dick ist Spiegelglas, können die Scheiben mit einem Rohrbohrer selbst geschnitten werden. Es ist aus einem Streifen Eisen, Stahl oder einem anderen nicht sehr weichen Metall gebogen. Bohrerwandstärke - 1-2 mm.

Schleifscheiben auf einer Maschine. Auf einem dicken Brett - dem Sockel - wird ein runder oder sechseckiger Drehtisch befestigt. In seinem Zentrum ist eine Achse fest verankert, die sich an der Basis dreht. Der Tisch kann durch 3 in die Basis "eingelassene" Stahlkugeln getragen werden. Es ist sehr bequem, an einer solchen Maschine zu arbeiten: Anstatt selbst um den Tisch herumzugehen, können Sie den Maschinentisch drehen.

Um den Grobschleifprozess zu beschleunigen, wird in der modernen Hobbypraxis das Ringschleifen eingesetzt. Nehmen Sie ein Stück dickwandiges Gussrohr als Ring. Der Durchmesser des Rings beträgt ungefähr die Hälfte des Spiegeldurchmessers. Setzen Sie den zukünftigen Spiegel anstelle des Schleifers ein, schleifen Sie ihn mit einem Ring und schmieren Sie den Brei von einem Schleifmittel mit Wasser. Achten Sie darauf, dass der Ring nicht über die Kante des Schleifers hinausragt. Ring- und Maschinentisch müssen sich immer gleichmäßig gegenläufig drehen. Beim Schleifen mit einem Ring wird eine Vertiefung im Glas viel schneller erreicht als beim Schleifen von Glas mit Glas. Zum weiteren Mahlen werden neben einem Glasmahlwerk Mahlwerke verwendet, deren Böden aus den meisten verschiedene Materialien: Metall, Getinax, Textolith, gegossen aus einer Mischung von Zement mit Sand oder Zement mit Alabaster. Ein mit einer wasserabweisenden Zusammensetzung imprägnierter Baum wird ebenfalls verwendet. Auf den Boden einer solchen Mühle werden Quadrate aus Glas oder Plexiglas geklebt. Es werden auch spezielle Metallpolierwerkzeuge verwendet.

Ihre kugelförmigen Böden sind angeschliffen Drehbank... Durch die Verwendung der oben beschriebenen Mahlwerke können Sie sich auf eine Glasscheibe beschränken - den zukünftigen Spiegel.

Achten Sie beim Nähern oder Entfernen von dem Spiegel darauf, dass der künstliche Stern die gesamte Spiegelfläche mit seinem Licht ausfüllt. Wenn wir nun mit dem „Foucault-Messer“ langsam die Spitze des Strahlenkegels überqueren, dann „erlischt“ gleichzeitig der gesamte Spiegel. Dies bedeutet, dass alle vom Spiegel reflektierten Strahlen in einem Punkt zusammenlaufen. Wenn die Krümmung der Spiegeloberfläche von der angegebenen abweicht, sehen Sie ein "Schattenmuster", anhand dessen die Form der Oberfläche beurteilt wird. Korrigieren Sie die Spiegeloberfläche durch weiteres Polieren, ändern Sie die Art der Spiegelbewegungen (Streichungen) oder die Form des Polierpads. Die tatsächlichen Abweichungen der Oberfläche des von Ihnen hergestellten Spiegels von der Kugel werden in Bruchteilen eines Mikrometers gemessen.

Die konkave Kugeloberfläche eines polierten Spiegels reflektiert nur etwa 5 % des einfallenden Lichts. Daher muss es mit einer reflektierenden Schicht aus Aluminium oder Silber beschichtet werden. Der Spiegel wird nur in einer speziellen Installation aluminisiert, und Sie können ihn auch zu Hause versilbern.

In einem Newton-Reflektorteleskop lenkt ein diagonaler Flachspiegel einen vom Hauptspiegel reflektierten Strahlenkegel seitlich ab. Es ist sehr schwierig, selbst einen guten flachen Spiegel herzustellen. Verwenden Sie anstelle dieser Spiegel ein Totalreflexionsprisma von Prismenferngläsern. Für den Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 100-120 mm liegen die Abmessungen der rechteckigen Prismenebenen, die in einem Winkel von 90 ° angeordnet sind, zwischen 20x20 mm und 25x25 mm.

Sie können auch eine flache Linsenoberfläche, eine Filteroberfläche einer Kamera oder jede andere optisch genaue Ebene als flachen Diagonalspiegel verwenden. Bedecken Sie es mit einer Schicht Silber oder Aluminisieren.

Ich wollte schon immer ein Teleskop haben, um den Sternenhimmel zu beobachten. Unten ist ein übersetzter Artikel von einem Autor aus Brasilien, der mit seinen eigenen Händen und mit improvisierten Mitteln ein Spiegelteleskop bauen konnte. Habe viel gespart.

Jeder liebt es, in einer klaren Nacht die Sterne und den Mond zu betrachten. Aber manchmal wollen wir in die Ferne sehen. Wir wollen ihn neben ihm sehen. Dann erschuf die Menschheit ein Teleskop!

Heute
Wir haben viele Arten von Teleskopen, darunter den klassischen Refraktor und den Newton-Reflektor. Hier in Brasilien, wo ich lebe, ein "Luxus"-Teleskop. Es kostet zwischen R $ 1.500,00 (ca. US $ 170,00) und R $ 7.500,00 (US $ 2.500,00). Es ist leicht, einen Refraktor für R $ 500,00 zu finden, aber er ist in der Nähe von 5/8 Löhne da wir viele arme Familien und junge Leute erwarten besseres Leben Kondition. Ich bin einer von denen. Dann habe ich einen Weg gefunden, in den Himmel zu schauen! Warum bauen wir nicht unser eigenes Teleskop?

Ein weiteres Problem hier in Brasilien, das wir sehr haben wenig Inhaltüber Teleskope.

Spiegel
und das Objektiv ist nicht besonders teuer. Wir haben also keine Bedingungen für einen späteren Kauf. Eine einfache Möglichkeit, dies mit Dingen zu tun, die nicht mehr nützlich sind!

Aber wo findet man diese Dinger? Leicht! Das Spiegelteleskop besteht aus:

- Hauptspiegel (konkav)

- Fangspiegel (Plan)

- Optische Linse (am härtesten!)

- Verstellbarer Stopper.

- Stativ;

Wo finde ich diese Dinge?
- Hohlspiegel werden in Schönheitssalons (Make-up, Geschäfte, Friseur usw.) verwendet;

- Flache Spiegel findet man in vielen Dingen. Sie müssen nur einen kleinen Spiegel (ca. 4 cm2) finden;

- Die optische Linse ist schwerer zu finden. Sie können es von einem kaputten Spielzeug bekommen, oder Sie können es selbst tun. (Ich habe ein altes 10x-Objektiv von einem kaputten Fernglas verwendet).

- Kann verwendet werden Wasserrohre(etwas zwischen 80 mm und 150 mm Durchmesser), aber ich verwende leere Zinntinte und Blechtücher.

- Eine Art schwarzes Spray.

Sie
benötigen PVC-Rohre, Verbinder und einige Papprollen.

Sie können Heißkleber oder Silikonpaste verwenden.

Also, kein Warten mehr! Lass uns loslegen!

Schritt 1: Berechnung optischer Komponenten

Ich bekomme 140mm Durchmesser des Hohlspiegels von Sagita ab 3,18mm (gemessen mit einem Messschieber).

Aber zuerst müssen Sie wissen, was der Sagitta-Spiegel ist. In der Tiefe des Spiegels (der Abstand zwischen dem untersten Teil der Oberfläche und den Höhen der Grenzen).

In diesem Wissen haben wir:

Spiegelradius (R) = d / 2 = 70 mm

Krümmungsradius (P) = P2 / 2C = 770,4 mm

Brennweite (F) = p / 2 = 385,2 mm

Blendenverhältnis (F) = F / d = 2,8

Jetzt wissen wir alles, was wir brauchen, um unser Teleskop herzustellen!

Lasst uns beginnen!

Schritt 2: Entwerfen Sie das Hauptrohr

Durch einen seltsamen Zufall sind unsere Farben perfekt für Blechhandtücher!

Zuerst müssen Sie die Farbe auf der Unterseite nicht entfernen.

Dann müssen Sie den Abstand zwischen dem Hohlspiegel und der Okularposition messen. Dazu müssen Sie den Radius der Sprühdose berücksichtigen.

Dann markieren wir die Höhe von 315 mm. Das sind etwa 30cm.

In dieser Höhe machen wir wie auf dem Foto ein Loch in die Dose. In diesem Fall habe ich ein Loch von etwa 1,4 Zoll gemacht, um den PVC-Anschluss zu passen.

Wie Sie auf sehen können nächstes Foto, der Spiegel passt perfekt in die Dose.

Schritt 3: flache Montage

Ich beschloss, es zu befestigen, um den Spiegel wie in der Zeichnung durch 3 Punkte zu stützen.

Passend für den Planspiegel, ich habe zwei verwendet Holzstäbchen und ein kleines Holzdreieck mit 45°.

Dann habe ich einige Schritte unternommen. Mit einem Bohrer machte ich Löcher, um die Stöcke einzusetzen.

Dann habe ich den Abstand zwischen der Mitte des Spiegels und dem Griff des Lochs berechnet. Das sind 20mm.

Mit einem Bohrer Löcher in eine Farbdose bohren.

Also habe ich die Stöcke auf die Spiegelebene ausgerichtet, wenn die Augenlöcher beobachtet werden, zeigen sie meine eigenen Augen.

* Ich habe einen Spiegel in einer Heißkleber-Rückseite angebracht.

Schritt 4: Fokuseinstellungen

Ich habe das Standmikrofon als Stativ für das Teleskop verwendet. Mit Klebeband und Gummiband installiert.

Um den Fokus zu finden, müssen wir mit einem Teleskop auf die Sonne zielen. Schauen Sie natürlich niemals durch ein Teleskop in die Sonne!

Legen Sie das Papier vor das Augenloch und suchen Sie einen kleineren Lichtfleck. Messen Sie dann den Abstand zwischen dem Loch und dem Papier wie abgebildet. Ich bin aus 6 cm Entfernung.

Dieser Abstand wird zwischen Loch und Okular benötigt. Zum Anbringen des Okulars habe ich eine Papprolle (von Toilettenpapier) geschnitten und mit etwas Tesafilm geflickt.

Schritt 5: Unterstützung & Outfit

Ein wichtiges Detail:

Alles im Rohr sollte schwarz sein. Dadurch wird verhindert, dass Licht in andere Richtungen reflektiert wird.

Ich habe außen Tinte eingezeichnet, nur schwarze Dose Aussehen... Ich fuhr auch Haarnadeln, um bessere Blechtücher in Blechfarbe zu halten.
Einige andere Barretes halten bessere Fangspiegelstäbe ... und dann habe ich die "PVC-Stativfassung" mit Nieten und Heißkleber fixiert.

Ich habe Gold verschmiert Kunststoffkante auf der Oberseite der Tintendose, um es schön zu machen.

Schritt 6: Tests und abschließende Überlegungen

Ich wartete auf die Dunkelheit wie ein Kind auf ein Weihnachtsgeschenk wartet. Dann wurde es Nacht und ich ging nach draußen, um mein Teleskop zu überprüfen. Und hier das Ergebnis:

Wie wir wissen, ist es sehr schwierig mit einem Teleskop zu fotografieren.

Das Problem der Nutzung von Sonnenenergie beschäftigt seit der Antike die besten Köpfe der Menschheit. Es war klar, dass die Sonne die stärkste Quelle für freie Energie ist, aber niemand hat verstanden, wie man diese Energie nutzt. Nach den antiken Schriftstellern Plutarch und Polybios war Archimedes der erste Mensch, der die Sonnenenergie praktisch nutzte, dem es mit Hilfe einiger von ihm erfundener optischer Geräte gelang, zu sammeln Sonnenstrahlen in einen mächtigen Strahl und verbrenne die römische Flotte.

Tatsächlich war das vom großen Griechen erfundene Gerät der erste Konzentrator der Sonnenstrahlung, der die Sonnenstrahlen in einem Energiestrahl sammelte. Und im Brennpunkt dieses Konzentrators könnte die Temperatur 300 ° C - 400 ° C erreichen, was völlig ausreicht, um die Holzschiffe der römischen Flotte zu zünden. Was für ein Gerät Archimedes erfunden hat, kann man nur vermuten, obwohl ihm nach modernen Vorstellungen nur zwei Möglichkeiten zur Verfügung standen.

Der Name des Geräts – Solarkonzentrator – spricht für sich. Dieses Gerät empfängt die Sonnenstrahlen und sammelt sie in einem einzigen Energiestrahl. Der einfachste Hub ist jedem aus der Kindheit bekannt. Dies ist eine gewöhnliche bikonvexe Linse, mit der es möglich war, verschiedene Figuren, Inschriften, sogar ganze Bilder auszubrennen, wenn die Sonnenstrahlen von einer solchen Linse in einem kleinen Punkt auf Holzbrett, ein Stück Papier.

Diese Linse gehört zu den sogenannten Refraktärkonzentratoren. Zu dieser Konzentratorklasse gehören neben konvexen Linsen auch Fresnel-Linsen und Prismen. Langfokus-Konzentratoren auf Basis linearer Fresnel-Linsen werden trotz ihrer geringen Kosten in der Praxis nur sehr selten verwendet, da sie große Größe... Ihr Einsatz ist gerechtfertigt, wenn die Abmessungen des Konzentrators nicht kritisch sind.

Feuerfester Solarkonzentrator

Ein Prismenkonzentrator der Sonnenstrahlung weist diesen Nachteil nicht auf. Darüber hinaus ist eine solche Vorrichtung auch in der Lage, einen Teil der diffusen Strahlung zu konzentrieren, was die Leistung des Lichtstrahls deutlich erhöht. Das Dreiecksprisma, auf dessen Basis ein solcher Konzentrator aufgebaut ist, ist sowohl Strahlungsempfänger als auch Quelle eines Energiestrahls. In diesem Fall empfängt die Vorderseite des Prismas Strahlung, die Rückseite reflektiert und Strahlung tritt bereits aus der Seitenfläche aus. Die Funktionsweise einer solchen Vorrichtung basiert auf dem Prinzip der inneren Totalreflexion der Strahlen, bevor sie auf die Seitenfläche des Prismas treffen.

Im Gegensatz zu feuerfesten Konzentratoren arbeiten Reflex-Konzentratoren nach dem Prinzip, die reflektierte Energie in einem Energiestrahl zu sammeln. Sonnenlicht... Aufgrund ihrer Bauart werden sie in flache, parabolische und parabolisch-zylindrische Konzentratoren unterteilt. Wenn wir über die Wirksamkeit jedes dieser Typen sprechen, dann Höchster Abschluss Konzentrationen - bis zu 10.000 - ergeben parabolische Konzentratoren. Aber für den Bau von solaren Wärmeversorgungsanlagen werden hauptsächlich flache oder parabolisch-zylindrische Systeme verwendet.

Parabolische (Reflex) Solarkonzentratoren

Praktische Anwendung von Solarkonzentratoren

Tatsächlich besteht die Hauptaufgabe jedes Solarkonzentrators darin, die Sonnenstrahlung in einem einzigen Energiestrahl zu sammeln. Und diese Energie kannst du nutzen verschiedene Wege... Es ist möglich, Wasser mit kostenloser Energie zu erhitzen, und die Menge des erhitzten Wassers wird durch die Größe und Konstruktion des Konzentrators bestimmt. Kleine parabolische Geräte können als Solarofen zum Kochen verwendet werden.

Parabolkonzentrator als Solarofen

Sie können sie für zusätzliche Beleuchtung verwenden. Solarplatten um die Ausgangsleistung zu erhöhen. Und Sie können es verwenden als externe Quelle Wärme für Stirling-Motoren. Der parabolische Konzentrator liefert eine Fokustemperatur in der Größenordnung von 300 ° C - 400 ° C. Wird zum Beispiel ein Ständer für eine Teekanne oder eine Bratpfanne in den Fokus eines so relativ kleinen Spiegels gestellt, dann bekommt man einen Solarofen, auf dem man sehr schnell Essen kochen, Wasser kochen kann. Eine fokussierte Heizung mit Kühlmittel ermöglicht es Ihnen, sogar fließendes Wasser schnell zu erhitzen, das dann für Haushaltszwecke verwendet werden kann, beispielsweise zum Duschen oder Abwaschen.

Die einfachsten Schemata zum Erhitzen von Wasser mit einem Solarkonzentrator

Wird ein Stirlingmotor mit geeigneter Leistung in den Fokus eines Parabolspiegels gestellt, kann ein kleines Wärmekraftwerk erhalten werden. Qnergy hat beispielsweise die QB-3500 Stirling-Motoren entwickelt und vermarktet, die für den Betrieb mit Solarkonzentratoren ausgelegt sind. Im Wesentlichen wäre es richtiger, sie als Generatoren für elektrischen Strom auf Basis von Stirling-Motoren zu bezeichnen. Dieses Gerät erzeugt 3500 Watt elektrischen Strom. Der Ausgang des Wechselrichters ist eine Standardspannung von 220 Volt 50 Hertz. Dies reicht völlig aus, um ein Haus für eine 4-köpfige Familie, ein Sommerhaus, mit Strom zu versorgen.

Übrigens stellen viele Handwerker nach dem Funktionsprinzip von Stirling-Motoren mit ihren eigenen Händen Geräte her, die eine Rotations- oder Hin- und Herbewegung verwenden. Zum Beispiel Wasserpumpen für Sommerhäuser.

Der Hauptnachteil eines parabolischen Konzentrators besteht darin, dass er ständig zur Sonne ausgerichtet werden muss. In der Industrie werden Heliumanlagen verwendet Sonderanlagen Tracker, die Spiegel oder Refraktoren drehen, um der Bewegung der Sonne zu folgen und so Empfang und Konzentration gewährleisten Maximale Anzahl Solarenergie. Für den individuellen Gebrauch wird es kaum ratsam sein, solche Nachführgeräte zu verwenden, da ihre Kosten die Kosten eines einfachen Reflektors auf einem gewöhnlichen Stativ deutlich übersteigen können.

So stellen Sie Ihren eigenen Solarkonzentrator her

Der einfachste Weg, einen selbstgebauten Solarkonzentrator herzustellen, besteht darin, eine alte Satellitenschüssel zu verwenden. Zuerst müssen Sie entscheiden, für welche Zwecke dieser Konzentrator verwendet wird, und dann basierend darauf einen Installationsort auswählen und die Basis und die Befestigungselemente entsprechend vorbereiten. Antenne gründlich waschen, trocknen, Spiegelfolie auf die Empfangsseite der Platte kleben.

Damit die Folie flach ohne Falten und Falten liegt, sollte sie in Streifen von maximal 3 - 5 Zentimeter Breite geschnitten werden. Wenn Sie den Konzentrator als Solarofen verwenden möchten, empfiehlt es sich, ein Loch mit einem Durchmesser von ca. 5 - 7 Zentimetern in die Mitte der Platte zu schneiden. Durch dieses Loch wird eine Halterung mit einem Kochgeschirrhalter (Brenner) geführt. Dadurch wird der Lebensmittelbehälter stationär gehalten, wenn der Reflektor in die Sonne gedreht wird.

Bei kleinen Tellerdurchmessern empfiehlt es sich auch, die Streifen in ca. 10 cm lange Stücke zu schneiden, jedes Stück separat zu verkleben und die Fugen sorgfältig auszurichten. Wenn der Reflektor fertig ist, sollte er auf dem Träger montiert werden. Danach muss der Brennpunkt bestimmt werden, da der optische Brennpunkt an der Satellitenschüssel nicht immer mit der Position des Empfangskopfes übereinstimmt.

Hausgemachter Solarkonzentrator - Backofen

Um den Schwerpunkt zu bestimmen, müssen Sie sich mit einer dunklen Brille, einem Holzbrett und dicken Handschuhen bewaffnen. Dann müssen Sie den Spiegel direkt auf die Sonne richten, einen Sonnenstrahl auf dem Brett einfangen und das Brett relativ zum Spiegel näher oder weg bringen, um den Punkt zu finden, an dem dieses Häschen sein wird Mindestabmessungen- ein kleiner Punkt. Handschuhe werden benötigt, um die Hände vor Verbrennungen zu schützen, wenn sie versehentlich in die Reichweite des Strahls fallen. Nun, wenn der Brennpunkt gefunden ist, müssen Sie ihn nur noch fixieren und die notwendige Ausrüstung montieren.

Optionen selbstgemacht Solarkonzentrator gibt es viele. Auf die gleiche Weise können Sie aus den vorhandenen Materialien einen Stirling-Motor herstellen. Und dieser Motor kann für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden. Wie lange wird es noch genug Fantasie, Lust und Geduld geben.