Телескоп рефрактор на 3D-принтере

    Первое мое знакомство со звездным небом произошло 3 года назад благодаря ребятам из проекта «Звёзды и горы». Они организовывали бесплатные астрономические наблюдения в Москве и за ее пределами. На один из таких выездов не так далеко, как хотелось бы, в Подмосковье, мне удалось попасть и впервые в жизни увидеть в телескоп Сатурн, Юпитер, звезды и звездные скопления. Это не оставило меня равнодушным к этой теме и спустя какое-то время стало интересно получится ли вообще собрать телескоп при помощи 3D-печати. 

Июнь 2019 года

    Первым этапом было изучение возможных видов телескопов и выбор пал на рефрактор. Этот вид телескопа был разработан Галилео Галилеем, а в дальнейшем был доработан Иоганном Кеплером и другими учеными. У рефрактора очень простая схема, состоящая из линзы-объектива и линзы-окуляра.

Источник изображения

    Такую конструкцию телескопа придумали ещё в начале XVII века и собрали ее при помощи ровных рук. Только руки были прямо золотые, энтузиастам того времени, надо было еще и линзы изготовить самостоятельно, на мой взгляд это вообще отдельный вид искусства.

    Вторым этапом был поиск готовых решений на просторах Thingiverse и Myminifactory. Попался только один интересный проект, который и был взят за основу. Для меня было важно, что в найденном проекте присутствовало описание необходимых к покупке комплектующих. Изучив подробнее модели и список комплектующих, я решил, что объектив можно смело заказывать. Пока объектив начал свое путешествие из Поднебесной, я начал формировать список недостатков найденного телескопа. Мнение личное и субъективное, как человека, не разбирающегося в телескопах.

    Вот что мне не понравилось в этом проекте:

1. Внешний вид. То ли это было задумано автором, то ли он просто сохранил модели STL в плохом качестве, имею ввиду количество граней;

2. Установка объектива. До конца так и не понял, как его туда устанавливать;

3. Использование поддержек при печати;

4. Реечный фокусер. Он сделан по аналогии с точно подогнанными механизмами из металла. Такая конструкция из пластика показалась мне сомнительна, но не факт, что у меня получилось лучше;

5. Защитная крышка объектива. Она просто вставляется без фиксации;

6. Ненадежность конструкции. Создавалось впечатление, что конструкция довольно «хлипкая».

    Ниже изображения проекта с Thingiverse, собрано из файлов STL в Компас-3D.

    Объектив приехал, телескоп изучен, а работа и учеба поглотили с головой, и проект ушел в режим ожидания на целых 2 года.

    В конце апреля этого года случилось чудо, я снова вернулся к проекту и начался третий этап – этап проектирования и тестирования узлов. На данном этапе я проектировал и сразу же отправлял на печать определенные узлы и проверял их собираемость, надежность и удобство эксплуатации.

    Следующий этап полноценной печати всего телескопа был начат, только с 6-ой версии. В этой версии были учтены вышеописанные недостатки. Ниже можно увидеть финальную модель телескопа.

    Не знаю, что пошло не так с определением модели при визуализации, но как можно увидеть шестигранники сохранили свой первозданный вид, имею ввиду, что цвет перенесся из CAD программы и на самом деле они черные.

    Были запланированы небольшие изменения, но по факту получился новый телескоп:

1. Полностью переработан внешний вид;

2. Узел с посадочным местом под объектив можно легко раскрутить, достать объектив и почистить;

3. На этом же узле появилась резьба под защитную крышку;

4. Из всех спроектированных деталей только одну надо печатать с поддержками;

5. Переработан реечный фокусер. Представляет из себя болт М10х120 и две гайки и работает по принципу ШВП в принтере;

6. Сделано крепление под искатель с красной точной (Red Dot);

7. Увеличена толщина стенок и добавлены ребра жесткости во внутреннюю часть конструкции;

8. Сделаны внутренние и внешние хомуты для соединения основных секций;

9. Добавлены крепления под ремень для удобства переноски;

10. Сделана более основательно промежуточная площадка для крепления телескопа к монтировке.

    После проектирования и тестов начался недолгий подбор материалов, и я остановился на ABS GF-4 от компании Filamentarno. Этот материал отлично подходил для такой задачи:

1. Хорошие механические характеристики;

2. Отсутствие сильной усадки, как у обычного ABS;

3. Соотношение цена-качество;

4. Прекрасная текстура после печати;

5. Подходящая цветовая гамма.

6. Моя привязанность к композитам и к этому материалу. Это как для многих печать PLA, ABS или PetG.

    Ссылка для тех, кто пропустил мой обзор на этот материал.

    В качестве принтера выступал Picaso Designer X и SAPPHIRUS в качестве фильеры.

    Для реализации проекта потребовалось распечатать 28 деталей общим весом 2 610 грамм, а затраты по времени составили 228,07 часов (9,5 дней) печати.

    Помимо печатных деталей было использованы и приобретены следующие компоненты:

1. Монтировка Sky-Watcher EQ1 с алюминиевой треногой (б/у).

2. Объектив диаметром 93 мм, с фокусным расстоянием 800 мм;

3. Окуляр SVBONY Super Plossl 26 мм,1,25";

4. Окуляр SVBONY Kellner 17,5 мм, 1,25";

5. Окуляр SVBONY Super Plossl 9,7 мм,1,25";

6. Окуляр GSO Plossl 6 мм, 1,25";

7. Окуляр SVBONY 62° 4 мм, 1,25";

8. Диагональное зеркало GSO 90° 1,25";

9. Искатель SVBONY с красной точкой (SV184);

10. Ремень для гитары PLANET WAVES P20W 1411;

11. Винт DIN 912 М3х12 оцинкованный с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником – 1 шт.;

12. Винт DIN 912 М3х16 оцинкованный с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником – 10 шт.;

13. Винт DIN 912 М3х20 оцинкованный с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником – 6 шт.;

14. Винт DIN 912 М3х25 оцинкованный с цилиндрической головкой и внутренним шестигранником – 8 шт.;

15. Винт ISO 7380 М3х10 оцинкованный с шестигранником и полукруглой головкой – 2 шт.;

16. Винт ISO 7380 М3х12 оцинкованный с шестигранником и полукруглой головкой – 44 шт.;

17. Болт DIN 933 М10х120 оцинкованный - 1шт.;

18. Гайка DIN 934 М3 стальная оцинкованная – 73 шт.;

19. Гайка DIN 934 М6 стальная оцинкованная – 2 шт.;

20. Гайка DIN 934 М10 стальная оцинкованная – 2 шт.

    На данный момент осталось доработать б/у монтировку. Предыдущий владелец потерял к ней лоток под окуляры и сейчас для этого приходится использовать защитную крышку объектива оставляя ее на земле, что не очень удобно.

    Окуляры были куплены разноплановые, чтобы самостоятельно убедиться, что в какие можно увидеть. Один из окуляров с фокусным расстоянием 4 мм немного выходит за технические возможности телескопа. Максимально полезное увеличение моего телескопа х186, а увеличение с окуляром 4 мм составляет х200.

    Исходя из используемых компонентов получились следующие характеристики телескопа:

    А вот наконец-то фото собранного телескопа:

    Как принято у новичков, самый популярный объект для наблюдений - это Луна. До астрофотографии мне далеко, но вот, что получилось на телефон при небольшом увеличении.

    Следующая вылазка для тестирования работоспособности телескопа, была совершена во время парада планет, его еще можно увидеть на небе.

    На фото ниже точка слева – это Марс, точка в центре – это Юпитер.

    А на этом фото точка слева тот же Юпитер, а точка справа – Сатурн.

    На «фото» ниже не просто точка, а, если присмотреться, то можно увидеть кольца – это Сатурн через окуляр телескопа.

    На следующем фото обозревается Юпитер со своими спутниками.

    У данного проекта нет никакой экономической целесообразности и желания сделать какой-то универсальный телескоп для печати, так что про затраченную сумму не отвечу. Был лишь интерес с инженерной точки зрения попробовать начертить и изготовить телескоп для собственных нужд и погружения в тему астрономии. Теперь остается изучать карту звездного неба и много новой информации, ранее обходившей меня стороной.

    Спасибо за уделенное время и надеюсь, что данная статья была интересна!

    Ссылка на мой Instagram:

    Andrey_Shileyko

    А если будет желание пообщаться ник в Telegram @SAA_Andrey

    С уважением, Андрей Шилейко!

 Ссылки на почитать:

   Виды и типы телескопов 

   Фокусер телескопа. Виды, характеристики, отличия

   Выбор окуляра. Какой купить окуляр?

   Парад планет 2022: когда планеты встанут в ряд