Стационарный тяжеловес на гармонических редукторах

[Pilgrim]

Неделю назад приехали детальки моего тяжелого набора "лего". Это долгоиграющий проект, сделаю отдельную тему, возможно кому-то будет интересно следить.
Позади больше года проектирования (FreeCAD), поиск изготовителя (ЧПУ, токарка, анодирование), согласование хотелок с возможностями. Впереди сборка, доводка косяков пусконаладка и усовершенствования.

Тезисно о проекте:

• Редукторы 1:160, 40-го калибра с отверстием в центре (SHG-40-160-2UH)
• Монтировка предназначена для стационарной устнановки на мощную постоянную колонну. Цифры грузоподъёмности в дисбалансе относятся к такому варианту установки
• Рассчетная (целевая) грузоподъёмность - до 50кг в дисбалансе - без противовеса(только для стационарной колонны). До 130кг труба с противовесами
• Здесь будет фигурировать испытательная переносная колонна, но она не годится для дисбалансной нагрузки такого уровня, (условно, всё делить на два)
• Возможность крепить короткие (относительно) трубы в дисбалансе по оси DEC позволяет во многих случаях обойтись без перекладки на вертикальной колонне
• Штатная регулировка от 0 до 90°, возможность работы в режиме азимутала
• Кабель-канал постоянным диаметром 40мм входит снизу в полярную ось, и выходит сверху (на 4 стороны) из пластины крепления телескопа
• При герметизации швов, должна достигаться водоенепроницаемость порядка IP54 (дождь)
• Вес не являлся аргументом оптимизации при дизайне. Весь металл частей корпуса толстый, можно засверлиться, внутри есть свободное место для расширения возможностей.
• Основные материалы - Al 6061, нержавейка 304, немного латуни для трущихся пар. Винты болты, ручки, оси - нерж. Синие винты на корпусе - титан
• Переносная (испытательная) колонна из аллюминиевой трубы наружным D=200мм, толщина стенки 11мм, лапищи цельнофрезерованные
• Заложены два варианта моторизации (уже изготовлены все крепления - могу собрать оба но начну с первого):
• NEMA17 с енкодером + высокоточный планетарный редуктор 1:30 + ремень 1:4 + гармошка 1:160 -
• NEMA23 с енкодером и тормозом + ремень 1:4 + гармошка 1:160
• Электроника Terrans OnStep, плюс свой обвес для тормозов.
• Особый подход к тонким настройкам - винты настроек полярки по высоте и азимуту "работают" (нагружены) только в процессе настройки, далее всё фиксируется 12-ю болтами М10х1 намертво. Такой же подход к фиксации блоков моторов (натяг ремня)

На рендерах на монтировке труба D=540мм.

[Pilgrim]

Распаковка деталек.

[Pilgrim]

Труба для колонны у меня была заказана ранее, без отверстий и резьб, поэтому всё это пришлось делать в балконных условиях, дрелью и ручками. На прошлых выходных собрал.

[Pilgrim]

Анодирование интересное, похоже цвет выходит за рамки sRGB, на всех фото выглядит по-разному и почти везде очень неправильно.
На самом деле это между ярко-голубым и синим, как дневное небо в зените в горах.
Вот фото где получилось более-менее близко к реальности (по крайней мере на моём левом монироре, на правом не очень )

[Sharkу]

О, тут будет что-то типа фрикциона для освобождения осей от редукторов?

[Pilgrim]

О, тут будет что-то типа фрикциона для освобождения осей от редукторов?

"Пользовательского" фрикциона не планируется, но оси большого шкива с осью редуктора соединены через "аварийный" фрикцион, который должен предотвратить разрушение вселенной если труба во что-то упрётся, а моторы продолжат крутить.
В нормальной ситуации он прокручиваться не должен, размыкания не предусматривал. Балансировка может делаться через измерение силы тока при вращении в двух направлениях.

P.s. А я понял что ты имел в виду, на предыдущем фото вилка которая держит полярную ось. Размыкаться будет вертикальная ось (широта местности) для перекладки на следующий сектор 30 градусов.

[Sharkу]

P.s. А я понял что ты имел в виду, на предыдущем фото вилка которая держит полярную ось. Размыкаться будет вертикальная ось (широта местности) для перекладки на следующий сектор 30 градусов.

А, да, теперь увидел, что это деталь экваториального клина. Просто сам думаю над гармошкой и конструктив с мощными редукторами без какого-то вида размыкания для моих реалий не годится.

[Pilgrim]

Базовая пластина, на которую сверху ставится вилка, и удерживается осью вращения. В пластине поворотный упор, на вилке поворотная резьбовая втулка, притёрты без люфтов - это для винта тонкой азимутальной настройки полярки.
На пластине бронзовые вкладыши в пазах для лучшего скольжения и лёгкости поворота при дисбалансе.

[Fatalik]

Цельнофрезерованные лапы .... дорого богато ))

[Pilgrim]

В ось редуктора вставляется полая ось, она фиксируется гайкой через прокладку, и может прокручиваться с усилием, относительно оси редуктора (упомянутый выше аварийный фрикцион).

К фланцу оси на штифтах, обеспечивающих точность центровки, крепится большой шкив ременной передачи.
Трубка от противоположной стенки корпуса входит в крышку шкива (там будет фторопластовая прокладка), обеспечивая пыле-влаго-пауко-защиту пространства внутри от пространства кабель-канала.
Окошко в нижней стенке корпуса - для приборной панели, через него будет вставляться электроника.

[Pilgrim]

А вот как выглядит NEMA23 в виде компактной сборки собственной разработки с энкодером закрытого цикла и тормозом (по отключению питания).
Но это в работу пойдёт позже (и скорее всего станет окончательным вариантом), но сначала будет версия с NEMA17.
Хочу сравнить периодику и эксплуатационные качества, если сразу поставлю 23-е, то на 17-е уже будет не охота переделывать.

И немного макро-съёмки шкивов (под ремень GT3, шириной 15мм).

[Олег Чекалин]

Красотища! Еще и с такой симпатичной анодировкой!

[Fatalik]

У них там если что-то помельче сделать то пауки утащат

[Pilgrim]

Просто сам думаю над гармошкой и конструктив с мощными редукторами без какого-то вида размыкания для моих реалий не годится.

А можно подробнее почему не годится?
Я понимаю что это удобно, но есть какие-то более веские причины делающие это критичным?

[Pilgrim]

Цельнофрезерованные лапы .... дорого богато ))

А то! На самом деле сделали не сильно дороже, чем в России (и тем более в Австралии) стоила бы соответствующих габаритов алюминиевая заготовка. Форма проектировалась с литьём в уме, но чтобы литьё заказывать нужна хоть какая-то серия, штучно выйдет ещё дороже чем ЧПУ.

У них там если что-то помельче сделать то пауки утащат

Это да, тут никогда не знаешь сколько в оптической схеме телескопа пауков, даже если это рефрактор.
Ещё поссумы иногда трубу шатают. Идёт по бортику балкона, а тут труба - надо же заглянуть.

[Pilgrim]

Пока проект немного замедлился. Несколько деталей отправились на переделку, был заказан некоторый крепёж.
Кроме того обнаружилось несколько проблем с резьбами, и моих (забыл отметить на чертеже) и изготовителя (забыли нарезать, сделали не до конца). Особенно "порадовала" не дорезанная до выхода М12 в противовесе из нержавейки, доводить такое в кухонно-балконных условиях отдельное удовольствие, но и отправлять такую деталь обратно не вариант. Вот так и прошли ещё одни выходные, доводил всё что можно. Ждём остальное.

Делюсь фото того что довёл до ума

1) Штанга противовесов (вес штанги и стопорного винта 7.8 кг, вес противовеса с его винтом 14.1 кг, итого 21.8 кг всё вместе).

2) Лосмандёвый Ластохвост. Кстати жду критики зажимов на ЛХ, и чертежи более удачных и технологичный решений. (надеюсь по фото понятно устройство)

[Pilgrim]

Седловая пластина 460х220мм. Разъём ласточкиного хвоста опциональный и съёмный. Без него - плоская поверхность со множеством отверстий под болты.
Положения отверстий частично унифицированы с уважаемыми конкурентами, чьи чертежи были найдены в сети. Так же как и отверстия/резьбы на колонне.

Рис. 1. Схема возможных вариантов прохождения кабелей, выходящих из отверстия в оси DEC, во все 4 стороны.
Рис. 2. и Рис. 3. Просто красивое.

[Pilgrim]

Извиняюсь за большую задержку, тут произошел ожидаемый, но тем не менее внезапный переезд со всеми вытекающими бытовыми хлопотами, пришлось всё немного притормозить. Из хорошего то что перебрался из-под неба Bortle 8 под Bortle 5-6, маленький шажок в правильном направлении). Уладив дела домашние и отыскав все детали в ящиках, вернулся к сборке.

Казалось бы, детальки да болтики, чего там собирать неделями. Но по факту натыкался на много проблем как в дизайне, так и в исполнении, которые приходилось решать и дорабатывать, в основном напильником и дремелем. И конечно все эти изменения вносить в чертежи на будущее..

[Pilgrim]

Первый раз всё собрал, навесил трубу и включил на самом деле ещё неделю назад. Однако наткнулся на неприятный сюрприз в нескольких местах, где допуски "в притирку" обернулись реальным трением деталей, которые не должны были соприкасаться. Немного жесткого тестирования, один сгоревший контроллер-енкодер мотора, и ворох проблем для устранения. Всё разобрал обратно чтобы извлечь и доработать нужные детали, и наконец к прошлым выходным собрал снова и приступил к тестированию. Механика и моторы на этот раз работали нормально, обнаружилась проблема с ремнём Dec, который оказался коротким (чуть за пределами диапазона регулировки натяга), заказал новый, тем временем приколхозил сдвигающие прокладки чтобы не стопорить тестирование. В общем откалибровал енкодеры, сконфигурировал Terrans OnStep V4 (отдельная история с черной магией и песнями). Протянул все кабели через непрерывный кабель канал, входящий в нижний конец оси RA и выходящий из седловой пластины крепления трубы. Четыре USB и питание не заняли много места, можно ещё столько же и будет свободно. На этом всё было готово к первому свету...

[Pilgrim]

Тем временем стемнело. Настроил полярку методом дрейфа в PHD2 (попутно выявив несколько моментов требующих изменений в механизмах подвижек), и запустил первое гидирование.
RMS гидежа при успокоении атмосферы получился в районе .25"-.35", что уже ощутимо лучше того что обычно в похожих условиях выдавала EQ6R (0.4-0.5"). Также сделал первую фотосессию и записал длинный кусок гидирования для снятия периодики. Скриншотов не наделал, добавлю позже (когда чемодан вечером включу). Но уже могу сказать что периодика около 22" (полный размах, то есть +/- 11") при явном влиянии вклада планетарного редуктора NEMA17 (которые временный вариант, затем будут заменены NEMA23 напрямую, без доп редукторов). Вклад с периодом соответствующим гармоническим редукторам на спектре определяется около 3". Но это забегаю вперёт, подробный анализ и тесты ещё впереди.

Подведу итог первым впечатлениям:

1. Нулевой люфт. Его не заметно совсем, если в софте нажимать стрелочки подвижек туда-сюда по обеим осям, движение начинается мгновенно. Ожидание в софте после наведения на объекты (пауза на settle down) можно отключать, в нём нет необходимости.
2. Отличный отклик при гидеже, после дизеринга график тоже моментально устаканивается, ожидания 1-2 секунды более чем достаточно.
3. (см второе фото) Геометрия монтировки, как и задумывалось, позволяет заводить трубу за Меридиан без перекладки очень далеко. Даже с относительно длинной трубой 12" Ньютона. Если область не приполярная ИЛИ труба закреплена за задний край (где ГЗ) то до самого горизонта. А такой же большой гармонический редуктор на DEC позволяет крепить трубу "за ГЗ" с дисбалансом без проблем.
4. Труба настолько жестко сидит на монтировке, что можно больно удариться о дальник край трубы телескопа, а она даже не завибрирует. Ощущения как будто она вмонтирована в бетон. 300мм ньютон сидит как искатель на EQ6PRO 
5. 300мм ньютон с полным астрофото-обвесом (около 28кг) не требует ни противовесов, ни даже налчиия оси противовесов. Как и ожидалось

Недостатки: Хоть это и было ожидаемо, но наведение очень медленное. Около 4 минут ползёт от парковочной позиции до экватора. Это можно существенно ускорить, отказавшись от 4х микрошага на Nema17, но это потребует перепрошивки и вообще неверный путь. Переделывать надо на моторы NEMA23, что также должно существенно улучшить периодику. Не то чтобы она мешала гидежу будучи плавной, и не то чтобы я надеялся на съёмку без гидежа (для этого всё равно нужны абсолютные энкодеры и стационар), но всё равно приятно когда ты можешь достать из штанин график аккуратной периодики.

Тем не менее, я в полном восторге: "первый свет" наконец-то состоялся, через 2 года от первых эскизов.