Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Новости лаборатории Наномир

  Все выпуски  

Делаем катафот Йака из пластикового зеркала.


Выпуск 163

 Лаборатория Наномир

Когда реальность открывает тайны,
уходят в тень и меркнут чудеса ...

Делаем катафот Йака из пластикового зеркала.

Изготовить катафот Йака из стекла оказалось непростой задачей.

Малейшие отклонения угловых размеров приводят к крупным нестыковкам...

Попробуем изготовить его иначе, склеивая из пластиковых зеркал... 

 

 Размечаем зеркальный лист на клетки

http://img-fotki.yandex.ru/get/3500/nanoworld.ff/0_2b789_d0be5126_L.jpg

Отмечаем клетки будущей детали и вырезаем по сетке резаком. Первая деталь начинает отделяться от зеркального листа...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3503/nanoworld.ff/0_2b78a_93a134a4_L.jpg

Пап, тебе - деталь для катафота, а мне - зеркало для кукольной комнаты смеха smile

http://img-fotki.yandex.ru/get/3602/nanoworld.ff/0_2b78b_f43e1fe1_L.jpg

Точность +-0.5 мм получить вручную сравнительно легко. При необходимости можно и подровнять либо обычными ножницами, либо ножницами по металлу, либо скальпелем или напильником smile


http://img-fotki.yandex.ru/get/3500/nanoworld.ff/0_2b78c_9dabb998_L.jpg

При необходимости точность можно увеличить и до 0.1 мм. Материал вполне позволяет...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3506/nanoworld.ff/0_2b78e_21724358_L.jpg

Продолжим вырезать детали катафота.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3601/nanoworld.ff/0_2b78f_132e4e4f_L.jpg

Три самых сложных зеркальных элемента катафота Йака-Кушелева готовы...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3607/nanoworld.ff/0_2b790_ed437289_L.jpg

Все детали готовы, начинаем сборку.
 
http://img-fotki.yandex.ru/get/3603/nanoworld.ff/0_2b89c_a393d98_L.jpg

Соединять зеркала будем с помощью пластиковых уголков. Зеркальные полоски смазываем клеем и вкладываем в пластмассовый уголок. Внутрь уголка вкладываем деревянный брусок сечением 25*25мм. Стягиваем верёвкой до полного схватывания клея.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3601/nanoworld.ff/0_2b8a1_1c625bb1_L.jpg

12 уголков образовали внешний замкнутый контур.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3605/nanoworld.ff/0_2b89d_8050e711_L.jpg


http://img-fotki.yandex.ru/get/3606/nanoworld.ff/0_2b89b_4f16c2a7_L.jpg

Наступило утро. Клей высох. Снимаем вспомогательные бруски. Внешний контур ячейки катафота Йака-Кушелева готов.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3502/nanoworld.ff/0_2b899_db9314cf_L.jpg

Начинаем собирать второй (средний) контур ячейки катафота.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3507/nanoworld.ff/0_2b89a_f0e8837_L.jpg

Средний контур замкнулся, но предстоит ещё доклеить половину (6 уголков)...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3504/nanoworld.100/0_2b902_2468a20a_L.jpg


http://img-fotki.yandex.ru/get/3503/nanoworld.100/0_2b8fe_268961c0_L.jpg


http://img-fotki.yandex.ru/get/3604/nanoworld.100/0_2b8ef_1c51f3bc_L.jpg

Пока сохнет катафот Йака-Кушелева, будем готовить детали для катафота "Тайский-китайский"...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3606/nanoworld.100/0_2b8f5_4ec8325e_L.jpg

Внутренняя часть ячейки катафота Йака-Кушелева готова...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3501/nanoworld.ff/0_2b8e0_52fe2bb6_L.jpg


http://img-fotki.yandex.ru/get/3603/nanoworld.100/0_2b901_319c9740_L.jpg

А теперь - самый ответственный момент. Стыковка внешнего контура и внутренней части...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3505/nanoworld.ff/0_2b8e2_95b6e6ee_L.jpg

http://img-fotki.yandex.ru/get/3604/nanoworld.ff/0_2b8e3_9cef1e56_L.jpg

http://img-fotki.yandex.ru/get/3507/nanoworld.100/0_2b934_a7919b0b_L.jpg
Первая ячейка катафота Йака-Кушелева готова! Можно приступать к предварительным испытаниям. Напомню, что катафот Йака-Кушелева - система взаимосвязанных ячеек. По отдельности ячейки работают хуже, чем катафот (система из этих ячеек).


http://img-fotki.yandex.ru/get/3605/nanoworld.100/0_2b93a_754d15fc_L.jpg

Отдельная ячейка отражает в правильном направлении только углублениями. Лучи от вершины, находящейся в центре, уходят за пределы ячейки. Однако, если ячейки образуют структуру катафота, то ушедшие "не туда" лучи попадают в соседние ячейки и отправляются "куда надо". Что касается отдельной ячейки, то в натурном эксперименте она работает точно так же, как и в виртуальном. Так что натурный эксперимент с системой ячеек тоже "обречён на удачу" smile


http://img-fotki.yandex.ru/get/3606/nanoworld.100/0_2b935_e291f7a8_L.jpg

Проверим работу ячейки под разными углами.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3601/nanoworld.100/0_2b93f_3e781e01_L.jpg

При увеличении угла падения качественно картина не меняется. Другие фотографии на эту тему можно посмотреть в альбоме: "Катафот Йака-Кушелева"


http://img-fotki.yandex.ru/get/3606/nanoworld.100/0_2b9e6_629e2c9_L.jpg

Ух ты, какая штука! Это и есть инопланетный бронежилет-катафот?

http://img-fotki.yandex.ru/get/3502/nanoworld.100/0_2b9e9_f9e38852_L.jpg

Это только одна ячейка катафота Йака-Кушелева.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3505/nanoworld.100/0_2b9dd_40bdc56_L.jpg

Зелёным цветом выделены области, которые в отдельной ячейке не работают. Отражают "не туда".
Красным цветом выделены такие же области, которые стали работать в системе, образованной фрагментами ячеек N1, N2 и N3. Розовым цветом показаны сопряжённые области, образующие систему.

Как видите, ячейки катафота Йака-Кушелева образуют систему, которая работает значительно лучше, чем отдельные ячейки. Катафоты, разработанные на нашей планете, не обладают таким свойством...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3507/nanoworld.101/0_2ba12_35b8f816_L.png

Модель ячейки призматического катафота. Показана только поверхность полного внутреннего отражения.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3604/nanoworld.101/0_2ba0d_cd5662a_L.png

Моделирование ячейки без учёта преломления.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3600/nanoworld.101/0_2ba0e_81f386e6_L.png

Если учесть преломление, то рабочие области катафота сомкнутся, а нерабочие практически исчезнут.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3501/nanoworld.101/0_2ba14_c3015da3_L.png

Поверхность отражения катафота Йака-Кушелева рассчитана лишь на преломление падающего луча. На внешнем отражении эта структура менее эффективна.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3604/nanoworld.100/0_2ba0c_dce2424b_S.png http://img-fotki.yandex.ru/get/3503/nanoworld.101/0_2ba10_dfa1866f_S.png http://img-fotki.yandex.ru/get/3504/nanoworld.101/0_2ba13_e6f5d12a_S.png

Отражение в разных ракурсах без учёта преломления показывает, что эта структура не рассчитана на внешнее отражение. Только на внутреннее, точнее на гибридное.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3604/nanoworld.101/0_2ba5b_3efc056f_L.jpg

На этом монтаже показано, как изменится площадь отражения в правильном направлении, если учесть не только системную работу ячеек катафота, но и преломление в призматической ячейке, изготовленной из среды с показателем преломления 3. В реальности изображение поверхности внутреннего отражения будет сдвинуто к центру ячейки и тем больше, чем больше глубина. Поэтому изображение заметно исказится...
К сожалению, в видимом диапазоне получить показатель преломления =3 проблематично, поэтому окончательный натурный эксперимент лучше проводить в рабочем диапазоне катафота, т.е. в миллиметровом/сантиметровом/дециметровом диапазоне.

Однако смоделировать процесс отражения в 3D Studio можно и для показателя преломления =3 smile

Кто умеет моделировать в 3D Studio процесс преломления?

http://img-fotki.yandex.ru/get/3506/nanoworld.101/0_2bc10_a294e0_L.jpg

Замена фотовспышки на многолучевой лазер позволяет получить количественную оценку эффективности отражения катафота простым подсчётом лучей. Более точную оценку можно получить сравнивая площади "правильно" и "неправильно" отражающих участков.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3601/nanoworld.101/0_2bc14_22ce1e75_L.jpg

Более крупная сетка позволяет быстрее получить количественную оценку, но с меньшей точностью.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3503/nanoworld.101/0_2bc13_911a0219_L.jpg

Мелкая сетка позволяет точнее оценить эффективность катафота, но требует больше времени на подсчёт лучей.

Возможно, что катафот Йака не предназначен для заполнения оптически плотной средой. Он должен быть пустотелым. Падающий поток делится на внешней поверхности на отражённый и проходящий через плоско-параллельные пластины, как показано на схеме:


http://img-fotki.yandex.ru/get/3612/nanoworld.101/0_2be32_4cc5615a_L.png

Скрипт для построения катафота Йака-Куберы-Кушелева:

b = mesh vertices: #([0,0,0],[5,5,0],[5,10,0],[0,10,0],[10,5,0],[10,0,0],[0,5,5],[0,5,10],[0,0,10]
,[0,10,5],[5,0,5],[5,0,10],[10,0,5],[3,3,3],[5,5,1],[10,5,1],[4,4,1],[10,4,1],[4,4,2],[10,4,2]
,[3,3,2],[10,3,2],[10,3,3],[3,2,3],[10,2,3],[4,2,4],[10,2,4],[4,1,4],[10,1,4],[5,1,5],[10,1,5]
,[5,10,1],[4,10,1],[4,10,2],[3,10,2],[3,10,3],[2,10,3],[2,3,3],[2,10,4],[2,4,4],[1,10,4],[1,4,4]
,[1,10,5],[1,5,5],[1,5,10],[1,4,10],[2,4,10],[2,3,10],[3,3,10],[3,2,10],[4,2,10],[4,1,10],[5,1,10]) \
faces: #(
[1,3,2],[1,4,3],[1,2,5],[1,5,6],[1,8,7],[1,9,8],[1,7,10],[1,10,4],[1,11,12],[1,12,9],[1,13,11],[1,6,13]
,[6,5,16],[6,16,18],[6,18,20],[6,20,22],[6,22,23],[6,23,25],[6,25,27],[6,27,29],[6,29,31],[6,31,13]
,[4,32,3],[4,33,32],[4,34,33],[4,35,34],[4,36,35],[4,37,36],[4,39,37],[4,41,39],[4,43,41],[4,10,43]
,[9,45,8],[9,46,45],[9,47,46],[9,48,47],[9,49,48],[9,50,49],[9,51,50],[9,52,51],[9,53,52],[9,12,53]
,[5,2,15],[5,15,16],[15,17,16],[16,17,18],[18,17,19],[18,19,20],[20,19,21],[20,21,22],[22,21,14]
,[22,14,23],[23,14,24],[23,24,25],[25,24,26],[25,26,27],[27,26,28],[27,28,29],[29,28,30],[29,30,31]
,[31,30,11],[31,11,13]
,[2,3,32],[2,32,15],[15,32,17],[17,32,33],[17,33,19],[19,33,34],[19,34,21],[21,34,35],[21,35,14]
,[14,35,36],[14,36,38],[38,36,37],[38,37,40],[40,37,39],[40,39,42],[42,39,41],[42,41,44]
,[44,41,43],[44,43,7],[7,43,10],[44,7,8],[44,8,45],[42,44,45],[42,45,46],[40,42,46],[40,46,47]
,[38,40,47],[38,47,48],[14,38,48],[14,48,49],[14,49,50],[24,14,50],[26,24,50],[26,50,51],[28,26,51]
,[28,51,52],[30,28,52],[30,52,53],[11,30,53],[11,53,12]) wirecolor:[255,255,255]
c = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c [-5,10,-5]
c1 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c1 [5,-10,5]
c2 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c2 [10,-5,-5]
c3 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c3 [-10,5,5]
c4 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c4 [-5,-5,10]
c5 = copy b wirecolor:[200,255,200]
move c5 [5,5,-10]
-- rotate b 45 [0,0,1]
-- rotate b 54.74 [1,0,0]
-- move b [0,0,-3.67]

Все земные катафоты делятся на катафоты с внешним отражением и катафоты с внутренним отражением. В катафоте Йака падающий поток разделяется на входе, часть испытывает внешнее отражение и возвращается в обратном направлении, а другая часть проходит на нижний ярус, отражается и тоже уходит в обратном направлении.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3504/nanoworld.fe/0_2ad9f_a18ec179_orig.png


В результате моделирования катафота с разными показателями преломления выяснилось, что преломление только ухудшает параметры катафота. На этом Трилобит мог бы организовать торжественное закрытие инопланетного катафота Йака-Кушелева, но ... мне удалось обнаружить, что катафот всё-таки работает гораздо лучше классического, хотя преломление используется в нём с целью переключения между двумя катафотами, которые работают на внешнем отражении. Другими словами, сегодня мне удалось разобраться, как же работает двойной катафот Йака-Кушелева.

Начнём по-порядку...

 

http://img-fotki.yandex.ru/get/3609/nanoworld.101/0_2bdf3_6a8155d6_L.jpg

Так работает треть ячейки нижнего яруса двойного катафота Йака-Куберы-Кушелева. Этот ярус состоит из проводящего зеркала.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3510/nanoworld.101/0_2bdf5_8376da41_L.png

Верхний ярус состоит из прозрачных пластин, например, сапфира. Возможно с просветляющим (в рабочем диапазоне) покрытием.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3614/nanoworld.101/0_2bdf4_886cd909_L.jpg

Если на прозрачные пластины верхнего яруса катафота свет падаёт под углом больше порогового, то отражает верхний ярус катафота. Если меньше порогового, то пластины пропускают падающий поток и он отражается нижним ярусом. Внутренняя поверхность пластин может иметь покрытие, которое уменьшает отражение выходящего потока, повышая эффективность нижнего яруса.


http://img-fotki.yandex.ru/get/3614/nanoworld.101/0_2bdf6_a9de967_L.jpg


http://img-fotki.yandex.ru/get/3509/nanoworld.101/0_2bdfc_3d33a9b4_L.jpg

В предварительном эксперименте можно видеть, что на больших углах к поверхности оконного стекла оно фактически начинает работать как зеркало. Так же будут работать и сапфировые пластины в миллиметровом/сантиметровом/дециметровом диапазонах. Угловой порог переключения падающего потока можно менять не только с помощью изменения показателя преломления пластин верхнего яруса, но и с помощью покрытия, которое может быть и многослойным...

Я решил проверить, при каких углах падения луч будет практически отражаться от поверхности верхнего (прозрачного) яруса катафота Йака-Куберы-Кушелева.

Стекло и даже сапфир в оптическом диапазоне отражают существенно меньше 100% даже при углах падения близких к 90 градусам:

http://img-fotki.yandex.ru/get/3514/nanoworld.102/0_2beb2_ffa1bf88_L.jpg


А эксперимент с показателем преломления =3 в оптическом диапазоне провести затруднительно. Так что придётся начать с моделирования в 3D Studio, где легко задать любой коэффициент преломления.

Натурный эксперимент, вероятно, лучше всего провести в миллиметровом/сантиметровом диапазоне. Сделать это не так просто, как кажется. Речь-то идёт не о простом подсчёте лучей, а об измерении уровня отражённого сигнала...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3512/nanoworld.101/0_2bdf8_3fa10e9b_L.png

Исправленная форма ячейки нижнего яруса катафота Йака-Куберы-Кушелева

http://img-fotki.yandex.ru/get/3512/nanoworld.101/0_2be29_20bf3525_L.jpg

А давай его раскрасим ...

http://img-fotki.yandex.ru/get/3514/nanoworld.101/0_2be2f_d1745e36_L.jpg

http://img-fotki.yandex.ru/get/3508/nanoworld.101/0_2be2c_483a3539_L.png

Лицевая поверхность.

http://img-fotki.yandex.ru/get/3608/nanoworld.101/0_2be33_940b8140_L.png

Обратная сторона.

В следующем выпуске рассылки Вы увидите виртуальный стенд для демонстрации явлений отражения и преломления по формулам Френеля. С его помощью будет протестирован материал для призматических катафотов.

Инвестирование научных проектов

Приглашаем инвесторов и меценатов.

Как получить огромные прибыли?

- Вложить деньги
в научные разработки.

Новейшие виды источников энергии,
высокие технологии.

Готовые коммерческие продукты

01 Программа-конвертор генетического кода в трехмерную структуру белка
02 Сверхдобротные одномодовые резонаторы с широким диапазоном перестройки
03 Технология изготовления резонаторов
04 Технология изготовления сапфировых линз
05 Магнитный тороидально-сферический конструктор
06 Катафот Йака-Кушелева

Проекты

Проекты лаборатории Наномир NanoLab Projects

01 Октаэдрический редуктор
02 Шестеренчатая передача Кушелева
03 Технология производства диэлектрических резонаторов
04 Технология моделирования структуры белка
05 Микроволновый двигатель без реактивной струи
06 Магнитный подвес-стыковка-герметизация модулей
07 Ионно-микроволновый фрактальный излучатель
08 Гибкий отражатель из жестких элементов
09 Микроволновый источник энергии
10 Энциклопедия "Наномир"
11 Экспертиза
12 Конструктивные компьютерные игры
13 Интеллектуальный кодовый замок
14 Очки кругового обзора
15 Тетраэдрический сканер
16 Программируемая архитектура
17 Источник энергии промышленной частоты
18 Источник энергии постоянного тока
19 Дифракционный глаз сферического обзора
20 Система определения активных участков белка
21 Тераваттный лазер непрерывного действия
22 Бактериальный синтез алмазов
23 Шестеренчатые передачи с тремя степенями свободы
24 Сверхсветовая связь
25 Безосевая шестеренчатая передача
26 Aктивный язык программирования
27 Телевидение миллиметрового и оптического диапазонов
28 Микроволновая архитектура
29 Компьютерный экран из автономных элементов
30 Чтение / запись ДНК
31 Энергетический комбайн (источник энергии,...)
32 Сверхсветовая локация / зрение
33 Инфоэнергетический комбайн (приемо-передающее устройство...
34 Нейтрализатор акустического сигнала
35 Новая СВЧ-технология сушки древесины
36 Защита от лучевого оружия
37 СВЧ-устройства, оптимизированные под нагрузку
38 Многокоординатные микроволновые двигатели
39 Резонансные системы треугольного тока

... 

Александр Юрьевич Кушелев. Лаборатория "Наномир"

Город: Москва

Телефоны:
8-926-510-1703 Мегафон
8-903-200-3424 Билайн
8-916-826-5031 МТС

e-mail: nanoworld2003#narod.ru
(# -> @
)


Сайт: http://nanoworld.narod.ru

Ярослав Старухин (главный менеджер лаб. Наномир)

Телефон: 8-926-2109383



В избранное