谐波赤道仪与蜗轮蜗杆赤道仪有所不同,谐波赤道仪不需要精确平衡。相反,它本身带有负载扭矩输出,并且具有无回差的特性。因此,即使没有额外的重锤或平衡配件,它也可以驱动望远镜进行精准跟踪。
谐波赤道仪输出的扭矩主要用来抵消望远镜自身因重力而产生的扭矩(重力矩)。这个重力矩是重力和力臂的乘积。望远镜的力臂可以大致看作是望远镜的重心位置到RA旋转轴的距离。这个距离会因望远镜姿态方位的变化而变化,最大值在望远镜“躺平”的位置,即望远镜观测翻中天前后的位置。因此,即使望远镜重量相同,由于结构或摆放方式的不同,望远镜的重心不同,会导致重力矩不同。
通常,我们将重力矩归算到一个标准的力臂长度,如20cm(或25cm),以便确定负载重量。
值得一提的是,由于使用赤道仪的地理纬度各不相同,除了在赤道附近,RA轴在运动时也不是完全垂直于重力矩的方向。因此,不同的使用纬度也会影响谐波赤道仪的表现。
当然,谐波赤道仪的输出扭矩并非无限制的,它受到其自身承载能力以及输入端扭力的限制。对于AM5和AM3而言,正常情况下最大的限制来自于驱动电机扭力的不足,可能导致失步现象。一旦电机失步,整个传动端会面临滑落的风险。在这种情况下,若我们需要增加谐波赤道仪的负载能力,就需要引入配重。配重的目的是为谐波输出端提供一个反向的力矩,这样,在相同的运动状态下,谐波就能够得到额外的支持来对抗望远镜的重力矩。
回到我们的AM5,无重锤负载13kg,有重锤负载20kg,均以20cm力臂计算。重锤的选取是在重锤杆上加一个5kg的重锤。据简单的物理计算,图中展示5kg的重锤位于25cm的力臂处,再考虑重锤杆的重量(1kg估算),给AM5提供的反向力矩即可得出:
相当于在望远镜端额外增加了6.kg的负载,使得我们的AM5带重锤能够承载20kg。
所以如果仅仅是超过13kg不到20kg的望远镜,也可以选择小于5kg的重锤来满足需要(甚至只需要拧上重锤杆),当然,这个并不会影响到谐波的表现。
然而,重锤并非可以无限加的。尽管这样做似乎会让赤道仪负载望远镜的能力无限上涨,但事实并非如此。原因有两个:
首先,赤道仪的重锤杆固定结构受到限制,无法无限制地增加重量(或重力矩),否则会导致赤道仪本体盖板结构永久性变形。
其次,还涉及到转矩的概念,需要进一步深入讨论。