300mm F6 Dobson (2005)

Aiemmin olen tehnyt 150mm dobsonin. Koska nälkä kasvaa syödessä ja tähtiharrastajan kaukoputki ei koskaan ole tarpeeksi iso, niin rupesinkin unelmoimaan isommasta kaukoputkesta. En sitä kuitenkaan lähtenyt heti kaupasta ostamaan, vaan päätin tehdä sen itse. Ajattelin että 300mm peili olisi vielä minun kykyjeni rajoissa ja tarpeeksi paljon nykyistä 200mm peiliä suurempi.

Projekti käyntiin!

Ei siinä sitten muuta kun suunnittelemaan. Suunnitteluun päätinkin käyttää rutkasti aikaa, sillä huolellisesti suunniteltu putki on aina parempi. Ensin rupesin raapustelemaan pääpeilin pidintä paperille, mutta kun paperikori täyttyi päätin siirtyä nykyaikaisempiin keinoihin. Opettelin käyttämään AutoCadia ja jatkossa piirsinkin kakikki sillä. Melko näppärä ja hyödyllinen ohjelma.

Pian putkeksi alkoi hahmottua vanerinen neliöputki, joka oli täysin bafflattu. Piirsin sen sitten AutoCadilla ja piirrokset olivat valmiit. Myöhemmin kuitenkin mieleni vaihtui. Vanerinen täysinbafflattu putki olisi painanut tonnin, joten vaneriputki muuttuikin ristikkorakenteiseksi dobsoniksi. Kun suunnittelu oli tarpeeksi pitkällä, saatoin aloittaa pääpeilin tekemisen.

Ennen hiomista hankin tarvittavat välineet. 300mm läpimittaisen ja 35mm paksun peiliaihion ja hiomajauheet sain Teknofokuksesta. Lisäksi hankin eräästä paikallisesta lasiliikkeestä 200mm läpimittaisen ja 10mm paksuisen lasikiekon. Edellisestä projektista oli jäänyt vielä 150mm lasikiekko. Käytin myös läpimitaltaan 70mm rautamötikkää. Ennen hionnan alkua tein peiliaihioon ja työkalukiekkoihin reunaviisteet kovasimella.

Pidin myös projektin aikana päiväkirjaa ja taulukkoa työtunneista. Alla oleva taulukko antaa jotain viitteitä, mutta itselläni on paljon tarkemmat työmäärät. Taulukossa esimerkiksi kiillotukseen kuuluu niin itse kiillotus kuin pikialustan valukin.sen asteen välissä otin makrokuvan peiliaihion pinnasta jossa näkyvät hyvin eri karkeudet.

Suunnittelu	100h	Hionta	79h
Yläosa ja apupeilin pidin	30h	Kiillotus	142h
Peililaatikko ja ristikko	53h	Muotoilu	71h
Jalusta	5h	Yhteensä	500h

Peilin hionta

Koska peilin takapinnan on oltava suora, rupesin hiomaan ensin takapinnan epätasaisuuksia pois. Käytin 150mm ja 200mm työkalukiekkoja, sillä eihän nyt ole tarkoitus saada kaarevuutta. Kun takapinta oli tarpeeksi suora, siirryin kuopan kaivuuseen peilipuolelle. Otin ensin 70mm kiekon ja lähdin kuljettamaan sitä keskustan kautta reunalta reunalle. Pyöritin kiekkoa kädessäni myötäpäivään kun itse taas kävelin hiomapukin ympäri vastapäivään. Koska työkalu käy aihion keskellä useammin kuin reunoilla, syntyy lasiin kuoppaa. Vuorotellen hioin eri kokoisilla kiekoilla, ensin 70mm, sitten 150mm ja lopuksi 200mm. Näin peilin pinta pysyy lähempänä pallopintaa. Alussa karkeahionnan aikana käytin 80 carboa.

Pian sain kuitenkin huomata, että peilipuolen reunalla on niin syvä painautuma, että pelkäsin sen olevan vielä siinä kun kuoppa on oikean syvyinen. Päätin vaihtaa peilipuolen takapuoleksi. Tästä syystä tuli nyt peilin takapuolelle hieman kuoppaa, mutta ei siitä kovin suurta vaaraa ollut. Rahina oli korvia huumaava ja olin niin innostunut että hioin kymmenenkin tuntia putkeen. En tiedä mitä naapurit ajattelivat, mutta ainakin tuttavapiirissäni sain hullun maineen kun kerroin tekemisistäni. Harvalla riittää intoa pyöriä koko päivä ympyrää.

Lataa lyhyt videopätkä karkeahionnasta

Välillä työkalu ja aihio kiilautuivat tiukasti yhteen kun hiomajauhe oli lopuillaan. Käsillä niitä oli mahdoton irrottaa, mutta onneksi koulufysiikka riensi apuun. Vein kiilautuneet kappaleet kuuman suihkun alle. 200mm kiekon ollessa kyseessä ruiskutin kuumaa vettä kiekon päälle. Koska hiomatyökalu on ikkunalasia, niin se laajenee enemmän kuin peiliaihio joka on duran-lasia. Pian työkalukiekko lähti liukumaan kuin voi kuumalla pannulla peiliaihiota pitkin ja pääsin taas jatkamaan rouhintaa.

Noin kolmen viikon päästä siitä kun olin aloittanut karkeahionnan, sain polttovälin mitatuksi. Ensimmäinen mittaus antoi arvoksi viisi metriä. Siitä lähtien pystyin seuraamaan polttovälin lyhenemistä. Polttovälin mittaus käy helpoiten valolla ja paperinpalalla. Heijastetaan valo koveraan peiliin ja etsitään paperille kohta missä näkyy takaisin heijastunut valonsäde. Seuraavaksi etsitään paperille kohta missä piste on pienimmillään. Nyt paperin ja peiliaihion etäisyys on koveran peilin kaarevuussäde. Kaarevuussäde taas on luonnollisesti kaksi kertaa polttoväli. Näin siis jatkoin hiomista kunnes kaarevuussäteeksi sain 3600mm, eli polttoväliksi 1800mm. 80carbo pääsi loppumaan joten jatkoin kaivamista 150carbolla joka on hienompaa ja näin kuoppaa tuli hitaammin. Tämä aika on laskettu hienohiontaan. Itse asiassa minulla lyheni polttoväli ensin 50mm liikaa, mutta se piteni kuin ihmeen kaupalla tasan 1800mm:iin hienohionnan aikana. Karkeahiontaa tein 80 carbolla yhteensä 28h.

Kun koveruutta oli saatu karkeahiomalla oikea määrä, oli vuorossa hienohionta. Nyt ei ollut enää tarkoitus syventää kuoppaa vaan ainoastaan silittää lasin pintaa. Nyt kaikki karkeamman hiomajauheen muruset olivat vihollisia, sillä ne jättävät lasiin kammottavia naarmuja. Tämän estämiseksi peitin hiomapukin märällä paperilla jolloin mahdollinen irtoroska takertuu siihen eikä pyri peilin ja työkalun väliin.

Hienohionnassa käytetään aluksi 150 ja 220 carboa, mutta sen jälkeen hionta jatkuu alumiinioksidilla. Karkeimman alumiinioksidijauheen jyvästen koko on 15 mikronia ja hienoimman vain 6 mikronia. Tätä voidaan kutsua jo hienoksi pulveriksi tai jauhoksi, koska minkäänlaisia jyväsiä ei enää ole nähtävissä. Tämä työvaihe oli mukavampaa ja siistimpää kuin karkeahionta. Rahinakin muuttui karkeuksien myötä pikkuhiljaa hiljaiseksi suhinaksi. Hioin jokaisella eri karkeudella noin tunnin verran. Yhteensä hienohiontaan meni aikaa n.36h. Jokaisen asteen välissä otin makrokuvan peiliaihion pinnasta jossa näkyvät hyvin eri karkeudet.

Pikialusta

Nyt peiliaihio oli täysin hiottu ja edessä odotti sen kiillotus. Peili kiillotetaan pikialustalla ja kiillotusaineena käytetään ceriumoksidia. Pikialustan tekemisen kanssa näin paljon vaivaa. Ensin täytyi valaa aihiota muottina käyttäen alusta jolle piki valetaan. Alusta täytyy valaa aihion päälle, jotta se saa saman kaarevuuden kuin aihio. Tein alustan ardurapidista, jota käytetään lattiamassana remontoinnissa. Se on jo itsessään tarpeeksi vahvaa, mutta laitoin kuitenkin varmuuden vuoksi alustan sisään metallikehikon tukevoittamaan sitä. Tein alustasta tarpeeksi paksun jotta se toimisi pien prässäyksen aikana itse prässäyspainona. Näin saadaan mahdollisimman tasainen prässi. Lopuksi lakkasin alustan, jotta siitä ei irtoaisi hiekkaa ym. roskaa.

Kun tähän mennessä kaikki oli mennyt hyvin, niin pikialustan valussa tuli eteeni ongelmia. Kokeilin ensin autonmattoa muottina käyttäen, mutta piki tarttuikin mattoon eikä alustaan. Monta kiloa pikeä tuhlasin yritysten ja erehdysten kautta. Loppujen lopuksi päätin käyttää perinteisempiä keinoja. Kaadoin pien alustalle jonka reunat oli teipattu. Kun piki oli tarpeeksi jähmeää, otin teipin pois ja painoin siihen pari ristikkäistä uraa märällä viivaimella. Sitten survoin peilin pien päälle ja astuin itse peilin päälle painoksi. Kaikki ilma ei tullut urien kautta pois, vaan pikeen jäi suuri ilmatasku. Päätin kuitenkin olla valamatta enempää ja tein pikeen urat jotta piellä olisi varaa liikkua johonkin prässin aikana. Otin hiustenkuivaajan ja lämmitin sillä pien pehmeäksi, sitten prässäsin taas peiliä pien päällä. Tein tätä niin kauan kunnes kaikki pikineliöt olivat kosketuksissa peiliin.

Nyt pikialusta alkoi jo näyttää paremmalta. Urat tein siihen kylmään veteen kastetulla sahalla, sekä mattoveitsellä. Ensin sahasin suorat urat ja sitten mattoveitsellä raapustin ne leveämmäksi. Saha ja optiikka saattaa kuulostaa pelottavalta yhdistelmältä, mutta hyvin se toimi. Piellä sai leikittyä niin paljon, että siitä tuli melkein allergia. Pikialustan myötä siirryinkin sitten Ursan optiikkapajalle jatkamaan töitä. Pikeä en enää kotiin tuo koskaan! Sen opin edellisestä peilistäni...

Peilin kiillotus

Pikialustan valmistuttua saatoin aloittaa peilin kiillotuksen. Kun ceriumoksidia laitetaan peiliaihion ja pikialustan väliin, tarttuu se pikeen. Ceriumoksidi sisältää ikään kuin pieniä höylän teriä, jotka sojottavat piellä. Nyt kun lasia hangataan pikialustan päällä, ”höylää” se pikkuhiljaa lasissa olevia ”vuorenhuippuja” pois. Kun vuorenhuiput ovat kuluneet tasaiseksi, on peili kiillossa. Tämä on yksi ajattelutapa, mutta siitä mitä kiillotuksen aikana todella tapahtuu, ollaan montaa mieltä.

Koska pikialusta on joustava, se ei pysy oikeassa muodossa kovin pitkään. Tätä varten pikeä on prässättävä aika ajoin. Itse kiillotin n.15min ja sitten prässäsin 15min. Ennen työpäivän alkua tein 1h prässin ja aika ajoin kuumaprässejä. Alustan joustavuuden takia myöskään työnnöt eivät saa olla liian säännöllisiä, muuten peiliin tulee vyöhykevirheitä.

Kiillotuksessa tein suoria työntöjä. Kuljetin pikialustan yhdelle reunalle ja pysäytin siihen. Sitten toiselle reunalle ja pysäytin sen siihen. Tämän jälkeen siirsin sen keskelle ja kiersin kiekkoa hieman myötäpäivään. Itse astuin askeleen vastapäivään. Joka kolmannella askeleella käänsin pikeä eri suuntaan. Tein myös eripituuksisia työntöjä. Myöhemmin selvisi että työntöjen olisi pitänyt olla vielä epäsäännöllisempiä.

Heti alussa kun rupesin kiillottamaan, koin melkoisen yllätyksen. Aihioon kiillottui selvät vyöhykkeet. Siinä oli siis kirkkaampia ja vähemmän kirkkaampia vyöhykkeitä. Luultavasti hienohionta oli puutteellista. Pelästyin sitä sitten niin, että hioin kiillotukset pois ja muutin pikialustan uria tasaisemmiksi (myöhemmin ymmärsin etteivät ne vaikuta mihinkään). Kun sitten rupesin taas kiillottelemaan niin samat vyöhykkeet siihen tulivat. Kyselin neuvoa kokeneemmilta ja he neuvoivat jatkamaan kiillotusta. Peili kiillottui hyvin hitaasti ja operaatio oli muutenkin hidasta prässien johdosta. Siinä rupesi kyllä kärsivällisyys loppumaan. Peilissä oli myös taipuneet reunat joiden pois saaminen olikin se hankalin osuus. Pidin kirjaa siitä, milloin ja miten peili kiillottui. Kiiltoa tarkkailin katossa olevan loisteputken heijastuksen avulla.

1h Selvät kiillottuneet vyöhykkeet.
3h Keskellä oleva vyöhyke heikko, reunat sameat, heijastus häviää 3mm reunasta.
4h Sumeat reunat kaventuneet ja kirkastuneet. Heijastus häviää n.0-2mm reunasta, riippuen kohdasta. Peili ei vielä mistään täysin kiillossa.
7h Sumeat reunat kaventuneet ja kirkastuneet. Heijastus häviää n.0-1mm reunasta, riippuen kohdasta. Peili ei vielä mistään täysin kiillossa. Keskellä oleva vyöhyke hyvin heikko.
8,5h Reunat vielä sameat mutta kirkastuneet. Keskellä oleva vyöhyke hävinnyt. Peili alkaa olla keskeltä kiillossa.
11h Reunat sameat mutta kirkastuneet. Hiontajälkeä näkyvissä vielä n.10mm päässä reunasta.
19h Reunat kirkastuneet. Reuna ei mistään vielä täysin kiillossa. Hiontajälkeä näkyvissä vielä n. 5mm reunasta.
35h Reunat kirkastuneet. Ilman kirkkaan valolähteen heijastusta ei huomaa puutteellista kiillotusta reunoilla. Hiontajälkeä näkyvissä edelleen n. 5mm reunasta.
36h Reunat kirkastuneet ja hiontajälkeä vaikeahko huomata. Yksi kohta reunasta jo täysin kiillossa.
45h Reunat lähes kiillossa. Vain parissa kohtaa hyvin heikkoa hiontajälkeä.
45h + 8h muotoilua Peili aivan kiillossa reunaan asti.

Peilin muotoilu

45h tunnin kiillotuksen jälkeen päätin siirtyä peiliaihion muotoiluun. Kiillottumatonta aluetta oli enää niin vähän että ajattelin sen häviävän muotoilun yhteydessä. Muotoilemaan tulin taas pajalta kotiin, sillä se on niin aikaa vievää puuhaa, että on parasta tehdä se kotona. Näin pitkät prässitauot ja jäähdytystauot voidaan käyttää johonkin järkevään eikä sohvalla makailuun. Siivosin huoneeni pölystä joka päivä ja kissalta oli huoneeseeni pääsy kielletty. Kissankarvat olivatkin vaikeinta saada pysymään huoneen ulkopuolella. Pölyjä pyyhin niin huolella, että äiti toivoikin että tekisin seuraavan peilini olohuoneessa.

Katselin peiliä ronchi-hilalla ja foucaultillani. Vasemmalla olevasta kuvasta näkyy miten peilin muoto kehittyi. Alkuvaiheessa keskellä oli siis kohonnut vyöhyke jonka keskellä oli kuoppa (malja). Myös juuri ennen reunaa oli kohonnut vyöhyke. Tästä vyöhykkeestä johtui se, miksi en saanut reunoja kiillottumaan. Näytin muotoa Yrjö Pulliselle joka neuvoi tekemään pitkiä w-, ellipsi-, ja suoria työntöjä. Näillä sain kohonneet vyöhykkeet melko hyvin pois. Kun reunalla oleva kohonnut vyöhyke hävisi, kiillottuivat myös reunat välittömästi.

Katso havainnollistava taulukko peilin muotoilusta

Kun sain epäsäännöllisyydet pois 10h ja 55min muotoilun jälkeen, täytyi peiliä saada syvemmäksi. Ronchiviivat kertoivat, että peili oli liian lähellä palloa (viivat liian suoria). Kokeilin pitkiä työntöjä niin peili alla kuin päällä, mutta mikään ei tuntunut tehoavan. Ronchiviivat tuntuivat vain suoristuvan suoristumistaan.

Hannu Määttänen neuvoi tekemään pienemmän pikialustan. En sitä aijemmin halunnut tehdä, sillä ajattelin että 300mm peili menisi paraboloidiksi vielä täysikokoisellakin piellä. No ei tuntunut menevän, joten päätin taas kerran pukea pikiset vaatteet ylleni. Valoin pien 150mm lasikiekolle samalla tekniikalla kuin 300mm pienkin. Taas tuli kuitenkin ongelmia vastaan. En löytäny mistään maalarinteippiä ja tyhmyyksissäni ajattelin käyttää muovista teippiä. Kun kaadoin sulan pien lasille, suli muovit pien sisään ja piki valui pöydälle. Siinä oli kyllä pää lähellä hajoamista. Laitoin lasin pikineen pakastimeen ja lähdin suosiolla metsästämään maalarinteippiä. Takaisin tullessani sain suurimman osan piestä irrotettua ja teipin pois. Vuorasin nyt lasin maalarinteipillä ja lämmitin uudestaan murentuneen pien. Nyt kaikki sujui hyvin.

150mm piellä tein hyvin epäsäännöllisiä työntöjä ja käytin liikkeissäni paljon mielikuvitusta. Tein 8-, w,|-, \/- ja 0:n muotoisia liikkeitä pituutta vaihtelemalla. Prässäsin myös innokkaasti. Prässipaino oli kallein koskaan käyttämäni; purkki joka oli täynnä kolikoita. Kaikki tämä tepsi ja peili alkoi syventyä juuri oikealla tavalla, en tiedä onko rahalla osuutta asiaan. Ronchin avulla oli helppoa ja nopeaa seurata peilin muodon muuttumista. Pelkällä ronchilla voi tehdä yllättävän paljon.

Melko varhaisessa muotoilun vaiheessa mittasin peilin foucaultilla. En aijemmin ole sitä koskaan tehnyt , joten hieman hankalaa se aluksi oli. Peilin eteen tein mustasta kartongista couder-maskin. Siinä on yhteensä viisi reikäparia (joka on aivan liikaa, 3 tai 4 olisi riittänyt hyvin). Peilin asetin ptimelleen ja pitimen taas toiseen tukevaan pitimeen, joka piti peilinpidintä pystyssä.

Hieman harjoittelemalla sain sitten mitatuksi eri vyöhykkeiden polttovälien erot. Ongelmia tuli kuitenkin saatujen arvojen käyttämisessä. Käytin Figure XP -ohjelmaa peilin muodon tarkkailemiseen. Alussa syötin mittakellosta saatuni arvot väärin ohjelmaan ja peilin muoto näytti heittävän reilusti yli valoaalon. Se oli aika pelottavaa. Sitten ymmärsin kuitenkin, että saaduista arvoista täytyy laskea niiden erot. Ohjelma siis oletti että mittakelloni on toisin päin. Kun nyt syötin saadut arvot ohjelmaan niin johan peilin muotokin parani. Mittaus oli melko tarkkaa puuhaa. Kun seisoin huoneeni parketilla, huomasin, että pelkkä isovarpaan liikuttaminen vaikutti jo takaisinheijastuneen valokimpun paikkaan. Menin siis itse toiselle lattialle joka ei ollut kosketuksissa oman huoneen lattiani kanssa. Jos ilma oli kovin rauhaton, niin mittauksesta ei tullut mitään. Foucaultilla mittaaminen oli kuitenkin niin aikaa vievää, että päätin ensin saada peilin ronchin avulla oikeaan muotoon.

Kun sitten arvelin ronchin avulla peilin syvyyden olevan oikea, päätin mitata peilin foucaultilla. Nyt tuli kuitenkin mutkia matkaan vaikka oltiin aivan viime metreillä. Foucaultin valo päätti kärähtää ja mittaukset jäivät siihen. Päätin viedä peilin Teknofokukseen Markus Tuukkasen tarkastettavaksi. Hän mittasi peilini ja kertoi sen olevan jo hyvässä muodossa. Peiliä ei siis tarvinnut enää muotoilla ja se meni suoraan aluminoitavaksi. Peilin lopullinen tarkkuus on n. 1/8 valoaaltoa.

Kaukoputket

Apuvälineet