Temp.- Messung und Zwangsbelüftung - Fortsetzung

Der Folgender Bericht knüpft an die Ergebnisse des Berichtes weiter unte im Board an. Die Art der Zwangsbelüftung sowie die Anlage der Messpunkte 1 bis 7 wurden unverändert übernommen .

In der Nacht zum 04. Feb. bot sich die Gelegenheit zu weiteren Beobachtungen und Messungen mit der Zwangsbelüftung im Saugbetrieb.

Zur Verminderung des Strahlungseinflusses unter klarem Nachthimmel wurden die beiden Sensoren A und B mit Alu- Folie umhüllt, wie das erste Bild zeigt. Sie waren dicht neben einander ca. 10 cm vor der Tubus-Öffnung befestigt. Der Einfluss der Alu- Abschirmung ist aus Diagramm 8 ablesbar.

Der Sensor B reagiert unter klarem Nachthimmel mit +0,6°C nach Anwendung des Alu- Schirmes. Die Differenz zu Sensor A beträgt dann nur noch 0,3°C im Mittel., mit geringes Schwankung, Alle folgenden Messwerte am MP 9 mit Sensor B wurden um diesen Betrag korrigiert.
Das Foto zeigt die Sensoren mit dem Display. Die Ablesung A oder B ermöglicht ein manueller Schalter.
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Das Diagramm 9 zeigt die Übersicht der Messkurven im ununterbrochenen Saugbetrieb. Bis unmittelbar vor Beginn der Messungen wurde der Tubus einen Tag lang bei 18 - 19°C Raumtemperatur gelagert. Die Zwangsbelüftung wurde auf Saugbetrieb eingestellt. An den Messpunkten 1 bis 7 wurden zeitversetzt mit Sensor A gemessen. Die Lufttemperatur ca. 10 cm vor der Tubusöffnung wurde mit Sensor B erfasst. Zusätzlich zu den Messpunkten gemäß Bild 1 im vorhergehenden Bericht wurde ein Temperatursensor annähernd auf die Mitte der Spiegelfläche geklebt (MP8). Dieser Sensor wurde mit einen separaten Terminal verbunden. Ausgerechnet diese interessante Messstelle der Spiegeloberfläche scheint nicht OK zu sein. Nach 20 Minuten zeigt diese Messstelle praktisch den gleichen Wert wie die Außenluft an, steigt aber bei 30 Minuten wieder um ca. 2°C an. Das ist unter den gegebenen Umständen physikalisch höchst unwahrscheinlich. Deshalb ist hierzu eine Nachmessung geplant.

Das Diagramm 10 zeigt die selben Messkurven wie oben in stark gespreizter Darstellung, aber ohne MP 8.

Das Teleskop wurde auf Jupiter ausgerichtet. 10 Minuten nach Einschaltung der Belüftung waren alle MP mindesten einmal abgelesen. Am Planetenbild konnte visuell nichts mehr von Tubus seeig bemerkt werden., obwohl die Temperaturen zwischen den vorne im Tubus liegenden MP 1 u. 2 und den MP 4 bis 6 um 0,6 bis 0,8 °C differierten. Im Zeitintervall 30 bis zum Ende der Messung liegen die Temperaturen im Tubus sehr eng beieinander. Der Unterschied wird nirgends größer als 0,2°C. Tendenziell scheint es nach ca. 90 Minuten im Tubus etwas kälter zu sein als in der angesaugten Luft am MP9. Man beachte die Kurzzeitschwankungen an MP 8. während der gesamten Beobachtungszeit war das seeing insgesamt befriedigend. Jupiter zeigte sich bei 255x gut, blick weise sogar richtig scharf .

Nach mehr als 2 h war der Akku für den Lüfterantrieb leer, der Beobachter ausgekühlt und Jupiter schon stand schon relativ niedrig. Das Teleskop wurde deshalb bei abgeschalteter Nachführung und Belüftung auf Süd mit 45° Neigung eingestellt Nach 25 Minuten wurde die Belüftung wieder eingeschaltet.. Die im Diagramm 10 tendenziell erkennbare stärkere Abkühlung der Luft im Tubus im Vergleich zur Außenluft wird im Diagramm 11 an den der Spiegeloberfläche nahen Messpunkten 5 und 6 deutlicher sichtbar. Kurz vor Wiedereinschaltung der Belüftung ist es im Tubus an dieser Stelle um ca . 1°C kälter als draußen. Wahrscheinlich wird dieser Effekt durch die IR- Abstrahlung der Tubus- Innenwände bewirkt. Leider stand Jupiter schon zu tief um den optischen Effekt studieren zu können

Fazit.
Die bisher vorgestellten Messergebnisse zeigen, dass man mit relativ geringem Aufwand zweckdienliche Temperaturmessdaten unter Beobachtungsbedingungen gewinnen kann. Es bleibt noch die wesentliche Frage offen, welche Temperaturdifferenzen Spiegel – Außenluft bzw. Außenluft - Tubus sind merklich schädlich für die Bilddefinition. Bei dieser Frage muss man naturgemäß die extrem unterschiedlichen Witterungsbedingungen mit berücksichtigen. Weitere Diskussionen zu diesem Thema sowie kritische Stellungnahmen sind durchaus erwünscht.
Gruß Kurt

Hallo Dieter,
Ich merke schon, man sieht vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr[:D]. Die Messpunkte 1 bis 7 sind exakt die selben wie im vorherigen Bericht „ Temperaturmessungen mit/ohne Zwangsbelüftung“ hier im Board

Das ganze sieht in Mess- und Beobachtungsposition immer noch so aus:

Im Saugbetrieb kann die Luft nur durch die Tubusöffnung einströmen. Bei den Messungen am 04. 02. wurde dicht vor der Öffnung MP 9 mit dem Sensor B eingerichtet, zusätzlich MP 8 annähernd auf der Mitte der Spiegelfläche.
Die absolute Genauigkeit der Messfühler kenne ich nicht. Die absolute Grenze ist natürlich +/- 1 Digit = 0,1°C . Es geht hier letztendlich hauptsächlich um die Reproduzierbarkeit von Temperaturdifferenzen.. Dazu habe ich wiederholt und auf mehrere Tage verteilt Vergleiche der Sensoren A und B mit Alu- Schirm bei Raumtemperatur 18°C bis 23 °C sowie Außentemperaturen 5°C bis - 5°C gemacht. Die Anzeigedifferenz :
Anzeige Senor A minus Anzeige Sensor B lag immer im Bereich + 0,1°C bis +0,3°C.
(A-B) >=0,1°C <=0,3°C wäre die korrekte mathematische Formulierung, so weit ich mich erinnern kann.

Inzwischen konnte ich noch die Messkurve mit MP8, MP7 und MP9 wiederholen, weil die Kurve von MP8 im Diagramm 9 offensichtlich verunglückt ist. Dazu wurde der Sensor B annähernd mittig auf die Spiegeloberfläche geklebt und mit Alu-Folie abgedeckt. MP7 und 9 wurden mit Sensor A zeitversetzt gemessen. Die „Welligkeit“ Der Messkurve MP 7 ist erklärbar, weil wiederholter Plazierung des Sensors der Kontakt mit der Spiegelrückseite jedes mal etwas anders sein kann.

Deine Fragen beziehen sich auf die Skizze meines 10“ Cassegrain, die ich in die Diskussion eingebracht habe. Hierzu gibt es keine Temperaturmessungen. Das Belüftungssystem funktioniert trotzdem sehr gut[8D].
Gruß Kurt

Hallo Dieter,
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">,mhm wenn Du auch deine 12" Cassi-Lüftung anhand der 10"-Zeichnung erklärst<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
Nöö, am Anfang des ersten Berichtes steht die Skizze von 12“ Quarzmonster[:D][:D]! <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Aus Sicht deiner Temperaturmessungen hast du ja im Tubus eine heile Welt - das Bündel der Temperaturkurven zeigt sich ja recht kompakt. Das Problem beginnt (zumindest in dieser Messreihe) jenseits bzw. an der Tubusgrenze. Die ganze Temperaturmesserei ist ja eigentlich nur Mittel zum Zweck, um....· ... zu prüfen, wann der Hauptspiegel auf Umgebungs-/Tubustemperatur abgekühlt ist· ... zu prüfen, wie weit die Luft im Tubus homogen ist, bzw. ob und wo Dichtenester sind, die das Seeing beeinträchtigen könnten <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Sehe ich auch so. Wenn keine Temperaturdifferenzen, dann auch keine Dichteänderungen im Tubus und auch keine Deformation der Wellenfront. Erfahrungsgemäß sind dann auch die 4- zölligen Turbulenzzellen ausgerottet, welche sich ja nach es ja nach Meinung einiger Experten besonder gern vor größeren Teleskopenn aufhalten.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich glaube, dass über Temperaturmessung zum zweiten Punkt das Ende der Fahnenstange erreicht ist - hier kommt man nur über Strömungsuntersuchungen im Tubus weiter - Luftwirbel lassen sich nur sehr, sehr unscharf über Temperaturmessungen abbilden.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">Der Querschnitt im Tubus beträgt 0,11 m². Gemessen wurde ca 0,02 m³/s Luftdurchsatz. Daraus ergibt sich eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit von 0,14 m/s. Lass Dir mal von einem Stömungsdramatiker vorrechnen, welcher Dichteänderungen das entsprich. Da kann nichts mehr viel umeinand wirbeln um noch optisch wirksame Luftschlieren zu erzeugen. Und wenn dann müsste man diese im extrafokalen Startest bei hellen Sternen sehen. Wenn sie möglicherweise doch vorhanden sind aber nicht sichtbar, dann lass sie doch! Stören tun sie dann nicht mehr. Bei 12“ –Quarzmonster im Saugbetrieb sowie den 10“ Tubus mit der Spezial- Luftführung im Druckbetrieb hab ich wenige Minuten nach Einschaltung der Zwangsbelüftung keine Schlieren im startest mehr sehen können. Bei den Versuchen mit dem 8“ Spiegel in einem gleichartigen Tubus aber Druckbetrieb mit dem gleichen Lüfter hat man solche Wirbel in der ersten halben Stunde der Abkühlphase sehen können. Siehe Bericht „Live Temperaturmessungen an einem 8“ Dobson“ v. 11.12.02 hier im Board. Hier war die Strömungsgeschwindigkeit ca 2-3 mal höher als bei „Quarzmonster“. <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Frage ist, entstehen beim Saug- oder Druckbetrieb Luftwirbel in deren Zentren die Luft tendenziös wärmer ist? Wandern diese Wirbel bleiben sie stehen - was geschieht, wenn die Tubusöffnung wie eine Flöte angeblasen wird oder frontal den Wind abbekommt? Gegen letztere beiden Punkte ist möglicherweise kein Kraut gewachsen; aber die Wirbel lassen sich zumindest minimieren (unterschiedliche Lüfterdurchmesser; Strömungsblenden etc.)<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

Zum Anblasen eine Flöte braucht man eine Mindest- Strömungsgeschwindigkeit. Das hat glaube ich Papa Reynolds, der die Reynolds- Zahlen erfunden hat entdeckt. Wenn mein Tubus zur Orgelpfeife wird, ist sicher mittelprächtiger Sturm. Dann könnte man den Schalldruckpegel messen und die Dichteänderunterschiede in der Luftsäule berechnen. Bevor das aber optisch relevant wird, fliegt Dir das Trommelfell aus den Ohren. Wetten, dann hast Du keine Lust mehr zum beobachten. Technische Akustik war mal für 8 Jahre mein Job. Wenn der Wind relativ frisch bläst, aber so, dass nnoch nicht alles wegfliegt, wird ohnehin der Tubus und der Bereich um den spiegel so kräftig belüftet, dass die evtl. produzierte Warmluft von Spiegel schadlos abgeführt wird, vorausgesetzt die Luft kann einigermaßen frei durch den Tubus strömen. Leider ist bei solchen Wetterlagen das unbeeinflußbare atmosphärische seeing miserabel.
<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Wie schon erwähnt, wäre um dies zu untersuchen ein Plexiglastubus ideal (aber wer zahlt dies). Besonders interessant ist es, den Bereich unmittelbar vor dem Spiegel zu untersuchen - wenn die Webcam etwas weitwinkeliger wäre, könnte man diese in den Tubus hängen und mal Rauch in den Tubus leiten.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

In Anlehnung an Suiter „Star Testing Astronomical Telescopes“ , S. 129/130: “...Therefore, a 1°K difference in Temperature over a distance of 1.5 meters results in a delay of 791/273 wavelenghts per degree Kelvin, or about 2,9 wavelength/°K….”. D. h. , 1 °C Temperaturdifferenz in einen 1,5 m langen Tubus führt zu 2,9 Wellenlängen Verschiebung der Wellenfront. Diesen Vers sollte man bei allen Untersuchungen im Ohr haben. MP 5 und MP6 liegen 30 mm vor dem Spiegel. Wenn ich also zwischen diesen Messpunkten und der Spiegeloberfläche z. B. noch 3°C Temperaturdifferenz messe, kann das im ungünstigsten Fall ein Temperaturgradient der Luft über 3 cm Weglänge bedeuten. Der optische Weg wäre dann 6 cm. Die VERSCHIEBUNG der Wellenfront wäre demnach ca. 0,35 lambda. Zur Störungen der Bilddefinition kommt es aber erst dann, wenn die Wellenfront DEFORMIERT wird (bei uns sagt man auch „verblötscht“). Dazu müsste noch eine irreguläre Temperaturverteilung in dem Luftvolumen hinzu kommen. Zusammenfassend kann man wohl sagen, wenn die Temperaturdifferenzen der Luft im Tubus im Bereich von &lt;&lt;1°C liegen und die Spiegeloberfläche so 1 bis 2°C wärmer ist, kann die Luft stömen wie sie will. sie stört nicht mehr.

Aus der gemessenen Temperatudifferenz Spiegeloberfläche- Außenluft (Diagramm 12) kann man sicher noch schließen, dass mit höherer Strömungsgeschwindigkeit eine deutlich schnellere Abkühlung des Spiegels erreicht werden kann. Das hilft sicher bei Spiegeln aus nicht ZERODUr , SITAL o. ä. Was ich hier noch vorstellen werde sind Tenperaturmessungen der Außenluft in verschiedenen Höhen. Was macht man, wenn die Luft in 40 cm höhe um 3 °C kälter ist als in 2m Höhe?
Gruß Kurt