Любительское телескопостроение. Два варианта самодельной дачной обсерватории
Как и большинство любителей, астрономией я начал увлекаться еще в школе, находясь под впечатлением от прочитаных научно-популярных книг. Ко времени окончания школы (1985) после наблюдений звездного неба невооруженным глазом и в небольшие инструменты (например, подзорная труба Турист-3 с увеличением 20х) уже хотелось применять более крупные оптические инструменты. Весной 1986 г. мне удалось приобрести телескоп ТАЛ-1 ("Мицар"), для первого телескопа он до сих пор считается одним из лучших вариантов (Земля и Вселенная, 2009, № 3). Весь летний сезон (с мая по октябрь) телескоп постоянно находился на даче в Подмосковье, и для наблюдений я просто устанавливал его на огороде, а потом заносил в помещение (не разбирая). "Мицар" оказался практически универсальным инструментом: удачно сочетая в себе хорошую оптику и простую в использовании, надежную механику, он позволял наблюдать Луну и Солнце, планеты и объекты дальнего космоса - звездные скопления, туманности и галактики.
Новый этап моего увлечения астрономией начался несколько неожиданно. В 1992 г. я купил комплект оптики (главное и вторичные зеркала) для 270-мм телескопа системы Ньютона (F = 1480 мм). Подразумевалось, что все остальное предстоит делать самому, но подобная перспектива меня не испугала. В окрестностях дачи на свалке старой сельскохозяйственной техники я раздобыл детали и материалы, необходимые для постройки телескопа. К лету 1993 г. мне удалось собрать трубу нового телескопа (диаметром 32 см и длиной 140 см) из отрезков дюралевых труб, но его использование из-за размеров представлялось слишком хлопотным по сравнению с предыдущим телескопом ТАЛ-1. Поэтому возникла идея построить для нового телескопа обсерваторию. Уже через год эту идею удалось реализовать: на втором этаже хозблока дачи было устроено помещение 1,9 * 2,5 м. Крыша обсерватории (двухскатная с наклоном около 30°) опиралась на четыре ролика и перед наблюдениями отодвигалась в сторону. После отодвигания крыши все помещение вместе с телескопом оказывалось под открытым небом.
Попасть в обсерваторию можно было только по лестнице через люк внутри хозблока. Во время ночных наблюдений люк закрывался, чтобы случайно в него не упасть и чтобы наблюдениям не мешали потоки теплого воздуха. Колонной телескопа служил вертикальный стальной швеллер сечением 70 × 150 мм, проходивший через первый этаж, ее верхний конец возвышался на 80 см над полом второго этажа. Устойчивость колонне придавали два наклонных швеллера, верхние концы которых были привинчены к ней на уровне межэтажного перекрытия. Телескоп установлен на монтировке немецкого типа, собранной из обрезков швеллеров. Полярная ось (диаметром 35 мм) опирается на два подшипника, корпуса которых привинчены к основанию монтировки. Поворот телескопа по часовому углу осуществляется гладким диском через систему шестеренок с передаточным числом 1/62. К оси склонений с одной стороны через обрезок швеллера крепилась труба телескопа, а с другой размещен механизм поворота по склонению (служащий одновременно и противовесом). Это три массивные шестерни, образующие двухосный редуктор с передаточным числом 1/112, который приводится в действие ручкой на конце. Полярная ось и ось склонений снабжены координатными кругами из прозрачной пластмассы диаметром около 30 см, сделанными из крышек от коробок для магнитных лент.
Оправа главного зеркала телескопа была собрана из дюралевых уголков, образующих два треугольника, вложенных один в другой. Больший из них, снабженный юстировочными и крепежными винтами, фиксировался внутри трубы тремя болтами М6. Меньший опирался на три юстировочных болта и нес на себе три дюралевых коромысла с перемычками для разгрузки зеркала на шесть точек. По углам этого треугольника имелись фиксаторы зеркала. Оправа вторичного зеркала была стандартной конструкции и подвешивалась в трубе на четырех растяжках, изготовленных из отожженных и окрашенных черной краской сточенных слесарных полотен. Механизм фокусировки окуляра сделан из распределительной коробки для электросети - трубки диаметром 100 мм, в которую с одной стороны ввинчивалась крышка по резьбе, нарезанной на внутренней стороне трубки. В крышке я проделал отверстие для пластмассовой трубки, в которую вставлялся окуляр. Грубая фокусировка осуществлялась движением окуляра в пластмассовой трубке, тонкая - вращением крышки в резьбе. Для наблюдений на телескопе использовались окуляры от "Мицара", обеспечившие увеличения 60-315х. (увеличение зависит от фокусного расстояния объектива, поэтому один и тот же окуляр на разных телескопах может давать разные увеличения: из-за большего фокусного расстояния 270-мм телескопа окуляры Мицара на нем стали давать большее увеличение, чем на самом Мицаре). В качестве искателя на трубе был закреплен призменный монокуляр МП 7 × 50 с полем зрения 6°, в который видны звезды до 9,5m, что делало его очень удобным при поисках объектов по подробным звездным атласам типа AAVSO или "Uranometria 2000.0", содержащим такие же слабые звезды.
Постройка обсерватории, даже такой простейшей, сразу же вывела астрономические наблюдения на качественно новый уровень. Из обсерватории обзор намного лучше, чем просто из сада (с земли), не нужно каждый раз настраивать полярную ось монтировки, а для наблюдений достаточно лишь откатить крышу (при этом электричество, принадлежности телескопа и справочные материалы всегда под рукой). И, конечно, оправдал ожидания новый 270-мм телескоп: например, в него мне удалось разглядеть спиральную ветвь в галактике "Водоворот" (М51) в созвездии Гончих Псов. В таком виде обсерватория функционировала четыре года.
На этом, возможно, моя телескопостроительная деятельность и закончилась бы, но летом 1997 г. появилась возможность приобрести зеркало диаметром 300 мм (F = 1800 мм). Возникла заманчивая перспектива - установить трубу будущего телескопа в моей обсерватории, а освободившуюся трубу 270-мм телескопа снабдить простейшей азимутальной монтировкой и перевезти к моему другу, тоже любителю астрономии. В 1998 г. обе эти идеи были реализованы. Новая труба диаметром 34 см и длиной 170 см была изготовлена из четырех листов 0,7-мм стали (скрепленных между собой болтами), все стыки снаружи прикрыты дюралевыми полосками. Оправой главного зеркала служили те же два треугольника (изготовлены из толстых дюралевых пластин), которые обеспечивали разгрузку на девяти точках и боковую - на шести. Окулярный узел также аналогичен старому, но предусмотрен больший вынос фокуса на пределы трубы для астрофотографии. В качестве искателя использован тот же самый монокуляр, но теперь он крепился на трубе через три подпружиненных болта, позволявших точно юстировать положение искателя. В августе 1998 г. в обсерватории трубу 270-мм телескопа я заменил на новую трубу с 300-мм зеркалом. К октябрю из подручных материалов удалось собрать переносную азимутальную монтировку для старой трубы 270-мм телескопа (вес этой монтировки в сборе - 42 кг).
Итак, все задуманное свершилось, и новый телескоп отлично себя показал, но проявился и мой просчет: новая труба была заметно длиннее старой и теперь она с трудом помещалась в обсерватории. Пришлось многое перестраивать. В 2002-2003 гг. я приступил к практическому воплощению своего плана постройки новой обсерватории с поворотным куполом. Фундамент изготовлен из старых бордюрных камней размером 15 × 30 × 100 см, на него опирается сделанный из стальных балок каркас нового здания (при этом старая обсерватория оказалась целиком внутри этого каркаса). В основании купола полуцилиндрической формы закреплено опорное кольцо диаметром 3,3 м, изготовленное из толстой стальной полосы. Вращение купола обеспечивается четырьмя автомобильными колесами, по которым и катается это кольцо. Каркас купола очень прост - это четыре дуги из согнутых вручную 20-мм оцинкованных труб, соединенных горизонтальными перемычками. Сверху купол покрыт оцинкованным листовым железом. Подробное иллюстрированное описание постройки есть на моей странице в Интернете: http://hea.iki.rssi.ru/~nik/peg2.htm).
В 2006 г. я полностью заменил колонну телескопа: вместо одиночного вертикального швеллера в землю были вкопаны три железобетонных столба, наращенных сверху стальными балками, соединенными между собой горизонтальными и наклонными стяжками. Телескоп временно установлен на продолжении одного из северных столбов, в ближайшее время я планирую сделать для него новую монтировку (английского типа).
В 2008 г. в дополнение к телескопу был изготовлен из подручных материалов держатель для большого бинокля (DeepSky 25 × 100) и закреплен прямо на основании купола, напротив середины люка (то есть он вращается вместе с куполом). Помимо своего прямого назначения это устройство используется для крепления фотоаппарата при съемках неба неподвижной камерой. Первые же наблюдения из нового помещения показали, что затраченные усилия оправдали себя: купол достаточно легко поворачивается вручную и отлично защищает наблюдателя и оптику от света уличных фонарей, ветра, а главное - от росы. Кроме того, выбранная конструкция позволила по углам купола расположить большие полки для размещения необходимых принадлежностей (окуляры, карты, книги).
Хотел бы особо подчеркнуть многофункциональность обсерватории: на втором этаже размещен стационарный телескоп, первый этаж разделен колонной телескопа на две неравные части - большое жилое помещение (3 × 5 м) и расположенную непосредственно под обсерваторией небольшую мастерскую с верстаком. Колонна используется также как стеллаж для хранения запасов разнообразных материалов и запчастей. Если учесть, что все это сделал один человек в свободное от основной работы время и при сравнительно небольших материальных затратах, то вполне можно утверждать, что строительство личной обсерватории - не такая уж сложная задача.
Мой 270-мм рефлектор Ньютона на самодельной немецкой монтировке. 1994 г. 100Kb Увеличить
Дачный коттедж - идеальное место для того, чтобы воплотить в жизнь многие детские мечты. Помните, как когда-то жадно вглядывались в ночное небо, мечтая рассмотреть его получше? Современные технологии помогут вам это сделать. Вариантов два: изучать реальные небесные тела или любоваться их проекцией на потолке квартиры. В нашей статье рассказываем о телескопах и домашних планетариях.
Где наблюдать за звездами? – вот первый вопрос, на который вам предстоит ответить. Проще всего поставить телескоп на балконе, террасе или в мансарде. Но в помещении он будет занимать много места. К тому же это не всегда удобно.
Можно вынести телескоп и на лужайку. Заранее подготовьте для него смотровую площадку: вкопайте в землю три небольших фундаментных блока. На них будут прочно стоять ножки вашего глазастого друга.
Работа «на воздухе» тоже бывает связана с неудобствами. На открытом пространстве телескоп придется накрывать влагозащитным чехлом (продается отдельно).
Если температура на улице ниже комнатной, то сначала вам нужно будет пару часов подождать, пока оборудование охладится, иначе возможны оптические искажения. А когда вы заносите телескоп с мороза, на линзе образуется конденсат. Его следует тщательно просушивать.
В идеале, конечно, оборудовать для телескопа мини-обсерваторию. Установка купольной конструкции с раздвижными створками займет немало времени и денег. Поэтому проще построить маленький сарайчик с окошком на потолке. Ну, или, если сумеете, со сдвижной крышей. Для любимого хобби чего только не придумаешь!
Виды телескопов
Когда-то о хорошем домашнем телескопе можно было только мечтать. Сегодня же их большое разнообразие: каждый найдет устройство по своему вкусу и кошельку. Определитесь: какое оборудование вам нужно, линзовое или зеркальное? Телескопы первого вида называются рефракторами. Они дешевле и удобнее в эксплуатации, не нуждаются в тонкой настройке, а потому подойдут для начинающих астрономов. Их стоимость – от 4 до 80 тысяч рублей.
Вторые, рефлекторы, – уже более серьезные приспособления. Их мощность позволяет в деталях изучать планеты, туманности, астероиды и даже целые галактики. Стоят такие приборы немало, до 5 тысяч «зеленых». Еще более дорогое оборудование – катадиоптрические телескопы, в которых одновременно используются линзы и зеркала. Но едва ли вы захотите поставить его на даче .
Существуют и специальные устройства, к примеру, гелиоскопы или коронографы. Они используются для наблюдения за солнцем и его короной.
Обучать астрономии детвору лучше с помощью детских телескопов. Они красочные, легкие и простые в эксплуатации. Нередко поставляются в комплекте с энциклопедиями, игрушечными моделями небесных тел и т.д. Небольшие ручные устройства стоят около тысячи рублей. Они не отличаются высокой мощностью, но позволят увидеть созвездия и кратеры на поверхности Луны.
При выборе телескопа прежде всего обратите внимание на диаметр объектива. Чем он больше, тем лучше видны удаленные предметы. Для домашнего варианта подойдут модели с диаметром 25 см. Не менее важная характеристика – размер устройства. Если вы не собираетесь строить на даче планетарий, отдайте предпочтение компактному и простому в сборке оборудованию.
Наконец, оцените материал, из которого изготовлен телескоп. Есть легкие, дешевые, но непрочные бумажно-клеевые приборы. Если вам нужен долговечный телескоп, покупайте алюминиевые конструкции. И проверьте, чтобы в комплекте с телескопом было все необходимое для ухода за ним.
Как выбрать домашний планетарий?
За городом и луна кажется больше, и звезды – ближе… А все из-за чистого неба. Однако и на даче оно бывает закрыто облаками. Не отчаивайтесь! Наблюдать за звездами можно и в пасмурную погоду. Для этого вам понадобится домашний планетарий – устройство, которое направляет проекцию звездного неба на стены и потолок комнаты. Настоящая находка для романтиков! Выключить свет и остаться наедине с тысячами звезд и галактик… разве это не дивный отдых после трудного дня? Одна загвоздка - открыть свою собственную, уникальную звезду на таком домашнем «небе» вам вряд ли удастся.
Итак, приобщить к астрономии детей и помочь им заснуть поможет простенький проектор-ночник типа «Черепаха» . С одной стороны пластиковая, а с другой – плюшевая, эта игрушка превратит спальню малыша в необыкновенную, сказочную страну. Устройство работает от батареек или от сети, есть модели с автоматическим отключением. Во время работы играет приятная музыка. Цена – всего несколько сотен рублей.
Среди производителей взрослых «игрушек» наиболее популярны такие компании: японская Sega Toys, германская Bresser, американские Uncle Milton Industries, Celestron, Vixen.
Домашний планетарий Homestar Aqua от Sega Toys – самый простой из серии. Как понятно из названия, он предназначен для ванной, хотя, конечно, подходит и для других помещений.
Преимущества прибора – портативность (работает от батареек), компактность, невысокая стоимость – около 6 тыс. рублей. Недостатки – отсутствие дополнительных оптических дисков. Так что любоваться вам придется одним и тем же изображением.
Сменные диски есть в другой модели, Homestar Pure . Благодаря ей вы сможете увидеть Млечный путь, звезды (более 10 тысяч) и созвездия. Недостаток планетария – невысокое качество проекции.
Еще более серьезные предложения – планетарии Homestar Pro2 и Homestar Extra . Они работают уже от сети. Первый способен проецировать 60 тысяч звезд, второй – 120 тысяч. В приборах используется качественная линза, которая обеспечивает высокую четкость изображения. В планетариях есть таймер, функция вращения и «падающей звезды» (в первой модели метеорит пролетает в одном месте, во второй – в разных).
К планетариям прилагаются несколько оптических дисков (со звездами и Млечным путем, Землей, Луной и прорисовкой созвездий). При желании можно купить и дополнительные диски. В модели Homestar Extra также предусмотрены 16 уровней яркости, три скорости вращения и дистанционный пульт. Из недостатков - высокая цена, около 30 тысяч рублей.
Приборы других фирм более дешевы. Скажем, бюджетный вариант Bresser Junior стоит примерно 4000 руб. Он проектирует 8 тысяч звезд и 61 созвездие. У прибора есть таймер и два слайда звездного неба.
Наконец, можно купить и так называемый персональный планетарий. К примеру, Сelestron SkyScout (цена - 515$). Это уже несколько иное оборудование. Устройство не создает проекций неба, но зато подсказывает расположение более 6 тысяч реальных звезд, планет и созвездий. К планетарию прилагаются свыше 200 аудио описаний, есть возможность добавлять в базу свои объекты. У устройства есть GPS модуль и USB, чтобы подключаться к компьютеру. Недостаток прибора: его можно использовать только в ясную погоду.
Советы по использованию домашнего планетария
Чтобы получить максимум удовольствия от созерцания «домашних» звезд, учтите несколько нюансов. В помещении должно быть темно, а потому другие источники света во время сеанса отключаются. Проекцию следует направлять на ровный белый потолок, без люстры и других объектов – они портят все впечатление.
Чтобы изображение было четким, расстояние от устройства до потолка должно быть не менее двух метров. Особенно приятно наблюдать за звездным небом, когда включена функция движения. Звезды медленно проплывают над вами, гипнотизируя и притягивая взгляд. Кажется, будто находишься в самом сердце мироздания. А впрочем, разве это не так?..
Для большего эффекта включите легкую музыку (к некоторым планетариям прилагаются CD с саундтреками) - и наслаждайтесь. К счастью, в наши дни быть Галилеем и Коперником совершенно безопасно. А прошло с тех пор всего ничего - несколько сотен лет…
Приятного вам отдыха на даче - и чистого ночного неба над головой!
Домашняя обсерватория
Самой заветной мечтой любого серьёзно увлечённого астрономией человека является своя собственная домашняя обсерватория. В таком здании можно установить телескоп стационарно, удобно организовать полки и столики для карт и аксессуаров, оборудовать правильную ночную подсветку и т.д. Грамотная организация любительской обсерватории сразу отметает ряд трудностей, с которыми приходится бороться, наблюдая, например, с балкона или просто на открытой площадке. В простейшем случае, человек, проживающий в частном доме в городе или в деревне, может просто более удобно обустроить свою наблюдательную площадку. Например, просто забетонировать на открытой местности небольшой участок, на котором можно разместить телескоп и вспомогательное оборудование, независимо от погодных условий и состояния почвы.
Если телескоп установлен на тяжёлой экваториальной монтировке хорошо будет забетонировать колонну, на которую можно будет полустационарно устанавливать монтировку. В простейшем случае это просто стальная труба достаточного диаметра, забетонированная и армированная в земле на глубину 0,5-1м. Полая труба засыпается песком, а на верхней её части устанавливается фланец с фиксирующими винтами под посадку головы монтировки. Если есть необходимость, к площадке можно временно провести электричество, чтобы обеспечивать стабильное питание для электроники.
Такая колонна оказывается довольно простой и недорогой в изготовлении, но обеспечивает несоизмеримо большую стабильность и устойчивость к вибрациям, чем штатная тренога монтировки. После ночи наблюдений можно снимать только трубу телескопа и навесную электронику, чтобы они не грелись на Солнце и не попали под дождь, а голову монтировки с противовесами оставлять на площадке, накрывая пакетом. Такой способ установки сделает подготовку перед началом наблюдений более простой и быстрой, не нужно будет каждый вечер настраивать полярную ось монтировки или проводить настройку электроники.
Ещё одним способом обеспечить полустационарную установку телескопа может быть площадка аналогичная описанной выше. На ней установлены небольшие рельсы из металлопроката, по которым ездит откаточная будка для защиты инструмента. Обеспечив прочную, надёжную и достаточно защищённую от пыли и влаги конструкцию, под крышей такой небольшой будки можно смело оставлять телескоп в сборе и коробки с аксессуарами.
Если идти дальше, то лучшим способом будет построить обсерваторию с откатной крышей. Такая обсерватория собирается на стальном или деревянном каркасе и обшивается либо кровельной жестью, либо деревом или влагостойкой фанерой. Не стоит применять кирпич или особенно железобетонные конструкции. Идея в том, чтобы обеспечить надёжную конструкцию, но при этом стены обсерватории должны быстро отдавать тепло, иначе наблюдения будут сильно испорчены конвективными потоками от стен. На верхней кромке стен обсерватории устанавливаются направляющие рельсы, по которым на обрезиненных роликах катается крыша обсерватории. Очень важно предусмотреть в конструкции шторм-захваты, в простейшем случае это могут быть обрезки уголка, приваренные к раме, которые не дадут сорваться крыше, какие бы сильные порывы ветра не были. 
В такой обсерватории будет больше места для размещения оборудования и необходимой мебели. Конструкция обсерватории со сдвижной крышей стала одной из наиболее популярных среди любителей астрономии. Она имеет несколько значительных преимуществ – это довольно большое количество места для работы с телескопом, простота в изготовлении и доступность конструкции, а самое главное, после сдвижения крыши, в помещение сразу попадает достаточное количество уличного воздуха, уравновешивая температуру телескопа, помещения и окружающего воздуха.
Но то, что действительно заставляет сердце любителя астрономии биться чаще это красивый белый купол, установленный на башне. И действительно, купол помимо своей эстетической выразительности, имеет ряд важных преимуществ. Это отличная защита телескопа от выпадения росы и порывов ветра, а глаз наблюдателя от засветки. Для занятий астрофотографией, на нижнем этаже башни можно оборудовать пультовую комнату, с которой можно управлять монтировкой телескопа через компьютер и считывать данные с приёмника изображения.
Но у купола есть недостаток - это медленный теплообмен с окружающей средой, с которым, впрочем, можно успешно бороться, установив продуманную систему принудительной вентиляции. Для самостоятельного изготовления конструкция купола довольно сложна и дорогостояща, если есть возможность, стоит приобрести один из куполов, предлагаемых для любителей астрономии западными фирмами.
Собираясь заняться наблюдениями небесных объектов, каждый любитель астрономии сталкивается с рядом проблем. Первая из них - неблагоприятный астроклимат. В средних широтах европейской части нашей страны наблюдать небо в телескоп удается всего лишь несколько раз в году. Вторая проблема - подготовка к наблюдениям: сборка техники, вывоз ее на место наблюдения, установка и т.д., на что теряется драгоценное астрономическое время. Выход из этой ситуации - стационарное размещение инструмента в обсерватории, которую чаще всего приходится строить самому. Сейчас, правда, можно купить разборную обсерваторию. Однако стоимость ее слишком велика, а недостатки конструкции весьма существенны.
Обсерватория классической конструкции
В литературе по любительскому телескопостроению приведена классическая конструкция любительской обсерватории. Методы строительства такого сооружения, с одной стороны, имеют скромный набор технических решений, с другой стороны, в нем содержатся элементы, которые практически невозможно изготовить самостоятельно. Небольшое здание и опора телескопа такой обсерватории стоят на разных фундаментах, чтобы уменьшить вибрацию инструмента из-за движения наблюдателя и ветра. Перекрытие весьма невысокого второго этажа, на котором устанавливался инструмент, рекомендуется делать деревянным с открывающимся люком. Венчает сооружение купол, изготовленный либо из металла, либо досок или пластика, вращающийся на неком рельсе. Такие строения требовали наименьших затрат, но и возможностей давали сравнительно немного.
Проектирование обсерватории
Я начинал астрономические наблюдения, как и многие любители, на небольшом телескопе ТАЛ120, выпускаемом новосибирским заводом. Когда же я приобрел 300-мм рефлектор Ричи - Кретьена на экваториальной монтировке Альтер Д6, возникла необходимость строительства обсерватории. Вынести и установить такой инструмент в одиночку невозможно (вес телескопа 30 кг, вес монтировки 78 кг).
300-мм телескоп системы Ричи-Кретьена (РК300) с гидом ТАЛ-100 на монтировке Альтер Д6, установленный автором в своей обсерватории.
Оптическая схема телескопа Ричи-Кретьена: 1 - главное гиперболическое зеркало; 2 - вторичное гиперболическое зеркало; 3 - линзовый корректор, расширяющие полезное фотографическое поле зрения телескопа.
Я решил спроектировать обсерваторию с классическим куполом, в которой можно разместить 0.5 м телескоп и одновременно несколько наблюдателей. Доступ к инструменту через люк в полу меня не устраивал. Более комфортный вход обеспечивает винтовая лестница. С другой стороны, стоимость строительства должна быть невысокой.
В классических конструкциях опорой телескопа обычно служит труба, наполненная песком, гравием или каким-либо другим наполнителем для снижения вибрации. Если такой «карандаш» сделать высоким, что необходимо для максимального обзора, то в нем могут развиваться колебания, которые не позволят проводить ни визуальные, ни тем более фотографические наблюдения. Поэтому я решил сделать стены сооружения несущими и убрать другие опоры, заменив их достаточно надежным перекрытием. Оно должно быть очень тяжелым (в десятки раз превосходить вес человека) и виброустойчивым. Лучше всего отлить перекрытие из бетона, армировав стальными балками для придания необходимой формы и целостности, а затем положить его на прочную стену, например, из кирпича.
При выборе материала для стен нужно учесть, что для устранения нелюбимых астрономами тепловых потоков, помещение под обсерваторией не отапливается. Поэтому толщину несущих стен из некоторых материалов в таком случае следует ограничить. При толстых стенах влага, замерзающая внутри кирпича, разрушает его в течении очень короткого срока (5-10 лет). Если стена тонкая, то влага успевает испаряться и не конденсируется внутри. Но на тонкие стены не установить тяжелое перекрытие, и, скорее всего, они станут источником вибраций всей конструкции.
Выход из этой ситуации может быть следующим. Вспомним, что кирпичная заводская труба, имеющая высоту до 100 м и более, выдерживает сильнейшие ветровые, термические и статические нагрузки. Такие трубы стоят десятки лет. Круглое сечение сооружения по сравнению с квадратным выдерживает гораздо большую нагрузку. Но еще более мощную нагрузку вынесет многогранное сечение стен. Учитывая это, можно сделать стены такой толщины, чтобы они выдержали тяжесть перекрытия и не были подвержены разрушению постоянно замерзающей и оттаивающей влагой. Такое здание обсерватории - в форме многогранника с бетонным перекрытием - я и построил. Поставив сооружение на фундамент (в соответствии со строительными нормами), залил бетоном и армировал пол первого этажа. В итоге получился «запаянный граненый стакан», который способен выдержать фантастические нагрузки вдоль оси. Размер грани стены удобно сделать типового размера дверной коробки (60, 80 или 100 см).
Эскиз обсерватории. Здание имеет форму многогранника. Тяжелое перекрытие (1) опирается на кирпичную стену (2). Комфортный доступ к инструменту обеспечивает лестница (3). Сооружение стоит на фундаменте (4).
Горизонтальное сечение здания обсерватории - 76Кб.
Самый сложный вопрос - как сконструировать купол (от выбора материала до технологии креплений и механизмов вращения)? Известное решение - купол обсерватории изготовить из тесового каркаса и обшить небольшими досками, по виду напоминающими паркет или современную вагонку. Эта технология позволяет сделать элементы купола вручную. Нарезанные по заготовкам и склеенные между собой элементы из 20-мм фанеры - прекрасный каркас для купола, обладающего прочностью, влагостойкостью и эстетичностью. Для нарезки и сборки такого каркаса требуются только лишь электрический лобзик, шуруповерт и саморезы.
Опора купола - самая трудная часть проектирования и работы. Обычно его основой служат металлические рельсы, по которым движутся закрепленные на куполе ролики. Но такая конструкция подразумевает очень высокую точность изготовления и требует применения специального оборудования. Я поступил следующим образом: установил ролики на стенах башни, а на них положил многослойное фанерное кольцо. Чтобы кольцо при вращении не съезжало со своего места, прикрепил дополнительные упорные ролики, останавливающие купол при радиальном смещении. Это довольно смелое решение, и оно полностью себя оправдало. После того, как опорное кольцо легло на месте и свободно вращается, можно на нем смонтировать каркас всей конструкции купола. И, наконец, нужно обшить каркас тонкой листовой фанерой и тонким оцинкованным железом.
Еще один момент, который необходимо учесть, - это эффективная ветровая защита купола. Часто рекомендуют крепить его тросами и различными замками. Но это не самый надежный способ. Защита должна функционировать и в рабочем положении при наблюдениях, обеспечивая свободное вращение купола. Вот мой вариант такой защиты. Над кольцом с небольшим зазором в 5-7 мм устанавливается шторм-захват в виде стальных уголков, имеющих мощное анкерное крепление в перекрытии и притянутых к стене. Такой уголок не мешает вращаться куполу, но в случае его отрыва от опорных роликов, не даст подняться на величину, б?льшую чем 5 мм. Такие захваты обеспечат надежное противостояние ветру.
Думаю, что моя любительская обсерватория, обладающая большими преимуществами перед многими другими ее вариантами. Во-первых, это доступность материалов и технологии. Все элементы конструкции можно изготовить в домашних условиях. Купить нужно только ролики. Они бывают различных видов. Во-вторых, из оборудования для строительства требуется лишь бетономешалка, электролобзик, дрель и шуруповерт. По такой технологии можно построить как небольшую обсерваторию (2-3 м в диаметре), так и с диаметром купола до 6 м. Конечно, осилить строительство большого сооружения в одиночку практически невозможно.
Шаровое скопление М13 в созвездии Геркулеса. Телескоп РК300, прямой фокус 1/8, Canon 300D ISO1600, выдержка 400 с.
Теперь, когда обсерватория построена, время подготовки к наблюдениям сократилось до минимума. Требуется лишь снять крышки с телескопов и, если нужно подъюстировать оптику, а затем открыть шторки и приступать к наблюдениям!
С.В. Киселев
[email protected]
Итак, обсерватория. Зачем она нужна? Ведь всегда можно вынести телескоп в поле, на полянку перед домом или даже в городской двор (если он не освещается фонарями, аки футбольная арена).
Конечно, да. Мало того, именно это я и делаю сейчас регулярно. И даже вкопал в землю на половину высоты три небольших фундаментных блока, на которые устанавливаю монтировку. После установки полярной оси, я пометил места на блоках, куда опираются ноги монтировки, и сделал в них небольшие углубления. Таким образом, мне не надо каждый раз выставлять полярную ось, а просто поставить ноги монтировки в эти углубления. Точность установки, конечно, имеет некоторую погрешность, но я получаю на фокусе в 1000 мм вполне сносные 10-ти минутные экспозиции без признаков вращения поля.
Однако, минусы такого подхода - таскания телескопа туда-сюда - все равно есть и их несколько.
- Если общая масса сетапа становится более 50 кг - то это просто тяжеловато.
- Порывы ветра на улице здорово колбасят трубу и вносят свои нежелательные штрихи в астрофотографии.
- Вынесли телескоп на улицу - часа 3 ему требуется, чтобы охладится до температуры окружающей среды, иначе возможны неприятные оптические аберрации. Внесли домой, особенно если с мороза - сетап моментально покрывается конденсатом. Если с сильного мороза, тоо конденсат еще и замерзает. Приятного мало.
- Помимо самого телескопа, надо еще вытаскивать массу причиндалов: компьютер, бленды, маски. Подтягивать электропитание. Все это занимает время.
- Да.. а когда процесс съмки завершен, все это надо тащить назад домой. А в это время мне обычно уже очень сильно хочется спать. Да, честно говоря, порой и во время съемки хочется спать, но расставленное оборудование требует присмотра - согласитесь, оно реально недешевое.
Обсерватория же снимает все эти минусы. Именно это и сподвигнуло меня начать строительство.
Итак, задача первая - само здание обсерватории.
Одной из задач у меня было - уложится в скромный бюджет, а значит, выбрать такое решение, которое можно было бы реализовать в основном собственными силами. Попускав слюни на купольные конструкции, и поняв, что это - может и осмысленное, но все же раздувание бюджета, я выбрал за основу конструкцию со сдвижной крышей, описанную Олегом (Monstr) . Размер будки 2 м на 3 м 20 см + 3 м под сдвигание крыши в сторону.
Под рукой у меня имелись бетонные блоки 40х20х20 см, брус 150х100 и 100х100, а также несколько десятков штакетин. В земле на полтора штыка лопаты выкопал ямки под фундаментные столбы из блоков. В ямки засыпал песка и пролил его водой из лейки. Уложил блоки: в первом ярусе по два блока, поверх них на плиточный клей выложил второй ярус поперек первого. Щели также замазал плиточным клеем. Когда клей высох, поверх столбов положил 50х50 см куски гидроизола. На него уже стал класть периметр из бруса 150х100 мм.
В брусе выбрал места для соединения, а между собой их скрепил скобами, предварительно выбрав стамеской канавки под них. В итоге получилась вот такая вот основа:
Для выравнивания периметра по горизонту между гидроизолом и брусом положил доски, толщиной которых и регулировал выравнивание. Вот фото досок и скоб крупно:
Далее требовалось ставить вертикальные стойки. Однако, предварительно было бы неплохо заложить "главный" фундамент под сердце будущей обсерватории - телескоп. Фундамент под телескоп будет полностью отвязан от здания обсерватории и представляет собой асбестцементную безнапорную трубу внешним диаметром 210 мм и 190 мм внутренним. Самы трубу удобнее пославить пока нет стен здания. Вот тут я подошел к первому приобретению материалов, ибо пока тспользовалось только то, что было под рукой.
Были куплены на строительном рынке:
Асбестцементная труба 200 мм 4,5 метра длиной (в оригинале она 5 метров, полметра отрезал продавец прямо на рынке).
Два швеллера № 80 длиной по 6 метров каждый (швеллера будут использоваться как рельсы для крыши)
4 прутка арматуры 8 мм по 5 метров длиной
С доставкой всего этого на "Газели" стало мне все это в 7 400 рубле й.
Под эту трубу предстояло пробурить в земле скважину, что и было сделано купленным на другом рынке садовым буром диаметром 260 мм. Для целей получения "стационара с большой буквы" (шутка) решил заглубить трубу в землю на три метра. Как удлинитель для бура на том же рынке купил 2/3 дюйма стальную трубу длиной 1,5 метра, на концах которой там же нарезали резьбу + переход для соединения труб. Бур + труба + переход = 1 300 рублей .
Получился в сборе вот такой вот бур:
Который за полдня мне удалось засверлить практически "по уши" в землю:
Однако, не стоит и рассчитывать, что скважина у Вас получится идеально вертикальной. Вооружившись отвесом я обнаружил, что до идеала далеко - веревка свиала с края скважины, а груз, привязанный к этой веревке совершал колебательные движения с центром, насположенным примерно по центру скажины. То есть на три метра глубины вертикаль ушла примерно на 13 см. Выход из такой ситуации - подрубание лопатой стенок скажины. Сбиваемая земля, естественно, подчиняясь закону тяготения, падала в скважину и её пришлось после доставать оттуда этим же буром.
Асбестцементная труба же оказалась весьма нелегкой, мне показалось кг 150. Поэтому для её установки в скважину за 300 рублей были приглашены на помощь с соседнего участка 4 гражданина солнечного Таджикистана. Такой интернациональной бригадой мы подняли трубу и аккуратно опустили её в скважину:
Поскольку края скважины я предварительно подрубил, свободный ход трубы позволял поставить её в вертикальное положение. Найдя его с помощью уровня, я зафиксировал это положение тремя брусками, забив их между внешней стенкой трубы и стенами скважины.
Далее засыпал щели песком примерно до половины глубины и проливал их водой, после засыпал почти до конца и в течение 3-4 дней после этого выливал туда по 4-5 леек в день. В итоге примерно 200-литровая бочка воды туда и ушла. Надеюсь, что все пустоты в итоге были заполнены песком.
Итак, труба на месте. И пока она укореняется, можно заняться возведением стен и крыши. На чердаке еще имелось некоторое количество бруса 100х100, правда за время, пока он там лежал без дела, некоторые бруски закрутило винтом - по длине 4 метра угол между гранями одного торца и другого достигал градусов 25-30! (В качестве совета - если у Вас имеется материал - не стоит его долго держать без дела). Выбрав менее трансформировавшиеся бруски и подстрогав электрорубанком особо отличившихся из них, приступил к установке вертикальных стоек по углам.
Для фиксации стоек в горизонтальных направлениях в местах их установки и в нижних торцах провсерлил перкой отверстия глубиной по 4-5 см диаметром 24мм. В них вбил цилиндрики, нарезанные из старой деревянной ручки от швабры. На картинке снизу видны эти цилиндрики. Стойка же насаживается аккурат на него. После чего она фиксируется в вертикальных плоскостях раскосами. Разумеется, предварительно с помощью уровня находится точное вертикальное положение.
Такая процедура выполняется для каждого из 4-х углов периметра. Однако, если Вы планируете, чтобы в Вашей будущей обсерватории имелась дверь, то одну из вертикалей надо будет лишить одного раскоса и в этом направлении зафиксировать, например, так, как показано на следующей фотке. Да, и не забудьте добавить еще одну стойку в этой гране - между ними и будет ставится дверная коробка.
После установки 5 вертикалей начинаем собирать верхний периметр. Его брусья врубаются друг в дружку в углах, аналогично нижнему. Фиксируются брусья верхнего периметра угловыми кронштейнами, которые вторыми своими гранями закреплены на вертикалях. После тога как 4 бруса верха лежат на своих местах и закреплены, я поставил в длинных сторонах еще по одной стойке. Не знаю, насколько это оправдано, но мне они показались нелишними:
Итак, есть полный каркас. Его было бы неплохо обработать какой-ньть биозащитой, например, "Сенежом". Теперь остается самое интересное - монтаж подвижной крыши. Эх, успеть бы до зимы!
А вот с "успеть до зимы" что-то проблематично. Начался сентябрь, на дачу выбираюсь только по выходным, да и погодка пока оставляет желать лучшего. Так что, пока за двое выходных успел лишь пробурить две скважины под стойки крыши, призвав опять на помощь уже известных товарищей из Таджикистана, установил в них трубы по 150 мм диаметром и выровняв их по вертикалям, засыпал песком щели между стенками труб и скажин. Второй выходной посвятил обработке и покраске швеллеров, которые будут использоваться, как рельсы для сдвижной крыши обсерватории. А поскольку они пролежали месяц практически под открытым небом, пришлось сперва счищать с них ржавчину, обрабатывать преобразователем ржавчины и, после уже, красить несколькими слоями грунтовки. После покраски просверлил в каждом швеллере по 8 отверстий.
Каждый швеллер будет крепиться к верхнему периметру 8-мью шурупами 6мм на 80 мм. Следуя совету опытных строителей, прикинул, какова будет тепловая линейная дермация швеллера длиной 6 метров. Коэфициент теплового линейного расширения стали 13,6х10 ^-6 м/м*К - стало быть при изменении температуры от -30 до +30 градусов весь швеллер будет менять свою длину на 4,3 мм. Половина длины, та, что будет крепиться на верхнем периметре, длиной 3 м. Стал быть она будет деформироваться на +- 1 мм. Учитывая это просверлил отверстия под шурупы на 2 мм шире самих шурупов. После раззенковал эти отверстия, чтобы головки шурупов заворачивались "в потай" и не препятствовали движению колес по рельсам.
Ну а пока суть да дело, продумал коллегиально крепление перехода на монтировку EQ6 PRO и сварганил чертеж, который передал токарю для воплощения сего изделия в железе.
Что будет представлять из себя переходник? Два стальных диска диаметром 240 мм и толщиною 10 мм в тонкой части. Верхний диск - посадочное место монтировки, а к нижнему будет приварена стальная труба 100 мм диаметром и полтора метра длиной. Труба будет заливаться в бетон наметрво, а приваренный к ней нижний диск будет крепиться к верхнему-переходнику 4-мя винтами M16х160 мм и соответствующими гайками. Таким образом, должна получиться конструкция, которая позволит регулировать высоту монтировки в пределах 8-10 см.
Продолжение работ
Перерыв был связан с некузявой погодой и необходимостью докупить кой-чего для возобновления постройки обсерватории. Да, опять пришлось потратиться:
1) Металл - два стальных столба 80х80 мм (изначально хотел 100х100, но перед покупкой, вспомнив геометрию, посчитал, что в окружность 140 мм они не влезут) длиной по 4,5 метра. Чуть с запасом, чтобы после установки отрезать сколько-надо. Это 3200 р + 2400 р - оцинковка на крышу. То есть, 5600 рублей .
2) 8 мешков пескобетона - 920 рублей .
3) И дерево: 10 досок (толщина 25 мм, ширина 150 мм, длина 4 м) на обрешетку кровли. И вагонку для внешней обшивки: 80 досок длиной 4 м. Дерево встало в 7910 рубле й.
Плюс полторантий - газелисту.
Пескобетон разводил водой в пластмассовом ведре объемом литров 20 и мешал дрелью с насаженным на неё веничком. В один заход вымешивалось полмешка. Мне хватило двух мешков, чтобы заполнить бетоном сваи под столбы поддержки рельсов крыши. Заполняя столбы бетоном не до конца, а оставил см 10 по высоте, которые заполнились, когда в бетон погрузил стальные столбы.
На следующее же утро бетон уже схватился. Еще пара мешков пескобетона ушло на заполнение самих столбов внутри. Теперь уже можно было поставить на них и рельсы. Вот в этот момент не стоит полагаться на то, что конструкция выходит абсолютно ровная. Рельсы надо фиксировать только когда удостоверитесь, что лежат они параллельно. После придания рельсам такого положения сразу видно, что сама будка вышла несколько кривоватая. Но это детали. Если такие косяки Вас сильно смущают, то нужно с самого начала все элементы каркаса промерять и выравнивать. Вот рельсы лежат, да еще одна стена обшита вагонкой снаружи поверх каркаса.
Сварку рельсов во столбами откладывается на потом, когда бетон окончательно закаменеет, а пока собирал подвижную рамку на колесах - основу для крыши. Вот здесь также требуется очень точно расчитать длины брусьев - они у меня использовались в длинной части рамки и досок (для короткой части я взял две доски по 50 мм толщиной). Все измерив и рассчитав, прикрепил по 3 колеса на каждую длинную сторону рамки так, чтобы расстояния между центрами колес точно соответствовало расстоянию между центрами швеллеров-рельсов.
Рамку собрал на земле и вооружившись помощью все тех же таджиков воодрузил ея наверх, на рельсы. Таждики также прокопали траншею под кабель в будку - как же там без электричества - и помогали с разгрузкой Газели. Это еще 1500 рублей. В итоге на данный момент имею трат на сумму 26 430 рублей и будку вот в таком виде:
Дачная обсерватория - завершающий строительный этап
Итак, теперь у нас осталось всего: настелить полы, соорудить кровлю, дообшить вагонкой полстены и поставить дверь. Для это пришлось докупить: доски 150х40 мм (1580 рублей ) на пол и дверь (2000 рублей ). Также понадобятся штакеты для раскосов стропил, 4 подвеса для досок пола и стропильные крепления: 8 правых и 8 левых, но у меня они, к счастью были.
Так вот, две доски (150 х 50 мм) крепим подвесами к длинным брусьям нижнего периметра и фиксируем их вертикально - это допопоры для досок чернового пола. Настилаем полы, не забывая предварительно их обрабатывать огнебиозащитой. Трубу-фундамент телескопа обходим на почтительном расстоянии, ну хотя бы сантиметра 3. Имеем после этого вот такой вот пол.
Далее собираем стропильную систему. Для стропил выбраны доски 100х50. Их концы, сходящиеся в центре, врезаем друг в друга, выбрав каждую их досок примерно на половину толщины, можно чуть меньше. Дополнительно фиксируем угол крепления стропил штакетиной, делаем небольшие выпилы, которым стропила будут опираться на брус. И повторяем эту процедуру 4 раза. После воодружаем их поочередно на верх и закрепляем стропильными креплениями с каждой стороны, как показано на рисунке.
У меня угол крыши мне показался великоват, можно было сделать и поменьше, но тогда снег будет сходить с крыши гораздо хуже...
В общем, выбор этого угла - личное дело каждого, нахождение золотой середины между обзором и необходимостью сметать снег вручную.
Для предотвращения капания конденсата с крыши внутрь будки поверх стропил была натянута водонеприницаемая пленка. Поверх пленки к стропилам прикручен обрешетник из ранее купленных досок 25 мм толщиной.
Далее осталось покрыть кровельный материал, пару листов которого мне не хватило, по причине того, что угол крыши изначально планировался более пологий. Пара листов нашлась у соседа нахаляву - есть же и нормальные люди! Ну а для точности составляемой сметы, можно добавить еще 1200 рублей. 8 октября выдался прекрасный денек, в течение которого в четыре руки не торопясь мы и покрыли крышу. Теперь можно выдохнуть и не завися от погодных условий, если это, конечно, не ураган, доделывать кучу разных мелочей внутри будки, которая теперь выглядит вот так:
Фундамент для телескопа и переходник
Пришло время залить бетоном колонну-фундамент. Прикинув ея объем, докупил еще 6 мешков пескобетона (720 рублей ). И хорошо, ибо оставшихся 4-х мне не хватило. Переход на телескоп как раз был получен от токаря. Поскольку было желание иметь некоторую регулировку положения по высоте, то представлял он собой такую конструкцию:
1) нижний диск диаметром 220 мм с приваренной к нему полутораметровой трубой 100 мм диаметром. В центре диска отверстие 5-7 см, через которое можно было бы долить трубу бетоном до верху.
2) верхний диск - посадочное место под монтировку и четыре отверстия под болты, которыми он и будет крепиться к нижнему диску (чертеж дам позже, он требует некоторых уточнений). Нижний диск должны быть сделаны такие 4 отверстия под болты.
Эти две позиции встали мне в 4500 рублей .
3) Сами болты - M16x160 - 4 штуки, 12 гаек и 16 шайб.
Это обошлось в 1000 рублей .
Итак, имея все это под рукой, в течение половины дня мешал пескобетон в пластмассовом ведре и сливал его внутрь колонны, предварительно поместив туда три обвязанных арматурины. 6 мешков мне хватило. После этого в центр погрузил примерно на 1 метр 20 см трубу, к верхней части которой приварен нижний диск перехода. Выровнял по вертикалям, проверил уровнем горизон плоскости диска и зафиксировал трубу тремя клиньями.
Через недельку, когда бетон прихватился и начал набирать прочность, попробовал собрать переход полностью и поместил сверху монтировку с телескопом:
Фактические затраты пока составляют 36 230 рублей .
Удалось плодотворно поработать в очередные выходные: купил 2 банки грунтовки - закрасил столбы поддержки крыши, предварительно обработав их преобразователем ржавчины. Этим же грунтом покрасил металл перехода на монтировку. Далее обшил фронтоны крыши. А на боковых её сторонах сделал "юбку" - привинтил по паре планок сайдинга к рейкам, жестко прикрепленных к стропилам. Плюс ко всему - вдвоем с отцом установили дверь!
Остается совсем чуть-чуть - чем-нибудь подшить стропила снизу (еще не решил чем). И тогда уже получается конструкция, полностью закрытая от снега, ветра, дождя (ну, понятное дело, когда крыша обсерватории находится в закрытом состоянии).
А в открытом она смотрится сейчас вот так:
Примерно год, как будка используется по своему назначению. Наконец руки дошли до уборки внутри и меблировки: сделал навесной столик для электроники оборудования, размещенного на трубе (блоки питания USB-хаба, монтировки, питания и управления термостабилизации астрофотокамеры QHY8L) и стол для нетбука, управляющего процессом съемки и монтировкой.
Выполненные и обработанные фотки, в том числе и в полном формате, можно посмотреть .