Pri stavbe dobsonovej montáže je jedným z technických problémov voľba vhodného materiálu na klzné ložiská montáže. Nesprávny výber znehodnotí pozorovanie nočnej oblohy, naopak vhodný výber umožní robiť s ďalekohľadom doslova zázraky. Tak teda ako na to?Dobsonova montáž je známa svojou jednoduchou konštrukciou. Spravidla sa jedná o drevenú konštrukciu podstavy pričom tubus je tvorený trubkami eventuálne kompaktnou rúrou. Tento typ montáže si dokáže zhotoviť priemerne skúsený domáci majster s pomerne jednoduchou dielenskou výbavou. Najslabším miestom montáže sú ložiská použité na otáčanie v horizontálnej a vertikálnej osi. Nevhodný výber klzných materiálov dokáže celú konštrukciu premeniť na neužitočné zariadenie.

Trocha teórie

Pozrime sa, ako by mal vyzerať pohyb takejto montáže. Predstavme si nehybný ďalekohľad, ktorý chceme otočiť v azimute. Začneme ho tlačiť rukou. Po dosiahnutí sily f_s prekonáme koeficient statického trenia a ďalekohľad sa skokom pohne požadovaným smerom. Pokiaľ budeme naďalej pôsobiť na ďalekohľad silou tento sa bude pohybovať rovnomerným pohybom rýchlosťou v_s. Sila slúži na prekonanie odporu v ložiskách. Ak by sme zväčšili pôsobiacu silu, ďalekohľad by sa otáčal vyššou rýchlosťou. Ak by sme zmenšovali pôsobiacu silu, ďalekohľad by sa pohyboval menšou rýchlosťou. Pri znížení pôsobiacej sily na hodnotu f_d0, by sa rýchlosť znížila na 0 a ďalekohľad by sa zastavil. Táto sila je menšia (spravidla) pretože väčšina materiálov má koeficient statického trenia väčší ako koeficient dynamického trenia. Jasnejšie to bude pri pohľade na nasledovný graf.
Pri podrobnejšom preskúmaní uvedeného grafu a premietnutí si zážitkov z nočného pozorovania zistíme, že prudká zmena rýchlosti na začiatku je práve to poskočenie resp. zadŕhanie ďalekohľadu. Pre kvalitu a jednoduchosť pointovania ďalekohľadu sú dôležité:

• rýchlosť, ktorou sa začína pohybovať ďalekohľad na začiatku
• sila potrebná na rozbehnutie ďalekohľadu
• udržiavateľnosť pohybu pri malých rýchlostiach

Dosiahnuť ideálne vlastnosti pre všetky tri body je veľmi problematické. Spravidla sa podarí jeden alebo dva na úkor ostatných. Mohlo by sa zdať, že montáž, ktorú budeme môcť ľahko pohnúť bude aj ľahko ovládateľná. Nahradíme teda klzné ložiská za guličkové a bác!! Montáž sa síce bude ľahko hýbať, ale bude nepoužiteľná. Stačí síce malá sila na rozbeh, no rýchlosť prudko narastá a preto sú pohyby obrazu v zornom poli veľmi prudké. Navyše by sa nám zmenou okuláru zmenilo ťažisko prístroja a začal by sa preklápať. Už pri miernom vetre by sa celý prístroj otočil. Toto rozhodne nie je vhodné riešenie.

Pozrime sa ešte raz do grafu na hodnoty f_s a f_d0. Na to, aby sa ďalekohľad dal do pohybu je potrebné prekonať statickú treciu silu – f_s . Táto je daná silou akou na seba pôsobia materiály klzného ložiska a spravidla závisí aj od času ako dlho boli materiály nehybné. Ak už je ďalekohľad v pohybe, udržuje ho v ňom sila prekonávajúca dynamické trenie – f_d . Táto závisí aj od rýchlosti akou sa pohybujú klzné materiály. Pri zmenšovaní na hodnotu f_d0 sa pohyb zastaví. Rozdiel medzi silami f_s a f_d0 je zodpovedný za to „poskočenie“ pri rozbiehaní montáže. Montáž ako keby sa „lepila“. Riešením nie je znížiť koeficient trenia, aby veľkosť sily na pohnutie ďalekohľadu bola malá. Treba nájsť materál (kombináciu klzných materiálov), ktorého koeficient statického a dynamického trenia sú takmer rovnaké a znížiť počiatočnú rýchlosť pohybu. To spôsobí, že „lepenie“ ďalekohľadu nebude také citeľné a rýchlosť pohybu obrazu v zornom poli bude dostatočne jemná. Takto by to mohlo vyzerať na grafe.

„Lepenie“ ďalekohľadu však možno eliminovať aj iným spôsobom. Pozrime sa na ďalší graf. Graf B znázorňuje montáž, ktorej klzné materiály majú menší rozdiel medzi koeficientami statického a dynamického trenia ako montáž A. Celkovo je trenie materiálov nízke, preto už malým pôsobením sily možno dosiahnúť veľkú rýchlosť pohybu. Graf A naopak znázorňuje sústavu, ktorej klzné materiály majú veľmi odlišné koeficienty statického a dynamického trenia. Materiál má však tú zvláštnosť, že koeficient dynamického trenia má špecifický priebeh. Pri malej rýchlosti má malú hodnotu a pri vysokých rýchlostiach dosahuje vyššie hodnoty. Takýto ďalekohľad bude vyžadovať vyššiu silu na rozbeh, no jeho počiatočná rýchlosť bude malá a preto nebude problém používať aj vysoké zväčšenia. Práve tie sa javia mnohým majiteľom Dobsonov ako niečo nedosiahnuteľné.

Výber materiálu

Teraz teda máme informácie potrebné na voľbu správneho klzného materiálu. Ostáva ho len nájsť. Zmenu koeficientu dynamického trenia v závislosti od rýchlosti pohybu zmeral Martin Lewis a jeho merania ukázali niekoľko vhodných kombinácii materiálov. Základným materiálom na klzné podložky, ktorý používa väčšina konštruktérov je teflón. Ako materiál ložiska (plocha, ktorá sa kĺže po trecích podložkách) sa v zahraničí často používa takzvaný Wilsonart Ebony Star, čo vlastne nie je nič iné ako laminátová vrstva používaná v nábytkárskych doskách. Tieto dosky sú poťahované laminátovou vrstvou, ktorá má štrukturovaný alebo hladký povrch. Na veľkú rovnú plochu (azimutálne ložiško) je vhodné použiť platne používané na polepovanie surových drevotrieskových dosiek. Na výškové ložiská je možné použiť pásky používané na olepovanie hrán.
Základný rozdiel medzi hladkou a štrukturovanou plochou je v „lepení“ materiálu ku klzným plochám v prípade hladkého materiálu. Štrukturovaný povrch je menej náchylný na zašpinenie. Prachové čiastočky sa na povrch nelepia, ale sadajú do jamiek a pohybom sa z nich zase vytláčajú. Teflón má zasa tendenciu odšupovať sa a štruktúrovaná plocha tomu napomáha. Drobné šupinky teflónu pôsobia ako suché mazivo a znižujú oba koeficienty trenia. V prípade hladkého povrchu je potrebné zabezpečiť jeho neustálu čistotu čistiacimi plôškami (napr. pásky textílie na suchý zip).

Teflónová laminátová fólia	Ebony Star
Nábytkové lamino – mramor	Štruktúra lamina

Kombinácie klzných materiálov

Ako teda vychádzajú jednotlivé kombinácie materiálov?

Teflón a laminát: Podľa merania Martina Lewisa má táto všeobecne používaná kombinácia najhoršie vlastnosti. Takáto montáž je náchylná na „zadŕhanie“.

Teflón a polypropylén: Polypropylén sa používa na plastové trubky (niektoré typy) a pri odrezaní prstenca z takejto trubky je možné ho použiť ako výškové ložisko. Táto dvojica vykazuje oveľa priaznivejšiu krivku. Pri rozbiehaní je vyžadovaná malá sila, ale pri prekonaní statického trenia krivka prudko zmení priebeh a stane sa veľmi strmou.

Teflón a hliník: Hliník je často používaným konštrukčným materiálom Drevené konštrukcie bývajú na klzných plochách polepené hliníkovým plechom kvôli väčšej mechanickej odolnosti. Táto kombinácia má plynulejšiu zmenu strmosti krivky. Celkový koeficient trenia je však dvojnásobný oproti prechádzajúcim kombináciam. Pohyb ďalekohľadu teda vyžaduje väčšiu silu.

PFA a laminát: PFA (Perflouroalkoxy fluorouhlík) je materiál podobný teflónu, ale má vyššiu mechanickú odolnosť. Dvojica má takmer rovnaký koeficient dynamického trenia ako teflón a hliník, no krivka má plynulý prechod do strmšej časti.

Teflónová laminátová fólia a laminát: Táto dvojica je svojimi vlastnosťami podobná PFA. Koeficient trenia je nižší a na pohyb ďalekohľadu stačí vynaložiť menšiu silu. Teflónová laminátová fólia má navyše tú výhodu, že jedna jej strana je potiahnutá povlakom teflónu a druhá nie. Je ju teda možné prilepiť na klznú plochu, čo v prípade čistého teflónu nie je možné. Táto fólia sa navyše vyrába aj v prevedení so samolepiacou vrstvou.

Teflón je materiál s pomerne vysokou cenou. Navyše sa pomerne ťažko získava. Veľkopredajcovia spravidla nepredávajú také odrezky aké potrebujú amatéri na svoje ďalekohľady. Namiesto teflónu je však možné použiť polytetrafluoretylén predávaný pod obchodným názvom flexon. Má v podstate identické trecie vlastnosti ako teflón no je lacnejší,Teflónové materiály (teflón, flexon, teflónovanú laminátovú fóliu, …) vyrába napríklad firma Technoplast z Chropyně a na Slovensko ich distribuuje spoločnosť Norem Trade.

Skúsenosti z realizácie

Na klzné vlastnosti trecích ložísk má vplyv správna veľkosť ako aj dostatočný kontakt. Sám som sa presvedčil, že v prípade voľby veľkej plochy ložiska nebol pohyb ďalekohľadu ideálny. Na dosiahnutie deklarovaných koeficientov trenia je potrebné teflón zaťažiť tlakom 1 – 3 kg/cm². Práve veľká plocha pôvodných teflónových podložiek spôsobovala nedostatočný prítlak a zadŕhanie pohybu. Zmenšenie trecej plochy a zároveň jej úprava spôsobili zlepšenie pohybu.

Úprava trecích plôch spočívala v zabrúsení dosadacích plôch voči klznému ložisku. Obojstrannou lepiacou páskou som prilepil brúsny papier č. 180 na výškové ložisko a otáčaním montáže hore a dole som zabrúsil klzné dosadacie plochy – všetky štyri naraz. Nasledovalo vyčistenie všetkých ploch od zbytkov po brúsení a hlavne od brusiva. To by mohlo spôsobiť neskôr značnú škodu. Aby som mal istotu dokonalého kontaktu, nalepil som na pripravené klzné plochy obojstrannú penovú lepiacu pásku (používa sa na prilepovanie zrkadiel na obklad) a až na túto pásku som prilepil teflónovu laminátovú foliu. Výsledok vidno na obrázku.

Pohyb prístroja je veľmi dobre kontrolovateľný ako vidno aj na priloženej animácii. Je na nej nafilmovaný Mars pomocou webkamery, pričom zreteľne vidieť pohyby nastavujúce obraz planéty na plochu čipu.

Prvú variantu ložísk som na postriekal silikónovým olejom. S cieľom znížiť koeficient trenia a zlepšiť tak ovládanie prístroja som dosiaho presný opak. Koeficien trenia sa síce zmenšil ale natoľko, že sa začal prevažovať pri výmene malého okuláru s priemerom 24,5mm za veľký a ťažký s priemerom 31,25mm. Po čase sa naopak začalo prejavovať primŕzanie – lepenie montáže, Silikónový olej nachytal z prostredia rôzne nečistoty a montáž sa začala zadŕhať. Našťastie sa mi podarilo odstrániť všetky zbytky silikónového oleja.

Verím, že tieto skúsenosti pomôžu ďalším konštruktérom pri vylepšení pohybu ich prístrojov.