DIY把太阳系摆在你床头

把太阳系摆在你床头 叶子疏 2011-08-19 14:02:54 想把太阳系搬进自己家里，时不时拿出来秀一下你的天文知识吗？现在机会来了。DIY太阳系仪，不管是总让你泛起浓浓乡愁的火星，还是冷冰冰的远邻海王星，从此都将触手可及。从今天起，做一个自然控，拥抱属于你的太阳系吧！ 分享到： 新浪微博 人人 豆瓣 QQ空间 腾讯微博 DIYer: draugninja 制作时间: 一星期 制作难度: ★★★★☆ GEEK指数: ★★★★☆ 编译来源 太空爱好者们好！首先来一点背景知识，太阳系仪是一个太阳系行星系统的机械模型，用来展示行星的运动和相对位置。一个大型的太阳系仪包括所有的已知行星（传统的太阳系仪只到木星轨道）。Orrery这个名字是查尔斯·博伊尔，奥雷里伯爵四世（Charles Boyle, 4th Earl of Orrery，1674 –1731）起的，我猜他一定很喜欢这类东西（太阳系仪的英文名是Orrery）。 我选用了10个行星模型，包括冥王星和阋神星，整个模型的比例经过改动（见步骤1）。你可以很容易猜到，行星之间的距离并不按实际比例。我的模型没有包含机械驱动，虽然每个星球都可以单独旋转。 想知道更多的信息，或者DIY一台真正的机械太阳系仪，请参考 克莱顿·博耶的太阳系仪 的美丽设计。 双向电梯 · 1   计算 · 2   关于矮行星 · 3   第一部分：行星需要的材料 · 3.1   材料 · 3.2   设备 · 4   胶合木块 · 5   切割模板 · 6   切割木块 · 7   球体成型 · 8   添加一些额外设计：金星，地球，天王星，海王星 · 9   土星环 · 10   完成行星制作 · 11   结构部分-所需材料 · 11.1   太阳部分 · 11.2   结构 · 11.3   设备 · 12   旋转销 · 13   旋转座 · 14   弯管接头 · 15   添加水平和垂直杆 · 16   月球 · 17   配重 · 18   木星和土星的配重 · 19   基座 · 20   第四部分：太阳 · 21   收尾 1   计算 1. 多么漂亮！ 2. 地球看起来这么点…… 3. 开始的时候月球被放大了2倍。稍后我将它放大到5倍以现地月间的大小比例。 · 不关心比例计算的人请直接跳到下一步，死理性派和自然控留下。 1. 这个值被修改到5 2. 阋神星稍后才包括进来 3. 为简单起见没有包括 4. 太阳的大小随设计变化而变化。 · 我把木星的直径设为7英寸，然后以此推算其他行星的大小。注意7英寸的实际尺寸比它听起来要大得多也比想象中重的多（最后的木星约重3磅）。最终设计上的许多地方受限于木星和土星的重量。 · 类地行星和月球的尺寸放大了5倍，这样它们就能被清楚地看到（在下面的照片中，冥王星的直径为0.6英寸，大约是放大前的正确地球尺寸）。由于一个现在还不便说明的原因，太阳实际上没有按比例制作。 · 下面的计算没有包括阋神星。不管它事实上比冥王星更大，还是仅仅是看上去比较大，我选用了近期半径中较小的值。所有的数据来自NASA，在Excel中换算，并在Photoshop中模拟了大小比例。 2   关于矮行星 · 冥王星的“降级”对我们中的很多人是一个情感和智力上的挑战。新的行星要求一个天体有能力去“清扫周边轨道”，这仍然让人觉得很武断。因此，在我的太阳系仪（就象在新墨西哥州）冥王星仍然作为一个行星保留着。如果保留冥王星的话，阋神星肯定也在，其他的准行星，比如鸟神星，谷神星，妊神星由于尺寸的原因无法保留（0.38英寸的谷神星只比我需要在上面钻的孔稍微大那么一点）。 3   第一部分：行星需要的材料 3.1   材料 ○ 木球：为了几种不同的颜色，我选用了各4~5英尺的红橡木，红木，核桃，山核桃，和枫树木料。 注意：我没有在做木球时全用掉它们，但是在做太阳系仪支架的时候全用光了，又补充了些。 ○ 木板：我用的是胶合板，纸板或者毡板也是可以用的。 ○ 铜片,用来做土星环 ○ 黄铜棒，直径1/8英寸，用来支撑土星环 ○ 木工胶，我用了Titebond牌的。 ○ 环氧胶和镶嵌材料（可选） 3.2   设备 ● 台锯 ● 带锯 ● 线锯 ● 砂光机 ● Dremel电磨，带打磨和雕刻部件 ● 木材烧灼器(可选)(译注:不确定译名。 Wood Burner,后文看是一种类似电烙铁的在木料上烫出焦痕的设备) 注意：不是所有这些设备都不可或缺。锤子，凿子和充分的耐心可以代替带锯，一个电磨在打磨的时候也非常有用，但不是缺了它就不行。一台车床和它的使用技巧几乎可以取代上面列出的所有设备。 4   胶合木块 · 每块木板都需要切成方块，刨平，然后裁为相应尺寸才能粘接成块。粘接恰当可以避免之后的额外工作：你裁切的尺寸离最后的球体要求越近，后面工作的时候就会越轻松。 1.我精力充沛的妈妈帮着粘了9个木块 · 薄木板不能短时间内粘接太多层，因为它们会变形弯曲。当把薄板粘接成厚层时，清洁表面，上胶，然后再重复。在粘上另一层前至少等待30分钟，并且在对粘好的木块作任何加工前等待24小时直到胶固化。 5   切割模板 · 现在你需要一个模板，用一块胶合板，毡板或者纸板切掉一个圆，直径等于你需要的行星球体。这个模板会是将木球加工到正确大小和形状的模具。模板材料越牢固，你在尝试将行星半成品穿过它时就越不可能损坏模板。 6   切割木块 1.金星 · 在上砂光机之前先在带锯上切出一块圆柱形木料会非常节省时间。这不是非常安全，特别是对大型行星来说。加工时注意安全，每次只削掉其中一小部分。最后的圆柱体直径应该等于或者稍微大于最终的球体直径。 · 确保你在一个具有平坦表面的平台上切割，在任何情况下都尽量避免锯条削出一个曲面。这可能会为之后的工作节省大量的时间，但也可能导致卡锯，锯条碎裂，甚至伤到你的手。 7   球体成型 1. 金星 2. 海王星 3. 天王星 · 如果你认为用砂光机打磨出一个球体的过程将会非常的枯燥乏味，那么你是正确的。并且这也不很准确，你无法得到一个完美的球体。但是你可以通过目测和使用模板得到非常接近的形状。 · 工作从木块的边角开始，根据目测判断直到木块几乎变成球形，然后开始使用模板。尝试让木球穿过模板上的洞，之后标记下那些过于突出的部分，打磨这些部分，然后重试。使用40号砂纸会让工作变得容易些。 · 在木块已经符合模板形状以后，使用dremel电磨将那些仍然有棱角的部位打磨顺滑。 · 一般来说选用较小的行星尺寸有利于成型，对于任何5英尺以上的球体，请在计划中留出大量的加工时间。 8   添加一些额外设计：金星，地球，天王星，海王星 1. 天王星 1.海王星 · 以一本古老的地图集为指导，我用木材烧灼器在地球上烧出各大洲的形状。用岩石镶嵌在金星，天王星和海王星上，给它们创造一点颜色。你可以从所有的岩石店铺买到大量的石头然后自行粉碎它们，或者多花一点钱买粉碎好的。如果打算自行粉碎，记得千万不要买玛瑙，它的成分里有石英，不仅很难粉碎，并且粉尘对肺有害。粉碎好的孔雀石价格昂贵，但是你可以买到便宜的小块废料然后自己动手。我用一些蓝色石料的混合物给海王星上色，有些买来就是石粉，有些是我自己砸的。我也用了电磨来雕刻我的设计，并使用混合了沙子的环氧树脂作为填料。 9   土星环 1. 黄铜棒 · 用旧的生锈铜片做土星环。我用铁皮剪剪下了一个环，用电磨的打磨工具修边，再用一个钻床在土星球体赤道周围钻上8个1/8英寸大的孔，最后切割打磨一根直径1/8英寸的黄铜棒成小棒，来支撑做好的环。 · 注意：土星环的尺寸不按比例 10   完成行星制作 · 作为收尾工作，我用手工打磨比较小的行星，用电磨打磨较大的行星。一个电磨为那些小球节省了很多很多的麻烦。我用了150号，180号和220号的砂纸。在打磨之间用湿布擦拭会提高抛光质量并使过程更顺利。 · 结尾的时候我用了1/2纯桐油和1/2矿物油的混合物，在一个泥瓦匠的罐子里混合，涂刷在做好的行星上并用手抹均匀。 · 最后我用抹布擦干星球并等待干燥。然后我找来一块0000号的钢丝绒擦磨，刚好能让表面粗糙得恰到好处。然后我擦去磨出的碎屑并重复以上过程。桐油，抹布，干燥，钢丝绒，桐油，这样重复七次。 11   结构部分-所需材料 1. 球体不容易在sketchup里表现出来 2. 反向配重 3. 这个设计无法在现实中实现.... 11.1   太阳部分 ○ 14英寸x4英寸x3/4英寸硬木片（我用的是红木） ○ 1/4英寸铝棒 11.2   结构 ○ 1根空心钢管（7/8英寸直径，6英尺长） ○ 旋转座用木料（我用白橡木） ○ 配重用木料（我用白橡木和红橡木）。 ○ 基础用木料（我用核桃木） ○ 附加重量（我用的是铅粒，可在任何体育用品商店买到，还有混凝土用来填充空隙） ○ 3个重量2.5磅的棒状重物（土星和木星的反向配重） ○ 8个（1/2英寸×1/2英寸），2个（0.75英寸× 0.75英寸）黄铜弯管接头（可以在任何五金商店的管道部门买到） ○ 1/2英寸木销钉，用来和弯管接头搭配 ○ 7/8英寸木销钉，用来连接灯和反向配重 ○ 0.75英寸木销钉，用来连接大的弯管接头 以下少许： ○ 1/4英寸直径钢棒（用于水平杆） ○ 3/16英寸直径的钢棒（用于垂直杆） ○ 0.5英寸直径空心钢棒（水平杆，用于较重的行星） ○ 1/8英寸直径黄铜棒（用于垂直杆和旋转销）* * 黄铜垂直杆表明，地球已经被放大了5倍比例，而钢制垂直杆表明对应的行星并没有被放大。 11.3   设备 ● 台锯 ● 钻床（各种大小的钻头，包括平底钻嘴） ● 带式砂光机 ● 斜切锯 ● DREMEL电磨，带有金属切割轮 ● 电动磨光机 12   旋转销 1.没有打磨的一端 · 行星在一个插入6英寸长空心管的销子上旋转。我用钻床（1/8英寸的钛钻头）在金属管上每隔2.5英寸钻出一个穿透的洞，起始点大约在管道一端下方8英寸的地方。 · 在步骤8里我用同样的准备了黄铜销子。 · 每一根金属棒都需要打磨到尺寸适合。打磨同时能使这些其貌不扬的金属棒闪闪发光。我用100号和150号砂纸在电动磨光机上打磨金属，然后在带式砂光机上用80号砂纸打磨旋转销。这些销子的一段没有打磨，这样可以防止销子松脱并掉入空心管。每个销子大约比1.5英寸稍短一点。 13   旋转座 · 我用斜切锯，台锯，刨床（不按顺序）切出2英寸x3英寸x3英寸的旋转座。靠带有平地钻嘴的钻床钻通一个7/8英寸宽的通孔，然后是一个1.5英寸直径的凹陷区域。这个区域用于遮蔽旋转销，并且有助于在放置木块就位时避免旋转销松动。 14   弯管接头 1.不要一不小心把自己的手指用环氧胶粘住了。 · 为了让每一根水平杆和垂直杆之间能够紧密结合，我在每个弯管接头的两端都用环氧树脂胶粘接木销钉。木制插件的末端用带式磨光机打光，然后用钻床钻出同对面相比适当大小的孔。我给土星和木星安上了较大的弯管接头，因为它们比较沉重。 15   添加水平和垂直杆 · 旋转座和弯管接头上要为相应的金属杆钻孔。我在那些被放大了5倍尺寸的行星上用黄铜垂直杆作标识，然后没有被放大的行星用普通的钢质垂直杆。对小尺寸行星（水星，火星，冥王星，阋神星），使用1/4英寸水平杆和1/8英寸垂直杆。对于其他类地行星（金星，地球），用1/4英寸水平杆和3/16英寸垂直杆。对于大型气体行星（木星，土星），用0.5英寸空心水平杆和1/4英寸垂直杆。对于天王星和海王星，用1/4英寸水平杆和3/16英寸垂直杆。 · 由于显而易见的原因，距离在任何意义上都不是等比例的。我试图尽可能保持行星间的水平距离，并基于美学选择垂直杆的长度。 · 每一根金属杆用DREMEL电磨切割，并用带式和电动砂光机上打磨。 16   月球 · 地月系基本上是其他旋转部分的微缩版本。月球在一个六角螺母上旋转，它粘接到地球的垂直杆上并且打磨光滑。旋转块是一个1英寸见方的立方体，有一个0.5英寸的凹孔承载六角螺母。我用一根1/8英寸的黄铜棒弯成90度角作为月球的水平/垂直杆。由于体积小，我就没有给月球加反向配重（虽然我会不得不在灯的另一方向上加反向配重）。 · 为了简便起见，月球是这个太阳系仪中包含的唯一一个卫星。 17   配重 · 配重用的木块需要钻孔并在必要的时候加重来平衡行星和金属棒的重量。我并未通过计算，而是通过尝试和调整完成了它们。如果任何人能够指导我如何适当地通过行星地重量和距离计算需要的配重以弥补这一点，我会非常感谢。 · 对于大多数的反向配重我能够用一个平面钻嘴钻出7/8英寸直径，3~5英寸深的孔，并且用铅粒和混凝土填充这个孔来获得要求的重量。配重块的尺寸完全取决于所需要的重量，我将它限制为从金属棒到配重块末端距离小于9英寸。用5/16英寸的金属棒连接配重块和旋转座（对于有些配重金属棒本身的重量就够了）。如果你对更精确的尺寸和重量感兴趣请联系我。 · 在放上配重后，我将合适尺寸的木销钉插入洞中，用环氧胶粘牢，最后打磨光滑。 · 但是土星和木星需要一些额外的工作。。。 18   木星和土星的配重 · 木星的重量是3磅，金属棒长大约1.5英尺。我估计一个正确的配重大约需要8磅，这样的重量没法通过铅粒和混凝土得到。最后我用了2.5磅重的配重，并且在周围连接了一些木块——木星额外两个，土星额外一个。由于尺寸的限制在木星和土星上我无法获得完美的平衡（木星大约需要6磅的配重，而土星大约需要3.5磅）。 · 首先我准备了一些3/4英寸x5英寸x7英寸的红橡木板，木星需要3块而土星需要2块。我标记了配重的尺寸，并用钻床（平面钻嘴，万能）钻出一个配重物的空间。最后非常小心地用凿子扩大这一空间（由于在凿木块时不够小心，我失去了不止一块木板。）。 · 由于木星的木块需要2倍重量，我用一个曲线锯切出一个装配重物的空间。木星现在有三个配重木块，一个有凹槽，一个有洞，一个未作改动。土星有两个木块上面都有凹槽。 · 接下来是胶粘时间！我将重物放入，并用铅粒和混凝土填充空隙来最大化增加重量。然后我把这些木块用木工胶粘好并夹紧。 · 所有的木块粘好以后我用台锯将它们切成边缘整齐的正方形。 19   基座 · 基座的设计来自我母亲设计的一个灯，她也为我的基座作了大多数的切割木块和胶接的工作，还准备了卯榫和搭接接头。妈妈的贡献随处可见，特别在我的制作里！ · 你可以在照片中看到，这个基座包含两个交叉的木块和四个直立木块。直立木块通过卯榫接头连接并粘接到横向交叉块。两个核桃木块被切断并粘接成大约3英寸x 3英寸x20英寸。在台锯上使用裁墙纸的刀片能够在交叉木块上做出一个搭接接头。 · 直立木块通过卯榫关节连接到基座。用钻床钻出榫眼，之后使用凿子微调到适合的形状。使用台锯锯出每一个垂直的榫头。做好榫头后，用带锯修整美化立柱形状。 · 正巧我买到的6英尺钢管上两端都有螺纹。我妈妈发现一根可以拧入我的钢管的带螺纹钢筋，用钻床在交叉木块上钻出洞，插入带螺纹的钢筋，并且用环氧胶胶接牢固。 · 打磨，胶合，完工。 20   第四部分：太阳 · 最初设计的模型里包含一个地板照明灯。但是在设计了一打灯罩以后，我决定放弃灯用一个更为简单的设计。在这些照片里太阳只完成了一半——最终的设计里会包含一根十字金属棒和两个弯曲的铝棒。 · 最终的太阳设计里包括一个搭接接头，更多信息请参阅步骤20。 21   收尾 · 我把每个金属-木料接触处都用环氧树脂粘牢，每个木料间的接触则用木工胶粘。我没有粘步骤12中的铜旋转销或者行星球体，因为我希望仍然可以将它们无损拆开。 · 最后用220号砂纸打磨了所有的金属棒，并且用步骤10中的木料表面处理方法给基座和木块表面做了收尾。