DE102007057975A1

DE102007057975A1 - Verbesserung der äquatorialen Plattform für das Newtonteleskop auf azimutaler Montierung

Info

Publication number: DE102007057975A1
Application number: DE200710057975
Authority: DE
Inventors: Horst Fenn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: DE102007057975B4; DE202007018697U1

Abstract

Das Newton-Teleskop auf einer azimutalen Montierung dient der visuellen Beobachtung des Sternenhimmels. Diese Teleskopbauart kann für die Langzeit-Astrofotografie nicht benutzt werden. Die vorliegende Erfindung soll diesen Nachteil ausgleichen, um Amateurastronomen die Möglichkeit zu eröffnen, ihre Newton-Teleskope auf einer azimutalen Montierung astrofotografisch zu nutzen. Die vorliegende Montierung besteht aus einer Ganzmetallkonstruktion mit Dreipunktlagerung (zwei Nordlagerpunkte, ein Südlagerpunkt). Neuartig sind die Gabelhalterungen und die zwei steckbaren Kreissegmente für das Nordlager, die den vorderen Teil des Ober- und Unterteils führen. Das Ober- und Unterteil der Plattform sind jeweils mittig demontierbar. Eine weitere Neuheit stellt die eingebrachte Bohrung in der Mitte der gehärteten Südlagerwelle dar, es handelt sich dabei nicht nur um eine vereinfachte Einstellvorrichtung, sondern diese Lösung beinhaltet auch die Korrektur zur tatsächlichen Lage des Nordpols. Der Antrieb der äquatorialen Plattform geschieht mittels eines quarzgesteuerten 6 V-Schrittmotors, der über ein Getriebe einen Präzisionsschneckentrieb bewegt. Dieser Schneckentrieb sitzt auf einem Kugellagerbock, der ein Kreissegment antreibt. Mit dieser Konstruktion soll die Erdrotation ausgeglichen werden. Die Erdrotation bewirkt bei Langzeitaufnahmen des Nachthimmels, dass die Objekte schon nach kurzer Zeit nicht mehr am ursprünglich anvisierten Platz im Okularauszug stehen.

Description

I. Einleitung
Das Newton-Teleskop auf einer azimutalen Montierung dient der visuellen Beobachtung des Sternenhimmels.
Diese Teleskopbauart kann für die Langzeit-Astrofotografie nicht benutzt werden. Es können damit lediglich Aufnahmen gemacht werden, die sich in der Ablichtung heller Objekte, wie z. B. den Mond und einiger Planeten erschöpfen.
Alle anderen Objekte des Sternenhimmels benötigen eine längere Belichtungszeit, was zwingend eine parallaktische Montierung bzw. Plattform mit motorischem Antrieb zum Ausgleich der Himmelsdrehung erfordert.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine äquatoriale Trackingplattform zu schaffen, die konstruktive neue Merkmale aufweist.
Mit der Erfindung wird erreicht, dass die äquatoriale Plattform schnell am Nachthimmel ausgerichtet werden kann.
Diese Plattform ist für unterschiedliche Breitengrade fertigungstechnisch einfach zu realisieren und trotz des höher gelegten Pollagers dabei einfach zu transportieren.
Bei verschiedenen technischen Lösungen musste in Kauf genommen werden, dass die Bewegung um beide Achsen mit ständig veränderlichen Geschwindigkeiten erfolgen musste. Außerdem rotierte das Gesichtsfeld des Beobachtungsinstruments.
Die vorliegende Erfindung soll diesen Nachteil ausgleichen, um Amateurastronomen die Möglichkeit zu eröffnen, ihre Newton-Teleskope auf einer Dobsonmontierung kostengünstig und Astrofotografisch zu nutzen.
Zusätzlich ist der Aufbau derart, dass im Gegensatz zu den herkömmlichen Konstruktionen hier die Einblickhöhe generell 25 cm höher ist. Dadurch ist für den Anwender ein mehrstündiger Beobachtungseinsatz bei der Fotografie wesentlich komfortabler und gewährleistet eine einfachere und mühelosere Bedienung durch eine entspannte Körperhaltung.
II. Technischer Aufbau
Die üblichen Konstruktionen sind Eigenbauten aus Holz. Diese Montierungen eigenen sich nicht oder nur sehr bedingt zur Astrofotografischen Nutzung.
Die vorliegende Montierung besteht dagegen aus einer Ganzmetallkonstruktion, mit Dreipunktlagerung (zwei Nordlagerpunkte, ein Südlagerpunkt).
Große Bauteile bestehen hierbei aus Leichtmetall, im Lagerbereich aus gehärtetem Stahl. Neuartig sind vor allem zwei steckbare Kreissegmente für das Nordlager (siehe Zeichnungen S.1 und 2, Teil 5 [2x]), die den vorderen Teil des Ober- und Unterteils führen.
Die Wirkungsweise, der aus gehärtetem Stahl gefertigten Kreissegmente gewährleistet eine hochgenaue Nachführung. Hierin ist die deutliche Verbesserung gegenüber den Holzkonstruktionen zu sehen. Eine präzise Nachführung konnte bisher für hochauflösende Fotografien so nicht erreicht werden.
Eine Ausnahme davon stellt die bereits bekannte Lösung mit vier Kreissegmenten dar. Diese ist aber teurer und komplizierter in der Fertigung. Auch ist eine Vierpunktführung in Bezug auf die Lagerung der Dreipunktführung im Nachteil, durch die bauartimmanente Konstruktion hinsichtlich der Auflagepunkte.
Bei der vorliegenden, neuartigen Konstruktion werden die Kreissegmente auf hochgenauen Drahterodieranlagen gefertigt, mit einer Abweichung von +/–0,003 mm. Diese Segmente laufen über Präzisionskugellager.
Neuartig sind die Gabelhalterungen für die Kreissegmente. Die Kreissegmente werden jeweils von zwei Gabeln aus Leichtmetall oder Stahl am Oberteil fest verbunden (siehe Zeichnungen S. 1 und 2, Teil 3 [2x] und Teil 4 [2x]). Die unterschiedlichen Abmessungen der beiden Gabeln ergeben sich aus dem nach außen schmaler werdenden Kreissegmenten. Diese unterschiedlichen Abmessungen sind konstruktiv nötig, um Platz für den Schneckenantrieb zu schaffen. Zu diesem Antrieb siehe unten.
Für die beiden Kreissegmente werden herkömmliche Präzisionskugellager aus Massenproduktion verwendet. Diese dienen als unterer Abrollpunkt für die beiden Kreissegmente.
Das Südlager (siehe Zeichnungen S. 1 und 3, Teil 6) besteht aus einer gehärteten Welle, die den hinteren Lagerpunkt des Oberteils darstellt. Der dazugehörige Lagerbock im Unterteil ist ebenfalls aus gehärtetem Stahl gefertigt. Dadurch wird wiederum eine sehr hohe Nachführpräzision erreicht, die für Aufnahmen von höchster Qualität unabdingbar sind.
Bisher wurde das Newton-Teleskop auf einer Dobsonmontierung hauptsächlich nur zur Beobachtung verwendet.
Nunmehr besteht auch die Möglichkeit mittels desselben Aufbaus und der Benutzung der äquatorialen Plattform dieser neuartigen Bauart qualitativ höchstwertige Aufnahmen auch sehr lichtschwacher Himmelsobjekte unter Verwendung der dafür nötigen Belichtungszeit durchzuführen.
Weiterhin besteht die äquatoriale Plattform aus einem Ober- und Unterteil, welche jeweils mittig mittels einer Verschraubung leicht zu demontieren sind.
Das trägt zu einer wesentlich verbesserten Mobilität bei, denn durch die Teilbarkeit ergibt sich eine bessere Transportierbarkeit und die Teile sind handhabbarer (siehe Zeichnungen S. 1 und 3, Teil 1 [2x] und Teil 2 [2x]). Die dabei verwendeten Schraubverbindungen sind passgenaue Fixierungen, die eine einfache, aber sehr genaue Montage erlauben.
In der Mitte der gehärteten Südlagerwelle ist eine Präzisionsbohrung eingebracht, um die äquatoriale Plattform schnell und unkompliziert auf die Polachse auszurichten. Eine derartige Konstruktion in Ganzmetall stellt an sich bereits eine Weltneuheit für äquatoriale Plattformen in dieser Größe dar.
Eine weitere Neuheit stellt hier die eingebrachte Bohrung dar, denn es handelt sich dabei nicht nur um eine vereinfachte Einstellvorrichtung, sondern diese Lösung beinhaltet auch die Korrektur zur tatsächlichen Lage des Nordpols. Diese muss berücksichtigt werden, da die Position des für die Ausrichtung anzupeilenden Polarsternes nicht exakt mit dem tatsächlichen nördlichen Himmelspol übereinstimmt.
Der Betrachter stellt die Plattform über die Bohrung ein. Dazu muss er den Polarstern an einer vormarkierten Stelle am Bohrungsrand ausrichten. Dadurch befindet sich die tatsächliche Lage des Nordpols automatisch im Zentrum der Bohrung.
Die Bohrung kann konisch (beispielsweise ca. 0,75°, siehe Zeichnung Seite 5, Teil 6) sowie zylindrisch (siehe Zeichnung Seite 6, Teil 6) ausgearbeitet werden und erlaubt mittels einer Schablone (siehe Zeichnungen Seite 5 oder 6, Teil 7) die präzise Ausrichtung. Die Schablone hat dazu zwei Markierungen, die auf vorgegebene Sternbilder auszurichten sind. Dadurch wird eine Übereinstimmung mit der vorgefundenen Sternbildposition erreicht.
Die Steuerung der äquatorialen Plattform geschieht mittels eines Elektromotors (siehe Zeichnung Seite 1, Teil 8) der über ein Getriebe (siehe Zeichnung Seite 1, Teil 9) einen Präzisionsschneckentrieb (siehe Zeichnung Seite 1 und 2, Teil 10 und 11) bewegt. Dies genügt für eine entsprechend genaue Ausrichtung im Sinne der Nachführung. Dabei wird der 6 Volt- Schrittmotor derart über eine Quarzsteuerung angesteuert, dass die benötigte Nachlaufgeschwindigkeit erreicht und gehalten wird.
Neuartig an dieser Antriebskonstruktion ist der Einsatz des Präzisionsschneckentriebes in dieser Form. Dieser Schneckentrieb sitzt auf einem Kugellagerbock, der ein Kreissegment antreibt.
Neuartig an dieser Antriebskonstruktion ist der Einsatz der Halteplatte in dieser Form. Der komplette Plattformantrieb ist auf einer Halteplatte (siehe Zeichnung Seite 2, Teil 12) verschraubt, die Halteplatte wiederum ist am vorderen Nordlagerbock (siehe Zeichnung Seite 2, Teil 13) verschraubt. Bei einer fertigungstechnischen Änderung des Winkels am Nordlagerbock, dreht sich die Halteplatte automatisch mit, eine sehr einfache und kostensparende Lösung.
Die soeben beschriebene Plattform soll in der angegebenen Bauweise als Ganzes vom Patentschutz umfasst werden.
III. Funktionsweise
Mit dieser Konstruktion soll die Erdrotation ausgeglichen werden. Die Erdrotation bewirkt bei Langzeitaufnahmen des Nachthimmels, dass die Objekte schon nach kurzer Zeit nicht mehr am ursprünglich anvisierten Platz im Okularauszug stehen.
Das hat zur Folge, dass ohne Ausgleich der Himmelsrotation bei Langzeitaufnahmen die Objekte verzerrt und unscharf abgelichtet werden konnten. Dieser unerwünschte Effekt tritt bei teleskopischen Aufnahmen schon nach wenigen Zehntelsekunden (!) auf.
Nunmehr können Amateurastronomen, die mit einem Newton-Teleskop auf einer azimutalen Montierung arbeiten, ohne Erwerb eines speziell für die Astrofotografie nötigen zusätzlichen Teleskops, fotografieren.
Dadurch werden hohe Kosten eingespart.
Durch die einfache und leicht zu erlernende Handhabung der neuen äquatorialen Plattform können nun eine Vielzahl von Hobbyastronomen den bisher sehr kostenintensiven Umstieg zur Astrofotografie vornehmen.
Die nunmehr zu erreichende Bildqualität steht damit endlich in einem angemessenen und vernünftigen Verhältnis zum Kostenaufwand.
Anmerkung:
Zum besseren Verständnis der nicht alltäglichen Materie werden einige Detailaufnahmen des Prototyps der zu patentierenden Erfindung beigelegt.
Weiterhin liegen exemplarisch Aufnahmen von Himmelsobjekten bei, die mit dem Prototyp gemacht wurden.

Claims

Die Äquatoriale Plattform ist durch folgende Merkmale gekennzeichnet: 1 Gabelhalterung aus Leichtmetall oder Stahl 1.1 An der Oberseite mit zwei Gewinde versehen zur Befestigung am Plattform-Oberteil. 1.2 An der unteren Seite mit Nut und einem Gewinde versehen, zur genauen Fixierung und Befestigung des Kreissegmentes. 2 Kreissegment aus gehärtetem Stahl 2.1 An der Oberseite mit zwei Bohrungen versehen zur Befestigung des Kreissegmentes an der Gabelhalterung. 2.2 An der Unterseite mit Radius versehen, der auf dem Rollenlager des Plattformunterteils aufliegt. Der Radius ist mit einer Toleranzabweichung von 0,003 mm gefertigt. 3 Einstellvorrichtung 3.1 Passstift aus gehärtetem Stahl 3.1.1 Mittig auf Längsachse mit Bohrung versehen. 3.1.2 Bohrung kann zylindrisch oder konisch ausgeführt sein. 4 Schablone 4.1 Scheibe 4.1.1 Die Scheibe wird an der Oberseite mit Sternbildabkürzungen versehen. 4.1.2 Die Scheibe ist mittig mit einer Bohrung versehen, damit sie auf die Einstellvorrichtung gesteckt werden kann. 5 Oberteildemontierung 5.1 Oberteil bestehend aus Vorderteil mit zwei Nordlagerkreissegmenten. 5.2 Oberteil bestehend aus Hinterteil mit einem Südlager. 5.3 Vorder- und Hinterteil können mit vier Passschrauben voneinander getrennt werden. 6 Unterteildemontierung 6.1 Unterteil bestehend aus Vorderteil mit zwei Nordlagerauflagepunkte; Auflagebock mit Präzisionskugellager. 6.2 Unterteil bestehend aus Hinterteil mit einem Südlager. 6.3 Vorder- und Hinterteil können mit vier Passschrauben voneinander getrennt werden. 7 Plattformantrieb 7.1 Sechs-Volt quarzgesteuerte Schrittmotorsteuerung. 7.2 Präzisionsschneckentrieb 7.2.1 Präzisionsschneckenrad: Achsabstand 50 mm, 69 Zähne. 7.2.2 Präzisionsschneckenwelle: Achsabstand 50 mm, i = 69. 7.3 Getriebe 7.3.1 Zahnrad: 24/12 Zähne 7.3.2 Zahnrad: 60 Zähne 7.4 Sechs-Volt-Schrittmotor. 8 Halteplatte 8.1 Grundplatte für Plattformantrieb 8.2 Auf vorderen Nordlagerbock angeschraubt