BinO°°Owl
Selbstbau eines 9 Zoll Newtonbinos
Der Artikel über das BinO-Owl erschien im VDS-Journal 23 und 24 2007. Hier nun mit einigen Ergänzungen.
Einführung
Als ich 1993 das von SuW herausgegebene Taschenbuch für Planetenbeobachter von G.D. Roth las [1], stand dort ein Satz, der mir nicht mehr aus dem Kopf gehen sollte: „Ein Astronomisches Fernrohr als Doppelfernrohr wäre natürlich eine feine Sache. Aber die Kosten haben nur zu wenigen Versuchen geführt....“ Ab diesem Zeitpunkt fing ich Feuer und zugleich fühlte ich mich herausgefordert: “ ja, das wäre wirklich toll so ein echtes binokulares Teleskop! Wie könnte ich es mit meinen Fähigkeiten und Mitteln schaffen so etwas zu bauen?“ Mehr als 6 Zoll Spiegelöffnung wäre auf jeden Fall schön. Es sollte allerdings noch 12 Jahre dauern bis ich mit meinem selbstgebauten Bino beobachten durfte.
Es folgten 1996 und 1998 meine ersten Mono - Selbstbauten. Bei diesen konnte ich erst einmal Erfahrungen im Teleskopbau allgemein sammeln.
Das erstes Newtonbino durfte ich dann 1994 live auf dem ITV bewundern. Ein Amerikaner flog damals sein 10“ Volltubus Gerät nach Deutschland ein. Ich durfte auch einmal durchsehen, allerdings ging es nicht richtig gut, da der Augenabstand leider nicht einstellbar war, aber ich ahnte schon wie ein für mich ideal eingestellter Durchblick damit wäre...
1997 brachte Klaus Jünemann die erste Volltubus - Version seines 9“ Binos zum ITV mit. Mit einfachen Mitteln konnte der Augenabstand und die Bildüberlappungs -Justage (Also wenn die Abbildungen beider Teleskope zur Deckung gebracht werden, nachfolgend x/y-Justage genannt) eingestellt werden. Es funktioniert also, so ein Newtonbino! Noch im selben Jahr bestellte ich zwei 9 Zoll Hauptspiegel bei einem deutschen Händler. Ein Engländer hatte beide Spiegel mit einer Schleifschablone auf nahezu identische Brennweiten geschliffen.
Planung und Bau beginnen
1998 plante ich verschiedene Konstruktionen. Zunächst wollte ich das Bino aus Geax Volltuben bauen, diese waren auch schon bestellt und geliefert, erwiesen sich aber als zu schwer und sperrig um das Teleskop später auch transportieren zu können. Also musste ich doch wieder auf eine Gitterrohrkonstruktion zurückgreifen, obwohl ich befürchtete, dass ich damit mehr mit Justieren als mit Beobachten beschäftigt wäre.
Mein angestrebtes Ziel war eigentlich 2“ Okularauszüge zu verwenden. Aber das Angebot für große Auszüge war begrenzt. Insbesondere solche, die man nah genug für meinen engen Augenabstand nebeneinander bekommen konnte. Mit Okularschlitten könnte es dennoch gehen, jedoch befürchtete ich weitere Schwierigkeiten bei der Justierkonstanz. So verbaute ich zunächst 1 ¼“ Auszüge, war damit aber nicht so recht zufrieden, denn ein größeres Feld am Himmel wäre schon wirklich super.
Leider wollte es mit der Planung und dem Bau irgendwie nicht so recht weitergehen. Hatte ich mir denn zu hohe Ziele gesetzt?
Die gesteckten Ziele
- Stabil sollte es sein! Weder beim Fokussieren noch bei Wind sollte es wackeln.
- 2“ Auszüge sind letztendlich doch ein Muss! Denn irgendwie reizte es mich zu dem Vorteil eines Binos noch eines draufzusetzen: ein ordentlich großes Gesichtsfeld am Himmel.
- Der Augenabstand sollte ohne Fokusverlust einstellbar sein, durch Versuchsaufbauten entdeckte ich die Möglichkeit von drehbaren Tuben, später sah ich auf einigen ATM Seiten im Internet, dass ich nicht der einzige mit dieser Idee war.
- Der OT sollte zum Transport in den UT passen und dann auch noch möglichst staubgeschützt und verzugsarm aufbewahrt werden können. Die Rockerbox sollte am Besten als Deckel für die Spiegelbox dienen.
- Die Tertiärspiegel sollten justierbar und staubgeschützt sein.
- Das Teleskop sollte in meinen VW Käfer passen.
- Das Bino sollte justierstabil sein, die x/y-Justage sollte eine möglichst geringe Dejustierung zur Folge haben.
- Die x/y-Justage sollte bei gleichzeitigem Einblick durch die Okulare geschehen können. Diese sollte aber nur über den linken Hauptspiegel und zwar über zwei Achsen (horizontal und vertikal) und nicht über die üblichen 3 Justageschrauben erfolgen.
- Die Grundfunktionen des Binos sollten mechanisch einstellbar, das Handling des Binos ergonomisch sein.
- Die Nachführung des Teleskops sollte in beide Achsen durch gute Lagerung leichtgängig sein, um Doppelbilder beim Nachführen zu vermeiden.
- Die Hauptspiegel sollten lateral einstellbar sein, damit ich die Sekundär- und Tertiär - Spiegel am Beobachtungsort nicht auch noch aufwändig justieren muss. Dies sollte durch Wippen anstelle einer Schlinge möglich sein.
- Der kleinste einstellbare Augenabstand sollte weniger als mein Augenabstand (60mm) betragen, da man nach einem Okularwechsel häufig den Abstand noch mal nachstellen möchte.
- Der Einblick sollte stimmen, der Anblick aber auch! Hübsch sollte es werden, auch wenn es dadurch hier und da mal länger dauern sollte.
Testprojekt: Mahagoni - Bino
Es fehlte mir einfach noch etwas Erfahrung, deshalb wollte ich erst mal einen Bino - Sucher für das große Bino bauen. Bei diesem konnte ich zunächst einmal ausprobieren worauf es beim Binobau überhaupt ankommt. Außerdem hielten sich damit Kosten und Zeit in überschaubare Bereiche. Zwei 80mm Spiegeloptiken aus dem russischen TAL-M Newton habe ich durch einen glücklichen Zufall gebraucht bekommen. Die Anregung zum Bau fand ich in drei SuW Heften von 1989 [2], die mir ein Freund geschenkt hatte. Die Bauart wählte ich mit dem Einblick von der Seite. Dabei sind die beiden Tuben hintereinander angeordnet. Der Sekundärspiegel des hinteren Tubus bei diesem System musste etwas größer sein, da der Weg Sekundärspiegel zum Okularauszug bei dieser Bauweise recht lang ist. Den Augenabstand habe ich bei diesem Gerät durch axiales Verschieben des vorderen Tubus realisiert. Dadurch bleibt die Fokussierung erhalten. Die x/y-Justage erfolgt über die drei Justierschrauben des Hauptspiegels.
Beim Bau des „Mahagoni - Binos“ [3] verlief ich mich etwas im Detail, so entstand dann eher ein eigenständiges kleines Teleskop, etwas zu schwer um es als Sucher auf das geplante große Bino zu satteln.
Eindrucksvolle Beobachtungen mit dem kleinen Bino ließen mich freudig erahnen, was erst mit dem großen zu sehen wäre. Auf jeden Fall wurde ich im Binobau um einige Erkenntnisse reicher:
Die Verschiebung des einen Tubus zur Augenabstandsregulierung gestaltete sich als unproblematisch, Doppelbilder gab es dabei erstaunlicherweise nicht. Ich hätte eher vermutet, dass sich beim Verschieben des vorderen Tubus, die beiden Bilder gleich um mehrere Grad auseinander driften. Da das nun nicht so kritisch war, könnte ich beim 9 Zoll Bino durchaus auch drehbare Tuben zur Augenabstandsregulierung wagen.
Bei der x/y-Justage des 80mm Spiegelteleskops wird an 2 der 3 Hauptspiegeljustageschrauben gedreht. Leider ist damit die Bildüberlappung etwas erschwert, da man jeweils über 2 Achsen den Spiegel kippt. Günstiger wäre es, wenn man 4 Justageschrauben hätte. Mit diesen könnte man dann die x/y-Justage am beobachteten Objekt (am Besten klappt es mit einem Stern) erst vertikal, dann horizontal einstellen.
Das Testprojekt „Mahagoni - Bino“ funktionierte also und hatte mir Mut gemacht mich wieder an das große Bino zu wagen.
Ab 2003 fing ich dann endlich wieder an, intensiv an dem 9 Zoll Bino zu bauen. Die grobe Planung stand, jetzt hieß es durchhalten bei der Umsetzung!
Die obere Tubuseinheit
Die Grundplatte besteht aus einem 21 mm Multiplex Birke Doppelring. Der Einfachheit halber hatte ich 2 Bretter (9 mm und 12 mm) unabhängig voneinander mit der Oberfräse gefräst, diese zusammengeleimt und außen verschliffen. Für die 2 Tuben verwendete ich gefräste Ringe aus 9 mm Multiplex Birke. Verbunden wurden sie mit 10 mm Vierkantaluminium und Schrauben. Die Verkleidung besteht aus 1 mm Flugzeugsperrholz. Für die 2 - armige Spinne verwendete ich 2 mm dicke Regalwinkel aus Stahl, in welche ich zur Gewichtsreduzierung noch Löcher gebohrt hatte.
Die Halterung für den Sekundärspiegel ist aus Aluminium, die Justage erfolgt durch 3 Schrauben, die einen O-Ring zusammendrücken, so konnte diese recht flach ausfallen.
Die Tertiärspiegel mit 39mm im Durchmesser, befinden sich justierbar in Aludrehteilen geschützt, so kann weder Staub noch Beschlag durch Atemluft die Beobachtung trüben.
Die Funktionsweise ist leicht zu erklären. Die oberen Tuben sind rotierbar mit Teflon und Resopal gelagert, eine Alustrebe verbindet beide Tuben und gewährleistet den Gleichlauf beim drehen. So können verschiedene Beobachter an Griffen relativ einfach manuell den Augenabstand für sich einstellen, ohne das die Fokussierung verloren geht. Durch insgesamt acht Schrauben, die kleine Aluminiumplättchen auf die Tubusringe drücken, kann die Friktion eingestellt werden, damit der eingestellte Augenabstand bei schweren Okularen und horizontnaher Beobachtung nicht ungewollt auseinander driften kann.
Letztendlich entdeckte ich doch noch 2“ Auszüge von JMI bei einem deutschen Händler, diese Sparversion der JMI Auszüge eigneten sich vorzüglich um einen kleinsten Augenabstand von 59mm zu erreichen. So kam es, dass ich doch noch die oberen Tuben auf 2 Zoll Anschluss umgebaut hatte.
Stangen und Klemmung
Die Aluminiumstangen haben 20mm Durchmesser, 1mm Wandstärke und sind 755mm lang. Aus dem Hydraulikbedarf habe ich für die obere Klemmung 12 Kugelanschlüsse besorgt und mit entsprechender Bearbeitung an die Stangen adaptiert. Gegen Kälte, Streulicht und Klappern hilft eine Ummantelung mit schwarzem Schrumpfschlauch, der ist schön matt und die Finger frieren in einer kalten Nacht nicht fest. Damit die Justage nach dem Transport erhalten bleibt, habe ich die Stangen und Klemmböcke nummeriert.
Die oberen Klemmböcke sind aus Multiplex Birke und werden mit Rändelschrauben geklemmt, die unteren sind aus Aluminium CNC gefräst und werden mit Fahrradschnellspannern geklemmt.
Die Spiegelbox
hat die Maße 750mm x 335mm x 400mm ( B x T x H ). Sie ist hauptsächlich aus 12mm Multiplex Birke gebaut. Die Platten habe ich verleimt und zunächst mit Holzschrauben zusammen geschraubt. Anschließend Löcher von außen für Holzdübel gebohrt und die Dübel eingeschlagen. Nach dem Trocknen habe ich die Schrauben entfernt und diese auch gegen Dübel ersetzt. Auf diese Weise konnte ich mir lange Schraubzwingen sparen.
Für den Transport kann der obere Tubus in die Spiegelbox auf 10 Auflagen gelegt werden. Diese halten die Grundplatte des oberen Tubus plan, damit sie sich bei längerer Lagerung nicht verziehen kann.
Die Hauptspiegelhalterung ist wieder aus Multiplex Birke gefräst, daran befinden sich die Dreieckwippen aus Aluminium für die Neun - Punkt Lagerung der Hauptspiegel. Als Auflage verwende ich Teflon, damit die HS schön in ihre Position rutschen können. Lateral werden die Hauptspiegel durch je 2 in Höhe verstellbare Wippen, aus Aluminium gehalten. Auflagepunkte sind auch hier wieder Teflon. Justierbare Wippen haben den Vorteil, dass ich nicht jedes Mal an den Fangspiegeln justieren muss, sondern die Hauptspiegelmittenmarkierung in den Laserpunkt bringen kann. Außerdem geben die Wippen im Vergleich mit einer Schlinge bei Höhenschwenks kaum nach, so dass hier keine größeren Probleme mit Doppelbildern auftreten.
x/y-Justagesjustage
Für die x/y-Justage kann ein Brettchen mit Justierwellen und Drehknöpfen ausgeklappt und mit einer Rändelschraube fixiert werden. Die eine Welle führt über Kardangelenke, biegsame Wellen und Schneckentrieben nach unten um den linken Hauptspiegel horizontal zu verstellen. Damit das funktioniert wurde die Grundplatte des Hauptspiegels mittels zweier Scharniere und vorgespannten Federn wackelfrei aber beweglich montiert. Die andere Welle dreht (wieder über Kardangelenke, biegsame Wellen und Schneckentrieben) für die vertikale Verstellung an einer Justierschraube des Hauptspiegels, welche 90° zu der anderen Schraube versetzt ist.
Durch die ausgeklappte Justageeinheit kann man beim Beobachten die x/y-Justage vornehmen. Der rechte Hauptspiegel bleibt unangetastet und damit korrekt kollimiert.
Die Rockerbox
Die Grundplatte der Rockerbox wurde in Sandwichbauweise gefertigt. Sie hat eine Dicke von 33mm und verhindert somit Schwingungen. Diese Maßnahme war wichtig, da ich einen recht kleinen Drehteller verwende. Die Leichtgefrästen Seitenteile sind 15mm dick und wurden auch mit Dübel an die Grundplatte geleimt.
Die Lager der Höhenräder und des Drehtellers bestehen aus den üblichen Materialien wie Teflon und Ebony Star. Beim Drehteller habe ich insgesamt sechs Teflonstücke verwendet. Drei direkt unter die Füße und die anderen drei, welche 0,5mm dicker sind, in einem kleineren Radius angeordnet. So liegt die Hauptlast des Teleskops zunächst auf den drei inneren Teflonpads, verbiegen durch das Eigengewicht etwas den Drehteller und liegen dann mit weniger Gewicht auf den äußeren Teflonpads. Dadurch lässt sich die Azimutbewegung genauso leicht wie die Höhenbewegung ausführen, was besonders bei einem Binodobson wichtig ist. Denn bei schwergängigen Gleitlagern verbiegt sich schon mal die Gitterstruktur des Teleskops leicht, das kann schon ausreichen, dass die Bildüberlappung auseinander driftet und man kurzfristig Doppelbilder sieht.
Das BinO-Owl in der Praxis
Es ist geschafft! Die gesteckten Ziele sind weitestgehend erreicht. Es funktioniert also alles, wie ich es mir gewünscht hatte. Die Kiste passt in den Käfer, der Aufbau ist in 5 Minuten erledigt und die Justierung bleibt dank Nummerierung der Stangen gut erhalten.
Ich war selbst überrascht, dass beim Einstellen des Augenabstandes, also drehen der oberen Tuben, die beiden Bilder nicht auseinander gleiten. Was aber klar war: Ein Schwenk etwa 40° in der Höhenachse lässt die Bilder definitiv etwas auseinander driften. Es macht sich hier die Biegung des Teleskops durch Gewichtsverlagerung bemerkbar. Aber dafür hatte ich ja vorgesorgt: Nun helfen mir die Justierknöpfe für die x/y-Justage, die ich beim Durchschauen leicht bedienen kann. Meist reicht ein kleiner Dreh bei der 1:30 Untersetzung in Höhe und das Objekt ist wieder zur Deckung gebracht. Diese kleine Dejustage des linken Hauptspiegels ist mit dem Justierlaser oder einem Chesire Justierokular kaum oder gar nicht festzustellen. Bisher driftete das Bild auch bei höchster Vergrößerung nicht so weit auseinander, dass die Objekte das Gesichtsfeld verlassen hätten. Das zeigte mir, dass alles ausreichend stabil gebaut war. Die Lagerung funktioniert auch gut, der Dobson lässt sich in beiden Achsen sehr leicht bewegen und bis ca. 50° Höhe kann ich beide 2“ Okulare auf einmal wechseln, ohne, dass sich das Bino Richtung Zenit selbständig machen würde. Bei kleinerer Beobachtungshöhe muss ich die Okulare nacheinander wechseln, damit das Objekt noch eingestellt bleibt. Größtenteils kann man runter bis 30° Beobachtungshöhe bequem sitzend beobachten. Unter 25° findet die Beobachtung dann im Liegen auf einer Isomatte statt. Wenn ich mit mehreren Sternfreunden beobachte, stelle ich zunächst das Objekt ein und mache die x/y – Justage. Nach einer kurzen Einweisung, wie der Augenabstand einzustellen geht, kommen die meisten Mitbeobachter mit dem Bino schnell zurecht und brauchen bei demselben Objekt nicht mal die x/y – Justage nachzustellen! Damit hat sich das Bino meiner Meinung nach in der Praxis bewährt, ich bin mehr als zufrieden damit.
Und die Beobachtungen selbst? Bei guten Bedingungen auf dem BTM 2006 konnten ein Mitbeobachter und ich beim Orionnebel zarte bräunliche Farben erkennen. Die Reflexionsnebel in den Plejaden waren nicht nur bei Merope, sondern auch bei anderen Mitgliedern des Sternhaufens zu sehen. Mit zwei 2 Zoll OIII Filtern war der Nordamerikanebel ohne Probleme und auch die Figur des Pelikannebels deutlich sichtbar. Lichtschwache Galaxien fielen sofort auf und konnten eindeutig gesehen werden. M 13, Hantelnebel und der Ringnebel knallten mit den 9er Nagler so richtig rein. Weiterhin waren sehr imposante Anblicke von h&x und dem Andromedanebel mit den 30mm 2 Zoll Okularen möglich.
Ein schöner Effekt war mir noch aufgefallen: Durch das unterschiedliche Seeing bei jedem Teleskopspiegel, bleiben Augen und Gehirn wohl ständig aktiv. Zumindest blieben auch lichtschwächere Objekte bei der Beobachtung ständig sichtbar. Bei Mono-Teleskopen will ich nach einiger Zeit gerne mal am Teleskop wackeln, damit ich das Objekt wieder sehe.
Bei einem echten Bino übernimmt das Seeing diese Aufgabe automatisch. Ein Nachteil in diesem Zusammenhang sei nicht verschwiegen: ist das Seeing zu stark kann es passieren, dass man bei der Mondbeobachtung die Bilder nicht mehr zur Deckung bekommt.
Fazit
Ein echtes binokulares Spiegelteleskop zu bauen erfordert schon einiges an Erfahrung im Teleskopbau. Es ist auf jeden Fall eine handwerkliche Herausforderung, die ihren Reiz und auch ihre Tücken hat. Die Schwierigkeiten liegen oft im Detail, so musste ich oft mehrere Arbeitsschritte im Voraus planen, damit nachher auch alles zusammen passte und funktionierte. Man wird aber nach viel vorausschauender und gewissenhafter Arbeit, Rückschlägen und Geduld mit imposanten Himmelsanblicken belohnt, die einem das Gefühl geben bei der Beobachtung mittendrin zu sein. Es ist einfach ein wunderbares „Erlebnis“ mit einem größeren Bino zu beobachten.
Das BinO-Owl bekam beim ITV 2005 einen Preis
Eckdaten
Gesamtgewicht: 34,7 kg
Gewicht der Rockerbox: 9,4 kg
Gewicht der Spiegelbox: 20,8 kg
Gewicht der oberen Tubuseinheit: 4,5 kg
1. Hauptspiegel: Durchmesser 222 mm, Brennweite 1289,0 mm
2. Hauptspiegel: Durchmesser 222 mm, Brennweite 1286,5 mm
Sekundärspiegel: 50 mm kleine Achse
Tertiärspiegel: 39 mm kleine Achse
Transportmaß: ( B x T x H ) 866 mm x 365 mm x 433 mm
Gesamthöhe aufgebaut: 1423 mm
Einblickhöhe Zenit: 1370 mm
Einblickhöhe bei 25°: 82 mm
Augenabstand: 59mm bis 75 mm
Größtes wahres Gesichtsfeld: 1,7°
Literaturhinweise
[1] G.D. Roth, 1987. Taschenbuch für Planetenbeobachter, SuW
[2] Kabelitz, R. Das Doppelrohr, dreiteiliger Artikel über ein 4“ Doppelrohr, SuW 1989, Hefte 4, 5 und 6
[3] Guthier, O. Eindrücke vom 9. Internationalen Teleskoptreffen im Vogelsberg – ITV, VdS-Journal 2/2000, Seite 122
© Stefan Hammel
Die Hauptspiegel im Focault
Einer der zwei 9 Zoll f 5,8 Hauptspiegel im Focaulttester: eine schöne Parabelkurve und eine glatte Oberfläche. Bei diesem Testaufbau kann man Ungenauigkeiten von einem fünfzehntausendsten Teil eines Millimeters sichtbar machen.
Eine kleine Spielerei: aufsteigene Wärme von einer zwischen Spiegel und Focaulttester gehaltenen Hand.
Zum Vergleich: Ein schlechter 70/450mm Astromediaspiegel. Abgesehen davon, das es ein Kugelspiegel ist, wird er mit diesen Oberflächenfehlern keine wirklich gute Abbildung liefern. Die Focaulttestmethode macht hier ca. 1/1000 bis 1/5000mm hohe Ringberge sichtbar.Zur Ehrenrettung des Astromediaspiegels muß ich sagen, daß ich noch einen anderen mit überraschend guter Oberfläche habe.
Die Focaultaufnahmen hat Hans Georg Stein gemacht.