ЗЕРКАЛО ТЕЛЕСКОПА Российский патент 1995 года по МПК G02B23/02 G02B5/10 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к астрономическим телескопам.

Известны конструкции зеркал, состоящих из нескольких отражающих компонентов [1] Зеркало состоит из нескольких параллельных плоских прямоугольных полосок, установленных в оправе, содержащей последовательность отстоящих друг от друга параллельных крепежных изогнутых элементов, форма которых согласована с контуром изогнутого зеркала. Более длинные стороны отражающих полосок закреплены между парами крепежных элементов и деформированы с помощью установочных устройств.

Недостатками такой конструкции зеркала являются недостаточная надежность функционирования при эксплуатации в динамических условиях, при пережатии отражающих полосок они могут быть деформированы, нет технических средств, влияющих на крепление отражающих элементов, нет информации о положении этих элементов в космосе, плохо переносят вибрацию и удары ≈ 12 g.

Наиболее близким техническим решением является конструкция зеркального телескопа, содержащая главное зеркало, которое состоит из регулируемых зеркальных сегментов [2] Перемещение последних происходит по концентричным относительно центральной оси круговым направляющим, перемещаемым вдоль центральной оси, закрепленные на опорной штанге отклоняющие зеркала.

Недостатками такого решения являются потери света из-за тяг и штанг, расположенных между отражающими вторичными зеркалами, недостаточно жесткая фиксация отражающих элементов на направляющих, конструкция нежесткая при функционировании ее в динамических условиях, не выдержит удары и вибрацию ≈ 12 g. Если такие отражающие поверхности жестко закрепить на штангах, то либо будет сильная деформация отражающих поверхностей, либо будет ненадежная их фиксация и, следовательно, ненадежное функционирование их в космосе.

Цель изобретения уменьшение деформаций и повышение надежности сохранения рабочего положения отражающих поверхностей зеркала при работе телескопа в динамических условиях.

Цель достигается тем, что в зеркале телескопа, содержащем центральное и периферийные отражающие поверхности в оправках и средства их крепления, отражающие поверхности зеркала снабжены датчиками положения, расположенными за их тыльной стороной симметрично смежным торцевым плоскостям отражающих поверхностей и электрически связанными с приводами последних с возможностью их наклонов, а средства крепления каждой периферийной отражающей поверхности выполнены в виде зажимных устройств, включающих патроны, равномерно расположенные в введенных в оправы хвостовиках, причем каждый патрон содержит корпус, закрепленный на общей раме, введенной в средства крепления, внутри которого помещена регулируемая среда, предпочтительно гидропласт, упирающаяся через две диаметрально противоположные полуоси в два подпружиненных между собой башмака и в боковом цилиндрическом канале корпуса в подпружиненный шток, сопряженный с воздуховодом, соединенным с общей пневматической камерой, при этом наружная поверхность башмаков патрона и внутренняя поверхность хвостовиков оправы каждой периферийной отражающей поверхности зеркала выполнены тороидальной формы, причем центры радиусов их размещены в центре симметрии каждой отражающей поверхности, а две полуоси патрона установлены в направлении и по радиусу к центру отражающей поверхности.

На фиг. 1 изображен общий вид зеркала с хвостовиками оправ одной отражающей поверхности; на фиг.2 разрез А-А по периферийному и главному зеркалу; на фиг. 3 разрез патрона; на фиг.4 вид патрона сверху на его прижимные башмаки.

Зеркало телескопа содержит центральную отражающую поверхность 1 (фиг.1) и окружающие ее несколько периферийных отражающих поверхностей 2. Каждая из периферийных отражающих поверхностей 2 наклонена к центральной отражающей поверхности 1, образующих общее адаптивное вогнутое зеркало. Каждая отражающая поверхность 2 зеркала имеет оправу 3 (фиг.2) с хвостовиком 4 и соответствующие средства крепления. Зеркала 2 расположены на торцовых подпружиненных оправах 5 с приводами 6. По центру зеркало 1 шарнирно расположено на оси 7, установленной в подшипниках 8. Между отражающими поверхностями 1 и 2 с тыльной стороны на общей раме 9 установлены датчики 10. С тыльной стороны отражающих поверхностей прикреплены зеркала 11, позволяющие фиксировать смещение отражающих поверхностей телескопа. Датчики 10 электрически связаны с приводами 6, приводящими отражающие поверхности 2 в первоначальное положение при их разъюстировке. Для транспортировки или вывода в космос телескопа в средства крепления периферийных отражающих поверхностей 2 адаптивного зеркала введены зажимные устройства, включающие несколько патронов 12, равномерно расположенных внутри хвостовиков 4 оправы 3 отражающих поверхностей 2. Каждый патрон 12 содержит корпус 13 (фиг.3 и 4), внутри каждой размещена регулируемая среда 14, например гидропласт. Последний упирается через две диаметрально противоположные полуоси 15 в два подпружиненных башмака 16 и в боковом цилиндрическом канале 17 корпуса 13 в подпружиненный шток 18, сопряженный с воздуховодом 19 (фиг.1), соединенным с общей пневматической камерой 20. Наружная поверхность башмаков 16 (фиг.2) и внутренняя поверхность хвостовиков 4 оправ 3 каждой периферийной отражающей поверхности 2 главного зеркала выполнены тороидальной формы. Центры радиусов их размещены в центре симметрии каждой отражающей поверхности 2 (фиг.1). Две полуоси патрона 12 установлены в направлении и по радиусу к центру отражающей поверхности 2. Каждый корпус 13 патрона закреплен на общей раме 9.

При работе телескопа все отражающие поверхности 1 и 2 зеркала покоятся на оправках 5. При транспортировке отражающие поверхности зажимают в хвостовиках 4 их оправ 3. Для этого при подаче высокого давления из системы общего воздуховода шток 18 переместится до упора во внутреннюю полость корпуса 13 патрона 12, заполненного регулируемой средой гидропластом 14. Под воздействием вдавленного штока 18 часть гидропласта 14, равная объему вдавленного в него штока, раздвигает с усилием в разные стороны полуоси 15 и башмаки 16. Последние осуществляют силовое замыкание между хвостовиком 4, установленным на оправе 3 отражающей поверхности 2, и рамой 9, на которой установлены корпуса 13 патрона 12. После сброса высокого давления в системе пружины башмаков 16 устанавливают их в исходное положение и, следовательно, отражающие поверхности 2 зеркала в свободном незажатом положении на оправах 5.

Гидропласт по сравнению с другой регулируемой средой имеет преимущество из-за своей тягучести, он не попадает в зазоры, поддается воздействию, не горит и надежно фиксирует.

Использование: оптическое приборостроение. Сущность изобретения: зеркало содержит центральное 1 и шесть периферийных 2 отражающих поверхностей (ПОП), их оправы 3, общую раму 9, средства крепления ПОП 2 и датчики 10 их положения, электрически связанные с приводами 6 ПОП 2, установленных с возможностью их наклонов и расположенных за их тыльной стороной на общей раме 9. В средства крепления ПОП 2 входят зажимные узлы с патронами. Каждый патрон содержит корпус, внутри которого помещена регулируемая среда (РС) с диаметрально противоположными полуосями, упирающимися в два башмака, наружная поверхность хвостовиков 4 оправ 3 выполнена тороидальной формы. В боковом канале корпуса размещен подпружиненный шток, сопряженный с воздуховодом. В нерабочем состоянии все ПОП 2 находятся зажатыми. Башмаки под воздействием РС прижимаются к внутренним поверхностям хвостовиков 4 оправ 3. На РС воздействует подпружиненный шток, а на последний воздух из воздуховода. В рабочем состоянии воздух из воздуховода выпускают, ослабляют шток, РС перетекает в боковой канал корпуса 1 патрона, освобождая оправку 3 ПОП 2 от башмаков. Датчики положения 10 ПОП 2 выдают информацию на привод 6, устанавливая ПОП 2 в исходное начальное положение. Такая конструкция зеркала позволяет уменьшить деформации отражающих поверхностей зеркала и повысить надежность сохранения рабочего положения отражающих поверхностей зеркала при работе телескопа в динамических условиях. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ЗЕРКАЛО ТЕЛЕСКОПА, содержащее центральное и периферийные зеркала в оправах и средства крепления зеркал, отличающееся тем, что зеркала снабжены датчиками положения, расположенными за их тыльной стороной, на которой размещены дополнительные зеркала, симметрично промежутку смежных зеркал, и электрически связанными с дополнительно введенными приводами зеркал, выполненными с возможностью их наклона, при этом средства крепления каждого периферийного зеркала выполнены в виде зажимных устройств, включающих патроны, расположенные во введенных в оправу хвостовиках, причем каждый патрон содержит корпус, закрепленный на введенной общей раме, внутри корпуса помещена регулируемая среда, две диаметрально расположенные полуоси, сопряженные с двумя подпружиненными друг относительно друга башмаками, в корпусе патрона выполнен боковой цилиндрический канал, в котором размещен подпружиненный шток, сопряженный с воздуховодом пневматической камеры, при этом наружная поверхность башмаков патрона и внутренняя поверхность хвостовиков оправы каждого периферийного зеркала выполнены сфероидальной формы, причем центры их радиусов совмещены с центром симметрии каждого зеркала, а две полуоси патрона направлены к центру отражателя. 2. Зеркало телескопа по п.1, отличающееся тем, что в качестве регулируемой среды используется гидропласт.