杜布蘇尼安式經緯儀

關鍵字:自製天文望遠鏡、組裝天文望遠鏡、經緯儀、DIY

一般折光鏡因為要由尾端觀測,所以多半都是作成赤道儀的形式。如果是反光鏡,因為口徑一般比較大,而且由上端觀測,就不一定要作成高架式的赤道儀,所以反光鏡的鏡架多半比較低。因為反光鏡口徑大,鏡筒也就比較重,作成赤道儀時也需要更大強度,鏡架重量當然也就變重了,您絕不要想用塑膠管來製作。

反光鏡既然要作成赤道儀不好做,只好作成經緯儀,不過即使要作成一般的經緯儀也有相當重量,除非作成做陽春的,只有兩個軸,沒有微調裝置。這樣的經緯儀有一種形式叫做杜布蘇尼安式 (Dobsonian mount),在介紹鏡筒的部份已經大致說明過,以下簡稱為杜布式,不過這個名詞是我自己創的,因為可以少打幾個字,不知別人認不認同。

杜布式的底座

市面販售的形式一般如圖 1 。杜布式的底座相當簡單,不管什麼廠牌,即使在外型上稍有差異,但是基本原理與結構都一樣,即使自己製作也是一樣,結構如圖 1 。

圖 1 杜布式的底座結構

大圖釘.jpg (2837 bytes)

圖 2 傢具腳墊

H 是鏡筒,A 是耳軸,可使鏡筒上下調整,C 是側板,D 是兩面側板間的加強板,E 則是下板,在耳軸與側板的接觸面上有滑動塊 B。自己製作時滑動塊可以省略,如果覺得不夠潤滑可以再加上就好,材質一般用塑膠,到五金行買一種扁型的防止傢具刮傷地板用的腳墊就可以了,這種東西看起來像一塊扁平的塑膠加了一隻鐵釘,像大號的圖釘,如圖 2 ,釘在側板上即可。

最下方的 F 是底板,底板中央有一隻圓柱 G,可用木柱、塑膠管、螺絲都可以,是作為下板的軸心,以便可以左右轉動,I 的作用與 B 類似,是幫助滑動的。我的大望遠鏡太重滑不動,只好用門窗用的小滑輪。

整個的底座可以用合板製作,但是耳軸要怎樣可以鋸的很圓,那就是本事了。直徑夠大時,比較好做,因為一點點誤差可以忽略,但是小口徑就麻煩了,如果不圓的話,在轉動時會擺動也會不順,所以我的五寸口徑的小杜布是找工廠用壓克力板以車床車製的。

最底下的底板旋轉部份,如果不想用滑塊,其實我已經發現了另一種取代品,不過沒試過,可能可以用。在 B&Q 特力屋的 DIY 大賣場中有一種放在餐桌上的轉盤底座,是可以轉的,有不同尺寸,好像還滿滑順的,有興趣可以試一下。

杜布式的耳軸

圖 3 圓鏡筒杜布式的耳軸結構

圖 4 方鏡筒杜布式的耳軸結構

杜布式的耳軸是杜布式的重要部份,耳軸基本上是兩片圓形平板,要有一些厚度,多厚才夠?要視鏡筒重量而定,反正不能歪來歪去,能承受重量就是了。圓形板直徑越大摩擦力也越大,一般在鏡筒直徑的 1/2 到 3/4 範圍大概都可以。

如果是圓形鏡筒,耳軸的固定比較麻煩,如果是方形鏡筒,就比較方便。圓形鏡筒可以參考圖 3 的方式。

圖 4 是方形的杜布式耳軸結構,無論是圓形還是方形,耳軸都要與鏡筒保持一些間隙,如圖 3 及圖 4 中的 A,因為如果沒有間隙,鏡筒容易刮到側板。一般保持大約 2∼3 mm 就夠了,不過實際上要看你的兩個耳軸高低大小等精密度,如果大小完全相同,固定在鏡筒的位置也剛好也完美相對就沒問題,否則可能會有高低誤差等等,可能就容易磨到鏡筒。

圖 5 自製杜布的耳軸

杜布式的微調裝置

圖 6 杜布式的高低微調裝置

杜布式其實也可以作微調裝置,不過建議作在高低軸,因為比較方便,如果作在左右旋轉的水平移動軸,可能會使整個結構變得太複雜,就失去了杜布式簡潔的優點。而且如果大口徑的鏡筒,焦距也長,即使做了微動裝置,可能手還不夠長,無法操作。像我的杜布鏡高 1.5 公尺以上,如果觀測中天的時候眼睛大約在最高處,手要伸到耳軸附近操作,根本沒辦法。

在國外有人設計可以用電動馬達微調的杜布,不過那種結構已經不算是業餘級的了,不只有馬達,還有電腦控制兩軸的速度以便追蹤星體,整個結構是用合金材料,重量可觀。

杜布式的微調裝置可參考圖 6 。裝置微調裝置的耳軸可以稍微小一點,C 是一塊合板,形狀可以自己設計,中間挖洞,像圖上一樣鋸縫,用固定螺 E 可以將 C 鎖緊在耳軸 D 上,B 是螺絲,E 螺絲鎖緊時如果 B 向左頂出,則鏡筒隨著耳軸之動作而升高或降低,A 是拉力彈簧,當 B 螺絲放鬆縮入時,A 則將 C 往返方向拉,於是就可以用螺絲對耳軸作微調。

不過也要提醒各位,只有單軸微調的杜布式望遠鏡在追蹤時不會很理想,只有追蹤離天球赤道比較近的星體才比較有用。

杜布式的赤道儀追蹤裝置

圖 7 放在斜台上的杜布

杜布式的望遠鏡是否一定是經緯儀呢?其實不然,在國外的天文雜誌上常有介紹一些望遠鏡迷所自行設計的望遠鏡,多半極有創意,有一期中,就介紹了一台赤道儀式的杜布式,這有點奇怪吧,又是經緯儀又是赤道儀,其實是杜布式望遠鏡架在一個平板式赤道儀上,更奇怪了吧!以下慢慢介紹。

假設觀星地點的地球緯度是 23.5 度,如果整個的杜布望遠鏡是以傾角為 23.5 度的一條線為中心慢慢旋轉,那就會像赤道儀一樣的抵消地球自轉而有追蹤星體的結果。有了上述的觀念,那麼如果像圖 7 ,整個的杜布放在一個以 23.5 度為軸的旋轉台上不就可以追蹤星體了嗎?但是杜布式望遠鏡不適合放在斜斜的台子上,所以台子必須用平的才行,這個平台大有學問!

先看圖 8 右上角,角錐形中間是角錐的中心線,而整個角錐是沿著中心線 23.5 度所畫出來的,角錐是躺在水平的面上,此時在角錐靠近底部處水平橫切一個面出來,就是黃色的那個面,與圓錐交叉處會切出一個弧形。

再看圖 8 左下方,黃色的底板 C 是把橫切的面具體化,變成一片金屬板也好或者木板也好,D 是把上面切出的弧形具體化也變成板狀,B 是在底板延伸一塊板子,讓底板末端可以與斜軸焦點處能裝上具體的軸心,也就是右上圖中的紅點。A 處的面要與中心軸角度一致。

圖 8 杜布式赤道儀的原理

做成了以上的板子後,再加上底部的滑輪與支持軸,這樣就成了平板赤道儀,滑輪在轉時,其實整個板面的移動是追蹤星體的!實際的結構像圖 9 ,在圖 9 左下方,也就是赤道儀的北方,弧形板其實不用整個,因為轉動的角度有限,所以只要弧形的一部份,右下圖是赤道儀南方,有一個軸心,像圖 9 上方的 B。如果在轉動輪 A 的軸上裝置馬達就變成的自動追蹤的赤道儀!很酷吧!

整個杜布是放在平板赤道儀上,你也許想只能有限轉動角度有用嗎?不要忘了,杜布本身可是能各方向轉動的。

這種結構的赤道儀,因為上方的杜布應該是大口徑的,所以不會輕,滑輪與弧形板、軸心等都要用金屬的,加工當然也就比較麻煩了。以上的介紹是由原理來說明,實際上的結構可能要看望遠鏡的重量、精密度要求等來變更所用的材料以及零件形狀。

在雜誌上的這個赤道儀,其實是設計成整個收起來就是一個小箱子,展開後用簡單工具就組裝起來,而且有追蹤馬達。

圖 9 杜布式的赤道儀的實際結構


本頁最後修改日期: 2007/6/5

back.gif (644 bytes)

巨眼之門首頁mybigeye.myweb.hinet.net