Na tej stronie prezentuję artykuły dotyczące moich własnych konstrukcji związanych z astronomią.

2021/01/10

Stary / nowy Dobson

Historia tego teleskopu sięga daleko wstecz - do pewnego zlotu PTMA w okolicach Jachranki, gdzie miałem okazję pooglądać Niebo przez "pięćdziesiątkę" Pawła Turka (i gdzie o mało co nie spadłem z drabiny, gdy już zobaczyłem M13 przez ową bestię). Tamten teleskop (przynajmniej w jego oryginalnej konstrukcji) musiały transportować i składać przynajmniej trzy osoby, jednak wrażenia wizualne były po prostu porażające. Wtedy też (być może wiedziony impulsem albo, jak kto woli - intuicją) stałem się posiadaczem nieco mniejszego zwierciadła (320mm), jednak z solidnym postanowieniem wytworzenia mniejszego potworka. W roli bazy wiedzy wystąpiła książka "The Dobsonian Telescope" i w ten sposób prace ruszyły.

Na owe czasy (okolice roku 2001-2002) wybrałem podejście zgodne z doktryną: cięższe = lepsze. Jak się później okazało, to podejście głównie rzutowało na użyteczność, ponieważ cięższe zywkle oznaczało "nie chce mi się tego targać". To z kolei jest zdecydowanym wrogiem jakichkolwiek obserwacji... Dość powiedzieć, że podstawa teleskopu ważyła (w jej pierwotnej postaci) nie mniej niż 30 - 35kg, a sam teleskop - niemalże tyle samo (z czego zwierciadło główne - 7,4kg). Dodatkowo - wszystko (literalnie) było w nim przewymiarowane - jednym słowem: drewniana bestia, tyle, że z nieproporcjonalnie małą optyką i do tego będąca wyzwaniem dla operatora. Pomimo tego, tuż po zakończeniu budowy, teleskop wiernie towarzyszył mi w różnych astronomicznych przedsięwzięciach.

Już w okolicach roku 2005 rozpoczęło się "odchudzanie" - z podstawy zaczęły znikać niepotrzebne wypełnienia (wszystkie elementy podstawy - to znaczy: obrotowa baza, elementy wsparcia łożysk głównych - nie dość że wykonane z drewna to jeszcze pozostawały pełne), co tylko mogło zostać nieco odważone - uzyskiwało ażurowy kształt. Obrotowa baza zaczęła prześwitywać (oprócz pierścienia toczącego się po łożyskach, rzecz jasna), pionowe elementy tworzące bazę teleskopu także zostały wypiłowane, nawet łożyska główne stały się półpuste, pojawiły się też lżejsze i zdecydowanie chudsze elementy kratownicy... Jedynym elementem, który (prawie) nie podlegał zmianom było górne pudło zawierające focuser i zwierciadełko wtórne - o dziwo, tu jakoś zasada "solidności" ustąpiła regułom opisanym w książce. Tak czy inaczej - cały czas konieczne było podczepianie dodatkowych ciężarków a noszenie całości (również z uwagi na niezmienione wymiary bazy) przypominało nierówną walkę Dawida z Goliatem... Nie dość tego - niemalże wszystkie elementy zaczął konsumować ząb czasu - pojawiły się pęknięcia w wypiłowanych elementach bazy, a praca z napędem teleskopu przypominała raczej nieustającą porażkę niż przyjemność - napęd albo nie trzymał zadanego położenia, albo nie pozwalał na złapanie właściwej pozycji (szukacz po drugiej stronie tubusa, sprzęgła załączane ręcznie)... To się musiało skończyć!

W ubiegłym roku postanowiłem radykalnie zmienić konstrukcję i zdecydowanie wpłynąć na użyteczność oraz możliwości przemieszczania mojego sprzętu. Na początek przyjąłem następujące założenia:

  • całość MUSI być lżejsza, muszę mieć coś, czego CHCĘ używać - i to często
  • baza niekoniecznie powinna zajmować lwią część bagażnika, wystarczy, że utrzyma teleskop i nic się nie będzie chwiało
  • napędy powinny posiadać automatyczne sprzęgła, manualne operowanie nimi w środku nocy mija się z celem
  • wypadało by mieć automatyczny focuser sterowany z tego samego pilota co reszta napędu
  • napęd powinien być zdecydowanie nowocześniejszy (w końcu w elektronice przez ostatnie 20 lat też małe co nieco się zmieniło...)

Wszystkie te postulaty udało się przekuć w nową postać mojego Dobsona:

1. PODWOZIE

Pierwotnie stworzone trójramienne "podwozie" otrzymało nowe życie. Aluminiowe ramiona z obrotowymi kółkami i łożyskami podstawy utraciły siermiężne mocowania (wykonane ze sklejki) na korzyść centralnego spawu łączącego je w jedną całość. Poza zdecydowanie mniejszą masą (i większą wytrzymałością - podwozie może z łatwością utrzymać masę dorosłej osoby) zmniejszyły się też wymiary całości (nigdy nie było potrzeby tak szerokiego podpierania teleskopu). Ażurowa i otwarta konstrukcja pozwoliła na łatwe zamocowanie silnika prowadzącego (tu kolejna duża zmiana - więcej w sekcji NAPĘD), a stabilne mocowanie łożysk i centralnej osi pozwoliło na wyeliminowanie luzów.

2. BAZA

Postawa teleskopu spełnia kilka podstawowych funkcji:

  • umożliwia obrót w azymucie
  • łożyskuje teleskop w osi wysokości (altitude) i umożliwia zamocowanie napędu
  • stabilizuje całość i wprowadza niezbędne ograniczenia ruchu zabezpieczające teleskop przed wypadnięciem z prowadzenia

Pierwotnie podstawa była zbudowana z fragmentu blatu kuchennego (baza), pierścienia napędowego w osi AZ, klatki podstawy utrzymującej łożyska osi ALT oraz napędu tej osi - wykonane z litego drewna (niegdyś był to blat stołu). Waga i wymiary tego elementu były wprost niewyobrażalne - dlatego tu właśnie skupiła się moja uwaga.

Całość została zbudowana całkowicie od nowa, wykorzystałem tylko dwa istniejące wcześniej elementy - pierścień napędowy stał się bieżnią osi AZ oraz miejscem mocowania paska zębatego napędu tej osi, a komplet łożysk osi ALT został zabudowany na nowo. Reszta konstrukcji została zbudowana od zera z profili i rur duraluminiowych, połączonych przy pomocy spawania. W rezultacie dało to lekką, przestrzenną konstrukcję o bardzo dużej sztywności i wytrzymałości, którą razem z podwoziem (z którym została połączona na stałe - z uwagi na konstrukcję napędu osi AZ) można unieść w jednym ręku. Spód podstawy ma kształt kwadratu, do którego jest od dołu przymocowana bieżnia łożyska AZ a na której wierzchu utrzymują się ramiona mocowania łożysk ALT. Do jednego z boków bazy jest też przymocowany silnik napędu ALT, a całość została spasowana w taki sposób, że wszystkie połączenia współpracują bez jakiegokolwiek luzu. Tubus, mocowany grawitacyjnie na łożyskach ALT, ustalają cztery łożyska główne oraz dwa pomocnicze (ustalające) - w ten sposób silnik napędu ma solidne i jednoznaczne zazębienie z paskiem odbierającym. Wszystkie połączenia elementów konstrukcyjnych zostały wykonane jako spawane, wykonałem je samodzielnie w technice TIG.

3. DOLNY BOX TUBUSA

 Z uwagi na wagę lustra pierwotnie założone 18-to punktowe zawieszenie typu "floating" pozostało w niezmienionej formie - to sprawdzone rozwiązanie, nic nie trzeba było tu zmieniać. Podobnie pudło chroniące lustro - solidne, sklejkowe, wyczernione w środku, z wentylatorami i klapą na górze. Dodatkowo - łożyska główne, już solidnie "prześwietlone" i lekkie, a do tego wytrzymałe - wystarczyło wymienić okleinę bieżni toczących się po łożyskach osi ALT, no i oczywiście dodać pasek zębaty zamiast nieporęcznego dodatkowego półkola z naciętym ślimakiem. Jedyna mocniejsza przeróbka dotknęła mocowań kratownicy, którą musiałem przespawać aby uniknąć kolizji śrub mocowań z nową bazą - teraz dolny box mija się z podstawą na kilka milimetrów i przesuwa bez jakichkolwiek problemów. Mówiąc wprost - łby śrub skręcających kratownicę (wystające poza obrys dolnego pudła teleskopu) po prostu ... zniknęły. Zastąpiły je ładne, jednorodne spawy położone TIG'iem.

4. GÓRNY BOX TUBUSA

 Tak, jak już wcześniej wspominałem - ten element był od początku wykonany zgodnie z wytycznymi z książki, wobec czego podczas przebudowy podlegał najmniejszym zmianom. Odchudzony górny pierścień (wywiercone otwory) i dodany napęd focuser'a to jedyne modyfikacje. Dodatkowo, w ślad za nimi podążyły zmodyfikowane gniazda i przewody, zasilające nie tylko odrośnik zwierciadła wtórnego, ale również silnik wyciągu.

5. NAPĘD

Stare rozwiązanie, bazujące na silnikach krokowych i wielostopniowych przekładniach (w tym: przekładniach ślimakowych pomiędzy napędem a osiami AZ i ALT teleskopu) zastąpił układ "direct drive", gdzie osie silników napędzają bezpośrednio główną przekładnię opartą na paskach zębatych. Taki układ (bez przełożeń pośrednich) umożliwił spełnienie dodatkowego warunku, jakim były automatyczne sprzęgła. Wystarczy bowiem zdjąć (programowo) zasilania silników, aby teleskop można było bez przeszkód (i zbyt wielkich oporów) przemieścić ręcznie w wybrane miejsce). Rzecz jasna takie rozwiązanie obniżyło całkowite przełożenie mechaniczne, jednak zastosowane elektroniczne zwiększenie liczby mikrokroków (podział 1/32) umożliwia stosunkowo płynne podążanie za wybranym obiektem. Utrzymałem w tym miejscu ideę prowadzenia wektorowego i nie wprowadzałem rozwiązania GoTo (choć obecna konstrukcja całego mechanizmu w sposób oczywisty takie podejście wspiera i umożliwia), ponieważ chciałem, żeby Dobson pozostawał jednak konstrukcją wymagającą od obserwatora minimum zaangażowania (dużą satysfakcję przynosi bowiem samodzielne odszukanie obiektu, zwłaszcza, gdy warunki nie są idealne i trzeba wykonywać żmudne "star hopping" od znanego obiektu lub gwiazdy).

W ślad za zmianami mechanicznymi całkowicie od zera została przebudowana także elektronika napędu. Tak, jak już wcześniej wspominałem - w tej dziedzinie także dokonał się niemały postęp i należało to wykorzystać.

 

PODSUMOWANIE

Pomimo tego, że teleskop nadal czeka na odpowiednią pogodę (od dnia ukończenia przeróbki nie było ani jednego dnia z widoczną choćby jedną gwiazdą - Słońca nie wyłączając!) - trudno mi mówić o rezultacie końcowym, ale już teraz jestem zadowolony i pewny, że wszystko będzie działało jak należy. Przeprowadzone "na sucho" próby wykazały, że prowadzenie działa jak należy, ruchy są płynne (i szybkie!), a elektromechaniczne rozwiązanie sprzęgieł - bezbłędne. Jak tylko uda mi się sprawdzić działanie całości pod gwiazdami - dam znać :)