ОПОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК G02B23/16 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для опорных устройств, к которым предъявляется требование по обеспечению точной регулировки положения оборудования в горизонтальной плоскости, преимущественно оптических телескопов.

Известно устройство для регулирования основания телескопа по азимуту и высоте (Михельсон Н.Н. Оптические телескопы. Теория и конструкция. М.: Наука, 1976, с. 371 - 372). Известное устройство содержит основание, установленное на трех опорных узлах, один из которых, регулируемый по высоте, выполнен в виде стального пальца, оканчивающегося сферическими головками, входящими в выточки в закладных частях фундамента и в основании. На основании закреплен хвостовик, взаимодействующий с винтовым приводом, установленным на фундаменте. Посредством упомянутого привода телескоп может покачиваться на пальцах в горизонтальной плоскости вокруг регулируемой по высоте опоры. Этим регулируется азимут монтировки. Опорный узел в виде винтовой опоры позволяет регулировать наклон монтировки по широте.

Недостатком известного опорного устройства является относительно невысокая жесткость, что неприемлемо для телескопов, к которым предъявляются высокие требования по точности наведения и стабильности положения осей наведения. В оптических телескопах последнего поколения для наведения и слежения используют безредукторные приводы наведения с моментными двигателями, установленными непосредственно на осях наведения. К подобным телескопам предъявляются высокие требования по общей жесткости и частотным характеристикам. Последние должны быть в диапазоне 15 - 30 Гц. Существенное влияние на эти характеристики оказывает жесткость опорных узлов. При использовании в телескопе опор, выполненных в виде пальцев, частотные характеристики монтировки снижаются до 5 - 7 Гц, что обуславливает снижение точности слежения и исключает возможность использования безредукторных приводов наведения с моментными двигателями, вместо электромеханических приводов с зубчатыми передачами.

Кроме того, известное опорное устройство, предполагая опирание телескопа в трех точках и будучи оптимальным для треугольного и круглого в плане основания, не является рациональным для основания, имеющего в плане форму прямоугольника, так как при опирании такого основания на три точки появляются консоли, требующие дополнительных мер для обеспечения необходимой жесткости.

Известны рычажно-шарнирные уравнительные механизмы, обеспечивающие возможность равномерного распределения передаваемой нагрузки, применение которых исключает необходимость в дополнительных мерах для повышения жесткости основания (Кожевников С.Н. и др. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е перераб. и доп. Под ред. С.Н.Кожевникова, М.: Машиностроение, 1976, с. 508). Известные уравнительные механизмы содержат балансиры, снабженные сферическими шарнирами.

Недостатком известных уравнительных механизмов является то, что они не предполагают возможность взаимной подвижки и регулировки относительного положения элементов, между которыми они установлены.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является опорное устройство для экваториальной монтировки оптического телескопа по авт. св. N 1195324, G 02 B 23/16, 1985.

Известное опорное устройство содержит основание, которое установлено на закладных частях фундамента на трех опорных узлах. Два опорных узла выполнены в виде шаров, размещенных в конических гнездах верхних подпятников, закрепленных на основаниях, и нижних подпятников, которые своими опорными плоскостями установлены на расположенные в сепарирующих обоймах шарики опорных плит, закрепленных на закладных частях фундамента. Упомянутые опорные узлы выполнены регулируемыми по высоте. Третий опорный узел выполнен в виде винтового домкрата и взаимодействует с основанием при помощи шара, установленного в конусных углублениях основания и винта домкрата. При работе винтового домкрата на подъем или опускание происходит разворот основания телескопа в вертикальной плоскости вокруг шаров нерегулируемых по высоте узлов. При этом расположенные в сепарирующих обоймах шарики опорных плит обеспечивают возникающее при развороте линейное перемещение основания относительно опорных плит. Основание телескопа кинематически связано с механизмом регулировки по азимуту, закрепленным на фундаменте. При работе этого механизма происходит перемещение основания телескопа на шариках относительно опорных плит и разворот основания в горизонтальной плоскости вокруг шара винтовой опоры.

Недостатком известного опорного устройства является то, что в случае его использования для телескопа или иного объекта, имеющего прямоугольное в плане основание, у последнего появляются консоли, требующие дополнительных конструктивных мер для обеспечения необходимой жесткости. Кроме того, наличие двух нерегулируемых по высоте опорных узлов усложняет горизонтирование основания телескопа.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения точности наведения телескопа путем повышения жесткости опорного устройства.

Эта задача решается благодаря тому, что в опорном устройстве, содержащем основание, установленное на трех, снабженных опорными плитами опорных узлах, один из которых - регулируемый по высоте - снабжен подпятником с коническим гнездом, в котором размещен шар, взаимодействующий с основанием, а каждый из двух других выполнен в виде шара, размещенного в коническом гнезде нижнего подпятника, установленного на опорной плате, и контактирующего с соответствующим верхним подпятником, закрепленным на основании, согласно изобретению упомянутый регулируемый по высоте узел выполнен в виде рычажно-шарнирного уравнительного механизма, содержащего по меньшей мере один балансир с расположенным на нем подпятником с коническим гнездом, в котором размещен шар, контактирующий с опорной плоскостью основания. При этом остальные опорные узлы выполнены также регулируемыми по высоте. Причем верхний подпятник одного из них выполнен в виде опорной призмы, продольная ось которой расположена в вертикальной плоскости, проходящей через центры шаров этих опорных узлов.

Рычажно-шарнирный уравнительный механизм позволяет обеспечить четырехточечную опору для основания при сохранении, по существу, трехточечной схемы опирания опорного устройства на фундаменте, и тем самым придает дополнительную жесткость основания. Установленную в одном из опорных узлов опорная призма обеспечивает линейные перемещения основания относительно опорной плиты этого узла при регулировке по высоте упомянутого узла либо смежного с ним узла. Линейные перемещения основания, возникающие при регулировке по высоте опорного узла, снабженного уравнительным механизмом, обеспечивающим шары этого узла, контактирующие с опорной плоскостью основания. Кроме того, упомянутые шары, благодаря балансиру, обеспечивают также и линейное перемещение основания при регулировке по высоте двух других опорных узлов.

Рычажно-шарнирный уравнительный механизм может иметь два балансира, которые могут быть установлены на соответствующих опорных плитах и шарнирно соединены посредством регулируемой по длине тяги, сопряженной со смежными плечами балансиров. При этом на внешних плечах балансиров могут быть установлены подпятники с коническими гнездами, в каждом из которых размещен шар, контактирующий с опорной плоскостью основания. Такое исполнение позволяет создать относительно жесткий регулируемый по высоте опорный узел, обеспечивающий регулировку высоты путем изменения длины работающей на растяжение тяги.

Кроме того, регулируемая по длине тяга может быть снабжена винтовым механизмом с подшипником, воспринимающим осевую нагрузку. Оснащение тяги упорным подшипником позволяет уменьшить величину усилия, потребного для подъема основания при производстве работ по горизонтированию телескопа.

Технический результат использования изобретения состоит в повышении жесткости опорного устройства и в повышении удобства горизонтирования последнего при монтаже и эксплуатации телескопа.

На фиг. 1 схематически показан общий вид опорного устройства; на фиг. 2 - опорное устройство, вид сзади; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - рычажно-шарнирный уравнительный механизм, вид. Б на фиг. 2; на фиг. 5 - регулируемая по длине тяга, разрез В-В на фиг. 4.

Опорное устройство содержит основание 1, установленное на закладных частях 2, 3 фундамента 4 на опорных узлах 5, 6 и 7. Опорные узлы 5 и 6, регулируемые по высоте, выполнены в виде домкратов с червячно-винтовой передачей, установленных на опорных плитах 8. На винте каждого домкрата закреплен нижний подпятник 8 с коническим гнездом, в котором размещен шар 10, контактирующий с соответствующим верхним подпятником 11, 12, закрепленным на основании 1. Подпятник 11 имеет коническое гнездо, а подпятник 12 выполнен в виде опорной призмы, продольная ось которой расположена в плоскости, проходящей через центры шаров 10 опорных узлов 5, 6. Шары 10 опорных узлов 5 и 6 удерживают основание 1 от перемещений относительно опорных плит 8 в горизонтальной плоскости.

В варианте исполнения изобретения опорный узел 7 выполнен в виде двух балансиров 13, установленных на соответствующих опорных плитах 14 параллельно линии установки опорных узлов 5, 6. Балансиры 13 шарнирно соединены посредством регулируемой по длине тяги 15, сопряженной со смежными плечами балансиров. При этом на внешнем плече каждого балансира установлен нижний подпятник 16, в котором размещен шар 17, контактирующий с соответствующей опорной плоскостью 18 основания 1. Тяга 15 выполнена в виде двух стяжек 19, 20, которые шарнирно закреплены на балансирах 13 и соединены между собой посредством резьбового соединения, образованного винтом 21 и корпусом стяжки 19. При этом свободный конец винта 21 посредством упорного шарикоподшипника 22 с возможностью вращения установлен в корпусе 22, закрепленном на стяжке 20. На винте 21 выполнен элемент 24, обеспечивающий вращение винта инструментом. Положение винта относительно стяжки 19 фиксируется стопорной гайкой 25.

В другом варианте исполнения (на чертеже не показан) опорный узел 7 может быть выполнен в виде балансира, установленного на винте домкрата с червячно-винтовой передачей. При этом на каждом плече балансира установлен подпятник 16, в котором размещен шар 17, контактирующий с соответствующей опорной плоскостью основания 1.

Опорное устройство работает следующим образом.

Выставку основания телескопа по высоте производят тремя опорами. На опорах 5 и 6 подъем и опускание основания 1 производят с помощью соответствующих червячно-винтовых пар. На опоре 7 подъем и опускание производят путем соответствующего изменения длины тяги 15 при вращении инструментом винта 21. При этом шарикоподшипник 22 обеспечивает минимальный момент сопротивления вращению винта 21. При подъеме и опускании основания 1 на опоре 7 происходит проскальзывание шаров 17 относительно соответствующих опорных плоскостей 18 основания.

Горизонтирование основания телескопа производят посредством опор 5, 6. При работе упомянутых опор на подъем или опускание происходит разворот основания 1 телескопа в вертикальной плоскости вокруг шаров 10, установленных в нижних подпятниках опор 5, 6. При этом благодаря повороту шарнирно соединенных балансиров 13 опора 7 автоматически отслеживает разворот основания 1 в вертикальной плоскости, обеспечивая постоянный контакт установленных на опоре 7 шаров 17 с опорными плоскостями 18 основания 1. Возникающие при этом линейные перемещения основания 1 относительно опорных плит обеспечиваются проскальзыванием установленного на опоре 6 шара 10 относительно опорной призмы 12 и проскальзыванием установленных на опоре 7 шаров 17 относительно соответствующих опорных плоскостей 18 основания 1.

Таким образом, благодаря особенностям исполнения опорного устройства изобретение обеспечивает выставку основания телескопа по высоте, его горизонтирование и четырехточечную опору основания при сохранении, по существу, трехточечной схемы опирания опорного устройства на фундамент. Возможность опирания основания в четырех точках, которые могут быть равномерно расположены по периметру основания, позволяет повысить жесткость опорного устройства и телескопа в целом. Благодаря этому изобретение, в конечном итоге, позволяет повысить точность наведения телескопа.

Устройство содержит основание, установленное на трех, снабженных опорными плитами опорных узлах, выполненных регулируемыми по высоте. Один из узлов выполнен в виде рычажно-шарнирного уравнительного механизма, имеющего по меньшей мере один балансир, на каждом плече которого установлен подпятник с коническим гнездом, в котором размещен шар, контактирующий с опорной плоскостью основания. Остальные опорные узлы выполнены в виде домкратов с червячно-винтовой передачей, установленных на опорных плитах. На винте каждого домкрата закреплен нижний подпятник с коническим гнездом, в котором размещен шар, контактирующий с соответствующим верхним подпятником, закрепленным на основании. Верхний подпятник одного из опорных узлов выполнен в виде опорной призмы, продольная ось которой расположена в вертикальной плоскости, проходящей через центры шаров опорных узлов. Верхний подпятник другого опорного узла выполнен в виде конического гнезда. Устройство обеспечивает точную регулировку положения оборудования в горизонтальной плоскости. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Опорное устройство, содержащее основание, установленное на трех снабженных опорными плитами опорных узлах, один из которых, регулируемый по высоте, снабжен подпятником с коническим гнездом, в котором размещен шар, взаимодействующий с основанием, а каждый из двух других выполнен в виде шара, размещенного в коническом гнезде нижнего подпятника, установленного на опорной плите и контактирующего с соответствующим верхним подпятником, закрепленным на основании, отличающееся тем, что упомянутый регулируемый узел выполнен в виде рычажно-шарнирного уравнительного механизма, содержащего по меньшей мере один балансир с расположенным на его плече подпятником с коническим гнездом, в котором размещен шар, контактирующий с опорной плоскостью основания, при этом остальные опорные узлы выполнены также регулируемыми по высоте, причем верхний подпятник одного из них выполнен в виде опорной призмы, продольная ось которой расположена в вертикальной плоскости, проходящей через центры шаров этих опорных узлов. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что упомянутый уравнительный механизм имеет два балансира, при этом оба балансира установлены на соответствующих опорных плитах и шарнирно соединены посредством регулируемой по длине тяги, соединяющей одни плечи балансиров, на других плечах последних установлены упомянутые подпятники с шарами. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что регулируемая тяга снабжена винтовым механизмом с подшипником, воспринимающим осевую нагрузку.