In den nun folgenden Monaten wurden Baupläne gezeichnet,
hin- und hergeschickt, in langen Telefonaten und bei persönlichen
Treffen diskutiert und geändert, bis wir schließlich
alle zufrieden waren. In weiser Voraussicht habe wir uns
entschlossen, zunächst eine Montierung zu bauen, diese
zu testen und erst dann die Bauteile für die restlichen
Exemplare fertigen zulassen. Frank und Christian haben dieses
erste Exemplar nach La Palma mitgenommen und auf dem Roque
de los Muchachos ausgiebig geprüft. Dabei stellte sich
heraus, dass die ursprünglich geplante Anbindung der
Stativ-Beine an den Stativ-Kopf nicht optimal gelöst
war. Ansonsten hatte die Montierung alle Tests mit Bravour
bestanden.
Statische Eigenschaften
Um eine möglichst hohe Steifigkeit der Montierung
zu erreichen, wurden der Polhöhenblock sowie der Rektaszensions-
und der Deklinationsblock konsequent in Kastenform ausgebildet.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Montierung
kaum Elemente enthält, die in Schwingung geraten können.
Als Material wurde eine Aluminium-Legierung gewählt,
wie sie auch im Flugzeugbau verwendet wird. Zudem wurde
das Material nach der Herstellung in einem speziellen Verfahren
sehr langsam abgekühlt (so genannte "warme Auslagerung").
Im Vergleich zur wesentlich einfacher zu bewerkstelligenden
Kaltauslagerung weist dieses Material eine etwa dreifach
höhere Festigkeit auf und lässt sich mit größerer
Präzision bearbeiten.
Je geringer die Heblarme einer Montierung sind, desto günstiger
ist das Schwingungsverhalten. Aus diesem Grund wurde die
Altas M-100 möglichst kompakt gestaltet: Die Hebelarme
konnten wir durch Verwendung von Harmonic-Drive-Getriebeeinheiten
weitgehend minimieren.
Polhöhenblock
Betrachtet man kommerzielle Montierungen, so fällt
auf, dass der Polhöhenblock im Vergleich zur Gesamtgröße
der Montierung oft sehr zierlich ausfällt: Der RA-Block
wird in diesen Fällen nur an einer schmalen Stelle
an einer geringen Fläche geklemmt und sitzt oberhalb
der Drehachse. Wird ein schweres Teleskop an einer solche
Montierung betrieben, entstehen Kippmomente, welche die
Last in Ost-West-Richtung förmlich "taumeln"
lassen. Der Grund für dieses Konstruktionsmerkmal dürfte
darin liegen, dass die Hersteller eine Verstellung der Polhöhe
über eine simple Stellschraube bevorzugen. Übrigens
verwendete auch die Atlas M-70 dieses Prinzip.
Hier stellt die Atlas M-100 eine signifikante Verbesserung
dar: Sie nutzt die ganze Breite des RA-Blocks zur Klemmung,
wodurch bereits eine höhere Kippsteifigkeit erzielt
wird. Zudem wird ein großer Teil des RA-Blocks als
Klemmfläche benutzt, was den Effekt nochmals verstärkt.
Verstellung von Polhöhe und Azimut
Damit hatten wir uns natürlich die übliche Art
der Polhöhenverstellung durch eine mittige Stellschraube
förmlich "verbaut" und mussten sie nach außen
legen. Die Lösung ist ebenso einfach wie effektiv:
In die Seitenwangen des Polhöhenblocks wurde jeweils
ein Kreisbogen gefräst. An der Westseite befindet sich
eine Gewindestange, die durch einen Zylinder mit M6-Innengewinde
geführt und unten in einer "Öse" kugelgelagert
verankert ist. Durch den Zylinder und den RA-Block läuft
nun eine Achse, die auf der Ostseite mit einer Flügelschraube
angezogen beziehungsweise gelöst werden kann.
Die Verstellung der Polhöhe erfolgt nun, indem man
zunächst die Klemmung des Polhöhenblocks und anschließend
die Flügelschraube auf der Ostseite löst. Durch
Drehen des Kordelgriffs an der Gewindestange kann man nun
die Polhöhe leichtgängig und vor allem spielfrei
einstellen. Anschließend zieht man die entsprechenden
Schrauben an beiden Seiten an und klemmt so den RA-Block
wieder.
Eine Umdrehung an der Gewindestange entspricht einer Änderung
der Polhöhe um 1 Grad. Damit kann die Polhöhe
leicht und präzise justiert werden. Die Drehrichtungen
der Verstellung sind auf dem Bedienknopf eindeutig erkennbar:
"+" für die Vergrößerung der eingestellten
Polhöhe und "–" für eine Verkleinerung.
Dies gilt auf der Nord- und auf der Südhalbkugel gleichermaßen.
Die Azimutverstellung wurde konventionell gelöst:
Mittels zweier ebenfalls beschrifteter Schrauben kann die
Montierung um etwa 5 Grad nach Ost oder West verdreht werden.
Anschließend wird die zentrale Schraube, die Montierung
und Flanschkopf des Stativs verbindet, "handwarm"
angezogen.
In der Praxis haben sich die beiden Justage-Einrichtungen
als sehr feinfühlig und genau erwiesen. Auch unter
großer Last können Polhöhe und Azimut ruckfrei
eingestellt werden, wodurch sich das Einnorden der Montierung
sehr leicht gestaltet. Auch die bei vielen Montierungen
bemerkbare Verstellung durch das erneute Anklemmen des Polhöhenblocks
und der Azimutverstellung entfällt bei der ATlas M-100
Getriebe
Der Antrieb der beiden Achsen erfolgt über spezielle
Harmonic Drive™ Getriebe mit integrierter Abtriebslagerung.
Diese Getriebe werden hauptsächlich dort eingesetzt,
wo hohe Anforderungen an Belastbarkeit und Präzision
gestellt werden. So finden sich diese Getriebe in Industrierobotern
ebenso wie beispielsweise im Mars Rover "Sojourner"
oder in den Verstellgliedern der aktiven Optik des Very
Large Telescope der ESO in Chile. Gegenüber den sonst
im Montierungsbau eingesetzten Kombinationen aus Schnecke
und Schneckenrad weisen die Getriebe der Atlas 100 wesentlich
höhere Drehmomentkapazitäten bei gleichzeitiger
absoluter Spielfreiheit und kompakten Abmessungen auf. Bei
der Abtriebslagerung handelt es sich um ein Präzisions-4-Punktlager
der anspruchsvollsten Toleranzklasse.
Für die Atlas M-100 wählten wir eine komplette
Getriebeeinheit mit einer Übersetzung von i=160 aus,
die ein HD-Getriebe mit einem sehr kippsteifen Kreuzrollen-Abtriebslager
kombiniert. Damit konnten wir auf eine zusätzliche
Abtriebslagerung verzichten, was Konstruktion und Bau der
Montierung sehr vereinfacht hat: Die komplette Einheit wird
lediglich mit dem entsprechenden Block verschraubt. Lediglich
die Eingangswelle muss noch gelagert werden. Im Vergleich
mit dem bei der Atlas-M70 verwendeten Getriebe ergibt sich
auch eine erhöhte Torsionssteifigkeit.
Die ebenfalls verbesserte Drehmomentkapazität veranlasste
uns zu der Annahme, dass wir – zumindest innerhalb
bestimmter Grenzen – auf ein Gegengewicht zur Kompensation
des rotatorischen Ungleichgewichts verzichten können.
Rein rechnerisch sollte dies bis zu einem Gerät in
der Größenordung eines C-11 möglich sein.
Diese Annahme stellte sich allerdings in der Praxis als
falsch heraus – wenngleich aus überraschenden
Gründen. Doch dazu später mehr.
Antrieb
Die Atlas M-100 ist primär für die
Ansteuerung mit dem Skysensor 2000PC ausgelegt, was die
Verwendung von DC-Motoren bedingt. Der Antrieb wurde so
realisiert, dass die Abtriebswelle des Getriebes der originalen
MT-2-Motoren die HD-Getriebe direkt antreibt, was für
einen optimalen Kraftschluss sorgt. Die Untersetzung der
Motoren beträgt i=36, so dass eine im Vergleich zu
vielen anderen Montierungen hohe Gesamtuntersetzung von
i=5.760 erzielt wird. Dies ist notwendig, um die Motoren
bei hoher Last nicht zu ruinieren.
Die Kabel der Atlas 100 sind – soweit
möglich – innen verlegt. Der Anschluss der Stromversorgung,
der Motoren und des Bedienteils der Steuerung erfolgt über
eine zentrale Anschlußbox auf der Nordseite der Montierung.
Die Atlas 100 ist im Vergleich zu vielen anderen
Montierungen extrem leise: Dies liegt sowohl an den gedämpften
Motoren als auch an den äußerst geräuscharmen
Hauptgetrieben. Mit der Atlas 100 kann man sich also ruhigen
Gewissens wieder auf Teleskoptreffen blicken lassen.
Erste Erfahrungen
Nachdem wir die Montierung fertig gestellt hatten, waren
wir natürlich begierig, Erfahrungen damit zu sammeln.
Mangels guten Beobachtungswetters haben wir zunächst
einmal einen Trockentest durchgeführt. Wir wollten
wissen, ob die HD-Getriebe tatsächlich die versprochene
Drehmomentkapazität aufweisen: So haben wir an der
Teleskopaufnahme eine Masse von 10kg in einer Entferung
von 90 cm waagerecht vom Drehpunkt angebracht – dies
entspricht einem Drehmoment von 90 Nm. Und siehe da: Die
Montierung hat sich noch einwandfrei bewegt. Dies ließ
uns hoffen, dass wir auch grosse Teleskope ohne Gegengewicht
an der Atlas M-100 betrieben können.
Nach einigen Wochen konnten wir dann tatsächlich am
Stern testen und haben für mehrere Nächte unsere
Augen nicht mehr vom Messokular weg bekommen. Bei kleinen
Refraktoren (z.B. einem Televue Genesis sdf) lief die Montierung
sehr zufrieden stellend – selbst ohne Gegengewichte.
Bei größeren Belastungen (z.B. Intes Micro Alter
703 mit parallel montiertem Genesis und 300mm f/4 Teleobjektiv)
kam es jedoch zu zwei unerfreulichen Erscheinungen:
Nach eingehenden Analysen stellte sich heraus, dass die MT-2-Motoren
des Skysensor 2000PC nicht genügend Durchzugskraft besaßen,
beziehungsweise deren Ansteuerung nicht mit den auftretenden
Kräften zurecht kam. Die Steuerung hat sich regelrecht
"aufgeschaukelt", was zu den beschrieben Effekten
geführt hat.
Also mussten – zumindest bei schwereren Geräten
– doch Gegengewichte angebracht werden. Als zusätzliche
Maßnahme wurden bei einer Montierung die Original-Motoren
gegen die wesentlich stärkeren Motoren der GT-One von
Williams Optics ausgetauscht.
Wie jedes Getriebe weisen auch die Harmonic-Drive-Getriebe
während eines Umlauf eine Abweichung von der Soll-Position
auf - bei Montierungen mit herkömmlichem Schneckenradantrieb
auch als "periodischer Fehler" bekannt. Dieser Fehler
erscheint jedoch bei der Atlas M-100 streng genommen nicht
periodisch, sondern auf Grund der Eigenheiten der Getriebes
tritt er nach einer Abtriebsumdrehung (540 Sekunden) um einen
Zahn versetzt auf. Man spricht hierbei von einem "harmonischen
Fehler". Aufgrund dieser Eigenheit ist der Fehler also
nicht mit einer PEC auszugleichen, da diese von einer präzisen
Wiederholung des Fehlers nach einer Abtriebsumdrehung ausgeht.
Eine quantitative Messung des harmonischen Fehlers ergibt
einen Wert von ± 15". Damit liegt die gesamte
Montierung innerhalb der Getriebespezifikation - das heißt,
dass keine zusätzlichen Fehlerquellen festzustellen sind.
Dieser Wert erscheint – verglichen mit den besten Montierungen
auf dem Markt – zunächst sehr hoch. Jedoch treten
Änderungen nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich auf.
Damit ist es möglich, die Montierung mittels eines Autoguiders
auch für Langzeitfotografie zu nutzen, wie die folgende,
erste Testaufnahme zeigt.
Die Belichtungsdauer entsprach mit 540 sec einer Abtriebsumdrehung.
Der 4.7m helle Stern ist n
Aql mit einer Deklination von +0° 20' 19", das Aufnahmegerät
war ein Genesis sdf 4" f/5.4. Das Bild oben ist auf 30
Prozent reduziert, und das Inset zeigt den Ausschnitt um n
Aql in Originalgröße.
Bereits
kurz nach der Fertigstellung der in "Sterne und Weltraum"
10/2000 vorgestellten 
