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Teleskopbau - Montierungsbau

Neben meiner Arbeit als Softwareentwickler beschäftige ich mich auch mit Planung und Bau astronomischer Teleskope und deren Zusatzgeräte.

Das hier gezeigte Projekt, ein Spiegelteleskop System 'Newton' samt parallaktischer Gabelmontierung wurde im Herbst 2014 fertiggestellt. Der endgültige Aufbau erfolgt in meiner erzeit in Bau befindlichen Sternwarte.

Derart anspruchsvolle Metallbau-Projekte bedingen eine gutbestückte Werkstatt. Ich bin in der Lage, die wichtigen Methoden der Metallbearbeitung wie Drehen, Fräsen, Bohren, Schweißen (MIG / WIG) und Schneiden sowie das Heben von schweren Bauteilen abzudecken.

Inhalt:



Spiegelteleskop 350/500




Bis auf wenige Ausnahmen (die beiden Reibräder sowie die Getriebeschnecken samt zughörige Stirnräder) werden sämtliche mechanischen und optomechanischen Komponenten - inklusive Hauptspiegel - in der eigenen Werkstatt gefertigt!


Das Teleskop im Probeaufbau




Hauptspiegel

Ein Spiegel DN 350mm, Öffnungsverhältnis 1:5,8 ist bereits fertig geschliffen.
Dieser 350er Spiegel ist ein Zwischenmodell und soll im Endausbau durch einen - ebenfalls selbstgeschliffenen - 500mm Spiegel ersetzt werden.



Tubus

Tubus in leichter Stahlkonstruktion nach Serrurier-Prinzip
Mit geringen konstruktiven Adaptierungen ist der Tubus für variable Spiegeldurchmesser (350mm / 500mm) verwendbar. Lediglich der Hut des Tubus muss bei Umrüstung auf einen 500mm-Newton neu gefertigt werden.

Gewicht: 99kg (= Tubus mit Tragkasten + Spiegelzelle + Optik)

Spiegelzelle

Spiegelzelle mit motorisch hinterlüftbarem Spiegelträger und 18-Punkt-Auflage. Die Trägereinheit erlaubt die Aufnahme von Spiegeln mit Durchmessern zwischen 350mm und 500mm.
Radial wird der Spiegel von teflonbeschichteten Stellelementen gestützt.
Ein Tauschutz mit spiegelseitig aufklappbarem Verschluss sowie abnehmbarer Rückwand schützt den Spiegel vor Beschädigung, Verschmutzung und Feuchtigkeit (Tau).











Okularschlitten 2 Zoll

  • Langer Verfahrweg (150mm)
  • Präzisions-Linearlager
  • Stellmotor mit innenliegender Präzisionsspindel
  • Positionierfehler < 0,01mm
  • Optoelektronische Referenzierung
  • ΔT-kompensierte Datenbank für Fokuspositionen
  • Computergesteuerte Kompensation von ΔT-Längenänderungen des optischen Gesamtsystemes
  • Instrumentenlast bis zu 8 kg
  • Elektrisch beheizbare Fangspiegeleinheit
  • Via PC und Handbox steuerbar



Der Okularschlitten ist räumlich justierbar im Hut fixiert.





















Gabelmontierung (ÖPFM)

In vielen Teilen eine Gabelmontierung nach Ing. Rudolf Pressberger auch bekannt unter dem Titel "österreichische Präzisions-Fernrohrmontierung ÖPFM".
Dieser hochpräzise Montierungstyp genügt auch professionellen Ansprüchen. Die Montierung wurde in Teilen modifiziert und meinen Ansprüchen angepasst.
Das System ist dafür ausgelegt, ein Teleskop mit einem maximalen Spiegeldurchmesser von 500mm zu tragen. 

  • geschweißte Stahlkonstruktion
  • Gewicht: 295kg (ohne Tubus und Tragkasten)
  • Traglast: max. 160kg (Tubus mit Tragkasten + Optik + Fokalinstrumente + Ausgleichsgewicht)

Als optische Systeme können unterschiedliche Konzepte zum Einsatz kommen z.B.:
  • Newton
  • Cassegrain
  • Ritchey-Chrétien
  • Maksutov
  • Schmitd-Systeme

Clicken Sie auf das Bild um ein kurzes Video anzusehen!
Die Montierung dreht sich hier dank der speziellen Lager fast reibungsfrei. Hier ohne jeglichen motorischen Antrieb, nur manuell in Schwung versetzt!

Getriebe

Reibräder
  • Reibradantrieb in beiden Achsen
  • Reibraddurchmesser je 500mm
  • Beide Reibräder gehärtet
  • Untersetzung 25:1





Zwischengetriebe
  • Schnecke gegen schrägverzahntes Stirnrad. Dadurch kann beinahe absolute Spielfreiheit hergestellt werden.
  • Untersetzung 60:1

Gesamtuntersetzung Motor / Montierungsachse = 1500:1



Das Bild zeigt die fertiggestellten  Antriebe für Rektaszension und Deklination



Achslager

Es gibt hier keine klassischen Achsen oder teure Wälzlager - weder in Rektaszension noch in Deklination!
Stattdessen drehen sich Tubus und Gabel in Speziallagern (hartverchromte Stahlkugeln, in Teflonpfannen geführt). Dies gewährt absolute Spielfreiheit, geringste Lagerreibung und praktisch vollkommenes Fehlen eines Losbrechmomentes.
In Rektaszension ergibt sich die Lagerfunktion aus dem Zusammenwirken der Lagerkugel (sie sitzt im Inneren der Gabel in Schwerpunktsnähe) mit dem Reibrad. Das Reibrad ist hierbei nicht nur Antriebselement sondern gleichzeitig ein integraler Teil des Lagers. Ganz nebenbei wird dann das noch verbleibende gravitationsbedingte Kragmoment zum Aufbau des notwendigen konstanten (!) Anpressdruckes zwischen Reibrad und Antreibswelle sinnvoll ausgenutzt - eine wirklich geniale Lösung Pressberger's!
Die Reibräder erfüllen mit ihrem Durchmesser von 500mm auch die Faustregel wonach Antriebsdurchmesser = Hauptspiegeldurchmesser sein sollte.
Durch das Fehlen eines klassischen Schneckenrades im Antriebssystem ist die Montierung weitgehend frei von periodischen Fehlern.


Antrieb

  • Schrittmotore an beiden Achsen

Das folgende Video zeigt eine Positionierfahrt des weitgehend fertig aufgebauten Teleskopes (ohne Fangspiegeleinheit und Okularschlitten). Die Positioniergeschwindigkeit beträgt das ca. 800-fache der normalen Nachführgeschwindigkeit:




Teleskopsteuerung

  • FS2 (Astro-Electronic)


Hochauflösende Achsencoder - ATTS

Ich plane, die Montierung mit hochauflösenden Achsencodern auszustatten, um das von mir in Partnerschaft mit Richard Gierlinger entwickelte Programm ATTS - Advanced Telescope Tracking System zum Einsatz bringen zu können.
ATTS bietet höchste Nachführ- und Positioniergenauigkeit, Astrophotographie ohne Autoguider, Positionskorrektur mittels Pointingmodell und vieles andere mehr.



Galerie

... ein paar Bilder aus der Bauphase
 
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