ОБСЕРВАТОРИЯ ДЛЯ «ДОБСОНА»
Алексей Пецык
Осенью 2005г. – весной 2006г., после реализации проекта «Наблюдательная станция», когда вес и количество оборудования и аксессуаров, вытаскиваемых для проведения наблюдений, превысили некий разумный предел, я всерьез задумался о строительстве собственной обсерватории. Воистину лень – двигатель прогресса!
Изначально я планировал сделать восьмигранную будку, которая должна была вращаться практически на земле, а учитывая, что основной наблюдательный инструмент это «добсон», мне необходимо было, чтобы люк открывался практически до уровня пола, для возможности наблюдения небесных объектов, расположенных невысоко над горизонтом. Однако, как это часто бывает, далее жизнь начала вносить свои коррективы. Во-первых, я, по совету Эрнеста Шекольяна, решил поднять уровень пола обсерватории примерно на 1 метр от земли, для чего заказал 8 стальных уголков 75х75мм длиной 2 метра, планируя забить уголки на 1 – 1,2 м в землю и привинтить к ним опорное кольцо, на котором и должна была вращаться вся конструкция. Однако, там где я заказывал уголки, что-то перепутали и отрубили их по 2,5 метра длиной, вследствие чего высота крепления опорного кольца возросла примерно до 1,3м от уровня земли (обрезать уголки я не стал). Исходя из этого я и стал выполнять дальнейшее конструирование.
Обсерватория в рабочем положении
Сама обсерватория представляет собой восьмигранную будку-купол, с высотой боковых стен около 1,5м (считая от ролика, до верхней обвязки). Это, а так же то, что пол в обсерватории опущен ниже опорного кольца примерно на 30 см, позволяет ходить в ней в полный рост, не стукаясь головой о стропила. Крыша обсерватории имеет люк, шириной около 1,1м, который в длину в верхней своей части выходит за геометрический центр купола примерно на 35 см (для открытия наблюдения зенитной области неба) и являет собой продолжение двери. Перемычка вверху двери сделана съемной и не мешает наблюдениям. Закрепляется она двумя болтами М10 с гайками-барашками, вставляясь в специальные пазы из 10 мм фанеры.
Перед закладкой первого камня
Строительство обсерватории я начал с того, что разметил на земле окружность диаметром 2,9м и снял на ней растительный грунт. Далее я выкопал яму для фундамента телескопа, глина из которой пошла на частичную засыпку образовавшегося углубления. Фундамент для телескопа был изготовлен из бутобетона с вертикальным и горизонтальным армированием арматурным железом. Глубина фундамента – 1м, диаметр – 80 см. Внизу фундамента сделано кольцеобразное уширение, для предотвращения вытаскивания фундамента зимой (грунт там довольно пучинистый, хотя и материковая глина).
Яма для фундамента
Выше земли была сделана деревянная опалубка, высотой 250мм, на которую я, также в качестве опалубки, установил старую стальную бочку без дна. Арматура проходит сквозь весь фундамент и заходит в бочку, примерно до половины ее высоты. Далее надставлены короткие куски арматуры. Диаметр бочки 60см, высота 86см. Таким образом верх фундамента получался на уровне 110 см от земли, однако, учитывая бОльшую, чем запланированная, длину полученных уголков, фундамент пришлось еще нарастить в высоту примерно на 25см.
Вверху фундамента забетонировано крепление для вилки, которое представляет собой треугольник из стальной полосы, к которой, в вершинах и посередине каждой стороны, приварены стальные цилиндры с нарезанной внутри резьбой М20, к каждому из которых приварено по 1-2 куска арматуры, диаметром 14-16мм и длиной около 300мм, уходящие вниз. Они дополнительно скреплены наискосок короткими кусками арматуры. На крепление с помощью шпилек М20 устанавливается шестиугольная стальная пластина, толщиной 16мм, на которую в дальнейшем я планирую установить или колонну для немецкой монтировки, или основание для монтировки вилочной. На строительство фундамента ушло 3,5 мешка цемента М500, примерно 75 ведер щебенки и 33 ведра песка. Заливка его, по чистому времени, отняла около двух дней, хотя по факту была растянута более чем на месяц.
Фундамент полностью залит.
Видны болты крепления для опорной пластины
Опорная пластина и крепления для неё
Далее, на расчетном расстоянии от центра, я пробурил в земле 8 отверстий диаметром 60мм и глубиной 1 – 1,1 м, для облегчения забивания опорных уголков. После уголки были забиты в эти отверстия (не до конца), и к ним было привинчено опорное кольцо, на котором и вращается купол обсерватории. Сначала кольцо было привинчено к трем уголкам и выставлено горизонтально (с помощью уровня) и потом оно было привинчено к остальным пяти уголкам, забитым на нужную глубину.
Опорное кольцо
Кольцо установлено на расстоянии около 1350мм от уровня земли (считая до верха кольца). Само кольцо было изготовлено из стальной полосы сечением 8х100мм. Кольцо собрано из 4 дуг, которые были предварительно прокатаны на валках в заводских условиях для достижения приемлемого радиуса кривизны, который на несобранном кольце составлял около 3,5-4м. При сборке кольцо было стянуто и приняло расчетный диаметр 2960мм, длина каждой дуги составила 2325мм (в дальнейшем выяснилось, что данный диаметр великоват, и диаметр кольца был уменьшен до 2915мм, для чего от одной из дуг был отрезан кусок длиной 140мм). Изначально дуги были трехметровой длины и имели на своих окончаниях прямые отрезки, которые, видимо, образовались при заправке их в валки, поэтому мне пришлось отрезать по 25-30см с каждого края дуги. Для их соединения мною были изготовлены 8 полос длинной 300мм – четыре сечением 50х6мм и четыре сечением 60х5мм (разное сечение получилось из-за того, что делал я их из материала, который удалось найти).
Продольное крепление дуг опорного кольца
Таким образом, на каждый стык приходится по 2 полосы – одна снаружи, другая внутри кольца. Крепление сделано четырьмя болтами М10. Для точного совпадения отверстий в парных пластинах сверление отверстий я проводил сразу в 2-х пластинах, скрепив их струбцинами. Сверление проводилось пошагово, сначала сверлом 4мм, потом 7,5мм, потом 10мм. Большим подспорьем при сверлении тонкими сверлами явилась приобретенная мной стойка для дрели, которая превращает ее в мини сверлильный станок. В дальнейшем, для сборки кольца, пластины были слегка согнуты кувалдой на большом швеллере, чтобы они не создавали распрямляющий момент в месте стыков дуг кольца. Отверстия в дугах под каждую пару пластин сверлились по месту, для чего я стягивал пластины и дуги струбцинами. После сверления пара пластин и сопрягающиеся дуги метились мелом для правильной сборки в дальнейшем. Ровности сопряжения дуг по горизонтали я добивался ослаблением винтов крепления пластин, после чего привинчивал струбцинами сверху к кольцу кусок швеллера из Д16Т, контролировал выравнивание и затягивал болты. Для крепления кольца к опорным уголкам в нем были просверлены 8 отверстий диаметром 12мм, ориентируясь на которые, после размещения кольца вокруг фундамента, я и бурил отверстия для вертикальных уголков.
Основание купола
Вследствие того, что мне не удалось забить уголки строго вертикально, кольцо, закрепленное на них, получилось не идеально ровным – уголки создали деформирующие моменты. Для выравнивания кольца были применены скрутки из проволоки, которые стягивают противоположные уголки. Чтобы проволока не касалась фундамента (для избежания передачи на него вибраций при повороте купола), вокруг фундамента из тонкого уголка был собран треугольник, к которому и прикреплялась проволока. Сам треугольник на этой же проволоке и висит и фундамента не касается.
Треугольник и растяжки, выравнивающие кольцо.
К вертикальным уголкам болтами М10 были привинчены доски 120х40 мм, которые являются лагами для пола. Верх лаги находится на расстоянии около 300мм от верхнего уровня опорного кольца. Далее, снаружи, к вертикальным уголкам были привинчены стальные полоски 4х20 мм и длиной 300мм, к которым я прикрепил горизонтальные доски 25х100мм для крепления металла забирки. После его установки доступ в подпольное пространство обсерватории был полностью перекрыт (люка в полу так же не имеется).
Лаги для пола. По периметру восьмигранника также были закреплены куски досок,
на которые крепились доски пола.
После я приступил к изготовлению каркаса. Каркас обсерватории собран из досок 25х100мм. Для изготовления верхней и нижней восьмигранной обвязки я, из листа фанеры 1525х1525х9мм и еще нескольких кусков меньшего размера, вырезал 32 уголка с углом при вершине 135 градусов, который я размечал при помощи школьного транспортира. Угол вершины вписанного в окружность правильного многоугольника, считается по формуле b=180-а, где а – угол треугольника, опирающегося вершиной на центр окружности и имеющий своим основанием сторону вписанного правильного многоугольника, и который равен a=360/n , где n – количество сторон вписанного многоугольника. В моем случае получилось: а=360/8=45 град., b=180-45=135 град.
Уголки для верхней и нижней обвязок – 32 шт.
Из стандартного листа фанеры получается 26 уголков (при сопряжении досок 100мм шириной), лист предварительно разрезается на 2 равные половины. Разметка осуществлялась по шаблону – первому изготовленному уголку, угол которого я как мог тщательно выверил транспортиром.
Для сборки обвязок были также изготовлены 16 досок, длину граней которых (длинной и короткой – внешней и внутренней) я рассчитывал по формулам описанного многоугольника. В моем случае внутренняя грань доски обвязки располагалась на окружности радиусом ( r ) 1500мм, а внешняя (с учетом ширины доски) – на 1600мм. Длина стороны описанного многоугольника ( l ), в данном случае, считается по формуле l=2r*tg(a/2). У меня, для радиуса 1500мм получилось 1140мм, для 1600мм – 1225мм. Все расчеты проводились в Excel.
Каркас обсерватории
Вертикальные стойки обвязки были сделаны длиной 1320мм – те, которые опираются на фанеру в вершинах многоугольника, и 1340мм – промежуточные, опирающиеся непосредственно на доски верхней и нижней обвязок. После окончания подготовительных работ и заготовки всех деталей я приступил к сборке. Сначала я собрал нижнюю обвязку и укрепил в ее вершинах 8 роликов. Крепление ролика представляет собой стальную пластину толщиной 8 мм, к которой приварен отрезок стального прута (ось ролика) диаметром 20мм. На конце его нарезана резьба М20 и навинчена гайка. Крепится к вершине восьмигранника четырьмя болтами М10, расположенными в углах пластины. Ось ролика я выравнивал по направлению на центр, закрепляя шнурок на противоположных вершинах восьмигранника. Далее я собрал верхнюю обвязку, делая это прямо на обвязке нижней, для соблюдения одинаковости размеров. После нижняя обвязка на роликах была установлена на опорное кольцо и далее сборка велась на месте строительства. К нижней обвязке, при помощи мебельных угольников, были привинчены вертикальные стойки и к ним – верхняя обвязка. Для повышения жесткости конструкции, к вертикальным стойкам, расположенным посередине грани были сделаны небольшие откосы. По центру одной из граней вертикальную стойку я не ставил – там планировалось сделать дверь. Стойки, расположенные на концах этой грани, были немного развернуты, для получения классического дверного проема. Внизу, для повышения жесткости дверной коробки, были привинчены стальные уголки, сваренные из уголка 50х50мм – была найдена готовая прямоугольная рама из уголка, которая была разрезана на 4 части.
Дальнейшим этапом строительства было изготовление стропил крыши, которые, как и обрешетка, также сделаны из досок 25х100мм. Сначала я установил доски, которые оконтуривают люк, соединив попарно противоположные вершины обвязки, и потом, к получившимся вершинам конька, были прикреплены еще по 2 «стропила», другими своими концами опирающиеся на оставшиеся вершины восьмигранника. К оконтуривающим доскам люка, изнутри были привинчены более широкие доски, которые выступают над уровнем обрешетки на 20-25мм, и к которым шурупами прикручивается металл крыши, образуя бортик, препятствующий затеканию воды в люк при дожде.
Обрешетка крыши
Следующим этапом строительства была обшивка боковых стен обсерватории вагонкой. Доски прибивались вертикально, чистовой стороной внутрь, т.к. снаружи я планировал обшить стены гофрированным железом.
Далее была сделана обрешетка крыши, каждую доску которой пришлось размечать «по месту». После крыша была покрыта листовым оцинкованным железом, что оказалось довольно сложным делом, учитывая большой размер исходных листов (2500х1250мм), тот факт, что железо было не новым, большой размер треугольных частей кровли и невозможность разметки металла на месте. На то, чтобы только покрыть крышу металлом (без учета изготовления люка), ушло примерно 2,5 дня. По периметру крыши металл был привинчен к доскам обрешетки шурупами с широкой шляпкой, в отверстия для которых я заливал пару капель герметика, выдавливающегося при их закручивании – так в отверстия не будет попадать вода.
Кровельные работы и обшивка внешних стен завершена
Снаружи стены обсерватории по вагонке были обшиты волнистым оцинкованным железом. Железо было приспущено вниз, для получения «юбки», которая прикрывает опорное кольцо. Листы крепились шурупами-саморезами с широкой шляпкой. По вертикали они были прикреплены «внахлест» и стык был скреплен отрывными заклепками. Т.к. длина листа была 1,5 м и его длины не хватало для покрытия стены от самого верха до конца «юбки», то сверху были использованы узкие (25-30см) полосы гофрированного металла. Все вертикальные и горизонтальные швы также были скреплены отрывными заклепками.
Смотровой люк был сделан двустворчатым. Для облегчения его веса дощатое основание люка было сделано не сплошным, а решетчатым. Вертикально люк фиксируется с помощью стальных стержней диаметром 10мм, проходящих через привинченные отрезки водопроводной трубы диаметром 1/2 дюйма. Одновременно с люком изготавливались и дощатые основания дверей, в дальнейшем также обшитые листовым железом.
Смотровой люк изнутри и его вертикальная фиксация
После изготовления крыши появилась возможность заняться настилкой пола и внутренними отделочными работами. Пол был сделан из стандартных половых досок, фундамента он также не касается. Уже в дальнейшем, при проведении первых пробных наблюдений, я пробовал топать по полу – телескоп на это никак не реагировал. Нижняя часть стены, от пола до верха опорных уголков (на которых закреплено поворотное кольцо), также была обшита досками, для чего к вертикальным уголкам были привинчены отрезки брусков, и к ним уже прибивалась вагонка. Верх опорных уголков был ничем не закрыт для возможности выравнивания опорного кольца. В случае если уголки будут выдавлены из земли зимой, их можно будет забить кувалдой обратно.
Проем между верхней горизонтальной вагонкой и опорным кольцом был закрыт широкой доской, одна из сторон которой была обрезана под внутренний радиус кольца – получилось 8 полукруглых полок для размещения розеток и разной мелочевки во время наблюдений.
Пол обсерватории. Фундамента он не касается.
Сами розетки были размещены по периметру помещения, причем вид их чередовался – розетка с заземляющим контактом, розетка обычная… и т.д. Заземление было сделано на один из уголков, на котором закреплено опорное кольцо. Также было сделано внутреннее освещение – я повесил два светильника на противоположных стенах купола. Для возможности поворота купола, подключение светильников к сети сделано шнуром с обычной вилкой, которая подключается к любой ближайшей розетке. Также отдельный провод был подведен к фундаменту телескопа. На входе электросети был поставлен автомат на 16А. Вся разводка была сделана проводом сечением 1,5 кв. мм.
Двери обсерватории, которые служат продолжением люка, также сделаны двустворчатыми и обшиты снаружи листами оцинкованного железа. В двери сделано 2 замка – один внутренний и один навесной – все же какая-никакая защита от вандалов. Однако на зиму обсерваторию я на замки не закрывал, чтобы не курочили двери, (все равно взломают), а просто завязал ушки навесного замка стальной проволокой и обкусил концы. Конечно, ничего ценного внутри я не оставил.
После производства всех работ по изготовлению купола оказалось, что вес его достаточно значителен и поворот его на роликах, которые были изготовлены для этого изначально (диаметр ручья – 64мм, реборда – 8мм), затруднителен. К тому же опорное кольцо все же получилось не совсем ровным кругом, и хотя ролики допускали радиальное перемещение на примерно 40 мм, этого иногда не хватало для компенсации неровностей, ввиду того, что купол иногда сползал то в одну, то в другую сторону. Поэтому мне пришлось заказать изготовление новых роликов, бОльшего диаметра – ручей 145мм, реборда – 10мм, толщина ролика – 25мм. К тому же ширина собственно ручья у них больше, и с одной стороны была сделана проточка глубиной 5 мм, чтобы в своем радиальном движении ролик надвигался на гайку. В строительный сезон – лета 2006г. – я их установить не успел, поэтому эти работы пока еще в планах.
Старый и новый ролики
Для предотвращения сбрасывания купола сильным ветром из кусков колодезной цепи были сделаны 3 шторм захвата. Одним концом цепь крепится к уголку, на котором крепится опорное кольцо, вторым – к болту 10мм, вставленному в вертикальную стойку каркаса.
Штормзахват
И наконец, после проведения всех работ, появилась возможность установить внутри Наблюдательную станцию, которая очень удачно разместилась на фундаменте. Все удобство отдельной обсерватории прочувствовалось с первых пробных наблюдений – подготовка и завершение наблюдений стали занимать буквально по 5 минут – закрыть крышки на телескопе, установить перемычку над дверью, опустить люк и запереть двери – это совершенно не сравнимо с тем, КАК наблюдения начинались/завершались раньше – необходимо было сделать несколько рейсов в дом для переноски всего оборудования. Да и разборка его в темноте тоже представляла не очень веселую задачу.
Телескоп наконец-то обрел свой дом
Завершающим этапом строительства было изготовление лестницы, по которой я поднимаюсь в купол. Конструкция ее понятна из фото. Лестница в дальнейшем была покрашена в голубой цвет, чтобы быть видной ночью, и изначально сделана съемной, т.е. после наблюдений ее можно унести. Для крепления на конце верхней площадки сделаны два крючка из стальной полосы, которые цепляются за горизонтальный стальной стержень, закрепленный с помощью кусков стального уголка к опорному кольцу.
«Лестница к небу»
В дальнейших планах работ значатся устройство полок для аксессуаров, устройство откидного столика для возможности вести записи и смотреть карты и изготовление крепления для компьютера, который я планирую установить на стене купола и который будет поворачиваться вместе с ним, все время находясь под рукой.
Во время проведения работ использовались следующие электроинстументы: электролобзик, электродрель (со стойкой), шуруповерт (очень удобная штука – без него работы бы растянулись на гораздо большее время, да и руки бы себе все повыкручивал), болгарка (диаметр диска – 115мм), электрорубанок, электроножницы, деревообрабатывающий станок (фуганок и циркулярка). Ну и полный набор инструментов обычных – молотки, отвертки и проч.
И в завершении отчета о строительстве отчет о финансовой его составляющей. Итак, на строительство потрачено:
1.) Опорные уголки 75х75х2500мм – 8 шт. – 500 руб.;
2.) Полоса для кольца (8х100 мм, 4 дуги по 3000мм) – 500 руб.;
3.) Металл волнистый (1500х900мм – 12 листов, 2500х900мм – 5 листов – 4 084 руб.;
4.) Металл оцинкованный (2000х1000мм – 2 листа) – 890 руб.;
5.) Доски (доска вагонка (0,25 куб.м.), доска половая (12 шт. 100х6000мм), доска обрезная (для каркаса, дверей и люка 100х25х3000 мм, ок. 50 шт.)) – 5 868 руб.;
6.) Уголки мебельные, для сборки каркаса – 500 руб. – 100 шт.;
7.) Крепеж (шурупы, гвозди, заклепки, болты) – 559 руб.;
8.) Петли дверные и для навесного замка – 350 руб.;
9.) Лакокрасочные материалы и герметик – 504 руб.;
10.) Замки, шпингалеты, крючки – 426 руб.;
11.) Электрика (розетки, шнур, автомат) – 1 045 руб.;
12.) Новые опорные ролики (старые, с собственно их креплением, достались бесплатно) – 300 руб.;
13.) Цемент – 342 руб.;
14.) Опорная пластина + крепление для нее – 200 руб.
15.) Лист фанеры 1525х1525 мм – 1 шт. – 325 руб.
ИТОГО – 16 393 руб.
Сумма конечно немного приблизительная, т.к. возможно не все расходы я запомнил и внес в список, но тем не менее дающая представление о затратах на подобный проект. Следует также отметить, что опорные уголки, кольцо, опорная пластина и ее крепление, а также ролики мне достались по достаточно символической цене. Металл на крышу и люк, а также арматура для фундамента и пятилитровое ведро различных болтов и гаек так и вовсе достались бесплатно - были найдены на даче в гараже.
И в заключение хочу выразить благодарность своему отцу, Пецыку Евгению Васильевичу, который очень помог мне в изготовлении деталей; а также дедушке моей жены, Андреенкову Леониду Никифоровичу, который принимал непосредственное участие в строительстве обсерватории, от закладки первого камня, до завершения работ.
Алексей Пецык
любитель астрономии из г. Москвы
См. также:
Алексей Пецык - Как я строил «Добсон»
|
Пользователь
Обновления
Доска объявлений
Астротека
Статьи - выбор категории
