На рис. 112 показана эпюра изгибающих моментов для вилки. Изгибающий момент, а вместе с ним и сечение вилки возрастают по мере продвижения от концов консоли к ее основанию и далее к середине траверзы, где крепится полярная ось и где момент достигает максимума.
Любители часто допускают ошибку, делая консоли из уголка или швеллера большой жесткости, а траверзу из толстой пластины (рис. 115, б). Чаще всего толщина пластины около 15 - 20 мм, а ее ширина 150 - 250 мм. Интуиция подсказывает конструктору, что толстая пластина жестче любого швеллера. Рассмотрим этот вопрос на конкретном примере такой реально построенной вилки (рис. 112, б). Момент инерции швеллера № 6,5 равен
Сила действующая на конец консоли, не лежит в плоскости треугольника и поэтому жесткость сдвоенного швеллера просто удваивается и Jx равен 97 см4. Для пластины
Рис. 112. Нагрузки и эпюра моментов вилки (а) и неправильная конструкция, часто встречающаяся в любительских монтировках (б)
момент
инерции равен 
. Вместо того, чтобы на
траверзе возрасти, момент инерции и
жесткость снизились почти в 10 раз!
Если эта вилка будет вибрировать,
то только за счет траверзы.
Для сравнения рассмотрим вилку, полностью сделанную из швеллера № 8 (рис. 113, г). В данном случае швеллер и консоли и траверзы работает вокруг оси у:
Это в три раза меньше, чем у консолей предыдущей вилки из-за поворота швеллера в менее благоприятное положение, но это втрое больше, чем у толстой и широкой пластины Если нас устраивает жесткость траверзы этой вилки, то тем более благополучно дело обстоит с консолями.
Приведем диаметры толстостенных труб, которые обеспечат ту же жесткость. Для этого возьмем трубу диаметром 7 см и толщиной стенок 0,25 см. Тогда
Если длины консолей во всех трех случаях равны 60 см, а длина траверзы 40 см, то вес предыдущих трех стальных вилок будет соответственно равен 23,3, 8,9, 6,6 кГ. Труба оказалась выгоднее всего.
Вилка оптимальной формы (рис. 113, а) может быть сделана из стеклоткани с эпоксидной смолой. Для этого из плотного пенопласта делается модель будущей вилки. Эта модель оклеивается стеклотканью. Толщина слоя 5 - 8 мм в зависимости от размеров и веса трубы. Стеклоткань перед оклейкой желательно прокалить при температуре 150 - 200 °С, чтобы выгорело масло в нитях. После затвердевания смолы в вилке делаются три отверстия: на концах консолей и в центре траверзы, где будет крепиться полярная ось. В эти отверстия заливается ацетон. Пенопласт растворяется, и вилка становится полой.
Нежелательно обрабатывать материал напильником, так как пыль небезопасна, когда попадает в дыхательные пути. Неровности лучше зашпаклевать, добавив в смолу мела, талька и т. п.
Рис. 113, б, в, г, д, е показывает сварные вилки. Вилку можно отлить (рис. 113, д) или сварить (рис. 113, д) из листовой стали толщиной 5 - 8 мм или из алюминия толщиной 10 - 12 мм. Вилку можно сварить и из водопроводных труб (рис. 113, е).
Хорошие вилки для небольших телескопов до 250 мм получаются из твердого дерева толщиной 20 мм (рис. 113, д). Не нужно думать, что большое количество гвоздей сделает вилку прочнее и жестче. Дерево с деревом склеивают (лучше эпоксидной смолой) и "прихватывают" двумя-тремя шурупами каждую деталь. Особое внимание нужно уделить сочленению дерева и металлических деталей (оси, обоймы подшипников). Поверхность сочленения должна быть достаточно большой.
В начале семидесятых годов американский любитель Джон Добсон построил 600-миллиметровый визуальный телескоп Ньютона для наблюдений комет, туманностей, скоплений, галактик. Вся монтировка сделана из многослойной фанеры. Консоли для жесткости "схвачены" с одной стороны стенкой. На концах консолей - вырезы для полуосей, оклеенные фетром. Хорошо уравновешенная
Рис. 113. Конструкции вилок: а-оптимальная форма вилки, б, в - вилки из труб, г - из швеллеров, д - литая, е - сварная из тонких труб
труба вращается в этих "подшипниках" с некоторым трением и легко сохраняет приданное ей положение. В клубе Д.Д. Максутова построены два телескопа диаметрами 150 и 250 мм на монтировках Добсона (рис. 114). Эти простейшие телескопы просто замечательны вчали от города, где с небольшими увеличениями и большими полями зрения они показывают просто феерические картины сокровищ ночного неба. И труба и вилка 250-миллиметрового телескопа снабжены ручками. В результате телескоп без труда переносится одним человеком.
Рис. 114. 250-миллиметровый телескоп клуба им. Д. Д. Максутова на монтировке Добсона. Монтировка построена за два дня.
Его вилка сделана из 10-миллиметровой фанеры и собрана с помощью алюминиевых уголков № 35. Основание в виде круга также сделано из 10-миллиметровой фанеры. Между основанием и дном вилки - прокладка из металлизированного пластика диаметром 350 мм. Труба картонная и снабжена внутри четырьмя кольцами из алюминия толщиной 5 мм и шириной от 70 до 100 мм.
В США серийно выпускаются рефлекторы "Одиссей" на этой монтировке диаметром до 760 мм. Подобные рефлекторы чрезвычайно дешевы при отличных оптических качествах. Конечно, они непригодны для фотографических работ, но впечатления при визуальных наблюдениях с ними просто поразительны. Такие рефлекторы за рубежом становятся центрами клубов Мессье и Гершеля, цель которых - визуальные наблюдения гигантского количества туманных объектов, в том числе крайне слабых.
Полуоси оси склонений в вилочной монтировке лучше устанавливать на консолях, а подшипники этих осей на трубе. Большое значение при установке полуосей имеет то, что они должны лежать строго на одной прямой, являясь продолжением одна другой. Это условие также легче зыполнить при установке полуосей на консолях, а не на трубе, как это до сих пор чаще всего делалось. В этом случае
Рис. 115. Полуоси оси склонений: а - водило с винтом и возвратной пружиной связаны с трубой телескопа, б - барабан поворачивается вместе с трубой телескопа, водило с винтом и возвратной пружиной связаны с консолью вилки; 1 - неподвижные цапфы, 2 - подшипники (а - скользящий, б - шариковый), 3 - хомуты тормозов, 4 - консоль вилки, 5 - барабан тормозов (а - барабан неподвижен, б - барабан вращается вместе с трубой). См. также рис. 118
на консолях крепится сплошной круглый стержень или труба. После того как концы этой трубы надежно установлены на свое место и закреплены, выпилим ножовкой среднюю часть этой трубы, оставив только полуоси. После этого можно отвернуть почуоси от консолей и дополнительно обработать, например проточить на токарном станке торцы, отрезанные ножовкой, а потом их легко установить на место без опасения, что они окажутся не на одной прямой.
Для правильной установки подшипников на трубе выточим или подберем круглый стержень, который будет служить оправкой, а на него "посадим" подшипники. Установив подшипники на трубу и надежно закрепив их, уберем оправку (рис. 115). Лучше всего крепить скользящие или шариковые подшипники 2 к трубе с помощью трехгранной пластины, наподобие того, как мы крепили окулярный узел (см. § 11 главы пятой. Для 150-миллиметрового телескопа достаточно пластины толщиной 4 - 5 мм. Еще раз подчеркнем, что жесткости такой пластины, если она закреплена по периметру, вполне достаточно. Подшипники крепятся к пластине с помощью чашеобразной обоймы, а пластина - к трубе. До окончательной установки подшипники не снимаем с оправки.
Полярная ось вилочной монтировки в идеале должна иметь коническую форму с большим диаметром в районе траверсы, так как именно здесь действует максимальный изгибающий момент. Это вынуждает делать северный подшипник больших размеров. В некоторых случаях любители вместо шарикового подшипника берут точеное колесо, которое катится по двум роликам, установленным на расстоянии около 120° по дуге колеса. Очевидно, что оси этих роликов должны иметь минимальный прогиб. Для этого они должны быть достаточного диаметра и иметь минимальную длину. Вместо роликов можно взять два небольших шариковых подшипника. В этом случае диаметр оси будет равен внутреннему диаметру подшипника. Оси роликов имеют на концах фланцы, с помощью которых крепятся к станине монтировки.
Для рефлектора диаметром 150 мм диаметр полуосей оси склонений может быть 10 - 20 мм. Диаметр полярной оси в районе ее северного подшипника 30 - 40 мм Для 250-миллиметрового рефлектора эти диаметры должны быть 25 - 30 мм и 60 - 80 мм соответственно.
____________________________________
*) Значения моментов инерции см, в § 4 этой главы. Обозначения в этом параграфе те же.
Предыдущий параграф |
Глава пятая |
Следующий параграф |