Kirjoittaja Aihe: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys  (Luettu 15012 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Cloudy Nightsissa käytiin viime talvena pari pitkää keskustelua rakenteeltaan suljettujen katadioptristen putkien - eli käytännössä Schmidt-Cassegrainien (SCT) ja Maksutov-Cassegrainien (MCT) - optimaalisesta lämpötilan hallinnasta ("thermal management").

Juttu alkoi rönsyillä ensin sivujuonteena tässä ketjussa https://www.cloudynights.com/topic/603525-1-inch-apo-vs-12-inch-sct/, jossa ihmeteltiin miksi jonkun mielestä pieni APO pesee paljon isomman SCT:n. Aika pian yhdeksi selitykseksi tarjoutui SCT:n suurempi sensitiivisyys lämpötilaongelmille, jotka pilaavat putken sisäisen "seeingin". SCT:ien ja isompien MCT:ien käyttäjille lienee tuttua, että näiden putkien vaatima aklimaatioaika sisältä lämpimästä kylmään tuodessa on tosiaan usein selvästi pidempi kuin pienten linssiputkien tai vaikka isompien mutta avorakenteisten (ja nykyään usein tuulettimilla varustettujen) Newtonien.

Pian keskusteluun mukaan liittyi hollantilainen ATM-harrastaja 'Yellobeard', joka on rakentanut itselleen useita isojakin SCT-putkia, ja alkoi luennoimaan siitä miten kaikki suljettujen kaupallisten katadioptristen putkien käyttäjät hakkaavat päätään seinään kun yrittävät saada putkensa jäähtymään "ambientiksi" ja vielä saada sen seuraamaan pitkin yötä putoavaa lämpötilaa - taistelu on hävitty jo lähtöviivalla, ja lopputuloksena ärtyneitä harrastajia jotka ovat sitä mieltä että SCT:t ovat optisesti surkeita vaikka vika on väärin hoidetussa "thermal managementissa". Yellobeardin mukaan avain onneen on mahdollisimman tehokkaassa lämpöeristyksessä, jolloin putkea ei yritetäkään jäähdyttää, vaan pitää sen sisälämpötila mahdollisimman stabiilina läpi yön. Tämä poiki uuden keskusteluketjun https://www.cloudynights.com/topic/605123-insulation-jacket-for-mak/, ja pääosin kokemukset olivat niin myönteisiä, että CN:ssä alettiin puhua suorastaan "paradigm shiftistä".

Nykyiset Newtonit ovat lämpökäyttäytymiseltään hyvin erilaisia kuin suljetut katadioptriset. Newtoneissa peilinpitimet ovat nykyisin hyvinkin avoimia rakenteeltaan, ja suurin syy putken sisäisiin seeing-ongelmiin on ulkoilmaa lämpimämmän peilin etupinnalle muodostuva "boundary layer", ja sekä putken jäähdytys että boundary layerin poisto onnistuu avoimessa putkirakenteessa tuulettimilla hyvin ja nopeasti, ts. nopea jäähdytys ambientiksi ja putoavan ulkolämpötilan seuraaminen tuulettimilla ovat realistisia ja järkeviä tavoitteita.

Suljetut katadioptriset putket, varsinkin kaupalliset sellaiset, käyttäytyvät aivan toisin:

1) Putken takapää on täysin suljettu (lukuunottamatta Celestron Edge HD -putkien pieniä ventilointiaukkoja), ja lisäksi varsin massiivinen alumiinirakenne.  Takapää ja pääpeili varastoivat lämpöä huomattavasti tehokkaammin ja pidempään kuin avoin Newton, ja niiden tehokas jäähdyttäminen tuuletinratkaisuilla on paljon vaikeampaa.
2) Toinen lämpövarasto on SCT-putkissa apupeili pitimineen, ja MCT-putkessa paksuhko meniskikorjauslasi (SCT:n korjauslasi on paljon ohuempi; toisaalta monissa kaupallisissa MCT:eissa erillistä apupeiliä ei usein ole vaan sen virkaa ajaa meniskiin aluminoitu läikkä).
3) Lämpovirtaukset suljetussa putkessa ovat kompleksimpia kuin avoimissa. Avoimesta putkesta lämmin ilma virtaa putken yläulkoreunaa ulos. Suljettuun putkeen sen sijaan syntyy gradientteja, jotka saavat erilämpöisen ilman jatkuvaan ylös-alas -virtaukseen. Putken yläpinta on vasten avointa yötaivasta, jonka säteilylämpötila (onkohan tuo oikea termi?  :huh:) on kesälläkin -35- -40oC luokkaa, ja johtaa putken yläpinnan (ja taivaalle katsovan korjauslasin) nopeaan alijäähtymiseen jopa ympäröivää ilmaa kylmemmäksi. Putken alapinta taas näkee lämpimämmän maanpinnan, mikä on monilla leveysasteilla (ja Suomessakin ison osan vuotta) useita kymmeniä asteita lämpimäpi kuin avoin yötaivas. Putken sisäinen ilmapyörre on valmis, eikä lämpötila saavuta stabiilia tasoa välttämättä koko yön aikana. Yön aikana jatkuvasti laskeva ulkoilman lämpötila ei tietenkään helpota asiaa...

Yellobeardin ratkaisu on kääriä koko putki heijastavalla eristekerroksella. Pitkän (ja mielellään eristävän ja heijastavan) huurreputken käyttö on välttämätön osa kokonaisratkaisua, jotta korjauslasi näkisi jääkylmää yötaivasta mahdollisimman vähän. Parhaimmillaan eristyksen pitäisi olla niin tehokas, että putki on käyttövalmis saman tien ulos kannettuna, riippumatta ulkoilman lämpötilasta. Jos eristys on riittävä, putken eri osien välille ei muodostu lämpötilagradientteja, eikä siten myöskään putken sisäisiä virtauksia. Erillistä lämmityspantaa korjauslasille ei tarvita, koska putken ulkoilmaa korkeampi sisälämpötila ja pitkä huurreputki estävät korjauslasin jäähtymisen alle kaste- tai huurtumispisteen. Superkosteissa olosuhteissa lämmityspantaa saa toki käyttää eristeen alla, mutta eristeen ansiosta sen virrankulutuksen voi säätää hyvin matalaksi.

Rapakon takana suosittu materiaali eristekäyttöön on Reflectix (https://www.reflectixinc.com), joka on molemmin puolin heijastavalla alumiinikalvolla päällystetty n. 5 mm paksuinen ilmakuplamuovieriste. Toiset harrastajat raportoivat onnistumisia yhdellä kerroksella, toiset kertoivat että tarvittiin pari kerrosta. Erilaisia virityksiä näkyi, suurimmat erot olivat siinä, käärittiinkö myös takapään runko (mirror cell) vai pelkkä putki. Toiset eristivät jopa koko takapään vielä erillisellä eristekiekolla jossa on läpiviennit visual backille ja fokuserille. Suurin osa oli sitä mieltä että niksi todellakin toimii, mutta eivät kaikki. Erilaisilla paikallisilla olosuhteilla on varmasti sormensa pelissä.

Mutta pitihän tuota tietenkin kokeilla. Seuraavassa kerron mitä tein omalle C9.25 -putkelleni ja mitkä olivat ensivaikutelmat...
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #1 : 21-05-2018, 21:26:03 »
Täysin Reflectixiä vastaavaa tuotetta en onnistunut Suomesta löytämään (tietääkö joku mistä saisi?). Lähinnä vastaavaa (ja Suomen oloihin tehokkaammin eristävänä ehkä jopa parempaa) oli Aluthermo-niminen eriste, jota löysin pääkaupunkiseudulta tuolta: http://puutuli.com/Alutherm.html. Käytännössä kyseessä oli kaksi Reflectix-tyyppistä eristekerrosta, joiden välissä on vielä parin millin solumuovinen tms. eristekerros, siten että kokonaispaksuudeksi tuli vähän reilu sentti (kuva 1).

Hintaa on 19€/m2. Rullatavaran leveys on 1.2 m, ja metrin pätkällä (eli 1.2m2) eristin helposti C9.25:n ja rakensin pitkän huurreputken. Clas Ohlsonilta ostettua tarranauhaa oli ennestään, joten kustannuksilla kokeilu ei päätä huimannut. Huurreputken sisäpinnan maalasin vielä mattamustalla spray-maalilla. Huurreputken sisäpinnan saisi heijastamattomammaksi vielä jollain d-c-fix Black Velour -kontaktimuovisametilla, mutta siihen en ole vielä ryhtynyt. Jos sen tekee, kannattaa flokkaus varmaan rakentaa useista pitkittäin asetetuista kaistaleista - yhtenä isona palana liimattu sametti menee taatusti rypyille, jos huurreputkea yrittää rullailla kasaan.

Alla kuvia omasta virityksestäni, kuvat 2-7 kertonevat pääasiat. Itse putken eristys pysyy paikoillaan ilman tarranauhaakin Losmandy-kiskon alla; aika napakasti kiskoa kyllä sai painaa vasten runkoa että ruuvit sai kiristettyä, koska luontainen ilmarako kiskon ja putken välissä on alle sentin luokkaa. Lisäksi leikkasin eristeeseen aukon Telradia varten. Mirror cellin päälle kietaistu suikale pysyy paikoillaan kolmella tarranauhasuikaleella. Huurreputki pysyy muodossaan myös kolmen tarranauhan avulla, ja tulee sen verran putken päälle että istuu heilumatta. Siinä on myös leikkaus kiskolle.

Huonoja puolia on 1) Aluthermin rikkoontumisherkkyys; alumiinikalvoon tulee pieniä repeämiä aika herkästi, 2) paino; putken paino nousi arviolta 1-1.5 kg (varsinkin kun huurreputki mukana), ja 3) herkkyys tuulelle; huurreputki on varsinainen purje...

Syksyn tullen pitää jatkaa testailuja sitenkin, että jättää huurreputken pois ja korvaa sen kuitenkin lämmityspannalla, ja katsoa miten tuo kombo pelittää. Ja kyllähän esim. apupeilin kollimointi on täysin mahdotonta huurreputken kanssa.
« Viimeksi muokattu: 21-05-2018, 22:39:29 kirjoittanut Aksu »
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #2 : 21-05-2018, 21:26:55 »
Lisää kuvia...
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #3 : 21-05-2018, 22:23:05 »
Entäpä toimiko? Sain virityksen valmiiksi huhtikuun loppupuolella, joten hirveästi en ole vielä ehtinyt testailla. Tässä kuitenkin ensivaikutelmat. Tosiaan siis huhtikuun loppupuolella kaksi peräkkäistä iltaa, n. klo 23-24, ulkoilman lämpotila alkuillasta n. +8oC ja laski pikkuhiljaa yötä kohden. Olosuhteiden pakosta (mutta tässä tarkoituksessa saattoi olla hyväkin, noin niinkuin testausmielessä) putki pystytetty näissä testeissä asvaltille, joka todennäköisesti jonkun verran ehti lämmetä koko päivän auringonpaisteessa. Ensimmäisenä iltana ilman eristettä, seuraavana eristeen kanssa. 11 mm oku (214x, 1.1 mm lähtöpupilli). Vertailu/seeingin arviointiputkena SW:n 102 mm MCT, joka pikkuputkena saavuttaa lämpötasapainon suht nopeasti ja helposti ilman mitään eristeitäkään.

Ilta 1. C9.25 ulos jalustalle n. 1.5 tuntia ennen havaintoja jäähtymään. Lämpötilaero sisältä ulos siis n. 15 astetta. MCT ulos samaan aikaan. Testaus tähtitestillä, targettina Phecda (gamma UMa) joka melkein zeniitissä. Tähti fokuksessa kiehuu, Airy diskiä mahdoton erottaa, saati difraktiorenkaita tähden ollessa fokuksessa. Intra- ja ekstrafokaalitähtitestissä Fresnel-kuvio kyllä erottuu, mutta "joen pohjalla" väreillen. Mikä ärsyttävintä, 10 lambdan (4.4 mm f/10 putkessa) defokuksella apupeilin varjo oli selvästi suurempi ekstra- kuin intrafokaalisesti, ja "shadow breakout" tapahtui myös selvästi nopeammin fokuksesta ekstrafokaalisuuntaan (ts. lähemmäs) defokusoidessa. Putki antoi siis vaikutelman selvästä palloaberraation ylikorjauksesta, mikä on tyypillistä edelleen jäähtyvälle, stabiilissa tilanteessa hyvin korjatulle peilille. Vaihto pikku-Maksutoviin, ja fokuksessa tähti oli vakaa ja seeing näytti ainakin kohtalaisen hyvältä. Intrafokaali-defokuksessa Fresnel-kuvio oli todella selkeä ja vakaa, ekstrafokaalisesti (eli lähemmäs kuin äärettömään fokusoidessa) yläilmakehän väreilyä tuli vähän mukaan, mutta ei häiritsevästi. Hmmpphh...  :undecided:

Ilta 2. Pikku-MCT ulos pari tuntia ennen havaintoja. Eristetty (ja edellispäivän seeingin sallimissa rajoissa kollimoitu) SCT ulos ja saman tien lauteille. Häh! Eilispäivän kiehumisesta ei ollut juuri merkkiäkään. Tähtitesti oli helposti luettavissa. Mikä ällistyttävintä, tähtitestissä ei  ollut jälkeäkään edellispäivän ylikorjauksesta: 10 lambdaa intra- ja ekstrafokaalisesti apupeilin varjo oli ainakin silmämääräisesti arvioiden saman kokoinen, ja fokusta veivatessa "shadow breakout" tuntui ilmaantuvat hyvinkin symmetrisesti! Vertailu-Maksutov tulille, ja jos jotain, sen kautta arvioitu seeing oli jopa hieman huonompi kuin edellispäivänä.

So far siis eristys vs. jäähdytys 1-0.

Myönnän heti, että testaukseni ovat siis vielä hyvin alustavia ja pitää taas syksyn pimeiden iltojen tullessa toistaa vielä useampaan kertaan. Lisäksi kevään/syksyn lämpimät mutta nopeasti jäähtyvät yöt voivat olla hyvin erilaisia kuin talven pakkaset, joiden aikana taivaan ja maanpinnan lämpötilaero on vähäisempi ja ilman lämpötila illan/yön aikana stabiilimpi. Tuo C9.25 on minulla ollut vasta vajaan havaintokauden, ja talven muutama havaintokerta tehtiin ilman mitään eristyksiä, ja parin tunnin jäähdytys + lämmityspanta tuntuivat toimivan varsin hyvin, enkä muista merkittävää ylikorjausta talvella havainneeni tähtitestissä.

Olisi mukava kuulla onko muilla täällä kokemuksia SCT:n/MCT:n eristämisestä, ja jos ei ole, niin rohkaisen testaamaan jotta kollektiivista kokemusta kertyy näilläkin leveysasteilla. Kovin kallistahan tuo ei ole...
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #4 : 21-05-2018, 22:34:19 »
Sivujuonteena näistä testeistä heräsi myös ajatus koskien usein toistettua dogmaa, jonka mukaan pieniapertuurinen putki on isoreikäistä vähemmän herkkä huonolle seeingille. Selityksenä on tarjottu ilmakehän "soluja" joissa tapahtuu turbulenttia virtausta eri lämpötiloja omaavien ilmamassojen välillä. Pienireikäisemmän putken apertuuri matkalla ilmakehän läpi sitten altistuisi vähemmän näiden solujen välissä tapahtuville virtausseinämille.

Olisikohan kuitenkin niin, että huonolta näyttävä seeing isossa putkessa on joskus/usein/lähes aina seurausta ison putken epäonnistuneesta thermal managementista ja seeing on huono pikemminkin siinä okulaarin ja objektiivin välissä kuin jossain yläilmakehässä, jos kerran seeing on hyvä samaan aikaan pikkuputkella katsoessa (varsinkin jos molemmissa on yhtä paljon suurennusta)...
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Lithos

  • Galaksijoukko
  • ****
  • Viestejä: 967
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #5 : 21-05-2018, 22:40:42 »
Tätä pitää testsailla tuossa vielä myös maksutovin kanssa, kuulostaa kyllä varsin kelvolta ajatukselta.
Mika Suoperä
Peilikaukoputket:
Sky-Watcher Explorer 200P, TAL-2M, Sky-Watcher Explorer 130PM
Linssikaukoputket:
Bresser Messier r102l, Celetron NexStar 102 SLT, Celestron 80ED
Jalustat:
2x EQ5, AZ4, HEQ5 Pro

Poissa Timpe

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 7018
    • Valoa ja varjoja
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #6 : 22-05-2018, 22:07:32 »
3) Lämpovirtaukset suljetussa putkessa ovat kompleksimpia kuin avoimissa. Avoimesta putkesta lämmin ilma virtaa putken yläulkoreunaa ulos. Suljettuun putkeen sen sijaan syntyy gradientteja, jotka saavat erilämpöisen ilman jatkuvaan ylös-alas -virtaukseen. Putken yläpinta on vasten avointa yötaivasta, jonka säteilylämpötila (onkohan tuo oikea termi?  :huh:) on kesälläkin -35- -40oC luokkaa, ja johtaa putken yläpinnan (ja taivaalle katsovan korjauslasin) nopeaan alijäähtymiseen jopa ympäröivää ilmaa kylmemmäksi. Putken alapinta taas näkee lämpimämmän maanpinnan, mikä on monilla leveysasteilla (ja Suomessakin ison osan vuotta) useita kymmeniä asteita lämpimäpi kuin avoin yötaivas. Putken sisäinen ilmapyörre on valmis, eikä lämpötila saavuta stabiilia tasoa välttämättä koko yön aikana. Yön aikana jatkuvasti laskeva ulkoilman lämpötila ei tietenkään helpota asiaa...

Mielenkiintoinen ajattelumalli, eikä varmaan kovin kaukana totuudesta. Ts. tuollainen eristäminen rauhoittaa varmaankin SCT/MCT-putkia termisesti, jos siellä aikaisemmin on ilmapyörre pyörinyt optisten pintojen välissä (lämpimän pääpeili-rakenteen ja kylmän korrektori-etulinssin välillä). Eristäminen rauhoittaa  tietyissä tilanteissa tuota ilmapyörrettä, se lienee selvä juttu.
Minulla on lähinnä kokemusta tuosta tuunatusta (avonaisesta) RCT-putkestani, jonka lämpökäyttäytymiseen olen ollut varsin tyytyväinen. Saan tarvittaessa yhtenäisen imun puhaltimilla putkea pitkin alas (=pääpeilikokonaisuuden jäähtyminen on nopeaa), nykyinen paksu hiilikuituputki on lämpökäyttäytymiseltään hyvin vakaa rakenne ja putken edessä oleva solumuovinen huurretötterö tasoittaa lämmön tasautumista (putken jäähtymistä) entisestään. Hyvä bongaus CN-foorumilta tänne koto-Suomeen jaettavaksi ja kokeiltavaksi... :smiley:
- Timo Inkinen

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #7 : 22-05-2018, 22:55:21 »
Minulla on lähinnä kokemusta tuosta tuunatusta (avonaisesta) RCT-putkestani, jonka lämpökäyttäytymiseen olen ollut varsin tyytyväinen. Saan tarvittaessa yhtenäisen imun puhaltimilla putkea pitkin alas (=pääpeilikokonaisuuden jäähtyminen on nopeaa), nykyinen paksu hiilikuituputki on lämpökäyttäytymiseltään hyvin vakaa rakenne ja putken edessä oleva solumuovinen huurretötterö tasoittaa lämmön tasautumista (putken jäähtymistä) entisestään.

Tuulettimilla varustettu avoin RCT noudattaa tosiaan epäilemättä samoja lainalaisuuksia kuin avoin Newton, ja peilin mahdollisimman tehokas jäähdytys ambientiksi on varmastikin oikea strategia.

Luulisi tosiaan myös, että paksuhko foamcore-hiilikuiturakenne on vähemmän herkkä alijäähtymään ainakin sisäpinnaltaan kuin ohut peltiputki, eli oikeassa kohdassa eristyksestä voi lämpövirtausten kannalta olla hyötyä avoimissakin putkissa...


Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Mito

  • Periodinen komeetta
  • **
  • Viestejä: 40
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #8 : 23-05-2018, 18:59:17 »
Itse olen käyttänyt vastaavanlaista hopeanväristä kuplamuovia linssiputken suojana päivätaivaan planeettoja havaitessa. Ilman suojusta ei tule mitään kun aurinko lämmittää putken mustaa kylkeä.

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #10 : 24-05-2018, 20:31:11 »
Itse olen käyttänyt vastaavanlaista hopeanväristä kuplamuovia linssiputken suojana päivätaivaan planeettoja havaitessa. Ilman suojusta ei tule mitään kun aurinko lämmittää putken mustaa kylkeä.

Löysitkö jostain täältä härmästä Reflectixiä vastaava yksikerroksista eristettä? Tuo Aluthermo on nimittäin aika painavaa ja ainakin pienemmille putkille myös vähän turhan paksua..
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Mikko_L

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 247
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #11 : 24-05-2018, 21:25:40 »
Sitä 'avaruushuopa' -nimellä myytävää metalloitua muovikalvoa kannattanee kokeilla, ei maksa paljon.  Samantapaisesta materiaalista tehdään satelliittien lämpöeristykset (MLI, multi-layer insulation).  Ideana on että sitä laitetaan muutama kerros (esim. 4 tai 5) löyhästi päällekkäin, niin että väliin jää ilmaa.  Sisempiin kerroksiin laitettavaa kalvoa voi vaikka ensin rypistää ja sitten taas oikoa, niin että ei jää tasaisia pintoja.  Leikataan muotoon, reunat kiinni teipillä, ja eriste pitää jättää hieman löysäksi kun sen kietoo putken ympärille.  Se on kevyt, suht kestävä, menee säilytyksessä rullalle ja blokkaa säteilylämmön lähes täysin.

-Mikko
50-250mm

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #12 : 18-07-2018, 20:19:11 »
Tuossa edellä kerroin SCT:n eristysprojektista, jota pitää nyt syksyn pimeiden tullessa testailla lisää. Jotta projekti olisi tieteellisempi, pitää olla tietysti vertailukohde :grin:

Se perinteinen tapahan putken sisäisten virtausten taltuttamiseen olisi jäähdytys. Modifioin eristyspeitteen siten, että se on putkessa kiinni tarranauhoilla ja helppo pukea ja riisua testailua varten. Tämän lisäksi olisi toivottavaa että olisi joku provisio aktiiviselle jäähdytykselle. EdgeHD-SCT-putkissahan on vakiona tuuletusritilät, joihin voi jälkiasentaa Deep Space Productsin TEMPest-tuulettimet suhteellisen mutkattomasti: http://www.deepspaceproducts.com/TEMP-est-Systems_8_4243.html. Mullapa on kuitenkin karvalakkimallin putki, ja pelkkä ajatus riittävän isojen reikien poraamisesta näitä varten massiiviseen mirror celliin (puhumattakaan koko peräpään purkamisesta sitä varten) nostaa hien pintaan.

Perinteisten SCT- ja MCT-putkien (joissa ei myöskään ole optiikkaa baffeliputkessa, kuten EdgeHD-putkissa) tuuletusvaihtoehdoksi on ollut tarjolla myös peräpään reiästä (likaiset mielikuvat ovat nyt lukijan omista aivoista lähtöisin!) baffeliin työnnettävä Lymax Cat Cooler: http://www.lymax.com. Ideana on pitää tuuletinta OTAn sisällä alkuvaiheessa putken temperoituessa ja ottaa sitten pois observoinnin alkaessa. TEMPest-tuulettimiahan voi pitää päällä vaikka läpi yön. Lymax on kuitenkin mielestäni varsin suolaisen hintainen ollakseen simppeli tuuletin, eikä nykyversion USB-virtaliitinkään ole minulle visuaalimiehenä mikään myyntivaltti.

Kolmas vaihtoehto on myöskin Deep Space Productsin valmistama tuuletin, joka tulee apupeilin paikalle. Sitä voi käyttää niissä SCT-putkissa, joissa on Fastar-yhteensopiva, helposti irrotettava apupeilin kiinnitys, mutta apupeilin irrottaminen heittää kollimaation aina jonkin verran pieleen, joten en innostunut. Muutenkaan apupeilin irrottelu ja kiinnittely kenttäolosuhteissa ei tunnu kovin houkuttelevalta...

Tämä CN:n DIY-threadi toimi kuitenkin inspiraationa: https://www.cloudynights.com/topic/484113-home-built-diy-sct-cooler/. Tilasin ebay:sta saman 12V tuulettimen ja rakensin teemasta oman versioni.

Ebay-linkkejä on vähän turha laittaa tähän, koska ne menevät vanhaksi aika nopeasti, mutta tuulettimia löytyy useammaltakin myyjältä, hakusanaksi esim. "5028B brushless fan". Jotta kaikki pöly ja töhnä ulkoilmasta ei menisi putken sisään, tilasin suodattimeksi 60 mikronin ohutta teräsverkkoa 4"x4" tuuman palan, myöskin ebaysta bennythestooge-nimiseltä kauppiaalta. Jokin ilmastointilaitteen tms. kuitufiltteri voisi varmaan olla tehokkaampikin pölyn poistaja, mutta epäilin että kosteassa ilmassa ne saattavat estää ilman virtausta liiaksikin. Toisaalta Suomen oloissa ilma pimeään vuodenaikaan on ani harvoin pölyinen, jossain aavikolla havaitessa tilanne on varmaan eri... Lisäksi Deep Space Products käyttää vastaavaa teräsverkkosuodatinta omissa tuulettimissaan, mikä toimi jonkinlaisena suosituksena.

Muutaman millin mustasta akryylimuovista (löytyi valmiiksi, ebaysta taisi sekin olla aikoinaan hankittu johonkin putkirakennusprojektiin) muotoilin Dremelillä maskin, joka kiinnittyi parilla ruuvilla tuulettimeen, ja suodatin jäi puristuksiin maskin ja tuulettimen ilmanottoaukon väliin. Samaan maskiin kiinnitin RCA-liittimen johon juotin tuulettimen johdot (tarkista napaisuus, tasavirtatuuletin!), joten voin käyttää virtalähteenä 12V dew heater-virtalähdettä jossa RCA-lähdöt; se kun on joka tapauksessa havaintoreissuilla mukana. Tuulettimen SCT:n sisään meneväksi putkeksi sopi 20 mm muovinen sähköputki, joka istui tuulettimen ulostulosuuttimeen hyvin, kun suuttimen ympärille kääräisi pari kerrosta sähkömiehen teippiä. Putken pituus pitää tietenkin mitata niin, että se ei osu apupeilin pintaan. Jos on erikokoisia CATteja käytössä niin on aika triviaalia tehdä kaikille sopivan mittaiset putket joita vaihtaa tarpeen mukaan. Putken etupäähän tuli pieni teräsverkkosuodatin myöskin, sekä pari reikää jotka ohjaavat ilmaa myös sivuille (näihin en mitään suodatinta enää pistänyt). Alkuperäisessä Lymaxissa taitaa olla vain nämä sivureiät, en kyllä ole ihan varma miksi. Jos tuntuu ettei tehoa tule riittävästi, on toki helppo homma tukkia putken etupää kokonaan ja ohjata ilma vain sivureikiin.

Oheisista kuvista selviää rakenne, varsin simppeli on. Kaiken kaikkiaan osiin paloi rahaa ehkä 20-30 euroa, osa tosin löytyi vanhastaan.

Mielenkiintoista syksyllä ja talvella testailla näitä. CN:ssä jotkut kokeneet SCT-käyttäjät sanovat, että tuuletuksen ja heijastavan eristyksen yhdistelmä on tehokkain :huh: Aika näyttää...

Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Aksu

  • Eksoplaneetta
  • ***
  • Viestejä: 218
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #13 : 07-12-2019, 12:03:08 »
Paljon on vettä virrannut Vantaanjoessa sitten viime postauksen, joten aika vähän päivittää kokemuksia tähän ketjuun. En yritä väittää allaolevia havaintoja universaaleiksi totuuksiksi, ovat vain omia havaintojani, ajatuksiani ja suunnitelmiani oman putkeni (tavallinen C9.25, ei Edge-HD) suhteen - vaikka en jaksakaan kirjoittaa joka lauseen perään "minun kokemusteni mukaan/mielestäni" tms...  :rolleyes:

Jos joku ei jaksa lukea koko romaania ja haluaa tietää heti loppuratkaisun, se tulee tässä: parhaiten Suomen kylmissä (talvi)oloissa tuntuu toimivan aktiivisen jäähdytyksen ja eristyksen yhdistelmä.

Romaani alkaa sitten tästä, ja julkaisen sen jatkokertomuksena, koska tulen havaintojeni ja muualta lukemani ja oppimani perusteella modifioimaan putkeani lisää, mutta odottelen osaa tarvikkeista vielä saapuvaksi ja haluan dokumentoida tulevat tuunaukset ja niiden vaikutuksetkin vielä tänne. Onpahan sitten prosessikuvaus tallessa edes itseäni varten vaikka muut eivät jaksaisikaan kahlata kaikkea proosaa läpi  :grin:

Putkeni heijaste-eristekerros on siis helposti velcrolla kiinnitettävä, joten olen testaillut erilaisia komboja eristeellä ja ilman, ja DIY-Cat Coolerillani ja ilman. Samoin käyttäen sekä heijaste-eristettyä huurreputkea että tavallista (AstroZap) huurreputkea.

Putkivirtausten olemassaoloa olen arvioinut tähtitestillä, jolla putkivirtausten aiheuttamia häiriöitä pystyy kohtalaisen hyvin erottamaan ilmakehän seeingin vaikutuksesta. Defokusoitua tähden diffraktiokuviota vasten putkivirtausten aiheuttama turbulenssi on tyypillisesti seeingiä hitaampaa kiemurtelua ja virtauskuviot "paksumpia". Varma merkki putkivirtauksesta on, jos turbulenssi näkyy epäsymmetrisenä defokusoidun tähden kiekon päällä, koska tällaista ilmiötä ei ilmakehä oikein voi aiheuttaa - sen sijaan putkivirtaus voi hyvinkin olla epäsymmetristä putken sisällä. Tyypillinen esimerkki suljetussa Cassegrainissa on pääpeilin baffelista nouseva lämpövirtaus, joka on hyvin helppo tunnistaa tähtitestissä. Mikäli taas putki on hyvässä termaalisessa tasapainossa eikä putkivirtauksia ole, näkyy tyypillinen ilmakehän seeing-vaikutus nopeana, putkivirtauksia pieniamplitudisempana ja tasaisempana defokusoidun kiekon yli johonkin tiettyyn suuntaan virtaavana värinänä.

Myös fokuksessa olevan kirkkaan tähden kuvassa nämä molemmat ongelmat tietenkin näkyvät, mutta seeingin vaikutuksen erottaminen putkivirtauksesta on fokuksessa usein vaikeampaa. Varsinkin jos huonohko seeing yhdistyy putkivirtauksiin, on fokuksessa ainakin minulle hyvin vaikea päätellä kumpi ongelma dominoi. Seeingin vaikutuksen arviointia voi helpottaa jos on käytössä vertailua varten hyvin jäähtynyt pienempi putki (esim. pikku apo). Tosin pikkuputkessa seeing voi näyttää huomattavasti isoa putkea paremmalta vaikka molemmat olisivat akklimatisoituneet, jos vallitsevan seeingin ns. Fried-parametri osuu vertailtavien putkien apertuurien väliin (r0, ks. esim. https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_seeing) - olen tämän ilmiön itse joskus havainnut aivan uskomattoman selvänä 80 mm vs. 235 mm putkia verratessa.(*

Tässä erilaiset testaamani jäähdytyksen ja eristyksen yhdistelmät huonoimmasta parhaaseen:

1) Eristämätön putki tuodaan sisältä ulos ja annetaan jäähtyä passiivisesti. Putki on siedettävä pienehkön suurennoksen DS-hommiin ehkä tunnin päästä, mutta ei sovellu suuriin suurennoksiin lainkaan, koska baffelivirtaus jatkuu selvänä vielä 3 tunnin kuluttuakin...

2) Eristämätöntä putkea jäähdytetään aktiivisesti DIY-Cat Coolerilla noin tunti ennen havaintojen alkua. Putkivirtauksia on selvästi vähemmän kuin passiivisesti jäähtyneessä putkessa, mutta ne eivät häviä kokonaan, ilmeisesti johtuen putken yläpinnan jatkuvasta taipumuksesta alijäähtyä säteilemällä avaruuteen.

3) Eristetty putki tuodaan ulos ja aletaan havaita saman tien. CN:ssä esitetyn "insulaatiodogman" mukaan tämän pitäisi olla mahdollista. Ainakaan minun tapauksessani ekstensiivinen eristäminenkään ei kuitenkaan auta pääsemään eroon baffelivirtauksesta, kun lämpötilaero sisätiloista tuodun putken ja kylmän ulkoilman välillä on riittävän iso, ts. pakkasöinä. Toisaalta lämpiminä syys- ja kevätöinä hyvin eristetty putki toimii kyllä saman tien hämmästyttävän hyvin.

4) Eristämätön putki tuodaan ulos ja jäähdytetään aktiivisesti DIY-Cat Coolerilla noin tunti, ja jäähdytysvaiheen jälkeen putki eristetään alijäähtymisen estämiseksi kun aletaan tekemään havaintoja. Tällä menetelmällä olen nyt toistetusti saanut putkivirtaukset häviämään täysin, vaikka ulkoilman lämpotila on ollut pakkasen puolella, ja onnistunut mm. splittaamaan 0.6" kaksoistähden tänä syksynä helsinkiläiseltä takapihalta(**  :shocked:

Ilmeisesti monet CN:ssä pelkän eristyksen nimeen vannovat havaitsevat selvästi Suomea leudommissa oloissa (no ihme...).

Sain hiljattain uskonvahvistusta omille havainnoilleni, kun törmäsin sattumalta varsin vakuuttavan auktoriteetin vanhaan postaukseen samasta aiheesta (ketjun viimeinen viesti täällä: https://groups.io/g/tec-scopes/topic/cooling_experiment_with_tec/2844940?p=Created,,,20,1,0,0&jump=1#). Näin Astro-Physicsin perustaja Roland Christen tuolla kirjoittaa omien mm. Maksutov-Cassegrainiensa ja muidenkin katadioptristen putkien jäähtymisestä ja eristämisestä (lihavoinnit minun):

"Tube currents exists in all closed tube scopes, and that includes SCTs and refractors. I have seen 12" and 14" SCTs that have damaging tube currents for more than 5 hours. Refractors are not immune either, and can have problems also, but usually for only about 1 hour during rapid cooling.

Sources of heat in Maks, SCTs, etc. are the primary mirror and the equipment hung on the back of the scope. The mirror sends its heat up the inside of the tube, and also inside the baffle tube. Equipment on the back of the scope sends heat up the baffle tube, and can have quite a bad effect. CCD cameras especially will have bodies that are warmer than the surrounding air simply because of all the power going into their electronics and into the Peltier coolers that cool the chip itself, but heat up the bodies.

I have done quite a bit of experimentation over the years on closed tube catadioptrics. There are 3 ways to mitigate tube currents. The first is to try to get rid of the heat in the primary mirror, either by cooling fans or by opening the back and aiming the back of the mirror up to the clear sky to take advantage of radiative cooling. This usually takes about 1 hour for medium sized instruments (8 to 12"). It helps to have as thin a mirror as possible - thick mirrors store a lot of heat.

The second way is to insulate both the inside and the outside of the scope with insulation material. I like to make the outside insulation removeable so the tube can cool down quickly for about 1 hour, and then put it on during the observing or imaging session. Doing this I have not had any problem with tube currents in any Maks that we have made and used here under actual sky conditions, from 6" to 14" aperture. We have one 12" Mak on a mountaintop in Chile at Las Campanas, which runs remotely from our facility here. This scope is fully insulated inside and out, and we have seen no tube currents even right after sunset when the temperature drops quickly. We would know if there were tube currents because the seeing at that facility is sub arc-sec just about every night, one of the best places in the world for good seeing.

The third thing that helps is to have an optical window inside the baffle tube to keep warm air from rising up the baffle. This could be in the form of a field flattener or other secondary optic such as found in corrected SCTs. This prevents heat from equipment going straight up the baffle tube. Interestingly I first saw a really bad tube current one cold night when I inserted a warm eyepiece (warm from my shirt pocket) into the diagonal while observing Saturn. Suddenly the image distorted and danced violently until I removed it and replaced it with one that had been sitting on the bench nearby.

Hope this helps.

Roland Christen"


Tuossa R.C. siis kehottaa eristämään putken sekä sisältä että ulkoa, ja jättämään ulkoeristyksen mielellään irrotettavaksi alkujäähdytystä varten. Myös CN-jäsen John Hayes, joka on eläkkeellä oleva optiikan proffa ja harrastuksenaan kuvaa C14 Edgellä, käyttää putkessaan sekä TEMPest-tuulettimia että Reflectix-eristystä.

Kävin myös hiukan viestinvaihtoa hollantilaisen CN-jäsenen Yellobeardin kanssa (optiikan ammattilainen, joka on myös rakentanut itse SCT-putkia, ja on aktiivisesti promonnut eristämistä CN:ssä), ja hän kertoi eristäneensä omia putkiaan sisältä ArmaFlex-vaahtokumieristeellä (https://www.armacell.com/insulation-products#node-119), jota on saatavilla eri paksuisina itseliimautuvina mattoina. Bonuksena ArmaFlex on mattamustaa, joten se toimii samalla myös flokkauksena mustan sametin tapaan.

Nyt suunnitelmissa ovat seuraavat tuunaukset:

- eristää putki sisältä 6 mm itseliimautuvalla ArmaFlex ACE-eristeellä (https://www.amazon.de/dp/B015ODMXA2/ref=pe_3044161_189395811_TE_SCE_3p_dp_1). Tämän paksuisen pitäisi vielä mahtua C9.25:n sisälle aiheuttamatta vinjetointia.
- tehdä uusi irrotettava, heijastava ulkoeristys Aluthermiä ohuemmasta ja kevyemmästä (plus huomattavasti nätimmän näköisestä :rolleyes:) Noma Reflex PS:stä (https://www.amazon.de/dp/B003Z74OR0/ref=pe_3044161_189395811_TE_SCE_3p_dp_1)
- asentaa putken taakse 2 kpl Deep Space Productsin TEMPest-tuulettimia tehostamaan jäähdytystä (https://www.deepspaceproducts.com/temp-est-temperature-equilibration-system-for-telescopes-for-retrofitted-telescopes_8_4243_9336.html)

Eristemateriaalit ovat edullisia, mutta TEMPest-tuulettimille näppärä henkilö varmasti saisi itse värkättyä kelpo vastineet murto-osalla hinnasta. Olin kuitenkin valmis maksamaan hiukan ekstraa siitä että putkeen kiinteästi asennettavat modaukset olisivat mahdollisimman siistin näköisiä, eikä meikäläisen CAD-taidoilla (=niitä ei ole) pääse tuntipalkoille jos ajattelisi vaikka 3D-printtaavansa nätit tuulettimen kehykset. Tuulettimien asennus vaatii putken peräpään purkamista ja 35 mm reikien poraamista, mutta siihen koen olevani henkisesti jo valmis, kun olen omin silmin havainnut aktiivisen jäähdytyksen vaikutuksen kuvanlaatuun  :grin:

Saatan hommaan ryhtyessäni asentaa huurrepannan heti korrektorin taakse putken sisäpuolelle ja vetää sähköt RCA-liittimelle putken taakse. Eristys ja huurreputki kyllä vähentävät huurtumistaipumusta huomattavasti, mutta ehkä optio aktiiviselle korrektorin lämmitykselle on hyvä olla olemassa ääriolosuhteita (vrt. elokuun lopun über-kosteat, seisovan ilman yöt) varten.

Eristematskut löytyy jo, TEMPestit vielä matkalla. Samalla saatan vaihtaa kiskon ADM:n kiskoksi - sen lisäksi että se on alkuperäistä tukevampi, se itse asiassa myös helpottaa ulkoisen eristekerroksen asennusta koska kiskon ja putken väliin jää reilu rako. Luultavasti myös vaihdan Telradin Baaderin Sky Surfer V:een (löytyy vanhastaan), mikä helpottaa ulkoeristeen asentamista nätisti kun ei tarvi olla läpivientiä Telradin alustalle.

Jatkuu seuraavassa numerossa...

*) Putket olivat rinta rinnan samaan tähteen suunnattuja, ja 80 mm apossa seeing oli Pickering 7/10 ja C9.25:ssa Pickering 3/10. Pickering-asteikko, ks. esim: http://www.damianpeach.com/pickering.htm

**) 72 Pegasi (SAO 73341), mag 5.7 ja 6.1, sep. 0.58", C9.25 + Nagler Zoom 3-6, 400-800x, 15.11.19



« Viimeksi muokattu: 08-12-2019, 16:58:36 kirjoittanut Aksu »
Aki Laakso

"Nothing shocks me. I'm a scientist"
- Indiana Jones
----------------------------------------
C9.25 XLT, Tak FC-100DF, APM 80/500 CNC

Poissa Timpe

  • Multiversumi
  • ******
  • Viestejä: 7018
    • Valoa ja varjoja
Vs: Katadioptristen putkien lämpöeristys vs. jäähdytys
« Vastaus #14 : 16-12-2019, 18:31:58 »
Kiitos dokumentoinnista, tällaista käytännön tietotaitoa jostain erikoisalueesta kannattaa aina jakaa muillekin "yleissivistykseksi" :smiley:
Kehitys kehittyy visuaalipuolellakin...
- Timo Inkinen