Herangehensweise für Konstruktion

RajHid,
im Grunde ist es egal, ob Du die Spiegelrückseite oder die Mitte der Spiegelvorderseite (Scheitelpunkt) als Nullpunkt nimmst. Die Abhängigkeiten bleiben die gleichen.
Eine wichtige Abhängigkeit ist z.B. die Länge des Newtons. Da oben der Strahlengang durch den Fangspiegel abgeknickt wird, hängt die Baulänge von der Breite des Tubus ab, sprich davon, wieviel abgeknickt wird.

Gruß

Hallo RajHid,

wie Kalle schreibt, ist es egal, wohin du den Ursprung legst.

Auf meiner oben verlinkten Zeichnung ist der Koordinatenursprung auf die Unterseite der Spiegelbox gelegt. Das ist der tiefste Punkt des Tubus, wenn man ihn senkrecht nach oben stellt (Justierschrauben mal ignoriert).

Das erschien mir sinnvoll für die Schwerpunktberechnung und auch für die Bemaßung aller Teile des Tubus. Von dort aus kann man auch schön die notwendige Höhe der Rockerbox bestimmen, sodass der Tubus frei durchschwenken kann.

In meinem Fall ist der Scheitelpunkt des Spiegels 88 mm hoch über diesem Ursprung = Spiegeldicke in der Mitte + Höhe der Spiegelzelle.

Was für ein Teleskop planst du?
Zeichnest du alles auf Papier oder mit CAD Software?

Moin,
für eine sanfte Führung der Dobsonachsen kommt es im Endergebnis auf den richtigen Materialmix an, dessen Haftreibung gleich der Gleitreibung ist. Z.B. gilt das für Teflon/Ebony-Star. Da liegt der Reibungskoeffizient bei ~0,05 bis 0,1. Ausgehend von diesem Koeffizienten kannst Du bei den Höhenrädern aus Durchmesser, Gewicht des Tubus und Position der Reibkontaktflächen den Drehmoment berechnen, bei dem der Tubus losfährt. Das sogenannte "unangenehme" Losbrechen entsteht, wenn die Haftreibung größer als die Gleitreibung ist. Dann braucht man anfangs viel Kraft um die Nachführbewegung zu starten und, nachdem der Tubus sich bewegt, hat man zuviel Kraft und muss sie drosseln, damit einem der Tubus nicht ungewollt beschleunigt und übers Ziel hinausschießt.

Das Drehmoment für das Anfahren muss kleiner sein als die "beladungsbedingte" Belastungsabweichungen im Tubus. Beladung entsteht durch Okulare, Filter, Sucher. Unbeladen entstehen Hebelmomente durch gezielte Abweichungen der Höhenradachse vom Schwerpunkt des Tubus, z.B. dass man ein geringes Aufrichtmoment einplant (das noch von der Haftreibung des Lagers) gehalten wird. So vergrößert man den Spielraum für die Beladung. Gewichtsbedingte Hebelmomente sind in waagrechter Tubusposition am größten.

Zu leichtgängig sollte das Ganze bei einem 8"-Zöller m.E. nicht geplant werden. Ein Tubus sollte - das meine Vorstellung - wenigstens 1,5 kg Gewichtszunahme am Hut "aushalten" können. Dann hast du Reserve für schwere Okulare, in Falle von Änderungen beim Reibungskoeffizienten aufgrund von Feuchtigkeit oder für Windlasten.

Das Azimutlager plant man erst im zweiten Schritt und zwar so, dass die Drehmomente dort denen im Höhenlager entsprechen. Im Betrieb willst du nicht unterscheiden wollen, welches Lager beim Nachführen tatsächlich bewegt wird.

Zum Rechnen reicht das einfache Reibungsgesetz und die Regeln zur verktoriellen Addition von Kräften (Kräftedreieck), denn die Kontaktflächen der Höhenräder wirken wie eine Keilklemmung für das Höhenrad. Hier muss man die sog. Normalkraft aus der Gewichtskraft des Tubus und dem Keilwinkel ableiten.
https://de.wikipedia.org/wiki/Amontonssche_Gesetze
https://de.wikipedia.org/wiki/Reibung

Die Größe der Kontaktfläche selbst ist erst mal nebensächlich. Schau einfach, wie groß die Teflonplättchen bei anderen Dobsons sind.

Hallo RajHid,

ein Ansatz zur Auslegung der Höhenräder kann über die gewünschten Haltemomente in Horizontlage gehen. Dabei wird die Höhenradposition so weit vor bzw. über dem Tubus-Schwerpunkt gewählt, dass der Tubus ohne Zubehör am OAZ gerade noch nicht "klettert". Dann wird bestimmt, wie hoch das zulässige Gewicht am OAZ ist, damit der Tubus nicht absackt.

Je nach Design wird mit den im ersten Papierentwurf angenommen Werten begonnen.

Teleskopmasse M ohne Zubehör in [kg] _____ 22,8
Winkelabstand W der Lager-Pads in ° _____ 20
Wirksamer Anpressdruck F in [N] _____ 227 ____ =M*g/cos(W/2)
Reibbeiwert der Höhenlager µ _____ 0,085 Wert für Haftreibung
Höhenrad-Radius R in [mm] _____ 305
Losbrechmoment L in [Nmm] _____ 5888 ____ =F*R*µ
Höhenrad-Achse vor Schwerpunkt in [mm] _____ 26 ___ =L/(M*g)
Distanz OAZ zu Höhenrad Achse D in [mm] _____ 780
Maximale Kraft am OAZ in [N] _______ 15,1 ___ =2*L/D
Maximale Zubehörmasse am OAZ Z [kg] ___ 1,539

(Die tatsächlich mögliche Zuladung ist etwas höher, da die Last am OAZ das Haltemoment vergrößert. Faktor ca. (M+Z)/M)

Ist die mögliche Zubehörmasse zu klein, muss das Haltemoment erhöht werden.
Erste Maßnahme ist die Vergrößerung der Höhenräder. Bei einem Volltubus sollen die Höhenräder wahrscheinlich nicht größer als der Tubusdurchmesser werden. Reicht das nicht, kann durch einen größeren Winkelabstand der Lagerpads oder durch Federbelastung ein höheres Haltemoment erzielt werden. Auch Gleitlagermaterialien mit (etwas) höheren Reibbeiwerten als Teflon können verwendet werden (z.B. gleitmodifizierte Versionen von POM, PET oder PA an Stelle von PTFE). Wichtig ist hier aber immer ein möglichst geringer Unterschied zwischen den Werten für haften und gleiten - sonst ruckelt es beim Nachführen.

Das eigentliche Problem ist aber, dass die nötigen Daten in der Regel zum Entwurfszeitpunkt nicht in der gewünschten Genauigkeit für eine Punktlandung vorliegen (können). Hier spielen ja auch Dinge hinein, die nicht wirklich zu beeinflussen sind wie etwa die Dichte des verwendeten Holzes. Obige Rechnung dient also nur zur groben Festlegung und Klärung, wo die Höhenräder mutmaßlich zu befestigen sein werden. Die endgültige Festlegung erfolgt am sichersten, wenn der Tubus fertig ist.

Zu CAD und umfangreichen Excel-Berechnungen:
Aus eigener Erfahrung kann ich sagen, dass beides interessante "Spielwiesen" sind. Der Wirkungsgrad ist aber begrenzt, zumal es ja diverse frei verfügbare Programme gibt, die gute Dienste leisten. Der Sinn, ein eigenes Programm oder Rechenblatt aufzubauen liegt eher darin, sich mit den Zusammenhängen zu beschäftigen und diese zu verstehen.
Mein Excel-Machwerk hat sicher (sehr?) deutlich mehr als eine vollzeit-"Arbeitswoche" verschlungen. Je nach gewünschten Funktionen ist die Skala nach oben offen. Die Stunden zählt man besser nicht. Und EDV + Programmierung sind beruflich tägliches Brot.
Beim CAD sieht es letztlich nicht anders aus. In der Zeit in der ich mein erstes Teleskop als weitestgehend parametrisches CAD-Modell "gebaut" habe, haben Andere ihre reales Teleskop fertig! Und das, obwohl ich zumindest zeitweilig auch beruflich mit dem CAD-Programm tätig bin und auch privat Eingabehilfen wie eine einfache 3D-Maus sowie ein passabel großer Monitor zur Verfügung stehen. Mit einem kleinen (<= 19") Monitor und ohne 3D-Maus steigt der Zeitbedarf nochmal erheblich.

Vielleicht hilft Dir das weiter.

CS
Harold