회전로

Rotating furnace
축 대칭 파라볼로이드. 안쪽 표면은 오목하다.

회전로는 축방향 대칭 포물선인 오목한 표면을 가진 고체 물체를 만드는 장치다. 보통 물체는 유리로 만들어진다. 이 용광로는 이미 뉴턴에게 알려진 사실, 회전하는 액체의 상단 표면의 원심력에 의한 형태는 반사 망원경의 1차 초점 거울의 모양과 동일한 오목한 파라볼로이드라는 사실을 이용한다.

파라볼로이드는 반사 망원경이나 태양열 조리기의 일차 거울로서 (실버 처리 후) 등 다양한 방법으로 사용될 수 있다.[1]

디자인

회전 중인 액체 표면에 의해 형성된 포물선 모양. 밀도가 다른 두 액체가 두 장의 플렉시글라스 사이의 좁은 공간을 완전히 채운다. 시트 사이의 간격은 아래, 옆면, 윗면에서 닫혀 있다. 전체 어셈블리가 중심을 통과하는 수직 축을 중심으로 회전하고 있다.

용광로에는 수직축을 중심으로 일정한 속도로 열려 있는 용기를 회전시키는 메커니즘이 있다. 거울을 만들기에 충분한 양의 유리를 용기에 넣어 완전히 녹을 때까지 가열한 다음 완전히 굳을 때까지 계속 회전하면서 식혀지도록 한다. 유리가 고체일 때 회전을 멈추고 윗면의 파라볼로이드 모양이 보존된다.[2][3] 이 과정을 스핀 캐스팅이라고 한다.

파라볼로이드 표면이 오목한 렌즈를 만들 때도 같은 과정을 사용할 수 있다. 다른 표면은 녹은 유리가 곰팡이 역할을 하는 용기에 의해 형성된다. 이런 식으로 만들어진 렌즈는 망원경을 굴절시키는 목적으로 쓰이기도 한다.

회전축은 파라볼로이드의 축이 된다. 이 축이 유리 용기의 중앙에 있을 필요는 없고, 심지어 그것이 용기를 통과할 필요도 없다. 용기를 축에서 멀리 떨어뜨려 오프 축 파라볼로이드 세그먼트를 주조할 수 있다. 이것은 여러 부분으로 구성된 거울을 가진 매우 큰 망원경을 만드는 과정에서 이루어진다.

수학적 모형

이론적 설명은 액체-거울 망원경 § 평형 설명(Description of the 평형)을 참조한다.

회전 속도 및 초점 길이

파라볼로이드의 초점 길이는 = g 등식으로 액체가 회전하는 각도 속도에 관련된다 서 f 은 초점 길이, }은 회전 속도, g은 중력에 의한 가속이다.. 지구 에서는 g 이(가) 초당 약 9.81m이므로 2 4약 4m이다.[3] 마찬가지로 초당 1 라디안이 약 9.55 회전(RPM), ≈ 약 여기서 은 미터 단위의 초점 길이, s 은 RPM 단위의 회전 속도다.

사용하다

일반적으로 스핀캐스트 파라볼로이드는 망원경 거울이나 렌즈로 즉시 사용할 수 있을 만큼 정확하지 않기 때문에 컴퓨터 제어 연삭기로 교정한다. 그라인딩의 양과 낭비되는 유리 재료의 질량은 회전하지 않고 필요한 것보다 훨씬 적다.

또한 스포트라이트 반사체나 태양 에너지 농축기와 같은 시제품 파라볼로이드를 제작하기 위해 종종 유리 이외의 재료와 함께 스핀 캐스팅을 사용할 수 있는데, 이것은 망원경 거울처럼 정확히 파라볼로이드일 필요가 없다. 만들어진 모든 파라볼로이드들을 스핀 캐스팅하는 것은 너무 느리고 비용이 많이 들 것이기 때문에, 프로토타입은 비교적 빠르고 저렴하게 그리고 적절한 정확도로 복사될 뿐이다.

액체 미러 망원경에는 수은이나 갈륨의 저융해 합금 같은 액체 금속으로 구성된 회전하는 거울이 있다. 이 거울들은 굳지 않고 액체와 회전하는 동안 사용된다. 이 회전은 망원경에서 일차 반사체로 사용될 수 있을 만큼 정확한 파라볼로이드로 만들어진다. 고형화 도중과 이후에 발생하는 왜곡으로 인해 교정이 필요한 스핀캐스트 글라스 미러와 비교했을 때, 이러한 거울은 교정이 필요하지 않다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Using Spinning Liquids to Simplify the Construction of parabolic Solar Concentrators".
  2. ^ Dierickx, P. (2000). "Optical fabrication in the large". European Southern Observatory Conference and Workshop Proceedings. 57: 224. Bibcode:2000ESOC...57..224D.
  3. ^ a b Ninomiyaa, Yuichi (1979). "Parabolic mirror made by the rotation method: its fabrication and defects". Applied Optics. 18 (11): 1835–1841. Bibcode:1979ApOpt..18.1835N. doi:10.1364/AO.18.001835. PMID 20212558. S2CID 122277262.