Rotující pec - Rotating furnace

Axiálně symetrický paraboloid. Vnitřní povrch je konkávní

A rotující pec je zařízení pro výrobu pevných předmětů, které mají konkávní povrchy, které jsou segmenty osově symetrické paraboloidy. Předměty jsou obvykle vyrobeny z sklenka. The pec využívá skutečnosti, o které již bylo známo Newton, že odstředivou silou indukovaný tvar horního povrchu zvlákňovací kapaliny je konkávní paraboloid, identický s tvarem primárního zaostřovacího zrcadla odrážejícího dalekohledu.

Paraboloidy lze použít různými způsoby, včetně (poté, co postříbřený ) tak jako primární zrcadla v odrážející dalekohledy a solární vařiče.^[1]

Design

Parabolický tvar tvořený kapalným povrchem za rotace. Dvě kapaliny různé hustoty zcela vyplňují úzký prostor mezi dvěma listy plexiskla. Mezera mezi listy je uzavřena dole, po stranách a nahoře. Celá sestava se otáčí kolem svislé osy procházející středem

Pec obsahuje mechanismus, který otáčí kontejner s otevřenou střechou konstantní rychlostí kolem svislé osy. Do nádoby se umístí dostatečné množství skla, aby se zrcadlo vyrobilo, zahřívá se, dokud se úplně neroztaví, a poté se nechá vychladnout, přičemž se pokračuje v otáčení, dokud zcela neztuhne. Když je rotace zastavena, sklo je pevné, takže paraboloidní tvar jeho horního povrchu je zachován. Tento proces se nazývá rotační lití.

Stejný proces lze použít k výrobě objektiv s konkávním paraboloidním povrchem. Druhý povrch je tvarován nádobou, která drží roztavené sklo a působí jako forma. Objektivy vyrobené tímto způsobem se někdy používají jako cíle v refrakční dalekohledy.

Osa otáčení se stává osou paraboloidu. Není nutné, aby tato osa byla uprostřed nádoby ze skla, nebo dokonce aby prošla nádobou. Umístěním nádoby od osy lze odlévat mimoosé paraboloidní segmenty. To se děje při výrobě velmi velkých dalekohledů, které mají zrcadla skládající se z několika segmentů.

Matematický model

Rychlost otáčení a ohnisková vzdálenost

Ohnisková vzdálenost paraboloidu souvisí s úhlovou rychlostí, při které se kapalina otáčí, podle rovnice: ${ displaystyle 2f omega ^ {2} = g}$ , kde ${ displaystyle f}$ je ohnisková vzdálenost, ${ displaystyle omega}$ je rychlost otáčení a ${ displaystyle g}$ je gravitační zrychlení. Musí být v kompatibilních jednotkách, například ${ displaystyle f}$ může být v metrech, ${ displaystyle omega}$ v radiánech za sekundu a ${ displaystyle g}$ v metrech za sekundu na druhou. Úhlová jednotka v ${ displaystyle omega}$ musí být radiány. 1 radián za sekundu je přibližně 9,55 otáček za minutu (RPM ). Na zemském povrchu, ${ displaystyle g}$ je asi 9,81 metrů za sekundu na druhou. Uvedením těchto čísel do rovnice vznikne aproximace: ${ displaystyle fs ^ {2} přibližně 447}$ , kde ${ displaystyle f}$ je ohnisková vzdálenost v metrech a ${ displaystyle s}$ je rychlost otáčení v RPM.

Použití

Paraboloid litý pod tlakem obecně není dostatečně přesný, aby umožňoval jeho okamžité použití jako zrcadlo nebo čočku dalekohledu, takže je korigován počítačem řízenými bruskami. Množství provedeného mletí a množství zbytečného skleněného materiálu je mnohem menší, než by bylo zapotřebí bez odstředění.

Spin casting lze také použít, často s jinými materiály než ze skla, k výrobě prototypů paraboloidů, jako jsou reflektory reflektorů nebo koncentrátory sluneční energie, které nemusí být tak přesně paraboloidní jako zrcadla dalekohledu. Odlévání každého vyrobeného paraboloidu by bylo příliš pomalé a nákladné, takže prototyp je jednoduše zkopírován relativně rychle a levně a s odpovídající přesností.

Dalekohledy s tekutým zrcadlem mají otočná zrcadla, která se skládají z tekutého kovu, jako je rtuť nebo a nízkotavitelná slitina z galium. Zrcadla neztuhnou, ale používají se, zatímco jsou kapalná a otáčejí se. Rotace je formuje do paraboloidů, které jsou dostatečně přesné, aby mohly být použity jako primární reflektory v dalekohledech. Není nutná žádná úprava tvaru. Zrcadla ze skleněné litiny vyžadují korekci kvůli zkreslení, ke kterému dochází během a po tuhnutí.

Viz také

Reference

^ http://solarcooking.org/research/SpinningParaboicConcentrators.htm

[1] ttp://solarcooking.org/research/SpinningParaboicConcentrators.htm

[1]