自制天文望远镜

                               
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DIYer:	arpruss
制作时间:	一星期
制作难度:	★★★★☆
GEEK指数:	★★★★★

编译来源
我一直都想自己做一台望远镜。镜片不贵——一个 6 吋的 F/5 镜片（带有一个 1.5 吋的副镜片），是 Cloudy Nights论坛上一个朋友卖给我的。我想做一个传统式样的望远镜，只要把镜片装在 Sonotube（Sonoco 的管材品牌）里，其余部分基本上都是用 1/2 吋的波罗地海桦木夹板制成的。

双向电梯

• 1   高度轴承
         
• 2   镜片焦距
         
• 3   镜筒
         
• 4   安装主镜片
         
• 5   钻调焦孔
         
• 6   调焦座
         
• 7   简易副镜片底座
         
• 8   副镜片支架和十字叉
         
• 9   各镜筒组装的初始测试
         
• 10   八边形全封闭望远镜盒
         
• 11   安装
  

1   高度轴承

                               
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• 用曲槽刨出了轴承，材料用的是 3/4 吋红橡木。弧度比半圆大一些。
         
• 一般来说，轴承都是圆形的，不过，如果用半圆轴承（或者弧度再稍稍大一些）的话，那么花同样的钱，用同样大小的木板，做成半圆轴承半径就能更大，稳定性也会更好。
         
• 用孔锯挖几个孔，以减轻重量，同时强度也不会有太大变化。
  

2   镜片焦距

• 粗略测量了一下，镜片的焦距大约是 29 英寸。方法是用一盏红色 LED 灯，在离镜片表面一段距离（d1）的位置照射它，让光线调焦到一张蜡纸上，然后测量蜡纸距离镜片表面的距离（d2），公式为 1/d1+1/d2=1/f 计算，其中 f 是焦距。测量两次，取平均值。
  

3   镜筒

                               
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• 用一根直径约8 吋的 Sonotube 管，不过壁厚只有大约 0.095 英寸，又轻又薄，易坏。
         
• 根据 Cloudy Nights 上的建议，我采取了以下行动：
  

• 从夹板中用曲槽刨切出四个环，用于加固外壁。
         
• 需要一个 29 吋长的管子（也就是焦距的长度）。再制作三个环塞进大管子里，用于加固。
         
• 木胶水和水以 1：1 混合，将硬纸板的两面都涂满后，我把环插入管子里。在涂抹内侧的时候，我把一部分水换成了黑丙烯酸粘合剂，给内侧先上一层暗色，到最后会把它涂得更黑。
  

• 最后我们就完成了一根非常结实的管子，不过目前我只装上了一个夹板环。
  

4   安装主镜片

                               
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• 镜片本身配有塑料外壳但要将它安装在 8 吋内径的管子里，需要塞些东西填隙，于是我就要制作一个镜片框。
         
• 先绘制矢量草图。我的测量技巧并不是很好，所以，为了尽可能地精确，我把切割模板打印了出来，贴在木料上，按照模板切割和钻孔，或是就用铅笔画下记号，直接穿过模板钻孔。
         
• 计划用废料制作镜片框。外壳本身会做成一个切角的三角形，材料是两层 1/2 吋厚的波罗地海桦木夹板。
  

                               
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• 定位螺栓
         
• 通风孔
  

• 我用线锯切割外壳，然后用孔锯挖出了通风孔。接着，我在两个三角形的其中一个上面钻几个埋头孔，用于定位螺钉的安装。上好螺钉后，将另一块夹板粘合在这块上面然后用力压紧。最后，螺钉的端部就被锁在这块基本牢固的夹板中（两块夹板粘合起来，就成了一块基本牢固的厚夹板了！）
  

                               
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• 小通风孔
         
• 大通风孔
         
• 定位螺栓孔
  

• 用剩余的红橡木料制作一个矩形的基板（下面的示意图中的“后挡板”）。底板的安装位置在接近管子底部位置。用曲槽刨将余料切成圆形，直径与管子基本相吻合。
         
• 这些孔做成了埋头孔，使套在螺钉上的定位弹簧沉入孔中，组装时更紧凑。
         
• 用孔锯在底盘上挖了3个通风孔。要强调一下，这种布置完全是从功能上考虑的。在保证定位螺钉孔周围强度的条件下，尽量让内孔开得够大。4颗木螺钉足以将底盘和管子固定住。
         
• 镜片用3滴 3/4 吋的硅酮密封剂粘在外壳中，用 Plop（某镜片安装工具）将其调整到最佳位置。我用一些可拆卸的 1/4 吋硬纸板垫圈，确保密封剂不会在凝固时不会漏出来。镜片应该和密封剂之间没有挤压，当温度变化时，木头和玻璃的不同膨胀率不会对它造成任何应力。
  

5   钻调焦孔

• 在硬纸板管子上钻孔。
         
• 涂满胶水的硬纸板能承受孔锯。结果较成功，只是内侧有一点缺口，可用胶水补上。
  

6   调焦座

                               
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• H 形零件与钢杆接触的一侧（在调焦管的旋钮之间）
         
• 调节指旋螺钉
         
• 滑板轴承
         
• 顶部望远镜加固环
  

• 制作这台望远镜的时候，我采用的是更普通的 Crayford 式调焦座的做法。目镜套筒是铝质的，外径 1.5 吋，内径 1.25 吋。
         
• 实际上，拿到套筒的时候，发现接目镜和激光瞄准器和它不匹配，于是我不得不将套筒的内径磨大些。方法是用螺丝起子，在柄上裹上砂纸和泡沫塑料，用胶带缠住一头，然后插在电钻上使用。
  

                               
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• 松紧调节螺钉
         
• 滑板轴承
         
• H 形零件所在的柱子
  

• 调焦座的主要部分是一块硬纸板，两边有两根 5/16 吋的销钉，让它与管子的曲线相匹配，以及三根柱子。它们都是粘在板上的，并用螺钉固定。右边的两根柱子装有滚珠轴承，左边的那根当中挖了一个孔，这是调焦轴的支架。在支架上有两个螺丝，用于调节松紧度。
  

                               
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• H 形零件将钢杆顶在调焦管上
         
• 1/4 吋不锈钢棒
         
• 橡胶零件提供了一定的弹性，置于 H 形零件和柱子之间
  

• 非固定的部分包括一个小的 H 形白杨木零件，安装在左边支架的槽中。它当中切出了几个 V 形的孔，充入了聚四氟乙烯。
         
• 在 H 形零件和柱子之间，放橡胶零件增加弹性。调焦轴是一根 1/4 吋的不锈钢棒。旋钮是用松木板制成的。
         
• 在制作旋钮的时候，我先用 1.25 吋的桨形钻头往松木板里钻大概 1/3 吋深。再用大型的孔锯将它们切下来，得到带有嵌入孔的圆柱体。穿入螺栓，用电钻打磨。然后，就可以将轴装入了。我在轴上安装了一些聚四氟乙烯塑料环，还把轴的一端锉粗糙，然后将旋钮安装到位。调焦座底部的销钉则是个例外，为了让调焦座与管子紧密连接，我用了强力胶。
         
• 它们之间的运动很平滑。
  

                               
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1.将销钉粘住，贴紧管子的曲线

• 在照片中，调焦筒还没有完全修整好。到最后，我会将它修整到正确的长度（在确定了焦平面的位置以后——让它位于焦平面下 0.25 英寸的位置），并且添加一个固定螺钉。
  

7   简易副镜片底座

                               
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• 我用曲槽刨和手锯从一个 1 吋的方形白杨木杆上切下了粗略的副镜片底座。
  

8   副镜片支架和十字叉

                               
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1.用牙签做垫片，以后会拿掉。

• 我把一根钢条夹在两根之间，在靠近末端的部分弯折过来，用锤子将它敲平，再用可调扳手锁紧，用手弯折，微调。
  

                               
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• 这提供了定位的第二个自由度
         
• 这提供了定位的第一个自由度
         
• 调焦筒
  

                               
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1.多余的部分要切除

                               
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• 副镜的支杆连接在这根马车螺栓上
  

• 在副镜支架上要安装十字叉的位置钻一个 1/4 吋的孔。
         
• 用普通的办法，把副镜片粘在支架，用硅酮密封剂和几根牙签保证留出足够间隙，晾了几个小时之后，把牙签撤去。这样就做出了一个1.5 吋副镜。
         
• 装上主镜片。然后试着装上副镜片。
         
• 我们量出管径一半长度的木板，以将钢条固定在中央。我们还切了一小块硬木板，作为直角规，让钢条能和调焦管成直角。为了确保垂直方向上的精度，我将激光瞄准器放在调焦管里，用 Inkscape 画了一个对中目标，剪下来，贴在副镜片前面。
         
• 不用试图让它百分之百地对准，在精度已经足够的情况下，安装镜片。
         
• 副镜片的支架用马车螺栓安装在管子上。马车螺栓的一头旋上一个塑料的带翼螺母，另一头插入管子外面的夹板盘内。有些长螺钉要修整尺寸。
  

9   各镜筒组装的初始测试

• 用激光发射器校准了镜面之后，是时间进行开光测试了。换上适当的目镜，放大倍率为28倍，大约能看到 2 度的视野。那天晚上，我们清晰地看到了土星。
         
• 现在，我们要制作一个宽大的六角形夹板环，大约有 7 吋大，套在镜筒的中间，然后把高度轴承装在上面，制作一个标准的道布森望远镜盒。
  

10   八边形全封闭望远镜盒

                               
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• 底部加强环
         
• 调焦筒
         
• 六边形盒子，绑着胶带和大橡皮筋，等待胶水凝固
         
• 顶部加强环
  

• 我们台锯切割 1/2 吋（实际上比这个稍微小一点）波罗的海桦木。
         
• 在望远镜镜筒的重心处要放一个六边形的盒子。这做起来在精度上会有点难。
         
• 为了弥补尺寸过大的问题，我们把其中两边切小了一点，然后在盒子与镜筒之间的空隙处填入了一些木片。图中，我们正把六边形盒子晾干，用大橡皮筋（红色）和胶带（银色）绑住。
  

11   安装

                               
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1&2. 垫脚

                               
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1、2.这里有一个聚四氟乙烯塑料垫，粘在底部的盒子上，朝下压在半圆形轴承上面，让胶水能将它们紧密结合起来。

                               
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• 我装上了这些木条，用聚四氟乙烯粘合，用于避免轴承从侧面滑落
         
• 聚四氟乙烯轴承表面
         
• 方位角松紧调节
  

                               
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• 将六边形牢固连接的加固零件；上色之后更好看！
  

• 这个轴承盒子看起来非常不错。圆形的零件都是用曲槽刨制作的。我还在轴承底部粘上了几个 1/16 吋的聚四氯乙烯塑料垫，然后利用盒子自身的重量将塑料垫压紧。
         
• 轴承底座的制作很简单：只要一块圆形的夹板，装上 3 个圆形的撑腿（用孔锯在轴承上挖出减重孔），在靠近撑腿的位置垫上聚四氯乙烯塑料垫（用于稳固），然后插入一张老唱片，抵住聚四氯乙烯垫。像第一张照片里那样，用砖头把垫脚和撑腿都压住。
         
• 最后，把轴承安装到镜筒上。我还添加了些木头零件，用聚四氯乙烯粘在轴承孔内侧，避免轴承落下来。
         
• 这就是完成后的望远镜。
         
• 最后给你们一个上色的小提示：记得要着重给夹板边缘的木料末端部分上漆，因为那个部位很容易受潮。另外，要把镜筒内所有的东西都上均匀的黑漆，除了镜片（在上漆时要取出来）——黑漆要尽可能地均匀，避免光线反射。
  

作者：白之牙
链接：http://www.guokr.com/article/57779/
来源：果壳
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