望远镜的设计与制作_agfabasf_新浪博客

1. 望远镜的设计与制作( yangsure@126.com 2008-07-30 18:19:58 提供资料)
详细过程,我建议你还是不要自己制作,不是那么容易的,还会花费很多钱,下面是一个简单过程你可以试试
最简单的方法: 买个老花镜当物镜,大概100度够了.再买个修表先生用(夹在一个眼眶中的)的那个当目镜.再找些内径合适的纸通(卖布的轴筒)想办法把他们固定上即可.材料好找,成本极低.放大倍数很大.看到月亮上的环形山没问题.缺点是放大倍数太大,有干涉现象,在物体轮廓上有红橙蓝靛紫状的轮廓.这你可以买几个不同度数的老花镜更换.

2. 望远镜的设计与制作( tina9191741 2008-07-26 17:47:09 提供资料)
主要配件如下:

抛物面反射镜(主镜):焦距1075mm,直径198mm,厚20mm
小平面反射镜(副镜):短边直径35mm,厚12mm
铝质镜筒:内直径229mm,长度1000mm,壁厚1.5mm
目镜:接口31.7mm
 
各种类型的牛顿式反射望远镜,其光学结构都是一样的,这里就不再罗嗦了。装配望远镜的镜身首先要解决三大问题:

物镜的安装
目镜调焦座的安装
副镜的安装

在牛顿式反射望远镜中,镜筒的内径一般比物镜直径大20~30mm,以方便物镜的安装和调节;另外镜筒的长度一般至少应等于物镜的焦距长度,这样目镜开口离镜筒端面有一定距离,可以避免杂散光的干扰,而且主镜焦点伸出镜筒不会太长,否则除非副镜尺寸足够大,当用广角目镜观测时,视场边缘肯定会有光线损失。(然而我的物镜焦距和主镜筒长度并不能满足这个要求。改变物镜焦距显然是不可能的,而加长镜筒长度难度也很大,外观也不好看。所以设计时要着重考虑这个问题,必要时得在某方面作出牺牲。)

只有当主镜的光轴和目镜的光轴xx重合时,望远镜才能达到{zh0}的成像效果。然而即使在家仔细调整好光轴,经过长时间使用或长途运输后,光轴仍可能会歪,所以装配镜身时,主镜的指向、副镜的位置和指向以及目镜的指{zh0}都是可以调节的。这一点在整个望远镜的设计和制作过程中不能忘记。

首先设计物镜座。《天文爱好者》杂志曾两次连载杨世杰先生的文章《怎样自制天文望远镜》,其中介绍了两种物镜的固定方法。{dy}种是最简单的方法(下图A):找一个与镜筒内径相同的木板(底板),先用三个金属片弯成的小钩将物镜固定在底板上,然后用三个角铁把底板固定在镜筒上即可。这种方法制作简单,镜片固定稳固,但物镜的指向调节很困难。对于强光力的望远镜,校准光轴是很重要而且时常需要做的事,所以这种方法不太合适。第二种方法(下图B)首先将物镜固定在一个小板上,小板通过三个螺栓与底板相连,螺栓中间加上弹簧,通过调节底板背后的螺母可以很方便地调节物镜的方向。这种方法制作相对复杂些,但使用效果却非常好,也是现在国际上很流行并且使用最多的一种方法。


而随着物镜口径的增大,其重量也在增加,上述第二种方法中所用的螺栓和弹簧的强度必须增加,这最终会导致物镜座的重量随物镜口径的变大而急剧增加。因此对于较大口径的物镜(我理解应是大于30cm的)又有了一种新的固定方法。这种方法使用一块底板,没有小板,没有弹簧,但底板上却保留三个螺栓,螺母嵌入底板中,物镜片是直接放在螺栓的三个顶点上的,调节螺栓可以调节物镜的指向(螺栓顶点要打磨光滑,与镜片之间要垫上薄的皮革,以防止划伤镜片);为防止镜片滑动,要在底板上钉三个小木块挡在镜片边上,为防止运输时物镜片翻倒(正常观测时镜筒开口都是朝上的,物镜重量落在三个螺栓上,不会翻倒),三个小木块上还要各加一个木片,木片末端要超出物镜边缘3、4个毫米(见下图)。观测时,物镜片只与两个防侧滑木块接触,与三个防翻倒木片不接触,没有任何外力卡住物镜,因此物镜不会产生任何形变。


这第三种方法制作难度介于前两种方法之间,物镜变形最小,可运输时固定不太牢靠。只要解决物镜固定问题,这还是一种不错的方法。另外,由于我的镜筒比较短,这种方法可以省出1~2cm的空间,我决定采用这种设计。


目镜调焦座和副镜的安装设计方案已经完成,它们都是依附于固定在镜筒内壁的一块钢质托板上的,请参见下图,具体设计想法下次再谈。


托板由一块120mm×100mm×2mm的钢板制成(见下图),两侧折弯,各打四个安装孔,然后只要在镜筒上打上相应的孔,就可以将??板牢牢地固定在镜筒的内壁上。考虑到将来会接照相机,托板上会受较大的力,所以安装孔较多,所用材料也较厚。


有了托板,目镜调焦座的安装就容易多了。常用的方法是做一个法兰盘,一端用螺栓与托板连接,另一端接目镜。因为我手头有几个摄影用的M42螺口近摄接圈,所以我采用了更简单的方法,直接在托板中央挖一个直径42.5mm的孔,找一个比较短的接圈,将它的外螺纹一端从这个孔中穿过,与另一个长一些的接圈的内螺纹相接,拧紧后两个接圈便与托板紧密连接,再做一个M42螺纹到31.7mm目镜的转接口,便可以固定目镜了。

副镜的安装我采用了比较独特的设计,简单易做,固定牢靠,而且副镜的各个自由度都可调节。

副镜由副镜托架固定,如2月8日的图所示。副镜托架主要由四个零件组成:

 

T型体:由两个相互垂直的面构成,其椭圆面与副镜连接(可用胶粘或其他方法,注意不要让副镜受力太大而产生形变),另一面厚3mm,钻Φ4孔。可以用铝合金型材制成。

圆柱体:直径8mm,可用铝棍车制,一端洗一个3mm宽、15mm深的槽,在与其垂直的方向上钻Φ4孔。

副镜托杆:用6mm钢棍制成,长度约大于镜筒半径,一端套扣(刚好能插入托板上的副镜托杆安装孔)。

连接件:用长方体铝块制成,在相互垂直的方向上钻两个孔,一个8mm,另一个6mm,用以将圆柱体和副镜托杆连接。为保证连接牢固,要在每个孔旁边打孔攻丝,安装紧固螺丝。

装配方法如下:T型体的一面插入圆柱体的槽中,用一个M3螺栓连接T型体和圆柱体。将圆柱体和副镜托杆用连接件连接,副镜托杆的攻丝的一端用两个螺母固定在托板的副镜托杆安装孔中。

副镜托杆安装孔实际上不是孔而是槽,副镜托杆可以左右移动;连接件可以沿着副镜托杆上下滑动;圆柱体可以在连接件的孔中前后移动,左右转动;副镜可以绕圆柱体的螺栓转动以调节仰角。副镜指向的方便调节为以后光轴的xx调整打下了扎实的基础。

镜筒设计完成,马上开始动手制作。

首先将托板和副镜托架(除T型体)的图纸送给作机加工的师傅,几天后取到货。 T型体可以自己制作:锯两截角铝(可以从铝合金型材上锯下,与角铁一样,它具有两个相互垂直的面),将它们的楞边对齐,另一面用环氧树脂紧密粘合,胶干后用钢锉锉成所需的形状,然后用手电钻打眼,T型体就做好了。为了将副镜固定在T型体的椭圆面上,通常用的方法是先在T型体上固定一块长方形薄铁皮,薄铁皮的四个角弯上来就可以紧紧钩住副镜。而我的副镜厚度很厚,超过其短边直径的1/3,不会产生形变的问题,所以我干脆在副镜的背后呈品字形涂上三小块环氧树脂,然后直接将它与T型体粘在一起了。


安装托板的工作主要就是打孔。首先根据物镜焦距和焦平面伸出镜筒的距离可以确定托板的位置,然后在镜筒上作好记号,用手电钻打8个孔。因为目镜调焦座一端固定在托板上,另一端要穿过镜筒,所以镜筒上要打一个大孔。这个孔也可以用手电钻完成:先在镜筒上画好孔的边界线,选用较细的钻头(2mm),沿着线打一排孔(孔间距约1mm),然后用小的什锦锉将这些小孔锉通,大孔就完成了。

用8副螺栓将托板固定在镜筒内壁,安装上目镜调焦座和副镜托杆,然后用螺丝将连接体、圆柱体等零件安装并固定好,一切都是按照原设计进行,非常顺利。



在制作物镜座时,遇到了一些困难。底板是一个圆板,本打算找10~12mm厚的木板用机器加工出来,但我最终只找到了8mm厚的胶合板,一时也没找到木工,我就自己在板上划好线,然后用钢锯锯出了这个圆板,不圆的地方{zh1}用木锉修理修理,效果居然还挺好。连接镜筒和底板的角铁必须牢固,我选用了2.5mm厚的角铁,每边各钻了两个孔。因我的底板较薄,所以选用了螺栓将角铁和底板连接(其强度比直接用木螺钉要大得多)。我买了三个M5的螺栓安装在底板上用来调节物镜的方向,本打算将螺母嵌入底板,但这样制作难度大,螺丝也容易松动。我{zh1}在底板上钻了三个直径略小于螺丝直径的孔,将螺丝直接旋入,借助木头的弹性和张力,可以将螺丝紧固,不会松动,同时借助改锥(起子)也可方便地对其进行调节。在原设计中,防翻倒木片是固定在防侧滑木块的顶端的,这样防侧滑木块的高度至少要比镜片厚度大1厘米(达到3厘米),而它的厚度却受底板和物镜相对大小的限制只能略大于1厘米,其强度十分有限,将来物镜的安全要大打折扣。{zh1}我更改了设计,防侧滑木块的高度减小到1.5厘米,我另外找了三个2厘米宽、0.7mm厚的铝片,一端钻孔,借助固定角铁的螺栓固定在底板上,另一端折弯,与物镜侧面平行,在安装完物镜后将铝片的末端再多折过来一些,这样,平时物镜与铝片不接触,当物镜要翻倒时就会被铝片钩住。为防止划伤镜片和产生杂散光,铝片{zh1}包上了一层黑色的电工胶布。


通过角铁将物镜座固定在镜筒底端后,镜筒部分就基本完工了,下一步是制作道布森支架。没有支架望远镜用起来十分不便,但好的支架制作起来有很麻烦,于是我决定先做一个简单的支架。

虽然简单,可这还是标准的道布森结构。首先给镜筒装两个“耳朵”:车两个10厘米直径1厘米厚度的圆饼(材料可以是铝或塑料),找7厘米宽的那种铝合金型材锯下长12厘米(略大于圆饼的直径)的一段,从其短边对剖开,铝板两侧面的高度留5mm,其余锯掉。在镜筒重心部位两面对称的地方沿镜筒轴线方向各钻两个孔,孔距8厘米。沿圆饼直径和铝板中心线也各钻两个相距8厘米的孔,用螺栓依次穿过圆饼、铝块和镜筒,拧紧后两个“耳朵”就安装好了。

有了耳朵,下一步是做镜架。我将家中的一个旧方凳作了改造,去了一边的撑子,另两面加上木条锯出V型槽,镜筒的两各“耳朵”刚好能放在V型槽中。这样,简单的道布森支架就完成了,虽然简陋,但现在用起镜子来方便多了,以后做好支架就行了。

3. 望远镜的设计与制作( 阿第 2008-08-31 23:49:43 提供资料)
天文望远镜的制作方法:

一、材料:如下图所标
1、哈勃的80900折射物镜,带塑料普座;
2、外径75mm的PVC管;
3、75PVC管的抱箍,一对;
4、75PVC管的直连套管;
5、去掉物镜的凤凰70300望远镜,带调焦座;
6、一个凤凰{zpy}的天顶镜,25.4转31.7;
7、PL目镜;
8、用一般的铁片做的鸠尾板,连接三脚架;
9、伟峰3750三脚架;
10、厚双面胶。






二、制作过程:
1、因为PVC管只有75mm,而物镜座套管内径90mm所以,用厚双面胶绑在PVC管前面,再套上物镜,就是上面材料部分的1和10处;
2、凤凰70300的望远镜外径刚好也是75,所以用75PVC的直连管将凤凰70300和75PVC管直接套上,后面在接入天顶镜和目镜,就是上图的4、5、6、7部分;
3、将2个抱箍装到主镜筒上,定好位置,下面装上铁片做的鸠尾板,再装到三脚架的云台上,上图的2、3、8、9部分;
这样,一个80900的天文望远镜简单的制作就完成了。下面看看白天用一般的电脑摄像头拍摄的效果:


三、拍摄效果
下图是用一般的电脑摄像头拍摄效果,分直接拍摄效果和望远镜目镜后拍摄,其中划红圈部分是望远镜观察区域。照片经过叠加处理。




四、存在问题和需要改进部分
1、做主镜筒的PVC管外径是75,而望远镜物镜的口径是80,主镜筒口径小于物镜口径,浪费了很多物镜口径,需要找一个大一些的镜筒更换;
2、镜筒内壁没有做消光处理也没有加光阑;
3、镜筒和三脚架的连接部分不稳固,稍微有风就抖的厉害,调焦的时候也有抖;
4、调焦座是塑料的,天顶镜也很一般,有遮光罩。
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