Roterende ovn - Rotating furnace

Aksialt symmetrisk paraboloid. Den indvendige overflade er konkav

En roterende ovn er en anordning til fremstilling af faste genstande, der har konkave overflader, der er segmenter af aksialt symmetriske paraboloider . Normalt er genstandene lavet af glas . De furnace gør brug af den kendsgerning, som var kendt allerede til Newton , at den centrifugale-kraft-induceret form af topoverfladen af en spinning væske er en konkav paraboloide, identisk med formen af en reflekterende teleskop primære fokuserende spejl.

Paraboloider kan bruges på forskellige måder, herunder (efter at være forsølvet ) som primære spejle i reflekterende teleskoper og solkogere .

Design

Parabolisk form dannet af en flydende overflade under rotation. To væsker med forskellige tætheder fylder fuldstændigt et smalt mellemrum mellem to ark plexiglas. Spalten mellem arkene er lukket i bunden, siderne og toppen. Hele samlingen roterer omkring en lodret akse, der passerer gennem midten.

Ovnen inkluderer en mekanisme, der roterer en container med åben top med konstant hastighed omkring en lodret akse. En mængde glas, der er tilstrækkelig til at gøre spejlet, anbringes i beholderen, opvarmes, indtil det er helt smeltet, og får derefter lov til at afkøle, mens det fortsætter med at rotere, indtil det er helt størknet. Når rotationen stoppes, er glasset solidt, så den paraboloide form på dens øverste overflade bevares. Denne proces kaldes spin casting .

Den samme proces kan bruges til at fremstille en linse med en konkav paraboloid overflade. Den anden overflade er formet af beholderen, der holder det smeltede glas, der fungerer som en form. Linser lavet på denne måde bruges undertiden som mål for brydning af teleskoper .

Rotationsaksen bliver paraboloidens akse. Det er ikke nødvendigt for denne akse at være i midten af ​​beholderen med glas eller endda for at passere gennem beholderen. Ved at placere beholderen væk fra aksen kan paraboloide segmenter uden for aksen støbes. Dette gøres ved fremstilling af meget store teleskoper, der har spejle, der består af flere segmenter.

Matematisk model

Rotationshastighed og brændvidde

Paraboloidens brændvidde er relateret til den vinkelhastighed, hvormed væsken roteres af ligningen: hvor er brændvidden, er rotationshastigheden og er accelerationen på grund af tyngdekraften . På jordens overflade er omkring 9,81 meter pr. Sekund i kvadrat, så meter. Tilsvarende er som 1 radian pr. Sekund ca. 9,55 omdrejninger pr. Minut ( RPM ) , hvor er brændvidden i meter, og er rotationshastigheden i RPM. ${\ displaystyle 2f \ omega ^ {2} = g}$${\ displaystyle f}$${\ displaystyle \ omega}$${\ displaystyle g}$${\ displaystyle g}$${\ displaystyle f \ omega ^ {2} \ ca. 4.905}$${\ displaystyle fs ^ {2} \ ca. 447}$${\ displaystyle f}$${\ displaystyle s}$

Anvendelser

Generelt er en spin-cast paraboloid ikke tilstrækkelig nøjagtig til at tillade dens øjeblikkelige anvendelse som et teleskop spejl eller linse, så det korrigeres af computerstyrede slibemaskiner. Mængden af ​​slibning og massen af ​​spildt glasmateriale er meget mindre, end det ville have været nødvendigt uden at dreje.

Spin-casting kan også bruges, ofte med andre materialer end glas, til at producere prototype paraboloider, såsom spotlightreflektorer eller solenergikoncentratorer, som ikke behøver at være så nøjagtigt paraboloid som teleskopspejle. Spin-casting af hver paraboloid, der fremstilles, ville være for langsom og dyr, så prototypen kopieres simpelthen relativt hurtigt og billigt og med tilstrækkelig nøjagtighed.

Flydende spejlteleskoper har roterende spejle, der består af et flydende metal såsom kviksølv eller en lavtsmeltende legering af gallium . Disse spejle størkner ikke, og de bruges, mens de er flydende og roterende. Rotationen former dem til paraboloider, der er nøjagtige nok til at blive brugt som primære reflektorer i teleskoper. Sammenlignet med spejlstøbte glasspejle, der har behov for korrektion på grund af de forvridninger, der opstår under og efter størkning, kræver disse spejle ingen sådan korrektion.

Se også

• Støbning af centrifugal
• Liste over største optiske reflekterende teleskoper
• Spin casting
• Centrifugering (spejle)
• Teleskoper med flydende spejl

Referencer