DE102007057975B4

DE102007057975B4 - Äquatoriale Plattform für ein Newtonteleskop in azimutaler Montierung

Info

Publication number: DE102007057975B4
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: 2010-08-26
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: DE202007018697U1; DE102007057975A1

Abstract

Aus einem Ober- und Unterteil bestehende äquatoriale Plattform für ein Newtonteleskop in azimutaler Montierung mit einer Dreipunktlagerung des Oberteils auf dem Unterteil bestehend aus zwei Nordlagerpunkten und einem Südlagerpunkt, der eine Welle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte der gehärteten Weile eine Präzisionsbohrung eingebracht ist, um die äquatoriale Plattform auf die Polachse ausrichten zu können.

Description

I. Einleitung
Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einem Ober- und Unterteil bestehende äquatoriale Plattform für ein Newtonteleskop in azimutaler Montierung mit einer Dreipunktlagerung des Oberteils auf dem Unterteil, bestehend aus zwei Nordlagerpunkten und einem Südlagerpunkt.
Ein 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.
Zum Stand der Technik sind folgende Schriften zu nennen:
Die US Patente US 6,639,718 B2 , US 7,035,005 B2 und US 5,062,699 A beschreiben jeweils eine auf drei bzw. vier Rollen gelagerte Plattform, die im Betrieb auf die Himmelspolachse ausgerichtet sein muss. Mittel, die eine solche Ausrichtung ermöglichen würden, sind nicht angegeben.
Die DE 299 18 629 U1 beschreibt eine Nachführung für die Astrofotografie, bei der seitlich an einer Polplatte eine Visiereinrichtung zum Ausrichten auf die Himmelspolachse angeordnet ist.
Die DE 103 26 412 A1 und die US 3,751,134 A beschreiben jeweils andere Arten der Montierung: Die DE 103 26 412 A1 zeigt eine kardanische Aufhängung für Teleskope und die US 3,751,134 A eine 1-Achs-Lagerung für einen Teleskophalter in einer parallaktischen Montierung.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine äquatoriale Trackingplattform zu schaffen, die schnell am Nachthimmel ausgerichtet werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass in der Mitte der gehärteten Welle eine Präzisionsbohrung eingebracht ist, um die äquatoriale Plattform auf die Polachse ausrichten zu können.
Diese Plattform ist für unterschiedliche Breitengrade fertigungstechnisch einfach zu realisieren und trotz des höher gelegten Pollagers dabei einfach zu transportieren.
Bei der bisherigen technischen Lösung musste in Kauf genommen werden, dass die Bewegung um beide Achsen mit ständig veränderlichen Geschwindigkeiten erfolgen musste. Außerdem rotierte das Gesichtsfeld des Beobachtungsinstruments.
Große Teleskopanlagen werden heute rechnerisch gesteuert, um die Bildfeldrotation auszugleichen. Diese aufwendigen Großkonstruktionen eigenen sich nicht für den mobilen Einsatz.
Die vorliegende Erfindung soll diesen Nachteil ausgleichen, um Amateurastronomen die Möglichkeit zu eröffnen, ihre Newton-Teleskope auf einer Dobsonmontierung kostengünstig, 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 1 und 2, Teil 5 [2×]), 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 wesentlich 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.
Die Kreissegmente werden jeweils von zwei Gabeln aus Leichtmetall am Oberteil fest verbunden. (Siehe 1 und 2, Teil 3 [2×] und Teil 4 [2×].)
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 1 und 3, Teil 6) besteht aus einer gehärteten Welle, die den hinteren Lagerpunkt des Ober- und Unterteils darstellt.
Der dazugehörige Lagerbock 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-Teleskope 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 1 und 3, Teil 1 [2×] und Teil 2 [2×].)
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 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°) sowie zylindrisch ausgearbeitet werden und erlaubt mittels einer Schablone (siehe 5, 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 Plattformen geschieht mittels eines Elektromotors, der einen Präzisionsschneckentrieb bewegt. Dieser Schneckentrieb sitzt auf einem Kugellagerbock, der ein Kreissegment antreibt. 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.
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 All stehen.
Das hatte zur Folge, dass ohne Ausgleich der Himmelsrotation bisher bei Langzeitaufnahmen die Objekte verzerrt und unscharf abgelichtet werden konnten. Dieser unerwünschte Effekt tritt bei teleskopischen Aufnahmen schon nach wenigen Zentelsekunden (!) auf.
Nunmehr können Amateurastronomen, die mit einem Newton-Teleskope 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.

Claims

Aus einem Ober- und Unterteil bestehende äquatoriale Plattform für ein Newtonteleskop in azimutaler Montierung mit einer Dreipunktlagerung des Oberteils auf dem Unterteil bestehend aus zwei Nordlagerpunkten und einem Südlagerpunkt, der eine Welle aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte der gehärteten Weile eine Präzisionsbohrung eingebracht ist, um die äquatoriale Plattform auf die Polachse ausrichten zu können.
Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung konisch (beispielsweise ca. 0,75°) oder zylindrisch ausgearbeitet ist.
Plattform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Markierung am Rand der Präzisionsbohrung vorgesehen ist, deren Lage so bemessen ist, dass bei einer Ausrichtung des Polarsterns auf die Markierung sich die tatsächliche Lage des Nordpols im Zentrum der Bohrung befindet.
Plattform nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schablone vorgesehen ist, die zwei Markierungen aufweist, die auf vorgegebene Sternbilder auszurichten sind, um eine Übereinstimmung mit der vorgefundenen Sternbildposition zu erreichen.