Schwingungsdämpfung von Teleskopen mit Flüssigkeit

Hallo zusammen,

wie allgemein bekannt, auch sehr gute Stative neigen bei Wind oder wenn man gegen sie stößt zum sichtbaren Schwingen. Selbst bei Holzstativen denen man eine guten Schwingungsdämpfung nachsagt klingt die Schwingung erst nach vielen Perioden ab, bei perfekter Dämpfung ließe sich die Abklingzeit drastisch reduzieren. Auch ein massives, schweres Holzstativ wie das Berlebach Planet ist da keine Ausnahme, die Schwingung klingt nach 1-2 Sekunden auf etwa ein Drittel (1/e) ab, die Schwingungfrequenz liegt bei ~ 20 Hz, https://www.berlebach.de/anleitungen/31.pdf . Auch bei Carbonstatitven, wie einem Flagschiff von Gitzo, GT5533LS Series 5 https://thecentercolumn.com/tr…533ls-series-5-test-data/ sind die Werte ähnlich.

Bei optimaler Dämpfung im aperiodischen Grenzfall, wenn die Dämpfung der Kreisfrequenz gleicht, wäre eine mehr als 50 mal kürze Abklingzeit von theoretisch 0,03 Sekunden möglich.

Höhere Dämpfung erreicht man durch Reibung, doch leider hilft es meist nicht die Feststellschrauben gefühlvoll etwas stärker anzuziehen, denn nur die Gleitreibung baut Energie ab, sobald durch Haftreibung die Flächen zueinander in Ruhe kommen setzt die Schwingung wieder ein.

Schwingungsdämpfung mit einer Flüssigkeit wäre optimal, die Haftreibung ist extrem niedrig. Ich habe einen improvisierten Test mit Honig gemacht, die Flüssigkeit muss schon sehr zäh sein. Hier schon mal die Idee, zwei lange Träger am Teleskop bzw. am Stativ befestigt. Am einen befindet sich ein Gefäß mit Honig, am anderen ein in den Honig getauchtes Paddel. Der Test war recht ermutigend, ein Foto liefere ich nach. Natürlich will niemand nachts im Dunkeln auf dem Acker mit langen Stangen und Honig rum hantieren, da muss eine andere Lösung gefunden werden, ich bin bereits am Bauen.

Soweit erst mal

beste Grüße

Thomas

Hallo zusammen,

da bin ich überrascht, so viele Reaktionen bei einem Thema, das mir als Nische erschien.

Holger, ich hoffe mal, dass sich am Ende etwas Nützliches ergibt, die Idee mit Flüssigkeiten kam mir schon vor zwei Jahren, dann fand ich es interessant wie du bei deinem Stativ die Dämpfung verbessert hast, und jetzt will ich versuchen die Flüssigkeiss-Dämpfung umzusezten, da ist auch einfach Neugier bei, kann gut sein, dass es Overkill ist, eine einfachere Lösung ausreicht .

Hier schon mal wie gewünscht ein Foto vom improvisierten Testaufbau, unter großem Zeitdruck im Esszimmer aufgebaut, abends kam Besuch. Im Vordergrund in dem gelben Behälter befindet sich Langnese-Honig. Wenn ich das Holzpaddel in den Honig schwenkte waren Schwingungen stark gedämpft.

Kallle, an Wespen, Hornissen oder Bären hatte ich noch nicht gedacht, der Honig war nur zum Test, im Brandenburger Land können eher Mücken nerven..

Zitat von Kalle66

Thomas,

ich wundere mich etwas. Wenn Stative so schwingungsempfindlich sind, dass es ihre Funktion einschränkt (nämlich das Nachführen des Teleskops), dann würde es sich m.E. eher lohnen, einfach ein steiferes Stativ zu nehmen. Es gibt doch einen Grund, warum Stative so sind, wie sie sind. Und das ist Packvolumen und Gewicht (und Preis). Aktive Dämpfungselemente, wenn sie vernünftig ausgelegt sind, kosten extra und bringen zusätzlich Gewicht und Volumen.

Ziel ist eine Steifheit, so dass Störungseinwirkungen unterhalb der Auflösungsgrenze der Optik liegen. Wenn du eine Betonsäule hast, kannst du mit einem Pferd dagegen treten und sie merkt es nicht. Da muss dann auch nichts gedämpft werden. Die gleiche Einwirkung lässt eine EQ6 auf ihrem Berlebach komplett umfallen. Da helfen dann auch keine Dämpfer.

Dämpfung:

Ich täte eher eine Dämpfung nach dem Blattfedern-Prinzip überlegen. Da reiben die einzelnen Federblätter im Paket einfach aneinander. Könnte man z.B. einfach mit einem Stück Drahtseil realisieren, wo die einzeln Litzen aneinander reiben. Siehe Stockbridge Schwingungstilger, wo Resonanzmassen genau so gedämpft werden. Ebenfalls gute Dämpfungswirkung haben Evolut- oder Ringfedern, wie sie in Eisenbahnpuffern verbaut wurden und werden. Kleine Ausführungen findet man u.a. auch in Gartenscheren. Auch hier reibt Stahl entlang von Stahl. Die genannten Ausführungen glänzen alle durch eine perfekte Langlebigkeit.

 In der Tat, Stative sind oft nicht optimal, selbst die als sehr steif gelten wie das Berlebach Planet, ein Säule leider schwer transportabel. Die offentlich recht kompakte Flüssigkeitsdämpfung wird bei ~ 200 g liegen.

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In der Tat, Stative sind oft nicht optimal, selbst das als sehr steife geltende Berlebach Planet mit 12 kg, eine Betonsäulse besser aber nicht mobil. Die Flüssigkeitsdämpfung wird hoffentich bei ~ 200g liegen,

Vielen Dank für die Hinweise auf andere Möglichkeiten der Dämpfung, klingt intererssant, will ich mir genauer anschauen, Man kann Schwingunsdämpfer auch fertig kaufen, alle Lösungen die ich gefunden habe verwenden elastische Teile, neben der Dämpfung bekommt man auch eine Federwirkung. Möglicherweise ist das kaum ein Problem und am Ende eine viel einfachere Lösung, mal sehen.

Neubi, Taukappe

Nicht nur die Tierwelt kann nachts stören, auch neugierige Jäger mit blendenden Taschenlampe die wissen wollen wer da auf dem Feld steht....

Pardon,

Zitat von Pardon

… oder auch mit Magneten. Die Vorgehensweise läuft oft unter >>Wirbelstrombremse<<. Heutzutage sind Magnete mit geradezu unglaublicher Feldstärke verfügbar … Magnete haben den Vorteil, dass die Dämpfungswirkung durch Abstandsänderung eingestellt werden kann.

..

Ich bin gespannt, wie du bei deiner Lösung die Einstellbarkeit des Dämpfungswiderstandes umsetzt.

Ja, an Magnete hatte ich auch kurzg gedacht, doch vermutlich sind die benötigten Magnetfelder um viele Größenordnungen höher als realisierbar, denn die Geschwindigkeiten sind im Bereich 10^-4 m/s. Den Dämpungswiderstand plane ich über eine Art Ventil, einzustellen, der Querschnitt durch den das Fluid strömen kann.

Captan Difool

Zitat von Captn Difool

Statt Honig eignet sich Silikonöl mit 500000 recht gut...zieht allerdings Wasser, was bei feuchten Nächten nicht unbedeutetend sein kann.

Danke, sehr interessanter Vorschlag, es scheint nicht nur Silikonöl sondern auch Silikonfett zu geben, das eine extrem hohe Viskosität besitzt. Das schaue ich mir genau an, wichtig ist die Temperaturabhängigkeit, nachts wird es kalt und das Fluid darf nicht gefrieren/starr werden.

Gegenwärtig plane ich Glyzerin zu verwenden, etwas weniger zäh als Honig, und die Viskosität lässt sich durch die Verdünnung mit Wasser über Größenordnungen variieren.

Soweit vorerst, bald dann mehr Details

beste Grüße

Thomas

Hallo Pardon,

ja, das interpretierst du richtig, die Dämpfung wirkt hier zwischen zwei recht dicht benachbarten Ebenen, sorry ich hatte auch vergessen auf deinen Kommentar weiter oben zu der Krafteintragung einzugehen, Natürlich möchte man alle auftretenden Schwingungen dämpfen, denn sie sind aditiv, Am besten wäre es daher möglichst weit unten Richtung Boden die Dämfung anzubringen, dann wird alles oberhalb gedämpft. Ich beschränke mich hier auch erst mal auf die Torsion,

beste Grüße

Thomas

Zitat von Kalle66

Thomas,

ich hatte schon mal so Gedankenspiele, einfach ein Mikro mit Lautsprecher ans Bauteil zu kleben, und das Signal dann an den Lautsprecher phasengedreht weiter zu geben (aktiv). Oder die Kalotte soweit beschweren, dass die Lautsprecher-Eigenfrequenz nahe an die Resonanz kommt. Im Grunde reicht dann schon eine kurzgeschlossene Spule, die wie eine Wirbelstrombremse agiert. Die Lautsprecher-Eigenfrequenz erkennt man am Impedanzverhalten. Es gibt sogar Lautsprecher-Treiber ohne Kalotten (Körperschallwandler).

Kalle,

das sind interessante Ideen, wie ich schon schrieb, Wirbelströme sind vermutlich viel zu schwach, auch wenn man einen Lautsprecher kurzschließt ist es vermutlich sehr einfach die Membran zu bewegen. Wie groß ein Verstärker für eine aktive Lösung sein müsste wäre zu eruieren. Passive Lösungen haben den Charm dass man keine Spannunsquellen benötigt.

beste Grüße

Thomas

Hallo Holger,

das Fazit hatte ich nicht mitbekommen, je nach dem aus welcher Richtung man schaut, mal gut, mal traurig.

Es geht nichts über einen ausreichend stabilen Unterbau, da stimmen wir völlig überein. Mein großes Carbonstativ ist steifer als das Berlebach Stativ, obwohl es nur ein ein fünftel wiegt. Der Preis, die Höhe lässt nur in einem kleinen Bereich varieren, doch insgesamt reizt es mich die Dämpfung zu verbessern, im letzten Jahr hat ich mehrfach die Situation, böiger Wind bei sehr guter Durchicht.

Doch schon jetzt fällt mir druch die Diskussion hier ein, was ich bei der Dämfpung vielleicht komplett anders mache könnte. Ich hoffe halt, dass sich mit wenig Masse und Volumen ein großer Effekt erzielen lässt. Bisher klingt das etwas allgemein, wenn ich weitere Fotos habe wird es hoffentlich klarer.

beste Grüße

Thomas

Hallo zusammen,

nun ein paar Fotos und eine Skizze, die die Idee erläutern:

Eine  Skizze zum Prinzip.

Zwei ineinander liegenden Zylinder ,der inner vom äußerne durch einen kommerziellen Dichtring getrennt. Im Inneren findet sich eine Ring-Blende, Der Kegel von außen dann relativ zur Blende verschoben wederden, so dass das Fluid nur noch durch Ritzen von links nach rechts fließen kann, dann ist die Dämpfung maximal. Wenn der Kegel ganz herausgefahren ist, fließt das Fluid praktisch ungehindert durch die Öffnung mit 20mm Durchmesser. Der Kegel befindet sich an einer Gewindestange, mit einer Führung verbunden, die am Stativ angreift, die zylinderförmige Kammer dagegen an der Montierung.

Die wesentlilchen Bauteile.

Links die innere Kammer mit der Blende, in der Mitte der als einstellbares Ventil dienende Kegel.

Unten die Befestigung am Stativ, oben an der Montierung,

Der Carbon-Ring kann um die vertikale Achse rotieren, bei Bedarf kann er mit der M3 Schraube fiziert werden.

Der Dämpfungszylinder neben einer Flasche Glyzerin. 

Die wesentlichen Komponenten sind fertig gestellt,

Vieles ist anders geworden, als ich anfangs plante. Wie so oft zeigt sich mal wieder, dass der Teufel im Detail liegt und ich hoffe die anstehenden Problem lösen zu können .

beste Grüße

Thomas

Zitat von CHnuschti

Zum Versuchsaufbau in #13, mit Verlaub, wieviel von der "festgestellten Dämpfung" auf den Honigtopf zurückzuführen ist, mache ich mal ein Fragezeichen. Möglicherweise ist die gleiche Dämpfung vorhanden, wenn du die beiden Vierkantprofile einfach fest verbindest, und eine Masse analog jenem Honigtopf exentrisch befestigst, die Dämpfung also auch über die aussenliegende Masse zustande kommen könnte. Praktisch sieht anders aus.

Gruss

Die Dämpfung kommt schon vom Honig, wie ich schrieb hängt sie davon ab, wie tief das Paddel in den Honig eintaucht .

Ja, praktisch sieht anders aus, vielleicht ist dir entgangen dass es sich um einen Test handelt?

beste Grüße

Thomas

Zitat von Pardon

Die beiden beweglichen Teile - Teleskop und Führungsarm - hast du über einen selbst konstruierten und einstellbaren >>Stoßdämpfer<< auf der Azimutachse gekuppelt. Klasse.

Neugier: Wie planst du die mittige Neutralstelllung des Kolbens zu halten?

Stets klaren Himmel, Pardon

Hallo Pardon,

es war deutlich mehr Aufwand als gedacht, zum richtigen Testen bin ich daher noch nicht gekommen. Ich hoffe mal, dass die sich eine neutrale Stllung in der Mitte quasi von alleine einstellt, mal schwenkt man das Teleskop nach Osten, mal mach Westen.

beste Grüße

Thomas