Schwingungsresonanz....

[slyv]

Hallo, Holz- und Glaswürmer!

Ich habe am letzten CS eine Entdeckung gemacht, davon möchte ich hier berichten:

Es geht um die Entwicklung an meinem 6" f/8 ultraleicht-Eigenbau.

"KATE MOSS" (so heisst das Teleskop) stand früher wackelig aber brauchbar auf einer Astro1 Montierung mit Alustativ.

Dann wollte ich das Wackeln eliminieren & baute mir ein massives Buchenholz-Stativ ("The Rock", auch als Trittbrett zu benutzen...), was auch wirklich etwas Erfolg brachte: Schwingen tat's zwar immernoch etwa 2-3 sekunden, jedoch war die Schwingungsamplitude weitaus geringer.

Bestärkt durch den Erfolg beschloss ich anschliessend, die nächste Schwachstelle zu eliminieren und beim Wolfi eine Astro3 zu ordern (ohne Stativ).
Die Astro1 war ja schon deutlich überbelastet, zerrte ja auch ein 2kg-Gegengewicht an der anderen (nicht gelagerten)Seite. (nur 1 "Tellerlager", wird verspannt)

Im Vergleich zu der 3er, die jetzt auf dem Buchenstativ sitzt, wirkt sie fast schon "weich". (zumindest bei dieser Überbelastung!)

Die 3er auf dem Stativ, das erzeugt beim Hinstellen auf die Betonplatte ein kurzes, dumpfes "bum" - Geräusch. Welch'eine Stabilität.. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/cool.gif" alt="" />

Nun aber, oh schreck! <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/shocked.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/shocked.gif" alt="" />
Wenn ich die "KATE MOSS" auf das nun felsenfeste (bei dieser Belastung) Stativ draufmontiere, dann kommt die Eigenschwingung des Teleskoptubus beachtlich hässlich zum Vorschein! (ist ein Gittertubus mit Zollstöcken)

Die Schwingungsamplitude ist nicht höher als vorher mit der 1-er, aber die Schwingdauer hat sich mehr als verdoppelt, ausserdem kommt beim Fokusieren eine hochfrequente Schwingung in das System, welche das genaue Fokusieren enorm erschwert.. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smirk.gif" alt="" /> Sowieso ist das Zittern viel hochfrequenter geworden, nichtmehr "überschaubar"..

Das war vorher mit der Einser bedeutend besser!!!


Meine Theorie: dadurch, dass die 1-er "weicher" ist, hat sie viel von der Eigenschwingung des Teleskopes "geschluckt". Bei der 3-er treffen die Tubusschwingungen "gegen einen Felsen" und werden zurückgeworfen.

Die 3-er, mit dem 80/400FH*, das ist ultrastabil und schwingt fast null! (*diesen hatte ich ursprünglich mit der 1-er als System gekauft. Diesen trägt sie gut!)

Hmm... Was soll ich nun tun?

Wieder die 1-er unter die KATE montieren, und der 80/400 (den ich selten nutze) verstaubt mit der stabilen 3-er ?

Nee! Ich werde wohl an der KATE rumsachrauben müssen.

Der Spiegel geht eh bald weg zur Überarbeitung, da habe ich Zeit, mir ein neues System für die Tubusstangen zu überlegen. Es soll anstelle der Zollstöcke an die Holz-Tubusteile passen...

Hat Jemand eine Idee?

(habe schon Alu-Flachprofile angeschaut: zu wenig seitenstabilität, oder zu schwer... L-Profile eignen sich wegen der Verschraubung zum Tubus nicht, und Alu-Vierkantrohre kenne ich nur mit quadratischem Querschnitt.. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/frown.gif" alt="" /> Ideal wäre ein Flachprofil-Rohr mit 4x15mm Querschnitt und etwa 0,5..1mm Wandstärke... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/confused.gif" alt="" /> )

 

[frosty_theo]

hallo Silvio,

die Schwingungsanfälligkeit ist bei den Ultraleichten halt eins der zentralen Probleme.

Ich würde mir vor Allem mal Gedanken machen über eine sinnvolle Diagonalversteifung. Je höher die Steifigkeit bei gegebenem Gewicht ist, desto höher liegt die Schwingungsfrequenz und damit wird auch die Dämpfung i.A. besser.

Die klassische Truss-Tube Konstruktion ist in dieser Hinsicht schon ziemlich gut optimiert.

Das würde ich mal mit dünnem leichten Material versuchen.

clear skies

Wolfgang

 

[Dietmar]

Hallo slyv,
>Meine Theorie: dadurch, dass die 1-er "weicher" ist, hat sie viel von der Eigenschwingung des Teleskopes "geschluckt". Bei der 3-er treffen die Tubusschwingungen "gegen einen Felsen" und werden zurückgeworfen.
<
Wenn der Felsen der Betonuntergrund ist, dann versuche es mal mit Antivibration Pads (Celestron od. Meade), da habe ich beste Ergebnisse erzielt und mittlerweile ein Set Pads festangebaut, das andere mobil.
Vielleicht ist der auf Dämpfern gelagerte Automotor ein Bezug, der wird auch nicht fest an die Karosserie geschraubt.
Gruß Dietmar

 

[sofi99]

Hi Slyv,

ich denke erst mal, daß der Tubus nicht wegen "Eigenresonanz" schwingt, sondern wegen der äußerst schlechten "Biegesteifigkeit" der Zollstöcke.

Kein Querschnitt übertrifft dabei das ganz normale Rohr <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/ooo.gif" alt="" />
Frage, weshalb die Zollstöcke (wahrscheinlich auch noch mit Millimeterteilung <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" /> )

C.S.

Johann

 

[Haasi]

Hi Sofi und Slyv!

... hängt aber doch zusammen. Wenn ich mich recht entsinne eben durch f=(c/m)^1/2 oder so. Also eben gerade die mangelnde Biegesteifigkeit c, die ich auch vermute.

Und die Theorie vom Anfang leuchtet auch irgend wie ein: So lange die Montierung der Schwachpunkt war, war deren Schwingungsverhalten maßgeblich, jetzt eben der Tubus. Sind halt doch alles nur Theorien. Ein paar Steifigkeitsmessungen a la Nirosta wären da vielleicht hilfreich...

Die Dreiecke hast du doch schon fast bzw. recht spitze Trapeze, wenn ich das Bild noch richtig im Kopf habe, oder?
Ein Alu-Flachmaterial wäre sicher auch schon besser als die Zollstöcke mit ihren vielen eingebauten Schwachstellen, aber, wie ich wieder beipflichten muß, immer noch um Längen schlechter als ein Rohr.

-Muß aber zugeben, daß die Faltbarkeit schon faszinierend ist!

Vielleicht mal einfach ein Versuch, ob sich der (wie Du sagst, einfache) Wechsel vom Zollstock zum Alu-Flach mit gleichem Querschnitt lohnt:

Ein Alu-Flachmaterial kaufen (die 1-2 Euros sind es vielleicht wert!) und dann Alu und Zollstock sagen wir mal 70 cm über die Tischkante hinausragen lassen und mit dem gleichen Gewicht belasten. Die Stäbe sollten dabei auf dem Tisch auf einer Länge von 10-20 cm festgespannt sein, nicht nur an zwei Punkten!

Die Durchbiegung x am Ende geht dann mit x=Gewichtskraft*l^3/3*E*I,
dabei ist l die überkragende Länge, I das Flächenträgheitsmoment (wäre 1/12 * Breite * Höhe^3, aber ist ja bei gleichem Querschnitt egal, wenn es den gibt ...) und E der E-Modul. So ein einfaches Experiment halte ich für viel aussagekräftiger, weil das Verhalten der Gelenke beim Zollstock kaum vorhersagbar ist.

Naja, und wenn da rauskommt, daß die Steifigkeit 10 mal so hoch ist und sich dein Model dafür nur 200 Gramm "Fett" anfressen müßte, würde ich mir das schon überlegen.

mfG

Daniel

(nur für den Steifigkeitsvergleich würde natürlich die Durchbiegung genügen, aber ich fände es prinzipiell recht interessant, wie der E-Modul der Zollstöcke aussieht im Vergleich zum Kunststoff-Flachmaterial, also ohne die Gelenke/Schwachstellen)

 

[sofi99]

Hi Daniel,

Zitat:
-Muß aber zugeben, daß die Faltbarkeit schon faszinierend ist!
--------------------------------------------------------------------

aha, hab mich schon gefragt, weshalb die metrischen Zollstöcke <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smile.gif" alt="" /> .....
naja, Rohre in Teleskopausführung hätten schon auch was an sich, erst mal so ganz ohne Mechanikgrundlagen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smile.gif" alt="" /> , und wenn schon faltbar, dann klemmbare Gelenke - damit das auch einen definierbaren Kräfteverlauf ergibt.....das Wort Statik, will ich hier gar nicht erwähnen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" />

C. S.
Johann

 

[philipp]

hallo sylv,

hmm ich stell mir das so vor:

wenn ich ein Stück Stahlblech in Knetmasse und es "spicken" lasse wird es nicht federn, es hält aber auch nicht sehr fest -> hohe dämpfung, geringe Festigkeit.

Wenn ich nun das Blech in einen Schraubstock einspanne und es anschnipse wird es zwar fest halten, dafür aber schwingen wie eine Stimmgabel.

ob dir damit geholfen ist, sei dahingestellt...

ich bin gerade dabei "Building a Dobsonian Telescope" zu lesen. Da steht zum Thema Steifigkeit, Festigkeit,... einiges drin. Ich schau mal nach ob ich was für dein Problem passendes finde...

lg

Philipp

 

[sofi99]

Hallo Philipp,

Zitat:
wenn ich ein Stück Stahlblech in Knetmasse und es "spicken" lasse wird es nicht federn, es hält aber auch nicht sehr fest -> hohe dämpfung, geringe Festigkeit.

Wenn ich nun das Blech in einen Schraubstock einspanne und es anschnipse wird es zwar fest halten, dafür aber schwingen wie eine Stimmgabel.
------------------------------------------------------------------------------------------------

genau, das hast du ganz ohne "hoch einhalb, was soviel heißt wie Wurzel aus ....und so...., völlig korrekt beschrieben.. <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/cool.gif" alt="" /> ...)

C.S.

Johann

P.S.: habe die nächsten Tage in Vbg. zu tun <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smile.gif" alt="" /> , ob es mich da einschneit <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/ooo.gif" alt="" />

 

[slyv]

Ja, genau!

Hi Johann, hi Philipp, hi alle, die mitlesen...

Genau das trifft den Nagel auf den Kopf..

Mit der Astro1 war's dämpfend, und jetzt steckt's "im Schraubstock"... Es schwingt weniger weit, aber ziemlich lange <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/frown.gif" alt="" />

Die "Stimmgabel", da bin ich mir fast sicher, wird durch die Verspannung der Zollstöcke gegeben. Da muss ich wohl ansetzen. Das muss steifer werden - so steif, dass "der Schraubstock" wieder als Dämpfungsglied wirkt. Dadurch wird die Schwingungs-Amplitude wahrscheinlich nicht kleiner, aber die -dauer wird kürzer...

hoffentlich... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/confused.gif" alt="" />

 

[slyv]

Hallo Zusammen.

Also, das mit den Zollstöcken hat 2 Gründe

a) sie waren schnell verfügbar
(Teleskop MUSSTE auf ein TT fertig werden, am vorletzten Tag war der Rahmen, mit Drachencarbon ausgeführt, zu weich..)
b) Habe im NET schon gesehen, dass das an einem 8" f"4 funzt..

Die Klappbarkeit ist eigentlich nebensächlich, angesichts dessen, dass die Stangen eh nur 55cm lang sind, dafür 16Stk..

Die Zollstöcke sind eigentlich genial: das Gelenk rastet so fest ein, dass es Kräftemässig zu vernachlässigen ist.

Aber: sie werden, im Teleskop eingebaut, auf der flachen Profilseite durchgedrückt, weichen also seitlich aus! (das Gelenk bleibt davon unbeeindruckt, aber es ist eine "mechanische Überspannung" im Rahmensystem..)

Darum bin ich auf die hohlen (!) Flachprofile gekommen, die drückt's wohl nicht durch... Aber, 4x15mm Hohl-Flachrohre habe ich bis jetzt im Handel noch nirgenbs gesehen...

Mit 2-3 Kartonblenden, welche jeweils die Trapeze in der richtigen Position halten, wäre das Problem wahrscheinlich gelöst - aber, die KATE MOSS hat momentan eh keinen Spiegel mehr (siehe im Optik-Board "verspiegelung hinüber?") bis der Glasscherben vom "Glaswurm" (der ihn ablaugt, vermisst und ggf. korrigiert/parabolisiert) zurückkommt, steht die "KATE MOSS" eh still.
Ergo: Freizeit zum Konstruieren/basteln....

 

[Stathis]

Hallo Sylvio,

b) Habe im NET schon gesehen, dass das an einem 8" f"4 funzt..

In Michael Koch's 8" f/4 müssen die Zollstöcke nur den ultraleichten Hut tragen. Der relativ schwere Spiegel lagert in der Box. Bei dir zerrt hinten der Hauptspiegel an einem langen Hebel und außerdem sehe ich vorne einen bombastischen Okularauszug mitsamt 27-er Panoptic drin. Wie sollen die armen Zollstöcke dass noch stemmen?

Wenn dir die Faltbarkeit nicht so wichtig ist, würde ich 15 x 15 x 2 mm Vierkant Alu nehmen (das gibt's überall) und es an den Verbindungsenden halb einsägen (ungefähr so wie hier, kann aber ruhig noch dünner eingesägt werden). Dann baut es nicht so hoch auf. Am besten noch die Enden näher zusammenrücken, damit es eher geschlossene Kraftdreiecke gibt. Das sollte die Steifigkeit dramatisch erhöhen.

 

[Nirosta]

Hallo,
im Fernrohr- und Montierungsbau ist man eben interdisziplinär gefordert. Vom Maschinenbau können wir etwas von der Festigkeit und Steifigkeit lernen. Da aber Werkzeugmaschinen (fast) beliebig massiv sein können - leider aber nicht unsere Montierungen - können wir etliches aus dem Flugzeugbau abschauen (hohe Steifigkeit bei geringem Gewicht). Wie wir aber sehen, ist das noch längst nicht alles. Sind lange, schwingungsanfällige Hebelarme im Spiel, wäre widerum das Wissen der Schwingungsdämfung gefragt (da könnte man z.B. vom Automobilbau etliches abschauen, ich denke da nur an die hydraulischen Stoßdämfer oder die Schwingungsdämfer zwischen Motor und Karosserie).

Die Reihe, in der wir Telekopbauer etwas abschauen können, ließe sich bestimmt man noch weiter fortsetzen.

Silvio hat ja einiges auf'm Kasten. Vielleicht erfindet er noch die perfekte Schwingungsvernichtungsmaschine...??!


Grüße an alle, Nirosta

 

[slyv]

Re: Kräftedreieck

Hallo zusammen!

@Stathis: ich weiss, was Du meinst, aber so lange sind "meine Hebel" ja garnicht: Durch den "Doppelrahmen" sind die Stangen jeweils nur 50cm lang; UT wiegt etwas über 1kg; das OT kommt mit 27er Pan-O auf etwa 1200g.
(da es ja ein Planetengerät ist, habe ich eh meistens kurzbrennweitige 1,25" Oki's im OAZ. Der untersetzte Moonlite - OAZ übrigens wiegt etwa 50g weniger als ein GSO-Original-2" OAZ..

"Geschlossene Rahmendreiecke" hätte ich gerne gemacht, aber in der Mitte des Rahmens habe ich am OT zu wenig "Fleisch", um die Trageschrauben für den Rahmen gut genug zu verankern... <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/smirk.gif" alt="" /> (Konstruktionsfehler)


@ Herbert: Danke für das Lob! Falls ich wirklich mal die "perfekte Schwingungsvernichtungsmaschine" erfinden sollte, bist DU der erste, der's erfahren wird. Versprochen! <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" />


Schwingungsdämpfer à-la BMW-Boxer ("Gummikuh"; ich hatte mal einen "Ziegelstein", eine nackte K100, darf also "Gummikuh" und/oder "Schinbeinwärmer" sagen! <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/wink.gif" alt="" /> ) einbauen, das würde natürlich die hochfrequenten Schwingungen schlucken, aber das Teleskop liesse sich dann nur noch schlecht "frei rumdobsen", ich MÜSSTE fast immer mit den Feinantrieben arbeiten, was ich vermeiden will. Ausserdem würden diese Aktion das Teleskop ohne Zweifel windanfälliger machen <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/frown.gif" alt="" />

"Das schwächste Glied in der Kette definiert deren Gesamtstärke."
Das ist also nur die halbe Wahrheit. Die andere Hälfte:

"sind alle Glieder etwa gleich stark/schwach, wirkt die Kette stärker als deren schwächstes Einzelglied; sind aber sehr starke & sehr schwache Glieder in der selben Kette, dann leiden die schwachen zusätzlich, unter den starken!"

Ich will aber nicht die "starken" schwächer machen, sondern die "schwachen" stärker...

Viagra wirkt bei Teleskopen wohl nicht..? <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/wink.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/grin.gif" alt="" />

Trotzdem MUSS der Tubus jetzt einfach so steif werden, dass er wieder mit der Monti "in Resonanz" kommt.

Und jetzt, wo das Gerät auf'ner 3-er steht, denke ich über eine ziemlich radikale Neukonstruktion nach, mit einem möglichst nicht gänzlich zu nutzenden 4kg - Budget.

....

To be continued....

 

[slyv]

Resonanz. LÖSUNG ???

Hallo Holz- und Glaswürmer.

Mir ist eben eine Idee gekommen, wie ich den schwingungsanfälligen Zollstocktubus der "KATE MOSS" vielleicht verbessern könnte...

Die jetztige Konstruktion hat 2 Probleme, die es zu lösen gilt:

a) die Kräftedreiecke ("Truss-Design") im Rahmen sind nicht annähernd geschlossen, das vektorielle Kräfte-Trapez gleicht zu sehr einem langen Rechteck, was die Stabilität beeinträchtigt.
(ich kann aber die Stehbolzen in den Tubusteilen nicht viel näher zusammenrücken, da dort die Materialstärke des Holzes zu gering wäre. Das wäre noch schlimmer)

b) die flachen Profil-Querschnitte (15x3mm) der Zollstöcke werden infolge Torsionskraft seitlich durchgedrückt, dadurch verliert der Tubus an Steife.
(ich muss also die Profile verstärken, ohne dass die bestehende Struktur grob verändert werden muss)


Da kam mir die folgende Idee:

die (aufgeklappt) 550mm langen Zollstöcke einfach durch Flugzeugsperrholz*-Streifen, 20mm breit und 6mm dick, zu ersetzen. Die sind dann zwar nicht klappbar, was aber bei dieser Länge nicht tragisch ist.
Dann könnte ich die Löcher in den Stangen (wo die Stehbolzen durch die Stangen gehen) leicht ausserhalb der Mittelachse bohren, um mit den Stangen der "Truss" - Stangenanordnung näher zu kommen. (ja, der Kräftevektor zwischen den Stehbolzen ist immer gleich gerichtet, egal, wie excentrisch ich die Stangen bohre - aber die Stangen werden ja mit den Flügelmuttern auf die Tubusteile gedrückt, was einen grossflächigen Kräfteschluss bewirkt. Also müsste diese Aktion schon n'Bissel was bringen...)

Ich schätze, dass die Kate durch diesen Eingriff etwa 1-2 Pfund zunehmen wird, (also Totalgewicht 3,5..4kg) das dürfte für die Astro3 mit dem Buchenstativ hoffentlich erträglich sein. (Jedenfalls besser als alle Kombinationen vorher, hoffe ich...)

Und (obwohl das kein eigentliches Kriterium für mich ist) diese Lösung wäre äusserst ästhetisch! <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/cool.gif" alt="" /> <img src="/phpapps/ubbthreads/images/icons/cool.gif" alt="" />


Was meint Ihr dazu? Könnte das gehen??


* Ach ja, für alle die's nicht kennen: Flugzeugsperrholz ist, wie Multiplex, wasserfest verleimtes Birkensperrholz. Es hat aber 2 Lagen pro mm Dicke; und nicht "nur" eine, ist dadurch noch steifer. Wird für Modellflieger (Rahmen) und für Bumerangs verwendet. (Bald auch für Teleskope..?)