УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ЗЕРКАЛА ТЕЛЕСКОПА Российский патент 1995 года по МПК G03B7/18 

Изобретение относится к телескопостроению и может быть использовано для крепления зеркал крупногабаритных телескопов, в частности космических.

Известно устройство внутреннего крепления зеркала, содержащее корпус оправы с закрепленными на нем опорами, контактирующими со стенками глухих отверстий, выполненных в нерабочей поверхности зеркала, опоры выполнены в виде упругих в радиальном направлении лепестковых многослойных термокомпенсаторов [1]
При использовании упругих лепестковых элементов в качестве опор для зеркал малой кривизны (при расположении опор перпендикулярно отражающей поверхности) не будет жесткой фиксации зеркала. При действии нагрузок в осевом направлении такие опоры не обеспечивают надежного закрепления.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для крепления оптического зеркала в оправе, содержащее центральную радиальную опору и торцовые опоры, каждая из которых выполнена в виде приклеенной к зеркалу опорной пяты, соединенной с оправой при помощи тяги, пружины, установочного винта и шаровой опоры, при этом боковая поверхность опорной пяты выполнена сферической [2]
В известном решении при действии вибродинамических нагрузок поверхность зеркала деформируется. После прекращения действия нагрузок зеркало начинает возвращаться в исходное состояние, однако трение в направляющих центральной радиальной опоры препятствует этому, в результате чего форма поверхности зеркала не восстанавливается полностью.

Целью изобретения является восстановление формы поверхности зеркала после прекращения действия перегрузок, а также компенсация температурных деформаций в диапазоне ± 50^о.

Цель достигается тем, что в устройстве крепления зеркала телескопа, содержащем основание с тремя равномерно расположенными по окружности шаровыми опорами со сферическими головками, а также ползуны, установленные с возможностью перемещения в соответствующих направляющих, жестко соединенных с основанием, шаровые опоры жестко установлены на ползунах, при этом оси направляющих пересекаются в одной точке, лежащей на оси зеркала, и расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси зеркала, а центры сферических головок шаровых опор расположены в плоскости, проходящей через центр масс зеркала и перпендикулярной оси зеркала; центры сферических головок шаровых опор расположены по окружности, радиус которой равен 2/3 радиуса зеркала.

На фиг. 1 представлено устройство крепления зеркала телескопа, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 конструкция шаровой опоры,
Зеркало 1 установлено на основании 2 (фиг. 1, 2) с помощью трех шаровых опор 3, которые равномерно расположены по окружности, радиус которой составляет 2/3 радиуса зеркала 1.

Шаровые опоры 3 жестко связаны с ползунами 4 (фиг. 3), которые установлены в направляющих 5. Направляющие 5 неподвижно закреплены на основании 2 таким образом, что их оси расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси зеркала 1, и пересекаются в точке 0 (фиг. 1), лежащей на оси зеркала 1.

Между ползуном 4 и соответствующими ему направляющими 5 установлены шарики 6, которые обеспечивают перемещение ползунов 4 по направляющим 5 с минимальным трением.

Сферическая головка шаровой опоры 3 непосредственно контактирует своей сферической поверхностью А с коническими поверхностями Б колец 7, расположенных во втулке 8, через которую осуществляется соединение шаровой опоры 3 с зеркалом 1. Центры сферических головок шаровых опор 3 должны быть расположены в плоскости В, проходящей через центр масс зеркала 1 и перпендикулярной его оси (фиг. 2). Регулировка положения шаровых опор осуществляется с помощью прокладки (фиг. 3).

Устройство работает следующим образом.

В процессе эксплуатации телескопа происходит изменение температурного поля. При этом размеры зеркала 1 и основания 2 из-за различных температурных коэффициентов линейного расширения изменяются неодинаково. Коэффициент линейного расширения материала основания значительно больше коэффициента материала зеркала.

Например, при повышении температуры основание 2 нагревается, а его линейные размеры увеличиваются, а направляющие 5, жестко связанные с основанием 2, начинают перемещаться относительно ползунов 4, жестко связанных с шаровыми опорами 3, на которых установлено зеркало 1. Таким образом происходит перемещение основания 2 относительно зеркала 1, вызванное изменением температурного поля. При этом не происходит деформация зеркала 1 при изменении линейных размеров основания 2.

Аналогичный процесс происходит при уменьшении температуры.

При действии перегрузок, направленных вдоль оси зеркала 1, имеют место упругие деформации зеркала, установленного на опорах 3. После прекращения действия перегрузок зеркало 1 возвращается в исходное состояние, преодолевая при этом трение в опорах 3.

Расположение центров сферических головок шаровых опор 3 в плоскости В центра масс, перпендикулярной оси зеркала 1, а также контакт шаровых опор 3 сферическими поверхностями А с коническими поверхностями Б колец 7 обеспечивают минимальную работу сил трения, препятствующих возвращению зеркала 1 в исходное состояние.

Описанное техническое решение обеспечивает компенсацию температурных деформаций путем создания возможности свободного перемещения зеркала и основания друг относительно друга при изменении температурного поля, а установка зеркала на трех шаровых опорах и конструкция опор обеспечивают минимальную работу сил трения, которую необходимо преодолеть при возвращении зеркала в исходное состояние после прекращения действия перегрузок.

Использование: телескопостроение для крепления зеркал крупногабаритных телескопов, в частности космических. Сущность изобретения: устройство крепления зеркала телескопа содержит основание с тремя шаровыми опорами, равномерно расположенными по окружности. Опоры жестко установлены на ползунах, которые имеют возможность перемещения в соответствующих направлениях, жестко соединенных с основанием. Оси направляющих пересекаются в одной точке, лежащей на оси зеркала, и расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси зеркала. Центры сферических головок шаровых опор расположены в плоскости, проходящей через центр масс зеркала и перпендикулярной оси зеркала. Центры сферических головок шаровых опор расположены по окружности, радиус которой равен 2/3 радиуса зеркала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО КРЕПЛЕНИЯ ЗЕРКАЛА ТЕЛЕСКОПА, содержащее основание с тремя равномерно расположенными по окружности шаровыми опорами со сферическими головками, а также ползуны, установленные с возможностью перемещения в соответствующих направляющих, жестко соединенных с основанием, отличающееся тем, что шаровые опоры жестко установлены на ползунах, при этом оси направляющих пересекаются в одной точке, лежащей в одной плоскости, перпендикулярной оси зеркала, а центры сферических головок шаровых опор расположены в плоскости, проходящей через центр масс зеркала и перпендикулярной оси зеркала. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что центры сферических головок шаровых опор расположены по окружности, радиус которой равен 2/3 радиуса зеркала.