Deutsche Fernrohrmontierung im Eigenbau?

(Teil 1)

Schon während meines Studiums der Fachrichtung Maschinenbau, gepaart mit dem Interesse an der Astronomie, entstand bei mir der Wunsch, eine deutsche Montierung selber zu konstruieren und gegebenenfalls auch selber zu bauen.

Nachdem wir, das sind Axel Martin, Michael Tator, meine Frau Karolin und ich (Andreas) das TSO gegründet und in Eigenarbeit erbaut hatten, benötigten wir vorerst aufgrund der vorhandenen Geräte keine neue Montierung. Das in der Schiebedachhütte stehende C8 ist auf der G11-Montierung von Scott Losmandy sehr gut aufgehoben und läuft für diese Teleskop/Montierungskombination sehr stabil und zeigt nur sehr geringe Windanfälligkeit. Da wir nun in den späteren Jahren die Sternwarte mit einer freistehenden Säule und einer bereits vorhandenen Super-Polaris Montierung sowie einem neuen 4 Zoll Refraktor zur visuellen Beobachtung erweitert hatten, konnte ich auch hier meinen Traum nicht Wirklichkeit werden lassen.
Leider haben wir diesen Refraktor nicht sehr häufig für visuelle Beobachtungen genutzt, so das wir auch an diesem Gerät sehr schnell eine Cookbook CCD-Kamera angebaut hatten, um auch mit diesem Gerät unsere Kleinplanetenbeobachtungen durchführen zu können. Schnell zeigte sich, dass wir hier, neben den Problemen mit der Cookbook Kamera, auch "nur" Asteroiden der 14ten Größenklasse erreichen konnten. Diese liegen aber bereits in der Erreichbarkeit des C-8 Teleskops und somit kein Schritt nach vorne. Also mußte eine größere Optik nebst neuer Montierung her. Wir haben uns dann für ein Meade 10"-Schmidt-Cassegrain-Teleskop entschieden, welches wir auf eine gebraucht erstanden G-11 Montierung aufsetzten. Jetzt fehlte nur noch eine CCD-Kamera, die zur Teleskopbrennweite paßte. Auch hier haben wir unsere zum Teil negativen Erfahrungen sammeln dürfen, worüber wir ja bereits im letzten Heft berichtet haben.

Um aber die Stabilität des neuen Systems zu testen, ließen wir in einigen klaren Nächten den ST-4 Autoguider die Arbeit der Nachführkontrolle übernehmen. Es stellte sich heraus, das leichte Erschütterungen und leichter Wind das System außer Kontrolle geraten ließ, so dass keine unverwackelten Aufnahmen entstehen konnten. An dieser Stelle keimte mein Wunsch nach einer stabileren Montierung erneut auf und ließ auch nicht mehr von mir ab. Dies war der Stand unserer Außensternwarte im November 1999. Also, wie konstruiert man eine deutsche Montierung? Und muß es überhaupt eine deutsche Montierung sein? Soll sie transportabel sein? Wer dreht mir die Teile? Welche Erfahrungen habe ich überhaupt, um ein solches Projekt anzugehen? Viele grundsätzliche Fragen, die erst einmal geklärt werden mussten.
Zum Thema Transportabilität (der einfachsten Frage) waren wir uns sehr schnell einig. Da das Gerät fest aufgebaut am TSO stehen sollte, konnte ich alle Gedanken zu diesem Punkt verwerfen und mich auf die anderen Fragen konzentrieren. Eine deutsche Montierung sollte es sein, da diese, meiner Meinung nach, ein Optimum zwischen Schwingungsverhalten auf der einen Seite und noch bezahlbarer Drehteile auf der anderen Seite darstellt. Eine Gabel, obwohl sie ihre Vorteile hätte, kam auf gar keinen Fall in Betracht, da diese, um ausreichend gegen Schwingungen unempfindlich zu sein, in einer nicht mehr durch unsere Rollhütte abgedeckten Größe gebaut werden müsste. So eine gekaufte "Stimmgabel" mit sehr dürftigem Schwingungsverhalten kommt mir nicht ins Haus.

Beruflich arbeite ich bei einem großen Baukonzern, der, oh Wunder, auch eine eigene Reparaturwerkstatt für Großgeräte hat. Mit dem Obermeister dieser Werkstatt verstehe ich mich sehr gut, da wir den Kontinent Afrika und Besuche dort als gemeinsames Hobby haben. Den Punkt über "ein paar" Drehteile habe ich schon in früheren Gesprächen anklingen lassen, so dass es nicht schwerfiel, ihn für meine Idee zu gewinnen. Der Mann, der mir die Teile baut, war also auch gefunden.
Bleibt nur die Sache mit der Erfahrung. An diesem Punkt muss das gesunde Selbstbewußtsein alle Zweifel beiseite räumen. Natürlich hatte ich bis zu diesem Zeitpunkt noch keine Montierung konstruiert, geschweige denn auch bauen lassen. Auf welches Wissen konnte ich also zurückgreifen? Einmal mein Studium (Montierungsbau wurde dort leider nicht gelehrt oder ich habe die Vorlesung verpasst) sowie diverse Erfahrungen in der mehr oder weniger großen Reparatur von Serienmontierungen. Eine Sideres 85 hatte ich schon mal teilweise zerlegt und wieder lauffähig bekommen. G-11 und SP, bzw. SP-DX waren mir durch verschiedene Reinigungs- und Einstellarbeiten ebenfalls bestens bekannt. Wer ein Blick in diese Montierungen wirft, wird feststellen, dass diese ziemlich simpel aufgebaut sind. Man darf nur keine Angst haben, etwas kaputt zu machen. Mit der nötigen Sorgfalt kann jeder seine Montierung selber warten und einstellen.
Nachdem nun diese grundlegenden Fragen geklärt waren, ging es in die Detailplanung. Als Material habe ich mich für Stahl entschieden, um unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten und damit unterschiedliche Ausdehnungen mit den eventuell verbundenen Schwierigkeiten im Bezug auf Lagerspiel zu vermeiden. Die Montierung sollte ja sowieso fest aufgestellt werden, so dass das Eigengewicht erstmal keine so große Rolle spielte. Also habe ich etwas voreilig mein altes Zeichenbrett herausgekramt, Papier, Bleistift sowie Lineal und Radiergummi nebst eines mittlerweile sehr veralteten Kugellagerkataloges zusammengesucht und lustig vor mich hingezeichnet. Sogar im Urlaub in Namibia im November 1999 habe ich das Zeug mitgeschleppt und anstatt die Landschaft zu genießen mich mit dem Zeichenbrett auf die Terrasse gesetzt und einen Entwurf nach dem anderen gemacht. Obelix würde sagen "Die spinnen, die Deutschen" und so eine sich wiederholende Tippbewegung mit dem Zeigefinger richtung Stirn gemacht.

In einem Anfall von vielleicht Größenwahnsinn habe ich meine ersten Entwürfe mit 100 mm Stahlachsen für die Rektaszension und Deklination vorgesehen. Nichtsahnend sollten vier Lager jede Achse stützen, nämlich zwei Rillenkugellager für Kräfte in Radialrichtung und zwei Kegelrollenlager für die Axialkräfte. Zu allem Überfluss sollte ein Kegelrollenlager einen Innendurchmesser von 160mm haben. Nach unserem Urlaub ging ich, stolz wie Oskar, mit meinen Bündel Zeichnungen zu "meinem" Obermeister. Irgendwie habe ich zu diesem Zeitpunkt wohl sein breites Grinsen nicht ganz verstanden, außerdem was meinte er damit, ich soll doch mal die Lagerpreise anfragen??? Als ich unseren Einkauf befragte, was wir den so für die Lager bezahlen, war die Antwort doch sehr ernüchternd: Die Rillenkugellager kosten "nur" DM 260,- aber das große Kegelrollenlager sollte DM 1.600,- kosten. Außerdem gibt es 40% Nachlaß auf alle Preise verkündete der Einkäufer stolz. Na Klasse, von den großen Kegelrollenlager brauche ich zwei, da helfen mir auch keine 40% Nachlass weiter. Die zweite negative Nachricht kam vom Obermeister. Das Material müsse er gesondert bestellen, da dies nicht im Lager vorrätig wäre. Kostenpunkt auch wieder um die DM 600,- wegen Mindermengenabnahme.
Scheinbar bin ich die Sache doch etwas zu blauäugig angegangen. Desweiteren standen uns nicht annähernd die für diese Konstruktion benötigten Geldmittel zur Verfügung. Ziemlich frustriert habe ich meine namibianischen Zeichnungen wieder eingepackt und habe in unserem Lager eine kleine Inventur durchgeführt, um alle für mich in Frage kommenden Materialien zu erfassen. Mit ein bisschen Nachdenken hätte ich mir viel Arbeit ersparen können.
Doch der Namibiaurlaub war, was unsere Montierung anbelangt, nicht ganz so negativ gewesen. Die Frage der Steuerung konnte erfolgreich geklärt werden. Da wir sehr zufrieden waren mit der G-11 Steuerung, sollte diese komplett mit Schnecke und Schneckenrad übernommen werden. Die Steuerung, das wussten wir aus einer früheren Erfahrung, kostet um die DM 800,-. Wir entschieden uns daher, die bereits vorhandene Steuerung zu behalten. Gleichzeitig wollten wir Scott Losmandy per E-mail anfragen, ob er uns einen Satz Motoren mit Schnecken und Schneckenrad für unseren Selbstbau verkauft. Zu unserer Überraschung kam prompt die Antwort, dass er uns die Teile gerne liefern würde und uns auch den Preis mitteilte. Unsere Bestellung erfolgte mit einem kurzen Fax und meiner Kreditkartennummer, worauf die Lieferung sofort erfolgte. Zwischen Mailanfrage und Lieferung vergingen nicht einmal 14 Tage. Eine G-11 Montierung ohne Steuerung ließe sich immer noch gut verkaufen war, unsere einhellige Meinung, da diverse deutsche Steuergeräte die Motoren der G-11 problemlos ansteuern konnten.
Nun weiter zu meinem Konstruktionsproblem. Den eigentlich entscheidenden Hinweis verdanke ich dem neuen Medium Internet. Axel Martin postete in diverse Newsgroups, ob jemand eine Bezugsquelle für Schnecken und Schneckenräder wüsste. Dies taten wir parallel zu unsere Anfrage bei Herrn Losmandy. Neben vielen Antworten zu diesem Thema erhielten wir von Herrn Jürgen Balz den entscheidenden Tip für die Wahl der Lager, da er sich täglich mit diesen Dingen auseinandersetzen muss. An dieser Stelle möchte ich mich bei Jürgen besonders für diesen Tip und seine freundliche Unterstützung bedanken, da ohne seine Hilfe unsere Montierung sicherlich bis heute noch nicht fertig wäre.
Die zwischenzeitliche Inventur des Lagers ergab, dass ich über Rundmaterial von 40mm bis 90mm Durchmesser verfügen konnte. Für die Herstellung der Lagergehäuse konnte ich Vollmaterial mit einer Kantenlänge von 125mm verwenden, das in Form einer 3m Stange im Lager vor sich hin rostete. Als Lager sollten nun einreihige Schrägkugellager zum Einsatz kommen, die, je nachdem wie man sie einbaut, gegeneinander verspannt werden können und gleichzeitig alle axialen und radialen Kräfte aufnehmen konnten. Mit diesen Daten versehen konnte ich meinen zweiten Entwurf starten. Mein begrenzendes Bauteil war mein Lagergehäuse. Also musste ich Schrägkugellager mit dem passenden Außendurchmesser finden, welche noch in einen 125mm Block eingebaut werden konnten. Um noch genügend Material an den dünnsten Stellen zu haben, entschied ich mich für ein Schrägkugellager mit einem Außendurchmesser von 110mm, in das noch eine 60mm Achse passt. Als Achse verwendete ich 70mm Rundstahl, der entsprechend abgedreht werden musste.
Die Konstruktion selber vereinfachte ich insofern, als dass ich alle Achsen und Lagergehäuse gleich ausbildete, um zum einen die Fertigung zu rationalisieren und zum anderen die Teile auch einmal austauschen zu können.
Eine nähere Beschreibung der Einzelteile meiner Montierung, sowie erste Erfahrungen mit ihrem Betrieb folgt im nächsten Heft.

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