16″ Dobson

Vorgeschichte des 16″ Dobsons

Der Wunsch nach einem Dobson reifte schon lange in mir. Zum Glück habe ich erst wirklich angefangen zu bauen als klar war, was am Ende herauskommen sollte.  Details zur Entstehung meines Konzepts und zu den Quellen gibt es hier.

Das am Ende entstandene Gerät ist auf dem Bild zu sehen. Man beachte den künstlichen Stern am stark aufgehellten Nachthimmel! Hier sind die am Ende herausgekommenen technischen Daten zusammengestellt.

 

Designkriterien

Im Sommer 2017 war ich mir im Klaren darüber was ich erreichen wollte. Da dies vielleicht der wichtigste Schritt ist, hier die Resultate der jahrelangen Planungszeit:

• Der Dobson soll maximal mögliche Öffnung für Deep Sky Beobachtungen bereitstellen.
• Es soll mit einem Pkw für eine Person transportabel, aufstellbar und handhabbar sein.
• Stabilität ist wichtiger als Leichtbau. Es soll kein ultraleichter Dobson aber ein leichter Dobson werden. Das Gewicht der gängingen Meade Lightbridges soll sehr deutlich unterschritten werden.
• Er soll ohne Werkzeug aufzubauen und zu justieren sein.
• Die Hauptspiegeljustage soll von vorn erfolgen.
• Das gesamte Gerät soll kompakt zusammenlegbar sein. Im zusammengebauten Zustand sollen nicht zu viele einzelne Komponenten übrigbleiben.
• Es sollen – insbesondere am Hut – keine losen Teile zum Einsatz kommen.
• Da ich N=5 hinsichtlich Koma gerade noch so ertragen möchte, soll er mit einem Komakorrektor ausgestattet sein. Als längstes Okular soll er mein 26er Nagler aus leuchten können.
• Der Dobson soll über einen Filterschieber verfügen.
• Das Design soll technisch aussehen. Das bedeutet: wo erforderlich, wird geschwärzt, ansonsten bleiben insbesondere die Holzflächen im Naturzustand und erhalten lediglich farblosen Schutz gegen Umwelteinflüsse.

Mit der Forderung Komakorrektor plus 26er Nagler habe ich übrigens gerade eine Masse von 1,3 kg in den Okularauszug gesteckt!

Der Hauptspiegel

An den oben gegebenen Zielsetzungen müssen sich eigentlich alle weiteren Kriterien orientieren. Lediglich die Festlegung der Öffnung  stellt noch einen gewissen Freiheitsgrad dar. Hier legte ich mich auf eine 16″ GSO Optik fest. Diese sind mit N=4,5 gewissermaßen ein Standard und preislich erschwinglich. Nachteile bringen diese Spiegel auch mit:

• Sie sind aus BK7 Glas. Damit ist der Wärmeausdehungskoeffizient recht groß und der Spiegel liefert – solange nicht wenigstens näherungsweise im thermischen Gleichgewicht – schlechte Abbildungsqualität.
• Sie sind „klassisch“ aufgebaut und damit dick. Meiner ist am Außenrand 45,3 mm dick und wiegt 13,4 kg. Damit ist die gespeicherte Wärmemenge deutlich höher als bei einen dünnen 5 kg  Winzling. Der GSO Spiegel braucht also lange um wenigstens näherungsweise in ein thermisches Gleichgewicht zu kommen.
• Die optischen Qualitäten schwanken stark. Kauft man sie mit Zertifikat, sind sie natürlich teurer. Das Risiko eine Gurke zu bekommen ist aber dann geringer.

Hinsichtlich des Tubus- bzw. Balancekonzeptes stellt so ein dicker Brocken aus meiner Sicht mehr einen Vorteil dar, da man den Hut und alle Teile daran nicht so auf Leichtbau trimmen muss. Ebenso reicht eine einfache  Spiegelzelle mit Sechspunktlagerung aus. Das ergeben sowohl meine Nachforschungen im Internet, als auch Berechnungen mit PLOP.

Hier gibt es mehr Informationen zum verwendeten Hauptspiegel.

Optisches Konzept

Gesichtsfeld

Ich wollte einen visuellen Entwurf. Erste Überlegungen mit MyNewton zeigten recht schnell, dass ein 16er kein Richfielder sein wird. Daher konnte ich den Hut auf einen Innendurchmesser von 450 mm beschränken, was auch die Spiegelbox nicht unnötig vergrößert, wen der Hut später darin transportiert werden soll. Mit 450 mm Hutdurchmessser wird das FOV auf 1,9° begrenzt.  Mein längstes Okular mit 38 mm Brennweite hat übrigens 1.4° wahres Gesichtsfeld bei Einsatz mit dem ES-HRCC.

Ausleuchtung

Diese Kapitel ist recht problematisch. Alles bewegt sich hier im Spannungsfeld Fokuslage über Tubus und Abschattung durch den Fangspiegel: Je weiter man mit dem Brennpunkt über den Tubus kommen will, desto größer die Abschattung durch den Fangspiegel.  Ich entschied mich schließlich für dieses Konzept, welches mir 11 mm Feld mit 100% Ausleuchtung bei 20% linearer Obstruktion liefert.

Okularauszug und Komakorrektor

Zum Einsatz kamen ein Moonlite CR2 einschließlich Filterschieber. Der eingefahrene OAZ liegt 295 mm über der optischen Achse und der Fokus 34 mm über dem eingefahrenen OAZ. Das ist genau passend für den ES-HRCC. Mehr Details um das Thema Okularauszug und Komakorrektor.

Aufbau der Dobson-Komponenten

Hut

Der Hut sollte mit konventioneller Bauweise möglichst klein und leicht aufgebaut werden. Eine Monoringkonstruktion wollte ich bei meinem Erstlingswerk vermeiden. Der Einsatz einer exzentrischen Drahtspinne war neu für mich. Am Ende habe ich damit eine sehr justierstabile Spinne erhalten.

Aufbau des Huts

Da meine ersten Biegeversuche von Alurechteckrohren im Schraubstock sehr erfolgreich verliefen, stand das Konzept recht schnell: Eine Doppelringkonstruktion aus gebogenem Aluprofil mit exzentrischer Drahtspinne. Also ein recht geradliniger Nachbau hiervon. Hier gibt es Details zu meinem Aufbau. Das Bild zeigt den fertigen Hut.  Der untere Ring liegt hier oben. Im rechten unteren Bildquadranten ist ein Exzenterhebel der Stangenbefestigung des Gitterrohrtubus erkennbar.

Fangspiegelhalter

Der Fangspiegeloffset berechnet sich bei diesem System zu 4,56 mm. Selbstverständlich soll dieser beim Kleben des Fangspiegels berücksichtigt werden. Die Halterung selbst bleibt dabei axial symmetrisch im Tubus. Das verwirrt weniger später beim Justieren. An dieser Stelle hat mir ein vorher ausgesägter Fangspiegeldummy sehr geholfen, um mir die Verhältnisse klar zu machen. Wenn man es erst mal verstanden hat ist es natürlich ganz einfach…  Auf einigen Abbildungen hier ist der Dummy noch zu sehen. Hier findet man eine Zeichnung der Fangspiegelhalterung.

Die Berechnung des Offsets mittels diverser Tools oder Anleitungen bis auf mehrere Stellen hinter dem Komma sollte nicht darüber hinwegtäuschen, das eine fehlende Berücksichtigung des Offsets lediglich die Ausleuchtung dezentriert. Man kann bei weniger schnellen und ausschließlich visuell genutzten System auch ganz darauf verzichten. Daher habe ich den Offset auch nur grob berücksichtigt. Ich schätze den Fehler auf ±1 mm.

Fangspiegel

Für mich bot sich ein Orion Fangspiegel mit 82 mm Diagonale an. Das ist leider der größte Fangspiegel von Orion, der noch aus normalem Glas hergestellt wird. Die Größeren werden aus Pyrex gefertigt. Das Gute an den Glasspiegeln ist deren Dicke von nur 10 mm gegenüber den 15 mm der Pyrex-Exemplare. Bei meinem knappen Hut ist das ein Vorteil.

Das Kleben erfolgte gewissermaßen schulmäßig mit drei Siliconblobs aus einer frischen Kartusche.

Mirrorbox

Die Mirrorbox stellt eine zentrale Komponente für das Teleskop dar. Was hier an Steifigkeit verloren wurde läßt sich nicht wieder aufholen. Sie muss den Spiegel so fest halten, das die Justage bei Teleskopbewegungen nicht verloren geht, dabei darf sie jedoch keine Spiegelverformungen zulassen oder gar verursachen, die über das zulässige Maß hinaus gehen. Die Justage selbst muss feinfühlig genug funktionieren, damit das auch im Dunkeln und bei Kälte noch funktioniert. Die Abbildung zeigt meine Mirrorbox mit dem Lagerungsdreieck. Da dieses allein nicht funktionsfähig ist, nenne ich dieses Lagerungsdreieck nicht mehr Spiegelzelle. Weitere Informationen zur Mirrorbox gibt es hier.

Gitterrohrtubus

Die Bezeichnung Gitterrohrtubus ist ja eigentlich zu hochgegriffen. Es handelt sich ja nur um ein paar Alurohre. Nach dem Studium von Albert Highe komme ich allerdings zu dem Schluss, dass man hier am meisten Stabilität verlieren kann. Das passt auch zu meiner Beobachtung, dass z.B. Reiner Vogel in der Regel mit recht kleinen Rohrdurchmessern arbeitet, während manch anderere Selbstbauer erheblich größere Durchmesser einsetzen. Ich habe mich jedenfalls bzgl. des Rohrdurchmessers an die Empfehlung von Rainer Vogel gehalten und versucht eine einfache und direkte Kraftübertragung zu gewährleisten. Das hat dann auch zu einem erstaunlich steifen Gitterrohrtubus geführt.

Rockerbox

Bei der Rockerbox handelt es sich um eine Box konventioneller Art. Damit kann das Groundboard einfach und klein gehalten werden. Außerdem habe ich – um ehrlich zu sein – das Prinzip der Flex-Rocker nicht wirklich verstanden. Beim Design habe ich mit viel Zeit gelassen, weil im Zusammenhang mit der Rockerbox auch die Höhenräder entworfen werden müssen. Damit wird das gesamte Schwerpunktverhalten des Teleskops festgelegt. Daher sollte zunächst die Schwerpunktlage gut geplant werden. Hier gibt es mehr Informationen zur Rockerbox.

Sonstiges

Für den Einsatz des Dobsons sind noch weitere Komponenten hilfreich oder erforderlich. Diese habe  ich in einem hier zusammengefasst.

Dobson Transportkonzept

Zusammengelegt passt alles einschließlich Sucher und Höhenradschrauben in die Rockerbox. Dazu gibt es noch einen zusätzlichen Abstandshalter, damit die Spiegelbox sauber in der Rockerbox steht.

Der Hut pass genau in die Spiegelbox. Damit es keine Kratzer gibt, wird der Hut auf eine zugeschnittene Isomatte gelegt.  Für das ganz habe ich einen Deckel als 6,5 mm Multiplex getischlert, dessen Innenmaße genau 2 mm weiter sind als die Außenmaße Spiegelbox. Mit passenden Aussparungen passt der Deckel genau auf die Spiegelbox . Die Maße sind so gewählt, daß auch noch der ovale Streulichtschutz aus einer  Isomatte zwischen Deckel und Hut Platz hat.

Das Ganze wird einschließlich des Groundboard mit einem Spanngurt verzurrt. Dann kann man die Kiste auf den Boden stellen und berührt diesen im Idealfall doch nur mit den dafür vorgesehenen Füßen des Groundboards.

 

Nachteil dieser Transportlösung: Die Kiste ist so ganz schön schwer. Eigentlich muss man sie mit zwei Personen heben.