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[天文观测] 【深空前期 6】天爱者永恒的话题之二:调平衡

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发表于 2020-5-17 10:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 田麦 于 2020-5-19 17:59 编辑

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调平衡,指的是调整赤道仪赤经轴、赤纬轴的平衡。
这个话题似乎算不了什么大问题,但不可否认它是大家一直在念念碎碎的事情。

一、调平衡的历程
初哥:镜筒架上三角架,没做平衡就开拍。或经常忘记做平衡。有这样的人,确实很少。
进阶:每次都做平衡。但差不多就算了,且对线缆管理不上心,没关注到线缆对平衡的影响。
中级:针对线缆做了管束,也给赤纬方向做了配重。
高级:线缆管束、赤纬配重、偏心重锤配重,尽善尽美。

二、话说调平衡
1、为什么赤道仪要调平衡
就像人挑担子,一头重一头轻,由于不平衡会感到很吃力一样。赤道仪是通过电机、丝杆、涡轮、齿轮等传动系统驱动赤道仪旋转的。如果不平衡,就会使传动系统的负载明显增大,轻则使赤道仪运行不良,导星曲线不规则跳动,重则还会损坏丝杆、涡轮。
涡轮.jpg

2、赤道仪平衡的原理

1)为什么管状的物品容易找平衡,而赤道仪却难找平衡?
原因很简单,赤道仪系统是一个形状特殊的物品。它的平衡难以用均匀管状物品平衡的直觉去解决。

以赤纬轴的平衡为例。如果只有主镜这么一个圆柱形物体,平衡是很容易做的。但实际上,由于主镜上附加了不少物品,如导星镜、电调、偏轴导星环等,分别位于主镜的两侧或一侧,且每个重量都不轻。于是引起了主镜尾部质心偏离轴线的位移。如图的质心2:
轴线.jpg

2)可以证明:在已取得水平平衡状态的转轴两端,若有一端的质心偏离轴线,则无论旋转一个多小的角度,都会发生质心偏离轴线端一侧的力矩大于另一侧力矩,从而发生转动。直到回复到原来的水平状态为止。
(证明有点繁复,见文末)

3)同样道理,赤道仪上的各种线缆如果松松垮垮不束紧,在赤道仪转动时线缆的形状将不断地改变,赤道仪的质心位置也会不断地变化,当然也会影响已有的平衡。
电缆质心.jpg

4)以上种种情况都会发生不平衡。解决办法是:看看有哪一侧不平衡,则在对应的另一侧加配重,使其达到平衡。

3、赤道仪如何做平衡

1)首先做好赤道仪上线缆的管束和扎带。不要让赤道仪在旋转中由于线缆的随意漂动而使不同角度下质心的位置发生变化。

最理想的状态是,除了一根外接电源线外,所有线缆都固定在主镜上。
一根电缆.jpg

2)赤经轴平衡
水平位置平衡:松开赤经轴离合器扳手,将赤经轴旋转90度,通过调整重锤在重锤杆上的位置达到水平方向的平衡。
IMG_20200514_153420.jpg

垂直位置平衡:将赤经轴转回到垂直位置观察是否平衡。如实在不平衡,可通过增加重锤杆上的偏心重锤,使赤经轴在垂直方向达到平衡。( 视情况,有需要的才加, 并不是所有的赤道仪系统都需要)

(增加偏心重锤,这也是为了解决质心偏离轴线发生的问题,产生原因如前分析,因有的主镜安装的配件(如侧装的导星镜、电动调焦器、偏轴导星环等)使这一端的质心偏离了垂直轴线,从而引起重锤杆垂直方向上的左右侧不平衡,此时视情况可以通过调整偏心重锤来解决问题

偏心重锤.jpg

最后,将赤经轴转动到其它位置,观察是否平衡。

5、赤纬轴平衡
水平位置平衡:将赤经轴旋转90度后,松开赤纬轴离合器扳手,再松开主镜2个鸠尾槽夹紧螺丝,通过在左右方向上调整主镜鸠尾板在赤道仪底座夹槽上的位置,实现水平的平衡。

赤纬平衡1.jpg

垂直位置平衡:将主镜旋转90度,让镜筒朝天,在主镜底部的鸠尾板上增加可调整的配重,使主镜的两侧达到平衡。
主镜两侧平衡.jpg

上文提及的“赤纬平衡微调工具”小配件可以很方便地加到鸠尾板上,这是一个可以安装在主镜底部鸠尾板上的配重。通过左右移动配重金属棒便可实现主镜两侧的平衡,当底座沿着主镜轴线的移动还可以微调水平方向的平衡)
参见:《DIY一个平衡利器》 http://bbs.imufu.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=793787

110207y2mmexcmz3cmen7e.jpg

最后,将赤纬轴转动到其它位置,观察是否平衡。

6、赤道仪平衡的全面检查
当完成以上所有的平衡调整后,同时松开赤经、赤纬的离合器扳手,在以下的五个方位检验赤道仪是否平衡
1、赤道仪零位(重锤杆垂直向下)赤纬轴左45度、中间、右45度
2、赤经轴左45度、赤纬轴水平、垂直或在垂直面转45度
3、赤经轴左90度、赤纬轴水平、垂直或在垂直面转45度
4、赤经轴右45度、赤纬轴水平、垂直或在垂直面转45度
5、赤经轴右90度、赤纬轴水平、垂直或在垂直面转45度

7、问题讨论
赤道仪对平衡敏感好还是不好?
依我看,赤道仪并没有敏感或不敏感的问题,松开赤经赤纬扳手后,如果各部件转动不够灵活,很涩,你就要怀疑机器是否有安装或润滑问题了。那怕说是很容易平衡的赤道仪,当增加大量附加设备后,正如前面所述,都会产生由于部分机件的质心偏离轴线而发生的平衡问题需要解决。



(附录:当某一端质心偏离轴线时,本来水平平衡的物体在转动时新的平衡问题的分析

当主镜于水平位置取得平衡时,左边质心为m1,右边质心为m2  与转轴的距离分别为l1、l2。

合成图.jpg
因力矩平衡    m1xl1=m2xl2cosA.
故               l2=m1xl1/m2cosA

当你将主镜转动了一个角度B,此时两边的力矩如为M1、M2
此时力矩的比例将为     M1/M2=m1xl1xcosB/m2xl2xcos(A-B)

将水平平衡时的l2代入此式子,则有:
M1/M2=m1xl1xcosB/m2x(m1xl1/m2cosA)xcos(A-B)=cosAcosB/cosAcosB+sinAsinB

因为 cosAcosB < cosAcosB+sinAsinB
所以  M1 < M2   
即右侧力矩大于左侧力矩

结论:在已取得水平平衡状态的转轴两端,若有一端的质心偏离轴线,则无论旋转一个多小的角度,都会发生一侧的力矩大于另一侧力矩,从而发生转动。

证明完毕)



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参与人数 2牧夫币 +4 收起 理由
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绿安仔 + 1 很给力!

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发表于 2020-5-17 11:36 | 显示全部楼层
学习了,支持一下楼主高见。
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发表于 2020-5-17 11:49 | 显示全部楼层
好贴  收藏
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发表于 2020-5-17 13:05 | 显示全部楼层
好帖 加分

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谢谢支持!  详情 回复 发表于 2020-5-17 19:15
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发表于 2020-5-17 14:15 | 显示全部楼层
好帖!点赞支持~

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多谢点赞支持!  详情 回复 发表于 2020-5-17 19:16
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 楼主| 发表于 2020-5-17 19:15 | 显示全部楼层

谢谢支持!
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 楼主| 发表于 2020-5-17 19:16 | 显示全部楼层

多谢点赞支持!
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发表于 2020-5-18 09:22 | 显示全部楼层
非常好,楼主一直在用心做小白科普贴啊,要是刚入坑的时候看了你的帖子,得省多少事啊

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谢谢支持!  详情 回复 发表于 2020-5-18 12:59
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发表于 2020-5-18 10:03 来自手机 | 显示全部楼层
学习了,感谢科普
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 楼主| 发表于 2020-5-18 12:59 | 显示全部楼层
ycgsxdl 发表于 2020-5-18 09:22
非常好,楼主一直在用心做小白科普贴啊,要是刚入坑的时候看了你的帖子,得省多少事啊 ...

谢谢支持!
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发表于 2020-5-19 10:56 | 显示全部楼层
顶顶顶!
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发表于 2020-5-19 17:02 | 显示全部楼层
顶级好贴,顶顶顶
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