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[自制DIY] 20英寸(500毫米)口径,2540毫米焦距DOB制作过程全记录

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发表于 2018-6-7 16:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
从2年前自美国买回那块巨大的主镜,到现在主镜结构已经基本完毕,感觉有必要记录下过程,供各位同好参考。
这篇文章更像是一个指南,按照作者自己的经验和能力所及写就,如有不当之处,敬请指出。

一、做一个10寸以上的DOB所要考虑的问题
(一)、基本知识的提醒:
能冒出这样想法的,一般都是比较深的天文爱好者,或者是模型爱好者了。即使如此,估计还是会有同学在刚刚看了别人的小镜子后有直接整个大个子的冲动,针对这些同学,提醒如下:
1.10寸以上会是个大工程,即使你直接淘宝成品,到货也要一周的时间,自己做,1个月或许是最短的时间。就自己而言,从启动到现在,大约是3个月的时间。
2.对天文望远镜、赤道仪要有足够的了解。如果没有亲自独立操控过赤道仪和望远镜,你就不会知道天文望远镜是个极复杂的系统工程,就不会知道影响光学的关键因素是哪些。
3.对牛反的结构有足够的了解。弄台130毫米或是200毫米的牛反玩个半个月,最好是200毫米的桁架牛反,这会对你了解系统中最脆弱的部位有深刻的认识,结合第2点,会给你的方案设计提供非常多的帮助。
4.对天文摄影有了解。爱好者有摄影党,有目视党,还有器材党和动手党。我自己是这四个党派都是。每个人喜好不一样,时间精力有限。

(二)、设计能力
如果你有CAD基础,学过机械制图,这会极大的帮助你。
如果你没学过,那么最好的建议也许是买成品,或者是请有经验的商家、同好帮你设计制作。
这次设计最终用的是Solidworks,感觉是相当的不错。自己有Autocad的基础,只是很多年没有用了。一开始想用ProE,图书馆里教程借了很多本,网上也搜了很多,结果发现一碰到设计上的小问题就会死在那里,很多很简单的构想和操作实现异常的复杂,有些根本就找不到实现方法。我曾经有过为了一个小零件花几天去搜,结果一无所获。ProE的界面也极不友好,想放大缩小都十分困难,图纸动不动就跑到天涯海角。
这时有朋友推荐Solidworks,用了一下那是太爽!
你或许在想为什么要用软件设计,那是因为如此大的仪器,涉及到非常多的零件和配合,尺寸上必须要求十分准确。Solidworks最大的好处是可以在装配中实现精确的配合,当然,这种配合你是可以非常简单清晰的修改调整的。

(三)、项目中最难的部分和你的制作能力
一个项目中最难的部分在哪里,这是你必须要提前预估到的,否则可能因为一个干涉或一个细小的无法买到或是不可能加工出来的零件而让项目废弃。
除非是他人提供成品,或是已经组装过一遍,零件到你这里来,都需要进行小的调整和加工,这就对你的制作能力提出了很高的要求。如果你只拧过螺丝,那么建议你还是放弃造个大家伙的想法,先试试拼个小玩意。
这个项目中我用到的设备是台钻,工具有锤子,各种螺丝刀。对的,你没看错,就是锤子。
项目中除了底座是由外包工厂加工,难度都交给工厂以外,其余的部件难度最大的就是桁架杆的加工。
总长2.2米的桁架杆,能够提供必要刚性的,只有不锈钢了。我最终选择了25毫米壁厚1.2毫米的不锈钢管。经试验下来刚性足够。钢管与底座的连接变成了最大的困难,我找遍淘宝也没有找到合适的连接头,最终只好来硬的,用锤子直接砸扁,再钻孔。
8根管子,总共消耗了我完整的一周的所有业余时间,以及小区里从周末从早上10点到晚上10点的各种敲打声和电钻声。
如果有加工机械,我或许会选择壁厚1.5毫米的304钢管,但人力下,那几乎不可能砸扁,也不可能打出洞来。
总结起来就是,你得有胆量,有力气。
最后提醒一句:能用不锈钢成品的一定用成品,能不在不锈钢上加工的千万别用,那玩意加工难度实在太大。

作为第一部分的结尾,放张设计图吧。
这篇文章会写的比较长,也会写的比较慢,感谢大家观看。
装配图.png



发表于 2018-6-7 16:59 来自手机 | 显示全部楼层
沙发,只看开始,就觉得必须加精
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发表于 2018-6-7 17:30 来自手机 | 显示全部楼层
厉害了
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发表于 2018-6-7 19:24 | 显示全部楼层
全程自己动手就厉害了!也是控制成本最好的途径!关注!
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发表于 2018-6-7 19:34 | 显示全部楼层
严重期待后续制作过程
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发表于 2018-6-7 22:41 来自手机 | 显示全部楼层
围观大作
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发表于 2018-6-7 22:48 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 刀锋财团 于 2018-6-7 22:50 编辑

期待最关键的设计过程与细节。感觉3个月时间还是仓促了点。
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发表于 2018-6-7 22:54 来自手机 | 显示全部楼层
给你个建议:看了下比例你这个衍射架管子小了些!还有把衍射架搭大点,才不会扭曲!

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你不是说也要做个望远镜吗还不赶快先发个帖 , 哈哈哈 !  详情 回复 发表于 2018-6-10 18:23
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发表于 2018-6-8 09:07 | 显示全部楼层
前排mark
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发表于 2018-6-8 09:11 | 显示全部楼层
第二排
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发表于 2018-6-8 15:15 来自手机 | 显示全部楼层
期待大作
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发表于 2018-6-9 19:11 | 显示全部楼层
尺寸较大、壁厚较厚的铝管,也许更好些。管子两端的接头,可以用线缆牛鼻子或用鱼眼杆端关节轴承

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兄台这两个建议非常好啊!之前愣是找不到对应的东西,只好上锤子了。  详情 回复 发表于 2018-6-10 00:05
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 楼主| 发表于 2018-6-10 00:05 | 显示全部楼层
KKKVVV 发表于 2018-6-9 19:11
尺寸较大、壁厚较厚的铝管,也许更好些。管子两端的接头,可以用线缆牛鼻子或用鱼眼杆端关节轴承 ...

兄台这两个建议非常好啊!之前愣是找不到对应的东西,只好上锤子了。
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发表于 2018-6-10 17:05 | 显示全部楼层
哇这啥 , 行 ! 已入场
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发表于 2018-6-10 18:23 | 显示全部楼层
大良 发表于 2018-6-7 22:54
给你个建议:看了下比例你这个衍射架管子小了些!还有把衍射架搭大点,才不会扭曲! ...

你不是说也要做个望远镜吗还不赶快先发个帖 , 哈哈哈 !

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等调焦座做好在发贴!目前dob很简陋,400倍目视很稳!上600倍就难了.角度不能微调!行星跑的很快!要做个更踪器!  详情 回复 发表于 2018-6-20 00:28
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发表于 2018-6-10 21:47 | 显示全部楼层
期待50厘米镜早日完工,并发表目视感受。
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 楼主| 发表于 2018-6-11 11:48 | 显示全部楼层
二、关键器件的准备
1、主镜
因为是爱好,所以我一直秉承着能买二手绝不买全新的理念,市场上尺寸大于10英寸(250毫米)的主镜,碰到的流通机会并不多。国内牧夫论坛是人气最旺的,国外是ebay,日本yahoo也有。但是日本的价格很贵,并不合算。Ebay主要考虑运费问题和税,以我的500毫米主镜为例,净重是28公斤,美国空运过来运费得以千计。我的运气还不错,没有被海关课税。Ebay上的大主镜流通信息一年也没几条,并且以全套为主,运回国基本没有可能。以牧夫论坛而言,全年大的主镜的流通信息,不过数条,14英寸以上的主镜就更少。如果你一直放不下大炮的梦想,那么就趁预算合适抓紧下手吧。
2、副镜和副镜座、调焦座
短轴大于70毫米的副镜,以及副镜座,流通信息似乎就更少。调焦座流通的都是升级后换下的,或是项目废弃后忍痛出的,数量也不多。还是那句话,每天刷下牧夫的二手旧货论坛,看到合适的,就下手吧。
3、底座、支架、电跟或GOTO
玩天文这么多年,虽然一直沉浸在折腾的世界里,但发自内心的说,有成品或是有大厂产品,价格又合适,为什么不用呢?只是预算有限,加上参数特殊,很多部件就不得不自己制作。即使如此,很多部件还是可以做些储备的,比如电跟的控制系统和GOTO套件。
三、光学方案设计
有了主镜,光学方案就决定了整个系统的性能。为了缩短镜筒长度,我在1-2年前曾经画了个使用200毫米牛反主镜作为第一副镜的设计图:
设计方案.jpg
然而当今年开始动工时再对上述设计进行比较精确的计算,以及实验后,却发现上图的以下错漏:
1、  由于副镜1是凹面镜,叠加后系统的等效焦距缩短了,等效焦距为:
(f1*f2)/(f1+f2-S)=f组合
当f1=2500毫米,f2=800毫米,S=1000毫米,时,系统的等效焦距F=1521毫米
2、  等效焦距大幅缩短后,看上去镜筒是大幅缩短了,但留给到副镜2和调焦座的距离也大幅压缩了。而我们必须给调焦座留出镜筒半径也就是250毫米的空间,这就使副镜1到副镜2的距离只剩了270毫米。
3、  由于副镜1到主镜距离D,以及副镜1到副镜2距离的限制,使得图上漏了2次光量的损失,都是由于距离不够,使得光路上的所有光通量并没有被副镜1和副镜2全部反射。
4次衰减的乘积效应是惊人的,在用计算机进行各种模拟后,最终算出的最大等效口径也只有301毫米:
2片副镜计算图.png
花如此大的成本和精力,只打造出一个300毫米的牛反,这显然不能让人满意,并且这
里面还没有计算副镜1和光损失对光学性能的影响。于是我最终还是选择了最传统的牛反方案。但是这个尝试和演算有一定的意义,从实验中看到成像效果似乎还不错,今后完全可以在现成底座基础上去尝试搭建一个短版系统,实现一片主镜2种结构2种性能。毕竟,将镜筒高度从2200毫米缩短到1400毫米-1500毫米是非常诱人的。

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赞 !  详情 回复 发表于 2018-6-11 18:16
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发表于 2018-6-11 18:16 | 显示全部楼层
tbb1 发表于 2018-6-11 11:48
二、关键器件的准备1、主镜因为是爱好,所以我一直秉承着能买二手绝不买全新的理念,市场上尺寸大于10英寸 ...

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这个图理论可以。缩短镜筒长度、就是副镜要球更高精度!在加多一片天顶镜,精度又会耗损!所以越简单越好!我也试过这种!就是精度不行!  详情 回复 发表于 2018-6-20 00:17
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发表于 2018-6-12 14:16 | 显示全部楼层
业余爱好者当中数一数二的大主镜
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