Wichtiger als das minimal mögliche Gewicht war mir jedoch die Alltagstauglichkeit, weshalb bewusst überdimensioniert wurde. Um eine steife Konstruktion zu verwirklich, die aber trotzdem leicht bleibt, wurde auf den Werkstoff Kohlefaser gesetzt und möglichst viele Teile damit verwirklicht.

Als Ergebnis entstand um den von Daniel Restemeier hervorragend geschliffenen 14,5" f/3,8 Spiegel ein knapp 10kg schweres Gerät, welches sich bereits an verschiedensten Objekten bewährt hat und sein erfolgreiches First Light in La Palma absolvierte.
 

Balsa - Sandwich, noch ohne CFK Decklaminate
 

Herzstück des OT bildet der Monoring in Sandwichbauweise. Dieser besteht aus einem Balsaholzkern, der mit jeweils 2 CFK Lagen laminiert wurde. Der 28mm starke und 34mm breite überdimensionierte Ring wiegt ohne Anbauteile 410g. Das relativ hohe Gewicht begründet sich darin, dass beim Laminieren viel Harz vom Balsakern aufgesaugt wurde.
 

Als OAZ wurde auf den bewährten Kine Optics HC-2 zurückgegriffen, der samt CFK Brett nur 210g auf die Waage bringt. Das Brett wurde vorm Laminieren an das Holz verschraubt und mit den Außenlagen laminiert. Als zusätzliche Stütze dienen zwei mit Epoxydharz (UHU Endfest) verklebte Dreiecke, die die Biegekräfte von bis zu 1kg schweren Okularen tadellos aufnehmen.
 

Die Spinne besteht aus einem einfachen Laminat aus 2 Kohlefasermatten (200g/m²). Das ergibt eine 0,3mm dünnes, sehr leichtes, aber extrem reißfestes Spinnenbein. Die Spinne besteht insgesamt aus nur 2 Teilen (2 Beine zusammengefasst), die auf eine gebogene Aluform laminiert wurde. Nach Pressen, Aussägen und Schleifen bleibt eine matte Oberfläche, die kaum Licht reflektiert. An den Enden wurden zusätzlich zwei Lagen laminiert, um ein Ausreißen der Spinnenbefestigungen zu vermeiden.

Die Befestigungen selbst wurden aus einem 6mm Alurundprofil hergestellt, welches auf einer Seite geschlitzt wurde. Dort wird die Spinne mittels 2 M3 Schrauben geklemmt und gehalten. Auf der anderen Seite wurde ein M6 Gewinde geschnitten, welches von einer CFK Mutter aufgenommen wird. Das Profil läuft durch ein weiteres, in den Monoring geklebtes Alurohr (8x1). An der Außenseite greift die Mutter, zieht das Profil nach außen und setzt so die Spinne auf Zug.
 

FS-Aufhängung mit abgehenden Spinnenbeine


nicht justierbarer FS-Halter mit Zentralbolzen
 

Hier wurde Neuland betreten und den FS Halter nicht bzw. nur eingeschränkt justierbar gestaltet. Prinzipiell hängt der FS klassisch mittels 3 Silikonpunkten an einem 45° gebogenen Winkel aus einem CFK/Alu Verbund. An diesem Winkel ist eine M6 Schraube montiert, die in 2 Löcher eines Profils der FS Aufhängung passt. Ein Loch hat dabei nicht 6,0mm, sondern etwa 6,2mm (leicht aufgefeilt). Somit kann der FS noch frei gedreht, aber nur noch marginal durch das leicht größere Loch und der damit verbundenen Bewegungsfreiheit bewegt werden. Zieht man die Mutter am oberen Ende des Profils fest, wird der FS in der aktuellen Position fixiert. Diese Verstellung hat sich als vollkommen ausreichend und absolut praxistauglich erwiesen. Selbst nach mehrfachen Transport im Auto muss der Hauptspiegel am Stern feinjustiert werden.

Grundvoraussetzung für eine solche Lösung ist jedoch, dass der FS exakt auf den Winkel geklebt wurde (Mitte des OAZ muss Mitte FS, bzw. Offsetpunkt treffen), da dieser nicht mehr höhenverstellbar ist. Auch muss der Winkel exakt 45° aufweisen, da die Bewegungsfreiheit durch das leicht größere Loch bei maximal 1° liegt.

Die FS Aufhängung besteht aus einem einfachen 25mm Quadratprofil mit den oben erwähnten Löchern. Längs werden beide Spinnensegmente aufgenommen und mittels Schrauben fixiert und geklemmt. Die Aufhängung wurde so konstruiert, dass die Spinnenarme ein maximal durch den FS (Breite = kleine Achse) vorgegebene Exzentrum von 60mm erhalten. Somit ist die FS Aufhängung trotz der filigranen Spinnenarme extrem verwindungssteif und lässt sich auch mit Kraftaufwand nicht drehen. Lässt man es drauf ankommen, lässt sich das gesamte Teleskop an der Spinne heben.
 

Erste Versuche und einfachste Lösung bestanden aus 0,5cm dicker schwarzer Isomatte. Bei Wind knickte diese aber ein und ragte in den Strahlengang.

Die aktuelle Version besteht aus einer fertigen CFK Platte mit 0,3mm Stärke. Diese ist völlig Lichtundurchlässig und lässt sich leicht in die Form des Hutes biegen. Für ein Umklappen bei Wind ist sie aber steif genug. Auf der Innenseite wurde sie mit feinkörnigen Schleifpapier etwas angeraut und spiegelt so kaum seitlich einfallendes Streulicht.

Mit 44cm Durchmesser ist die Blende allerdings zu klein, was sich bei hellem Himmelshintergrund negativ bemerkbar macht. Eine Blende innerhalb des OAZ wird noch nachgerüstet.

Befestigt ist sie einfach mittels Klettband am Monoring und an den unteren Berührungspunkten der Stangen.

Die HS Zelle ist nach dem Prinzip einer selbst mit zu justierenden Zelle konstruiert, d.h. das sich beim Justieren die gesamte innere Zelle bewegt und nicht nur wie üblich die Dreiecke selbst. Das hat den Vorteil, dass die laterale Lagerung immer auf der einmal exakt eingestellten Schwerelinie des Spiegels verbleibt und auch keine Verspannungen durch verdrehte oder verkippte Dreiecke auftreten.

Als Grundgerüst kommen zwei aus Alu geschweißte Rahmen zum Einsatz. Der innere Rahmen besteht aus 20x20x1mm Quadratprofil, der äußere aus 30x20x1,5mm. Der Spiegel liegt auf insgesamt 18 Punkten, was für die Spiegelgröße überdimensioniert ist (laut PLOP langen knapp 6 Punkte). Die Wippen sind direkt an das innere Dreieck angebracht und bestehen aus 20x10 Rechteckprofile. Für die Dreiecke selbst wurde auf 1,8mm CFK Platten zurückgegriffen. Die Kontaktpunkte zum Spiegel bestehen aus Köpfen von einfachen M4 Nylonschrauben, die in die Dreiecke geschraubt wurde. Gegen das Verdrehen der Dreiecke wurden M3 Nylonschrauben an die Dreiecke befestigt, die in eine größere Bohrung der unten liegenden Wippen fallen und somit in einem gewissen Bereich fixiert sind. Das innere Dreieck ist so bemessen, dass die laterale Lagerung des Spiegels genau wie üblich auf 90° Abstand greift. Die lateralen Lager selbst werden von zwei M6 Augenschrauben aufgenommen, an denen wiederum jeweils zwei 6x19x6mm Kunststoffkugellager montiert wurden. Die Lager haben den großen Vorteil, dass sie bei harten Kontakt zum Spiegel keine Muschelbrüche verursachen können. Die Reibung zum Glas und die Laufeigenschaften sind hervorragend.

Die Justierung des inneren Dreiecks zum äußeren Rahmen geschieht mittels 3 M5 Augenschrauben. In die 5mm Bohrungen der am inneren Dreieck befestigten Schrauben wurden M6 Gewinde geschnitten. Von oben zugängliche (relativ gesehen höhenunbeweglich) am äußeren Rahmen befestigte Rändelschrauben lassen bei Drehung die Augenschrauben und damit das innere Dreieck gegen den äußeren Rahmen bewegen. An der HS Zelle sind keine klassischen Hochschlagsicherungen gegen das Herausfallen des Spiegels angebracht. Hierfür wurden an drei Stellen (jeweils am Spiegel und passend an der Zelle) Klettbänder befestigt, die nach dem Einsetzen des Spiegels angedrückt werden und genug Zug aufnehmen können, dass der Spiegel nicht aus der Zelle kippen kann.
 

Für die Höhenräder wurde die klassische Sichelform ohne Querverstrebung gewählt. Bestehen tun diese aus einem ausgefrästen 18mm Multiplexkern, der mit 1mm CFK Platten verklebt wurde. Dadurch entstanden mit ca. 1kg (das Paar) relativ schwere, aber extrem steife Höhenräder. In den Multiplexkern wurden Gewindemuffen eingebracht, die die Befestigung mittels Klemmhebel von der HS Zelle aus ermöglichen. Die Lauffläche besteht aus originalem Ebony Belag, der einfach auf den Holzkern geleimt werden konnte. Die gegenüberliegende Seite wurde mit 2 Lagen CFK Band laminiert und versteift die Höhenräder gegen Seitenbelastungen.
 

Gesamtansicht UT mit Verstrebungen und Stangenbefestigungen

Blick von hinten auf den UT

18mm Standart Industieklemmen
 

Beide Höhenräder sind durch ein 22x20mm CFK Rohr verbunden, das Ausgangspunkt für ein Stangenpaar bildet. Vom gleichen Punkt verlaufen nach unten zwei Verstrebungen (10x8mm CFK) weg, die mit der HS Zelle verbunden sind. Dies erfüllen zum einen eine zusätzliche Stützfunktion für das Stangenpaar aus und verhindern gleichzeitig die seitliche Bewegung der überhängenden Höhenräder.

Als Stangenlösung wurde ein 6 Stangen Design gewählt (siehe dazu auch Kapitel "Erfahrungen/Verbesserungen"). Die Ausgangspunkte der Stangen sind unsymmetrisch am UT verteilt, zwei davon laufen von der HZ Zelle weg, ein Ausgangspunkt befindet sich zwischen den Höhenrädern. Die Endpunkte am OT sind ebenfalls nicht in gleichmäßigen Abständen entlang des Monorings angebracht, sondern wurden auf Vignettierung der Stangen hin optimiert. Ein 6 Stangen Design reagiert deutlich empfindlicher auf Vignettierung des Strahlengangs, als ein herkömmliches 8 Stangen Design, da die Stangen als eine Art Sehne den runden Feldkreis durchkreuzen. Um dies zu verhindern müssen die Ausgangspunkte und/oder Endpunkte der Stangen größere Abstände zum Spiegel aufweisen.

Die CFK Stangen (Prepeg Wickelrohre) selbst weisen 22x20mm Abmessungen auf. Diese weisen im Gegensatz zu pultudierten Rohren deutlich bessere Beigesteifigkeiten auf und sind weniger empfindlich gegen Bruch. Als Stangenbefestigungen werden Industrieklemmen aus verstärktem Polyamid (Kunststoff) verwendet, die mit 18mm Aufnahmedurchmesser die in die CFK Rohre eingeklebten Alustutzen klemmen. Erhältlich sind diese in verschiedensten Aufnahmeabmessungen (auch quadratisch) und Befestigungsmöglichkeiten in den gängigen Normteileshops (z.B. Ganter, Norelem).

Um den Spiegel (nicht auf den Bildern) wird noch eine 15cm hohe Blende aus 0,5cm schwarzer Isomatte angebracht. Das schützt den Hauptspiegel vor Tau und bodennahen Dreck (Sandboden).
 

teillaminierter Basisring mit eingesetzten Buchenholzmuffen
 

Bei einer Flex Rocker Konstruktion muss im Gegensatz zu klassischen Rockerboxen der Basisring als steifes Element ausgelegt werden. Dieser erhält dabei auf einer Seite die raue Laufoberfläche, auf der später die eigentliche Flex Rocker mit ihren 4 Teflonpunkten läuft. Als Lauffläche wurde das bewährte originale Ebony Star verwendet.

Um eine hohe Beigesteifigkeit des Basisrings zu erhalten, wurde dieser als Sandwich aus CFK und Styrodur erstellt. Insgesamt hat sich diese Sandwichpaarung als die günstigste und mit Abstand leichteste herausgestellt. Das verwendete blaue, 40mm starke Styrodur (Baywa) wies eine spürbar höhere Oberflächenhärte auf, als das vergleichbare rosafarbene Styrodur (OBI). Ausgeschnitten wurde der rohe Syrodurring mittels eine Oberfräse. Der Fräskopf darf jedoch nicht in Kontakt mit z.B. Holz kommen, da dadurch Hitze entsteht und das Syrodur schmelzen lässt. Um die drei Füße sicher aufnehmen zu können, wurden mittels Fostnerbohrer Löcher in den Ring gebohrt und Eichenhölzer eingeklebt. Bei den Laminierarbeiten wurden zunächst die Außen- und Innenseiten mit 40mm CFK Gewebeband (340g/m²) doppelt laminiert (Standart Harz/Härter mit 45min Topfzeit). Dann wurden jeweils zwei Lagen CFK bzw. das Ebony Star aufgeklebt. Das CFK kann mit Klarlack fixiert werden. Hier haben sich 2K Lacke in fertigen Sprühflaschen (Baumärkte, Fachmärkte) bewährt und liefern auch optisch sehr gute Ergebnisse. Zum Schneiden und Kantenschleifen der ausgehärteten CFK Schichten eignet sich ein Dremel mit diamantbesetzten Trennscheiben bzw. Schleifpapier. Als Ergebnis entsteht ein extrem steifer und nur 470g schwerer Ring
 

Flex Rocker Draufsicht

Flex Rocker Sicht von unten - Teflonklötze Richtung Basisring

Detail Flex Rocker - Führungslagern links und Anschläge Höhenräder rechts oben
 

Das Wort "Box" ist für diese Konstruktion irreführend. Technisch handelt es sich um ein einfaches rechteckiges Alugestell, welches an 4 Punkten die Höhenräder aufnimmt und sich auf dem Basisring drehen lässt. Die Besonderheit der Konstruktion sind die 4 Lagerpunkte zum Basisring (klassisch sind es 3 Punkte). Um durch das Gewicht des Teleskops die 4 Lagerpunkte immer komplett und vollflächig am Basisring anliegen zu lassen, muss das Gestell in sich leicht beweglich ("flex") bleiben. Die Führung der Drehung wird mittels 4 Minikugellagern bewerkstelligt, die am Innenkreis des Basisrings entlang laufen.

Idealerweise sollten die 4 Lagerpunkte der Höhenräder exakt überhalb der Lagerpunkte zum Basisring liegen, bzw. der Versatz durch eine steife Konstruktion gelöst werden. Die Lagerpunkte sind auf 4 kurzen 25x25mm Aluquadratprofilstücken angebracht. Das quer zum Höhenrad verlaufene Lagerpunktepaar wird durch ein steifes 20mm Alurohr verbunden. Beide in sich steifen Paare sind wiederum durch ein 8mm Alurohr verbunden, dass durch seinen geringen Durchmesser die so wichtige Bewegung des Gestells zulässt. Zum Transport können die geklemmten 8mm Stangen abgenommen werden, sodass minimales Packmaß für die "Rockerbox" anfällt.
 

Testreport von Daniel Restemeier - zum Vergrößern auf Bild klicken
 

Die Spiegelqualität wurde mittels mehrfach wiederholter interferometrischer Messung (550nm) auf 0,92 Strehl (RMS 1/22 wavefront) bestimmt. Am Sterntest zeigt sich ein sehr symmetrisches Bild intra- und extrafokal ohne Anzeichen von Astigmatismus. Im Fokus eine reine Spaßmaschine.
 

Transportkonzept

Ansonsten wird das Teleskop im "täglichen Gebrauch" zusammengebaut gelassen und kann mit dem handlichen Gewicht von 5,7kg und einer Länge von 133cm einfach selbst in Kleinwagen mit umgeklappten Sitzen gelegt werden.

Für den Flugtransport können werkzeuglos die Stangen vom OT und UT getrennt werden. Des Weiteren werden die Höhenräder mittels Klemmhebel gelöst und von der HS Zelle getrennt. Auch die filigrane Flex - Rocker kann mit zwei Handgriffen in 4 Rohrstücke zerlegt werden. Somit ist es möglich in einem großen Hartschalenkoffer alle Teile zu aufeinander zu stapeln. Gepolstert von der UT Blende und der üblichen Bekleidung ist ein sichere Transport möglich. Die CFK  Stangen werden separat in einem Abwasserrohr (KG 100) bewahrt. Diese werden einfach als Sperrgepäck aufgegeben und werden geschützt vom stabilen aber dennoch leichten Rohr transportiert.
 

Erfahrungen/Verbesserungen

Flex-Rocker
So elegant diese Lösung auch aussehen mag muss ähnlich viel Material verbaut werden, als an klassischen Wiegen. Ein Gewichtsvorteil besteht also nicht. Als gravierender Nachteil hat sich die nach oben liegende Lauffläche erwiesen. Diese dreckt sehr schnell durch z.B. Pollen oder Staub ein, was sich negativ auf die Laufeigenschaften auswirkt.

6-Stangen Design
Auch wenn es für ein Leichtbauprojekt reizvoll erscheint zwei Stangen wegzulassen, hat sich das Prinzip nicht bewährt. Das Teleskop neigt bei Nachführung zu leichten Bewegungen zurück entgegen der Nachführrichtung (backlash). Obwohl der UT, speziell die vorderen Stangenbefestigungen massiv verstrebt und dadurch sehr steif sind, reagiert dieses Stangendesign sehr empfindlich auf die unteren Befestigungen. Anstatt der ursprünglichen einfachen 20x18mm Pultrusions - CFK Rohre wurden 22x20mm Wickelrohre verbaut, die den Effekt deutlich mindern. Nun bleibt das Teleskop insgesamt sehr steif und behält bei jeder Position seine Justage.

verschobener Schwerpunkt/verdrehter OAZ
Ein verschobener Schwerpunkt ist bei so kleinen und vor allen Dingen leichtgängigen Teleskopen problematisch. In Verbindung mit einem nach hinten verdrehten OAZ "zieht" bei Zenitnaher Stellung ein großer Gewichtsanteil das Teleskop nach hinten, richtet es also auf. Als Lösung wurde das Laufgewicht an eine der vorderen Stangen montiert. So gleicht dies nicht nur verschiedene Okulargewichte bei horizontaler Stellung aus, sondern wirkt bei zenitnahen Stellungen der Schwerpunktlage und der OAZ Beladung entgegen.

schneller Spiegel mit f/3,8
Das schnelle Öffnungsverhältniss hat sich mehr als bewährt. Obwohl kein Korrektor genutzt wird, hält sich die Koma bei großen AP's mit einem 26mm Nagler (AP 6,8mm) und 17mm Ethos (4,5mm AP) in Grenzen. Bei niedrigeren Okularbrennweiten (Pentax XW) fällt diese kaum mehr störend auf. Die Justierempfindlichkeit fällt bei ausreichend steif gebauter Mechanik nicht nachteilig ins Gewicht.  Großer Vorteil ist die kompakte Bauweise. Der Einblick im Zenit liegt bei 1,26m, die Gesamtlänge bei 1,33m. So kann das Teleskop nicht nur auf Grund seines niedrigen Gewichtes in einem Stück belassen und transportiert werden.
 

Teleskop ohne Spiegel (ca. 5,6kg)
 

Gewichte:
- 14,5" f/3,8 Hauptspiegel
- Hut (mit Blenden, Sucher)
- Höhenräder
- HS Zelle (mit Verstrebungen)
- Flex - Rockerbox
- Basisring
- Stangen
- Laufgewicht

Gesamtgewicht:

 9,9kg