Монтировка своими руками

Ответы на частые вопросы

«Какая монтировка лучше?»

Экваториальная или азимутальная?
Нельзя однозначно сказать, что тот или иной тип монтировки безусловно лучше других. У всех есть свои плюсы и минусы, иначе бы не существовало альтернатив. Рассмотрим подробнее достоинства и недостатки монтировок двух самых популярных типов.

Альтазимутальные
К ним же относятся добсоновские. Этот тип активно отвоевывает себе популярность, и если раньше азимутальные монтировки были характерны только для самых дешевых малых телескопов, сейчас же они применяются для самых высокотехнологичных моделей с большой апертурой.

Достоинства альтазимутальной монтировки

  • Простая и устойчивая система крепления, не требующая противовесов на осях и не имеющая значительных масс далеко от центра тяжести, приводящих к вибрациям и увеличивающих нагрузку на штатив. В типичном случае достаточно одного подшипника по горизонтали и двух по вертикали.
  • Простая и интуитивно понятная для начинающих.
  • Более транспортабельна, чем большинство экваториальных, особенно при апертурах более 200 мм, и часто быстрее готовится к наблюдениям.
  • Легко построить самостоятельно.
  • Более доступная по цене, особенно при больших апертурах.

Недостатки альтазимутальной монтировки

  • Невозможно вести объект мотором только по одной оси. Для длительного ведения требуется двухмоторная управляемая компьютерным контроллером система или специальная экваториальная платформа. При этом даже двухмоторная система не может вести объект при его прохождении точно через зенит («добсоновской дыры»).
  • Отсутствие постоянной ориентации поля зрения относительно небесных координат затрудняет поиск слабых объектов методом «звездных прыжков».
  • В случае наличия координатных кругов по азимуту и высоте, их применение для поиска объектов требует предварительного пересчета координат, причем его необходимо выполнять с минимальной задержкой, лучше всего на компьютере в реальном времени.
  • Вращение поля зрения ограничивает фотографию до небольших выдержек (если не применяется дорогостоящий деротатор поля). Гидирование при длинных выдержках может быть очень непростым, из-за неинтуитивной связи изображения и ручек коррекции дрейфа.

Экваториальные монтировки
Эти монтировки устанавливаются согласно небесной системе координат. Они являлись основным типом монтировок для любительских и профессиональных телескопов более ста лет. Существует довольно много их конструкций: «немецкая», «английское ярмо», «вилка» и т.п.

Достоинства экваториальных монтировок

  • Можно использовать часовой привод на оси прямых восхождений для долговременного слежения за небесным объектом.
  • Большинство конструкций экваториальных монтировок (кроме «ярма») могут наводиться на любую точку неба и вести объект.
  • Отсутствие вращения поля дает возможность заниматься астрофотографией с длинными выдержками и интуитивной коррекцией при гидировании, а также немного проще ориентироваться при планетных наблюдениях.
  • Применима техника поиска слабых объектов дрейфом от заметной звезды по прямому восхождению, в том числе на телескопах без часового привода.
  • Для нахождения невидимых в искатель объектов могут использоваться координатные круги по прямому восхождению и склонению.

Недостатки экваториальных монтировок

  • Хорошая экваториальная монтировка – обычно тяжелая и громоздкая. Она менее портативна, чем альтазимутальная, часто для транспортировки требуется еще и ее разборка на несколько частей.
  • В немецкой экваториальной монтировке для балансировки телескопа применяются тяжелые противовесы, расположенные на длинной штанге. В темноте на них легко случайно наткнуться и сбить наведение телескопа. Также бывает, что труба задевает треногу, если направлена в зенит, и требуется ее «переложить» вокруг оси.
  • Вынесенный груз создает дополнительный источник вибрации, если монтировка недостаточно жесткая. Скобы вилочной монтировки могут прогибаться под весом трубы и давать ошибки слежения и наведения, а также низкочастотные вибрации.
  • Хорошие экваториальные монтировки обычно имеют четыре подшипника и как правило более дорогие, чем сопоставимые альтазимутальные (хотя и их тоже можно изготовить самостоятельно).
  • Для точного ведения объекта необходима точная наводка монтировки на полюс Мира.
  • Менее интуитивна для начинающих, хотя с опытом затраты времени на поиск объекта становятся меньше, чем на альтазимутальной.

Ни один из этих недостатков не является поводом для отказа от использования того или иного типа монтировок в любительской практике. Для чисто визуальных наблюдений, особенно для начинающих, можно рекомендовать альтазимутальную монтировку. А для фотографии с длинными выдержками – экваториальную. Также азимутальную можно рекомендовать для больших апертур, но для них также подойдет и экваториальная монтировка с «разделенным кольцом». Компьютерное оборудование частично смягчает различия типов монтировок, хотя полностью их устранить неспособно.

Назначение и устройство

Вследствие вращения Земли, с течением времени, наблюдаемые внеземные объекты смещаются и «убегают» из поля зрения, что доставляет неудобства при наблюдениях, а при астросъёмке является критичным ограничением для длины выдержки. Экваториальная монтировка призвана скомпенсировать вращение земного шара вращением телескопа в плоскости небесного экватора. Достаточно поставить на эту ось (параллельную Земной) механизм, который поворачивал бы телескоп на один оборот за 24 часа в направлении, противоположном вращению нашей планеты. Наблюдаемые в такой телескоп объекты не «убегают» из поля зрения, а возможности астросъёмки значительно расширяются.

Одна из осей вращения телескопа в экваториальной монтировке параллельна оси вращения Земли (и, соответственно, оси мира) и называется осью прямого восхождения или осью R. A. (от англ. Right Ascension), или часовой осью, или полярной осью. Именно эта ось позволяет скомпенсировать вращение земного шара. Перпендикулярная ось называется осью склонений, или осью Dec. (от англ. Declination) и позволяет направлять телескоп от плоскости небесного экватора до объекта наблюдения.

Угол наклона оси прямого восхождения по отношению к поверхности Земли равен географической широте места, в котором установлен телескоп. На географическом полюсе она должна быть направлена перпендикулярно земной поверхности, а на экваторе — параллельно.

Разновидности экваториальных монтировок

Немецкая монтировка

50 см телескоп Астрономической обсерватории в Йене, Германия, на немецкой монтировкеЭкваториальная монтировка немецкого типа для любительского телескопа

Разновидность экваториальной монтировки, в которой один из концов полярной оси несёт на себе корпус оси склонений. Эта монтировка несимметрична, поэтому требует противовеса. Одним из недостатков является необходимость прерывать наблюдения при прохождении светилом меридиана, так как труба телескопа в этом случае упирается в основание (колонну). Чтобы избежать этого, колонну изгибают под углом, равным широте местности. Кроме того, использование этого типа монтировок в приполярных областях доставляет дополнительные неудобства из-за очень большого угла наклона.

Английская монтировка

1 м телескоп Цейсс Астрономической обсерватории в Мерате, Италия, на асимметричной английской монтировке2,5 м телескоп Хукера на симметричной английской монтировке с ярмом

Монтировка, в которой полярная ось имеет опоры под обоими концами, а в её середине находится подшипник оси склонений. Английская монтировка бывает несимметричная (на фото справа), симметричная, и симметричная с ярмом (на фото слева, ярмо не показано). Английская монтировка в симметричной версии, как и немецкая монтировка, позволяет направить лучи в куде фокус при помощи лишь двух плоских вспомогательных зеркал.

Американская монтировка

Малый телескоп Обсерватории Венского университета на американской монтировке

Вариант экваториальной монтировки, в котором один конец полярной оси заканчивается вилкой, несущей ось склонений.

Достоинства и недостатки

По сравнению с другим основным типом монтировки телескопов, альт-азимутальным, экваториальная монтировка обладает определённым количеством как достоинств, так и недостатков, поэтому выбор монтировки для телескопа определяется его размерами, типом и предназначением.

  • Простота слежения за небом. Поскольку полярная ось монтировки всегда параллельна оси вращения Земли, то для компенсации этого вращения достаточно поворачивать эту ось с постоянной скоростью. Таким образом для слежения за астрономическим объектом нужен всего лишь один мотор, в качестве которого исторически обычно применялись часовые механизмы, почему полярную ось и называют зачастую часовой.
  • Удобство для астросъёмки. Так как ось склонения строго параллельна небесному экватору, то поле зрения телескопа не испытывает «крена» при слежении за астрообъектами, поэтому телескоп не нуждается в дополнительном механизме компенсации бокового качания поля зрения, необходимого в альт-азимутальной монтировке.
  • Механическая сложность. Поскольку система координат телескопа с экваториальной монтировкой привязана к небу, а не к поверхности Земли, то обе оси вращения в процессе работы расположены под меняющимися углами к направлению силы тяжести. Это требует точной механической обработки движущихся деталей во избежание заклинивания в некоторых положениях, а также повышенной прочности и жёсткости осей и кронштейнов, чтобы их изгиб под влиянием гравитационного поля Земли не вносил искажения в перемещения телескопа. Кроме этого, асимметричные варианты монтировки требуют наличия массивных противовесов.
  • Непригодность для крупных инструментов. С увеличением размера телескопа, сложность и масса экваториального подвеса быстро растёт, достигая, а в некоторых случаях и превышая массу конструкции собственно телескопа. Кроме того, в крупных инструментах заметную роль начинают играть искривления массивных зеркал под влиянием силы тяжести. Экваториальная монтировка, в которой зеркало может находиться, в сущности, под любым углом к направлению притяжения Земли, делает учёт этих искривления значительно более сложным, чем в альт-азимутальной монтировке, где изменяется всего лишь один угол.
  • Несколько усложнённая юстировка в цифровых системах управления. Телескоп на экваториальном подвесе для точного определения места требует юстировки по двум справочным звёздам, тогда как для правильно установленного альт-азимутального достаточно одной.

> См. также

  • Альт-азимутальная монтировка
  • Монтировка Добсона
  • Монтировка телескопа
  • Системы небесных координат

> Литература

  • Серафимов В. В.,. Экваториал // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

> Ссылки

  • (рус.) Типы монтировок.
  • (рус.) Зачем нужна экваториальная монтировка и чем она отличается от азимутальной.

astro-talks

Уважаемые единомышленники!
Придумал и собрал самодельную параллактическую монтировку на треноге. Вечером 11.11.2010 испытал, остался весьма доволен. В этой связи «я вся чешуся» поделиться относительно дешевой и простой в изготовлении конструкцией.
Краткое описание:
1. «Грузоподъемность» — до 5 кг (я так думаю…).
2. «Чистый вес» (без установленного оптического инструмента) — 5,67 кг (головка+штатив»тренога»).
3. Высота в сложенном состоянии — 120 см, в разложенном — 110 см. Расстояние между разложенными «ногами» — 71 см
4. Наклон вертикальной оси — неизменно 36 градусов (широта Минска — около 54 градусов. Штатив буду использовать на даче, там широта — 54 градуса 04 минуты).
5. Обе оси, вокруг которых вращается инструмент, смонтированы на малогабаритных шарикоподшипниках (наружный диаметр 30 мм, внутренний — 10 мм).
6. Основная «изюминка» системы — червячный привод вращения по обеим осям, выполненный из… стандартной шпильки с резбой М8! Возможно, я далеко не первый, применивший подобную идею. Но пока нигде ее не встречал и ничего об этом не слышал.
7. Основные «узлы» выполнены из:
— «головка» — тройник водопроводный с внутренним диаметром (по резьбе) чуть более 30 мм. В него на эпоксидной смоле вклеены 4 подшипника — для вращения по 2 осям. Через пошипники пропущены оси — стандартный шпильки М10. На горизонтальной оси слева при помощи гаек М10 и эпоксидки смонтирована небольшая площадка из отрезка металопрофиля, в которой просверлено отверстие 10 мм для последующего крепления зрительной трубы Юкон 100 (есть в Беларуси подобное «чудо» техники за 230 долларов ). Справа — из стеклотекстолита на оси при помощи гает М10 закреплен полудиск, на котором по периметру смонтирована изогнутая предварительно и обточенная углошлифовальной машинкой («болгаркой») шпилька М8. Таким образом, эта «деталь» стала своеобразной «шестерней» из системы «шервячная пара». На нижней части тройника горизонтально смонтирован диск из стеклотекстолита толщиной 6 мм (маловато, но другой не нашел ), по периметру которого так же, как и на полудиске, смонтированы эрзац-«зубья» «шестерни» из шпильки М8. На этом же горизонтальном диске при помощи винтов М4, гаек закреплен в малогабаритных подшипниках отрезок шпильки М8, который введен в зацепление с «зубьями» полудиска. Вращая указанный отрезок, мы получаем плавное, неспешное и относительно точное вращение полудиска, а, вместе с ним — горизонтальной оси и оптического инструмента вверх-вниз.. Система вращения по вертикальной оси аналогична;
— «подиум» — это специально наклоненная под углом 36 градусов площадка, выполненная из какого-то электроизоляционного полимера толщиной 11 мм и на наклоненной части укрепленной «головкой». Соедиение производилось при помощи стандартный шурупов 3,5 мм на 35 мм. Материал — неармированный, темно-коричнево-вишневый, тверже полиэтилена, но мягче стеклотекстолита, очень легко обрабатывающийся. При свеплении-пилении приятно пахнул сладким…
— «тренога» — простейший штатив, весьма устойчивый. На площадке толщиной 11 мм смонтированы 3 дверные петли неразъемные, к которым прикреплены «ноги» из алюминиевого прямоугольного полого профиля длиной 1 метр каждая. Каждая «нога» имеет 2 профиля — внизу они «сведены», что делает конструкцию устойчивой.
Затраты (половина деталей куплена на барахолке, половина — в магазине хозяйствнном. Сделаю пометки «Б»и «М» ):
Тройник (Б) — 2,7 долларов (здесь и далее)
Шпилька М10 1 метр (М) — 2
Шпилька М8 1 метр (М) 2 штуки — 3
4 подшипника 10х30 (Б) — 2
4 подшипника 8х22 (Б) — 3
Стеклотекстолит 6 мм лист 30х80 см (Б) — 3
2 листа пластика 11 мм 20х30 см (Б) — 2,5
3 алюминиевых профиля длиной 2 м каждый (м) — 9
Петли дверные неразборные 3 шт (М) — 6
Эпоксидная смола (М) — 2
«Холодная сварка» (м) — 2
Гайки, шайбы, шурупы, болты — около 5
итого: около 42 долларов.
Что немаловажно — в буквальном смысле ВСЕ работы выполены «на коленке» (на коленке, на кухонном столе, на табуретке и на общем балконе многоэтажки).
Если заинтересовала конструкция — выложу вечером детальные фото и дам любые пояснения по изготовлению.