Konzept

Um den 25mm dicken 20" f/4 (498/2011) Spiegel sollte ein möglichst robustes Instrument verwirklicht werden, welches auf die "harten" und viel genutzten heimischen Beobachtungen spezialisiert werden sollte. Neben schnellem, unkompliziertem und werkzeuglosem Aufbau wurde besonders wert auf Praxistauglichkeit wie Justierstabilität, perfekte Bewegung und einfacher Transport Wert gelegt. Ein extremer Leichtbau kam daher nicht in Frage. Die Komponenten wurden aus klassischen Materialien wie Multiplexholz und Alu in meist überdimensionierten Abmessungen gebaut. CFK kam nur an ausgewählten und gewichtssensiblen Stellen zum Einsatz.

Besondertheiten findet man beim OT z.B. im geschweißten 8-eckigen Alumonoring mit schweren Anbauteilen wie Sucher, Filterschieber und schwerem Crayfordauszug trotz des leichten Hauptspiegels. Der UT ist klassisch ausgelegt mit hohem Schwerpunkt, der durch eine hohe Box und stabilen Aluhöhenrädern umgesetzt wurde. Den Zugang zur durch zwei Justierschrauben zu betätigenden Hauptspiegelverstellung findet man von oben auf der Oberkante der Spiegelbox.

Die Rockerbox wurde ebenfalls klassisch gehalten und ist durch den leichteren Kreisausschnitt, der die Fußführung darstellt gekennzeichnet. Durch Ausfräsungen an den für die Stabilität unwichtigen Stellen wurde versucht das Gewicht trotzdem so niedrig wie nötig zu halten.

Gesamtansicht des Alu-Monorings vor der Eloxierung

von unten nach oben: OAZ, Lasche, Innenprofil, Lasche und Filterschieber

Fangspiegelaufhängung mit innen befestigten Batteriefach für Heizung, sowie obere "Angstleine"

Spinnenbefestigung

Fangspiegelheizung - Verteilung der noch nicht fixierten Widerstände
 

Tubusring
Um den Schwerpunkt des gesamten Teleskops so niedrig wie möglich zu halten, sollte ein auf das wesentliche reduzierter Monoring verbaut werden.
Der Ring selbst wird durch eine achteckige Aluschweißkonstruktion gebildet. Die Profilabmessungen betragen 30x30x1,5mm. Zusammen mit den angeschweißten Alulaschen für die OAZ Aufnahme (siehe unten) wiegt der ganze Ring lediglich 1kg, weist dabei aber eine enorme Biege- und Torsionssteifigkeit auf. Insgesamt sind die Profilstärken (bewusst) überdimensioniert, Profilstärken von 25x25mm würden für eine Monoringbauweise für ein 20" Teleskop ausreichend steif sein.

Okularauszughalterung
Neben einem schweren Crayford Auszug (Moonlight CR2) sollte zusätzlich ein Filterschieber (Spheretec) verbaut werden.

Dazu wurden an den Stirnseiten eines Profilabschnittes jeweils zwei 3mm dicke Alubleche geschweißt, die für sich jedoch nicht ausreichend stabil gewesen wären. Verbindet man jedoch beide Laschen mit einem exakt zwischen die Laschen passendes Profil und verbindet OAZ, Filterschieber, Laschen und Zwischenprofil, entsteht ein extrem steife Sandwichkonstruktion, die selbst bei schwersten Beladungen keine Durchbiegungen zeigt. Die Außenseite des Innenprofils wurde länger belassen und eine Aufnahme für ein Stangenpaar angebracht
Konstruktionsbedingt sitzt der Filterschieber im Strahlengang und vignettiert diesen etwas.

Fangspiegelhalterung
Als Fangspiegelhalter wurde ein 65/60mm Alurohr verwendet. An dieses wurde mittels dreier klassischer Silikonpunkte der 100mm messende Fangspiegel geklebt. Das Silikon ist also fangspiegelhalterseitig hauptsächlich nur mit dem 2,5mm dicken Aluprofil verbunden. Zusätzlich wurden auf Höhe des Silikons kurze Schrauben in den Fangspiegelhalter eingebracht, die die Haltefläche des Silikons erhöhen. Tests mit hoher Beanspruchung der Klebeflächen fielen positiv aus. Trotzdem wurden zwei "Angstleinen" - dünner Stahldraht - angebracht, um beim Ausreißen der Silikonverklebung ein Abstürzen des FS zu verhindern.

Der Fangspiegelhalterohr sitzt wiederum in einem 85/75mm Alurohr, was direkt mit der Fangspiegelspinne verbunden ist. Das Halterohr hat also insgesamt neben den Freiheitsgraden der Drehung und Höhenverstellung jeweils 5mm Verstellbereich in den Seiten. Die Verstellung erfolgt in zwei Ebenen über Polyamidschrauben. Aufgrund der Justierunanfälligkeit der gesamten Teleskopkonstruktion ist es aber nicht mehr notwendig den Fangspiegel bei einer Feinjustage mitzujustieren.

Fangspiegelspinne
Diese besteht aus 0,8mm starken Alublech. Insgesamt wurden zwei Bleche verbaut, die sich mittels Stichsäge einfach zuschneiden ließen und später zu einem Winkel  gebogen wurden. Die Bleche verjüngen sich nach außen hin konisch.

Ringseitig wurden sie mittels Augenschrauben befestigt. Die M6 Augenschraube wurde dabei längs so aufgesägt (Eisensäge), dass das Spinnenblech exakt hineinpasst und durch eine flache M6 Schraube mit Rundkopf und schmaler M6 Mutter gequetscht wird. Ein Ausreißen einer Klebe- oder Lötstelle ist so nicht mehr zu befürchten.
Fangspiegelseitig wurden in das Außenrohr jeweils drei M5 Gewinde eingebracht. Die angebohrten Spinnenbleche werden nun mittels eines 8mm Rohrs, welches den Druck der drei M5 Schrauben gleichmäßig auf den Lastkante des Spinnenwinkels lenkt, gehalten.

Fangspiegelheizung
"Geheizt" wird über sechs Widerstände. Die Leistungsaufnahme geschieht über zwei 1,5V AA Mignonzellen. Die in Reihe gelöteten Widerstände sind an den Außenseiten des FS angebracht und mittels kleiner Silikonpunkten am FS aufgeklebt.

Das Batteriefach ist mittels Klettband im Inneren des FS-Halters angebracht. Dieses kann leicht abgenommen werden, von der Steckverbindung gelöst und die Batterien eingesetzt werden.

Stangenaufnahme
Die obere Stangenaufnahme wird mittels einer Klemmverbindung gelöst. Dabei wird der an geschlitzte Winkel (siehe Stangen) von einer durch den Monoring gehenden Schraube mit breitem Kopf (Becherschrauben)passgenau aufgenommen. Ein Spannhebel (Fahrradzubehör) an der Oberseite des Monorings zieht dann die Schraube nach oben und klemmt somit den Winkel, an dem die Stangen befestigt sind an die Unterkante des Monorings.

Bolzen als Sicherung -  links die abgeschliffene Seite der "Standardnase"

Sucherschuh, die Aussparung (Nut) zeigt nach oben - Richtung Himmel
 

Ein großes Manko aller (mir bekannten, Stand 2012) aus fernöstlich stammender Produktion stammender Sucher ist deren werksseitig falsch angebrachte Sicherungsnase. Die Nase, die ursprünglich ein Herausrutschen des Suchers nach unten (Richtung Boden/Spiegel/Füße) verhindern soll, ist jedoch nicht wie erforderlich himmelsseitig (objektivseitig) angebracht, sondern sitzt okularseitig. Bei nicht ordnungsgemäßer Klemmung des Suchers am Sucherschuh kann der Sucher also samt Halterung aus dem Sucherschuh herausrutschen, ohne dass die falsch herum angebrachte Nase dies verhindern könnte. Eine Veränderung dieses nicht zu vernachlässigenden Problems ist zwingend erforderlich und kann mit wenig Aufwand gelöst werden.

Sucherhalter
Leider ist es konstruktionsbedingt nicht möglich den Sucher einfach in der Sucherhalterung zu drehen und so die Sicherungsnase auf die richtige Seite zu bringen. Daher muss als erste Veränderung die vorhandene Nase abgesägt, oder abgeschliffen werden.

Die vordere (objektivseitige) Kante des Halters ist aus Vollmaterial (Druckgussalu) ausgelegt und kann daher angebohrt und bearbeitet werden. Hier wurde ein M5 Bolzen so angebracht, dass dieser wenige Millimeter unterhalb des Abschlusses des Halterfußes hinaus steht und so als neuer Sicherungsbolzen dienen kann.

Sucherschuh
Dieser wird zunächst so gedreht (und später am Teleskop angebracht), dass die vorhandene längliche Nut objektivseitig/himmelsseitig steht. Die Tiefe der Nut reicht jedoch nicht aus, um Fuß und Schuh beim montierten Sucher bündig stehen zu lassen - der neu angebrachte Sicherungsbolzen würde an der zu kurzen Nut zu früh anschlagen, sodass sich der Fuß nicht tief genug in den Schuh schieben lässt. Daher muss die Nut entsprechend der Position des Bolzens verlängert/vergrößert werden, was mittels einfachem Werkzeug (Stahlbohrer, Eisensäge) dank qualitativ "durchschnittlicher Aluqualität" einfach möglich ist.

Um den Schwerpunkt so tief wie möglich zu halten, wurde als Stangenmaterial auf Kohlefaser zurückgegriffen.

Der Außendurchmesser beträgt 26mm bei 1mm Wandung. Die Prepreg-Wickelrohre sind bei ca. 1,3m Länge trotz des schweren Hutes ausreichend steif und neigen nicht ansatzweise zu Schwingungen. Obwohl die Stangen durch Wickelbindung relativ unempfindlich (im Gegensatz zu pultrudierten Rohren) auf Bruch durch Bohrung und/oder Quetschung reagieren, wurden auf Höhe der oberen Bohrungen Holzeinsätze eingeklebt. Aufgrund einer klassischen Quetschklemmung am unteren Ende wurden die Stangen mit einer CFK Hülse verklebt, die die Wandung erhöht und das Bruchrisiko gegen Null gehen lässt.

Zusammengefasst sind die Stangen mittels eines einfachen L-Aluwinkels in insgesamt vier Stangenpaare.

Gesamtansicht der Spiegelbox
 

Versteifungen am UT, rechts die eingeklebte Gewindemuffe für die Hauptspiegeljustierung
 

beide als Versteifung und Blenden dienende Zwischenböden
 

Querverstrebung der Höhenräder, darunter 30mm Kunststoff-Klemmböcke
 

Gesamtansicht Hauptspiegelzelle
 

Aufbau einer der drei Wippen
 

Laterales Lager mit daran befestigter Hochschlagsicherung
 

Spiegelbox
Die Kiste wurde klassisch in Holzkonstruktion mittels 12mm starker Birke Multiplexholz konstruiert.

Die Abmessungen betragen 62x62x40 (B/L/H). Die Abmessungen in B und L wurden so gewählt, dass der Monoring bündig auf der Oberkante Platz findet. Die relativ große Höhe ist dem hohen Schwerpunkt geschuldet (leichter Hauptspiegel / schwerer OT) und verhindert große Überhänge der Höhenräder.

Verbunden ist die komplette Holzkonstruktion nur durch Leimverbindung. Es wurde keine einzige Schraube verbaut. Durch die beiden Zwischenböden, die gleichzeitig als Blende dienen, weist die Kiste trotz dünnwandigem und klassischem Material eine enorme Steifigkeit auf. Zur weiteren Versteifung und Stabilisierung der Kanten wurden diverse Verstrebungen und Leisten eingeleimt. Die Griffe wurden ebenfalls verstärkt.

Für die Hauptspiegelverstellung wurde der untere Zwischenboden genutzt. Darin wurde eine Stahl - Gewindemuffe gedreht und durch Epoxydharz und Stahlanschläge in ihrer Position gesichert.

Die Position des unteren Zwischenbodens wurde innerhalb der Kiste so gewählt, dass dieser exakt auf Höhe des Spiegels liegt. Durch den knapp größeren Durchmesser konnte auf Seitenanschläge verzichtet werden - der Spiegel ist außer den lateralen Lagern rundherum gegen Schläge geschützt.

Höhenräder
Die Höhenräder bestehen aus gebogenem 25x25x1,5mm Aluquadratprofil. Die ebenfalls 25mm messende Querstrebe wurde verschweißt. Der Durchmesser beträgt 70cm. Auf den Laufflächen ist originales Ebonystar mittels Kontaktkleber aufgebracht und ermöglicht von der Materialpaarung gewohnte perfekte Laufeigenschaften.

Querstreben
Trotz geringere Überhänge der sehr seitensteifen Höhenräder und drei dreieckig positionierten Befestigungen waren Querstreben der Höhenräder mit der Spiegelbox zwingend erforderlich. Eine Verbindungsstange der Höhenräder untereinander bringt dagegen keinen Vorteil, da sich die Spitzen der Höhenräder in einer Parallelogrammbewegung zusammen weiterhin ungehindert bewegen können. Die Querstreben bestehen aus 12mm Alu-Rundrohr. Die Enden wurden mit einem Schraubstock gequetscht und so gebogen, dass die eingelassenen Bohrungen parallel zum Material sitzen.

UT - Klemmböcke
Die unteren Klemmböcke sind Industrieklemmen aus Kunststoff, die in allen gängigen Normteileläden zu bekommen sind. Die Aufnahmebreite beträgt 30mm. Durch ein Adapterstück aus CFK (an den Stangen angebracht) passen die Stangen in die Führung. Groß dimensionierte Flügelschrauben ermöglichen ein Verdrehen auch mit Handschuhen.

Hauptspiegelzelle
Eine klassische 18 Punkt - Zelle. Das innere Dreiecksgestell besteht aus einer Schweißkonstruktion aus 30x30x1,5mm Aluprofil.
Setzt man beide seitlichen Wippen nach außen und die untere nach innen, kommen bei einem gleichseitigem Dreieck die lateralen Lagerpunkte auf dem Dreiecksgestell zum liegen.
Die aus 4mm Aluplatten bestehenden Dreiecke ruhen auf Kugelscheiben, die ein freies Bewegen der etwas lose gelassenen Befestigungsschrauben zulassen. Die Dreiecke selbst sind mittels Nylonschrauben gegen Verdrehen gesichert. Die Nylonschrauben schauen nach unten aus den Dreiecken und liegen in den Wippen in größeren Löchern, sodass die Dreiecke etwas Spiel haben. Der Spiegel selbst liegt wiederum auf Nylonschrauben, die an den Kontaktpunkten in die Dreiecke geschraubt und auf der Unterseite entsprechend gekürzt wurden.

Die Hauptspiegelverstellung geschieht über zwei Punkte. Dafür werden zwei Gewindestangen durch die Zwischenböden der Spiegelbox geführt. Im unteren Boden ist ein Gewinde angebracht, welches bei Drehung der Gewindestangen diese in der Höhe verändert. Die Enden der Gewindestangen sind mit der Zelle verbunden und Heben- bzw. Senken diese bei Drehung. Eine Beschränkung auf nur zwei Justierpunkten wurde bewusst gewählt, da dies eine komplette Verschiebung der Zelle und der damit verbundenen Fokuslagenänderung und Schwerpunktlagenänderung verhindert. Auch mit zwei Justierpunkten ist eine Justierung der Zelle in allen Richtungen möglich.

Laterale Lager
Beide lateralen Lager sind wie gefordert in 90° Winkelabstand zum Spiegel angebracht. Das Lager besteht aus einer Augenschraube mit 6mm Bohrung. In der Bohrung sitzt ein Gewindebolzen, der jeweils zwei Kugellager aufnimmt. Als Kugellager wurde auf jeweils zwei Kunststofflager zurückgegriffen, um eine Beschichtung der üblichen Metalllager mit Schrumpfschlauch zu vermeiden (Astigefahr).

Direkt an dem Bolzen, der beide Lager hält, sind die Hochschlagsicherungen angebracht. Diese bestehen aus 3mm Teflonplatten und können bei Spiegelausbau zurückgeklappt werden. Vorteil der hochstehenden Sicherungen ist die geringe Obstruktion kombiniert mit der hohen Festigkeit.

Gesamtansicht Rockerbox mit Fuß
 

Kunststoffwinkel mit drauf befestigten Teflonklotz für AZ - Lagerung

Detail Fuß, von unten nach oben: Hutmutter (nicht zu sehen), Teflon für HZ - Lagerung, Kunststoffkugellager für Seitenführung, Teflonplättchen als Transportsicherung
 

Rockerbox
Die aus Multiplexholz gebaute "Box" besteht aus einem 24mm Bodenbrett, 18mm Seitenwänden und 12mm Vorder- bzw. Rückseiten. Genau wie die Spiegelbox sind die Holzteile lediglich geleimt. Die kritischen Stellen wurden mittels zusätzlicher Dreiecksleisten verleimt und somit verstärkt. Das 24mm Bodenbrett, was das untere Limit für eine Rockerbox dieser Dimension darstellt, ist mittig ausgefräst. Die zusätzlich eingefräste Stufe hält den Fuß durch ein Teflonplättchen an der Rockerbox.

Auf der Unterseite der Box ist originales Ebonystar verleimt.
Die seitlichen Höhenlager bestehen aus klassischem Virgin Teflon. Die Teflonklötze sitzen auf Kunststoffwinkeln, die die seitliche Führung der Höhenräder sicherstellen.

Fuß
Der Fuß besteht an den Kontaktpunkten zur Rockerbox aus 12mm Multiplexholz. Die Holzstücke sind mit Alu-Quadratprofilen verbunden, die an den Verbindungsstellen auf einer Seite aufgesägt und mit den Holzdreiecken verschraubt wurden.

Die Holzdreiecke bilden die Aufnahme für die Teflonklötze, den drei eigentlichen Füßen und der Führung bzw. dessen Halterung.
Die Teflonklötze wurden so dimensioniert, dass die Gesamtfläche in cm² dem Gewicht des gesamten Teleskops in kg entspricht. Dieser Richtwert hat sich bereits bei verschiedenen Teleskopbauprojekten bewährt. Exakt unterhalb des Schwerpunktes der Teflonklötze sitzt ein M8 Bolzen, der auf der Unterseite eine M8 Hutmutter aufnimmt - letztendlich der Kontaktpunkt zum Boden.
Die Führung des gesamten Fußes innerhalb der Rockerboxaussparung wird mittels Kunststoffkugellagern sichergestellt. Eine drehbar gelagerte Teflonscheibe stellt sicher, dass beim Transport der Rockerbox der Fuß an dieser verbleibt - man spart sich dadurch ein späteres "Einfädeln" der Box in den Fuß.

Gewichte