Астрогалактика

Через тернии к звездам!

Телескопостроение. Монтировка Джона Добсона


Карта сайта

            
Астрономия
древнейшая из наук
 Античная астрономия
 Хронология астрономии
 Современная астрономия
Основы астрономии
 Начала астрономии
 Время и небесная сфера
 Созвездия
 Движение небесных тел
 Астроприборы
 Астрофизика
 Обзоры астрооборудования
 Астрономические наблюдения

Общая астрономия
 Солнечная система
 Звезды
 Наша Галактика
 Внегалактическая астрономия
 Внеземные цивилизации
 Астрономы мира и знаменательные даты

Дополнительно
 Форумы Astrogalaxy.ru
 Астрономия для детей
 Планетарии России
 Это интересно
 Новости астрономии
 О проекте






Телескопостроение. Монтировка Джона Добсона

Введение.

Здравствуйте уважаемые коллеги. Я думаю перед многими астрономами -любителями желающими построить телескоп со значительной апертурой вставал вопрос о том, какому типу монтировки отдать предпочтение. А их предостаточно. Многим хотелось бы иметь легкую монтировку как можно более простой конструкции чисто для визуальных наблюдений. И здесь, конечно же, наилучшим вариантом является известная монтировка конструкции Джона Добсона – известного американского популяризатора нашей любимой науки.

Многие слышали о ней и знают в общих чертах ее конструкцию, но многие начинающие астрономы любители не знают, как именно ее построить. Именно для них я и написал эту статью. Написанный мною материал я разделил на два раздела в первом разделе я, вкратце, расскажу о существующих типах монтировок, во втором разделе я расскажу о монтировке Добсона и о том, как ее построить. Перед тем как приступать к постройке советую вам прочитать эту статью и при необходимости литературу по телескопостроению. В статье встречается несколько формул, хотелось бы отметить, что это приблизительные формулы, зависящие от размеров инструмента, и перед постройкой весь проект следует продумать. Примечание веб-мастера. Поскольку иллюстраций (рисунков) к статье много, они даются в отдельном файле для удобства пользователей. Загрузить иллюстрации к статье, 429 Кб

Раздел I. Типы монтировок.

Вообще конструкции монтировок делятся на два основных класса монтировок. Азимутальные монтировки – монтировки, у которых одна из осей вертикальна, а другая горизонтальная и они взаимно перпендикулярны. Недостатком этого класса является то, что при гидировании (поворачивание телескопа вслед за объектом, который смещается вследствие вращения неба, точнее, вращения земли) необходимо вращать телескоп по обеим осям.

Параллактические (экваториальные) монтировки - монтировки, одна из осей (полярная ось) которых наклонена на угол равный широте места, а другая ось (ось склонения) ей перпендикулярна. Эта монтировка позволяет следить за объектом, поворачивая телескоп лишь по одной оси – полярной, для этого эту ось направляют параллельно оси вращения Земли, т. е. на точку северного полюса мира.

Объяснить это очень просто. Представьте, что мы наблюдаем за светилом из какой либо точки с географической широтой n, используя при этом азимутальную монтировку. Любое светило, восходя на востоке, движется вверх, пока не пересечет небесный меридиан, после чего оно начинает слоняться к западу. При своем суточном движении оно описывает круг вокруг оси идущей от северного полюса мире (около полярной звезды) и южного полюса мира. Полярная ось нашей монтировки перпендикулярно поверхности земли или, иначе говоря, параллельно линии отвеса (отвесная линия – прямая проходящая от зенита к надиру через центр Земли, если подвесить на нити груз, то направление этой нити совпадет с отвесной линией в данной точке), а ось склонения перпендикулярна ей.

Следовательно, для того, что бы следить за светилом, вращая телескоп вокруг одной из его осей, эта ось должна быть параллельна оси вращения земли. Но на нашей широте n она отклонена от параллельного направления на величину 90°-n и как следствие этого для гидирования на азимутальной монтировке нам придется постоянно подводить телескоп по оси склонения (горизонтальной оси). Параллактическая монтировка отличается от азимутальной тем, что ее вертикальная ось (полярная ось) наклонена на угол равный широте местности n, что позволяет нам следить за светилами, вращая телескоп только по одной (полярной) оси, так как она параллельна оси вращения небесной сферы. Подробнее о небесной сфере и системах координат вы можете прочесть в книге П. И. Бакулина, Э. В. Кононовича, В. И. Мороза «Курс общей астрономии»

Азимутальные монтировки бывают различных конструкций, и в данной статье мы не будем останавливаться на вариантах их конструкций, отметим лишь то, что к азимутальным монтировкам относятся так же и монтировки Добсона. Нетрудно догадаться, что для проведения фотографических наблюдений лучше всего использовать параллактическую монтировку. Помимо того, что с ее помощью гидировать более удобно, она исключает еще один негативный нюанс так называемое вращение поля, когда при длительных экспозициях (выдержках, времени, в течение которого открыт затвор фотоаппарата и на эмульсию пленки воздействует свет), а они иногда достигают нескольких часов, звезды на снимке представляют собой не точки, а небольшие дуги. Конечно же, современные компьютерные технологии, такие как система «МАГЕЛАН» и автоматический корректор вращения поля зрения позволяют фотографировать и на азимутальной монтировке, но они очень дороги и не каждый астроном- любитель может позволить себе их приобрести. Экваториальные монтировки делятся на три основных типа:

  • Немецкие монтировки
  • Английские монтировки (так называемые рамы)
  • Американские монтировки (так называемые вилки)

Немецкая монтировка (рис. 1.2), как правило, устанавливается на колоне или на штативе. На штатив крепится головка монтировки, состоящая из клина, к верхней площадке которого крепиться полярная ось. Клин служит для того, что бы наклонить ось на угол равный широте места наблюдения. Зачастую угол клина регулируется, это дает возможность использовать телескоп на различных широтах. Перпендикулярно полярной оси крепиться ось склонений, на одном конце которой крепиться ложе, хомуты, «ласточкин хвост» или иное приспособление для крепления трубы, а на другой находится ось противовеса, на которой находиться груз, уравновешивающий трубу. Груз как правила перемещается по оси, что позволяет прикреплять либо снимать с трубы дополнительное оборудование.

Для того, что бы оси свободно вращались, к конструкции имеются подшипники. Возможно, что и на трубе будет находиться ось с противовесом для ее уравновешивания относительно оси склонений. Обе оси снабжены так называемыми микрометрическими механизмами (механизмы тонкой наводки – специальный механизм, служащий для точного наведения на объект) и стопорными винтами для жесткой фиксации телескопа. Многие из монтировок немецкого типа имеют так же микрометрические механизмы для регулировки угла клина и для поворачивания головки монтировки вокруг вертикальной оси для более точного и удобного наведения на полюс мира. К сожалению, немецкая монтировка не лишена недостатков. Так при переходе светила через небесный меридиан в области от зенита до точки севера труба может своей нижней частью упереться в колонну и придется прерывать гидирование, перекидывать трубу на 12 часов по полярной оси и на 180° по оси склонения и только после этого можно продолжать гидирование. Автор и сам часто сталкивался с этой проблемой.

Но ее вполне просто решить. Л. Л. Сикорук в своей книге «телескоп для любителей астрономии» советует либо увеличить длину полярной оси, либо изогнуть колонны на угол равный широте места то есть колона помимо несущей функции, будет выполнять и функцию клина. В первом случае, возможно, что монтировка станет менее жесткой, во втором случае угол наклона практически не регулируется да и изготовить такую колону сложнее. Для того, что бы избавить монтировку от этого недостатка полярную ось можно так же разгрузить на две опоры. Получиться так называемая монтировка английского типа (рис. 1.3 а, б). В ней полярная ось крепиться на двух опорой южной и северной. Ось склонения находиться на полярной оси и так же как у немецкой монтировки одном ее конце крепиться труба, а на другом находится ось противовеса и груз. Что бы избавиться от противовеса полярная ось заменяется рамой, которая крепиться к опорам на полуосях. Ось склонений находиться внутри рамы. Но подобная конструкция делает недоступной приполярную область неба. Для устранения этого недостатка ось склонений несколько приподымают над рамой. Другим, более распространенным вариантом устранения этого недостатка является замена верхней перекладины рамы на так называемую подкову, которая скользит по северной опоре на подшипниках. Еще одним недостатком такой конструкции является то, что она, как правило, стационарная, и ее можно устанавливать только на «вечный прикол» Вследствие этого фактора она, на мой взгляд, малопригодна для любительской астрономии, так как многим астрономам-любителям необходим транспортабельный телескоп.

Широкое распространение получила американская монтировка типа вилки (Рис. 1.4 и 1.5). К клину крепиться ось, вокруг которой вращается основание вилки (причем зазора между клином и основанием практически нет). От основания вверх отходят две стойки на концах, которых находятся оси, к которым крепиться труба. Эта монтировка, на мой взгляд, более подходит для зеркальных (рефлекторов) или зеркально-линзовых телескопов, так как линзовые телескопы (рефракторы) на такой монтировке использовать практически невозможно вследствие того, что основание вилки будет препятствовать наблюдениям в области небесного меридиана южнее зенита. Огромным преимуществом является отсутствие необходимости в противовесе.

На этом кратком описании основных конструкций монтировок мы закончим их описания. Более подробную информацию вы можете найти в книгах Л. Л. Сикорук «Телескоп для любителей астрономии», П. И. Бакулина, Э. В. Кононовича, В. И. Мороза «Курс общей астрономии», М. С. Навашин «телескоп астронома-любителя». Рисунки взяты из книг: Л. Л. Сикорук «Телескоп для любителей астрономии», П. И. Бакулина, Э. В. Кононовича, В. И. Мороза «Курс общей астрономии», М. С. Навашин «телескоп астронома-любителя».

Раздел II. Строим монтировку Добсона.

Итак, если после прочтения первого раздела и ознакомления с основными типами монтировок вы окончательно решили строить себе монтировку Добсона, то я постараюсь выложить в тексте весь свой опыт постройки этой монтировки. Что же собой представляет добсонская монтировка? Это платформа, скрепленная осью с вращающейся азимутальной вилкой, на концах стоек, которой имеются пасы, в которые ложатся полуоси склонения, скрепленные с трубой. Вся эта конструкция собирается из ДСП, или толстой фанеры (не тоньше 15мм). Для облегчения вращения используется тефлон и обычная виниловая пластинка. Для начала я расскажу, как строиться сама монтировка, а после расскажу о некоторых доработках.

Для начала сделаем основание монтировки. Вычертите на листе ДСП окружность равную по диаметру внешнему диаметру трубы вашего телескопа. Теперь обведите окружность квадратом, так что бы сторона этого квадрата (α) была на 50 + N миллиметров больше диаметра окружности, где N – толщина листа ДСП. Выпилите получившийся квадрат. С одной стороны прикрепите к нему небольшими гвоздиками три кружка из толстой резины, так как это показано на рисунке 2.1. Это будут своего рода ножки, точнее самая простая их конструкция. Существует и более сложный вариант. Можно вместо них просверлить три отверстия и с одной из сторон прикрутить короткими шурупами пластины из 3-х мм дюрали (можно стали), в которых просверлены отверстие и нарезана резьба М6-8 для небольших (апертурой до 100мм) М10-12 для больших (апертурой больше 100мм). Отверстия в пластинках и основании нужно совместить. В принципе отверстия в основании можно делать немного больше чем в пластинах. Теперь, когда вы вкрутите с противоположенной пластинам стороны болты соответствующей резьбы (хорошо в качестве них использовать не очень длинные (до 50мм) болты от различных тисков зажимов, прессов, мясорубок и т. п. с не вращающимися наконечниками), у вас получатся ножки, которыми можно будет регулировать монтировку, чтобы ее вертикальная ось была строго параллельна отвесной линии, или хотя бы не было сильного наклона монтировки (рис 2.2). При желании и возможности можете снабдить монтировку круглым уровнем (о том, как его настраивать и поверять я расскажу ниже). В центре основания просверлите отверстие диаметром 5-10 мм в зависимости от размеров инструмента. Основание готово.

Теперь приступим к постройке того, что я называю короб монтировки. Выпилите еще один квадрат таких же размеров, как и основание монтировки, это будет основание короба. В его центре просверлите отверстие, такое же, как и в центре основания (рис 2.3).

Далее изготовим боковые стойки короба. Они представляют собой многоугольник нечто вроде прямоугольника с усеченным треугольником сверху. На вершине треугольника делаем треугольные или полукруглые пасы с таким расчетом, что бы глубиной и шириной они были равны радиусам трубкам горизонтальной оси (о них речь пойдет ниже) (см. рис. 2.4а). Нижняя сторона прямоугольника должна быть равна стороне выпиленного квадрата (α) минус основания короба минус толщина материала для того, что бы потом можно было прикрепить спинку, либо можно сделать выпил под спинку (рис 2.4б) а высота (I) расстоянию от нижнего края трубы до ее центра тяжести плюс 100 миллиметров. Следите за тем, что бы болты ножек, если они используются, и центральная ось не касались трубы, и между ними и трубой был запас как минимум в пару сантиметров.

Для того чтобы предать монтировке жесткость необходимо изготовить еще и так называемую спинку короба. Выпилите прямоугольник длиной равной стороне основания короба (α) и высотой равной высоте прямоугольной части боковых стоек (b) (рис 2.5). Прикрепите боковые стойки к основанию короба (рис 2.6). Это можно сделать тремя способами: либо с помощью уголков (рис. 2.7а), с помощью мебельных креплений (рис 2.7б), либо с помощью шурупов (рис. 2.7в). Прикрепим спинку к стойкам и основанию теми же способами, которыми прикрепили до этого боковые стойки (рис 2.8). Теперь из листа 2-х мм алюминия сделайте два ложа для горизонтальной оси (рис. 2.9). Покрасьте их. К ним прикрепите два отрезка трубы (желательно дюралюминиевой) диаметром около 30 -70 мм для небольших (апертурой до 100мм) и 60 -120 мм для больших (апертурой больше 100м) лично я использую дюраль, и сами оси не крашу, так как это ухудшает скольжение. Длина труб равняется l = +25, где L – длина стороны основания; D – внешний диаметр трубы телескопа. 25 мм прибавляется как компенсация зазора между стенками монтировки и трубой. Учитывайте это при проектировании монтировки. Для телескопов с апертурой более 200 мм советую ложе делать из стали, толщиной 1.5 - 2 мм. Прикрепите их к ложе как показано на рисунке 2.10, а ложе к трубе, так как показано на рисунке 2.11. Окрасьте короб и основание. Торцы необходимо окрасить, а еще лучше оббить шпоном или каким-нибудь декоративным профилем.

Приклейте к основанию сверху и коробу снизу по три тефлоновые пластинки толщиной не более 1.5 – 2 мм и диаметром от 10 до 50 мм в зависимости от размеров телескопа (именно приклейте, прибивать нельзя), причем обязательным условием является то, что все приклеенные тефлоновые пластинки должны находиться от центрального отверстия на расстоянии меньшем, чем радиус пластинки на 20-40 миллиметров. Вставьте болт или ось диаметром 5 -10 мм (если болт, то шляпкой вниз) снизу в основание, наденьте на него виниловую пластинку (предварительно подогнав отверстие под диаметр болте с небольшим (не больше 1 мм) зазором) и укрепите короб. Затяните гайку и обязательно зафиксируйте ее контргайкой. Не забудьте в местах соприкосновения болта и гайки с деревом положить шайбы (рис 2.12). Болт или ось лучше брать такой длины, что бы он не торчал.

Теперь приклейте тефлоновые пластинки той же толщины, что и на коробе с основанием, а диаметром равным толщине листа ДСП или толстой фанеры. К пасам на боковых стойках по две, если пасы треугольные и по три, если полукруглые (рис. 2.13). Уложите трубу в пасы. Вот в принципе вы и закончили монтировку. Кроме того, можно изготовить тормоза для горизонтальной оси. Для этого изготовьте полоску из тонкой жести. С обоих ее концов прикрепите резиновые жгуты при помощи небольших болтиков. Теперь всю эту конструкцию прикрепите на одну из боковых стоек с таким расчетом, чтобы они не давали трубе свободно проворачиваться, но и не приводили к тому, что трубы будет возвращаться под действием жгутов (рис 2.14).

В том случае если вы не можете найти тефлон, есть другой способ, к которому приходилось прибегать и автору. Запаситесь шариками от подшипников диаметром от 3 до 5 мм. Начертите на основании и на днище короба равные окружности с центром в центре этих деталей и сделайте неглубокую канавку, в которую вложите жестяные или пластиковые желобки (их можно изготовить и самому) с таким расчетом, что бы получившийся пас был в глубину немного меньше радиуса шариков, изготовьте ответный пас в коробе. (в идеале зазор между основанием и коробом должен быть равным 1.5 – 2 мм). Засыпьте шарики, что бы в среднем между шариками расстояние приблизительно равнялось радиусу шарика. Скрепите осью основание и короб. Одна из осей готова. Получился своего рода подшипник (рис 2.15). Теперь установим горизонтальную ось. Приобретите подшипники: четыре для треугольных пасов и шесть для полукруглых пасов. Наилучшим вариантом являются подшипники с небольшим внутренним отверстием и большим внешним диаметром. Приложите подшипник так, что бы он выступал за края паса на 1 – 2 мм и отметьте центр. В отмеченных центрах просверлите отверстия равные диаметру внутреннего отверстия подшипника. Подберите к ним болты, которые бы плотно входили в отверстие подшипников. Вставьте болты в подшипник и зажмите его гайкой (рис 2.17а). Проделайте то же самое с остальными подшипниками. Вставьте получившиеся конструкции в просверленные отверстия с внутренней стороны и снаружи затяните их гайкой и зафиксируйте ее контргайкой (рис 2.17б). При желании можно подобрать болты подлине и укрепить подшипники так же и с внутренней стороны (рис. 2.17в). Нетрудно догадаться, что в последнем случае оси должны будут несколько выступать за края монтировки, учитывайте это при расчетах. При этой системе я уже советую установить описанные выше тормоза, так как ось может проворачиваться чрезмерно легко.

Изначально монтировка Добсона предназначалась только для рефлекторов, но если соединить ее с устройством кометоискателя Бредфорда, то получиться неплохая монтировка для рефрактора. Для этого мы основание не ставим на землю, а укрепляем его на штативе и изменяем форму боковых стоек, так как показано на рисунке 2.19. Вынос, обозначенный на рисунке буквой b на пару сантиметров больше внешнего диаметра трубы. В остальном все делается, так же как и в обычной монтировки Добсона.

И напоследок как я, обещая, расскажу, как установить, настроить и поверять круглый уровень. Прикрутите его тремя не очень длинными шурупами, расположенными под углом 120° относительно друг друга. Для того, что бы иметь возможность настраивать уровень наденьте на шурупы короткие, но достаточно упругие пружины с диаметром большим, нежели диаметр шурупов (рис 2.20). Приведите пузырек в центр, вращая ножки. Теперь поверните монтировки и верните пузырек шурупами на половину того, расстояния на который он сместился. Ножками приведите его в центр и снова повторите операцию. Повторяйте ее до тех пор, пока при повороте монтировки на 90°, 180°, 270° пузырек не будет оставаться в центре.


Если возникнут вопросы по теме данной статьи, пишите: 660118, Красноярск, ул. Мате-Залка, 6-250, Булдакову Сергею. E-mail: astro@ktk.ru © Булдаков Сергей Вячеславович астроном-любитель из г. Красноярск, администратор клуба «Уранус», г. Красноярск, 20.11.2004


Автор: Булдаков Сергей Вячеславович
Публикация проекта "Астрогалактика" 2006 год


Главная страница раздела

Copyright © 2004 - 2016, Проект 'Астрогалактика' • выпущен 12.07.2004