Монтировка телескопа (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК G02B23/00 

Изобретение относится к машиностроению, более конкретно к астрономическому приборостроению, и може быть использовано в телескопах, тре бующих особо точного наведения подвижных зеркальных систем. Известна монтировка телескопа, содержащая неподвижное основание, на валу которого установлен корпус, трубу телескопа, установленную в опорах на оси корпуса, шарнирно свя занного посредством рычага с устройством для статической балансировки, выполненным в виде противовеса и сис темы рычагов, кинематически шарнирно связывающей, по крайней мере, одну из опор оси корпуса с рычагом противовеса. Составляющая от веса противовеса передается на консольную опору оси корпуса, компенсируя деформации консольной фермы корпуса от весо вых нагрузок, действующих на эту опо ру. .Это позволяет значительно улучшить точностные и динамические характеристики телескопа til. Однако в телескопах кроме весовых действуют еще инерционные нагрузки, возникающие при ускорениях переброса и рабочих ускорениях сопровождени цели. Составляющие этих инерционных нагрузок в известном устройстве, воз никающие при поворотах изделия на ва лу неподвижного основания, передаются на опоры оси корпуса и деформируют консольную ферму, изменяя положение оси корпуса в пространстве,, т.е точность наведения сопровождения цели телескопа снижается. Целью изобретения является повышение точности за счет компенсации инерционных нагрузок. Поставленная цель достигается тем, что в монтировке телескопа, содержащей неподвижное основание, на валу которого размещен корпус, трубу телескопа, установленную в опорах на оси корпуса, шарнирно связанного посредством рычага с устройством для статической балансировки, выполненным в виде противовеса и системы рычагов, кинематически шарниЬно связывающей, по крайней мере, одну из опор оси корпуса с рычагом противовеса, в устройство для статической балансировки введен кронштейн, один конец которого жестко связан с корпусом, а второй посре ством пдза и ролика взаи1.1одействует с противовесом, установленным с можностью поворота вокруг оси, , . проходящей через его центр тяжести параллельно оси вала основанр я в рычаге противовеса, причем паз выполнен с уклоном в сторону оси вала основания монтировки. При этом противовес снабжен жест ко закрепленным на его оси фланцем, причем паз, взаимодействующий с кро штейном, выполнен непосредственно во фланце. Поставленная цель достигается также тем, что в монтировке телескопа, содержащей неподвижное основание , на залу которого установлен корпус, трубу телескопа, установленную в опорах на оси корпуса, шарнирно связанного посредством рычага с устройством для статической балансировки, выполненным в виде противовеса и систег-пл рычагов, кинематически шарнирно св5гзывающей по крайней мере, одну из опор оси корпуса с рычагом противовеса, в устройство для статической балансировки введен кронштейн, один конец которого жестко связан с корпусом, а второй посредством шарнира - с противовесом, установленным с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через его центр тяжести параллельнооси вала основания в рычаге противовеса, причем шарнир размещен эксцентрично относительно оси вращения противовеса со стороны, противоположной размещению вала основания монтировки. При этом кронштейн выполнен в виде двух шарнирно связанных между собой рычагов,а шарнир крепления кронштейна к противовесу размещен в плоскости, проходящей через оси рычагов крепления противовеса. При таком выполнении устройства усилия на консольную опору трубы телескопа от инерционной массы монтировки телескопа и от инерционной массы противовеса при любых сочетаниях направлений и ускорения поворота всегда направлены в разные стороны, компенсируя друг друга,и поэтому на консольную ферму корпуса не передаются. Снабжение противовеса фланцем и размещение паза во фланце противовеса позволяет упростить изготовление конструкции, повысить его технологичность. Выполнение кронштейна в виде двух шарнирно связанных между собой рычагов устраняет натяги при сборке рычажной системы, исключая влияние неточности изготовления устройства на его работу (на компенсацию инерционных нагрузок, а размещение шарнира крепления кронштейна к противовесу в плоскости, проходящей через оси рычагов крепления противовеса, .позволяет получить максимальный эффект от использования устройства при компенсации инерционных нагрузок (т.е. при минимальных габаритах фланца достичь необходимого усилия разгрузки. На фиг.1 представлена схема монтировки телескопа, общий вид-, на фиг, 2 - узел Г на фигЛ (соединение кронштейна с фланцем противовеса))

на фиг.3 - узел 1 на фиг.1 (то же, вариант исполнения); на фиг,4 сечение А-А на фиг.З (соединение кронштейна с фланцем противовеса по варианту).

Монтировка телескопа содержит неподвижное основание 1, на валу 2 с осью 3 которого размещен корпус 4 с консольной фермой 5, трубу 6 телескопа, установленную в опорах 7 и 8 на оси 9 корпуса 4. Корпус 4 через шарнир 10 посредством рыгачов 11 с осями 12 связан с противовесом 13 устройства для статической балансировки.

Противовес 13 выполнен в виде собственно противовеса 14 и фланца 1 и снабжен осью 16 вращения, проходящей через его центр тяжести. Устройство для статической балансжровки кроме противовеса 13 содержит также систему рычагов 17, 18 и 19, кинематически шарнирно связывающую опору 7 оси 9 корпуса 4 с рычагом 11 противовеса 13. Во фланце 15 противовеса 13 на расстоянии СХ от оси 16 с уклоном в сторону оси 3 основания монтировки под углом at к оси рычага 11 выполнен паз 20. Расстояние и величина угла ct рассчитываются по известным зависимостям и выбираются, исходя из конкретных характеристик разрабатываемого изделия. К .корпусу 4 одним концом прикреплен кронштейн 21, второй конец которого, снабженный роликом 22, взаимодействует с пазом 20 фланца 15 противовеса 13.

По варианту изобретения кронштейн 21 выполнен в виде двух рычагов 23 и 24, связанных между собой шарниром 25. Второй конец кронштейна 21 через шарнир 26 связан с фланцем 15 противовеса 13, причем шарнир 26 размещен в плоскости, проходящей через оси 12 рычагов 11 крепления противовеса 13, эксцентрично относитель но оси 16 вращения противовеса 13 со стороны, противоположной размещению вала 2 основания 1 монтировки. Величина эксцентриситета, сУ рассчитывается по известным зависимостям и выбирается, исходя из конкретных характеристик разрабатываемого изделия.

Работа устройства происходит следующим образом. В состоянии покоя и равномерного углового поворота телескопа на валу 2 разгрузочно-балансировочное устройство создает на консольной опоре 7 оси 9 усилие равное но противоположно направленное составляющей весовой нагрузки, действую щей на эту опору, и консольная ферма 5 не деформируется, при этом противовес 13, снабженный осью 16,находится в состоянии покоя относительно рычагов 17, 18 и 19 и паз 20

по варианту - шарнир 26) противовеса 13 не действует на ролик 22 (по варианту - на тягу 24 У кронштейна 21. Любое изменение скорости поворота телескопа на валу 2,определяемое ускорениями разгона или замедления, создает инерционный момент от массы противовеса 13, рассчитываемый по формуле

м ое.,

где О - момент инерции противовеса - ускорение разгона или замедления.

Этим моментом противовес 13 воздествует верхней или нижней стороной паза 20 на ролик 22 кронштейна 21 (по варианту противовес 13 воздейстг :вует через шарнир 26 на рычаг 24 кронштейна 21) .Составляющая реакции усилия этого воздействия на противовес 13 со сторо ны кронштейна 21, направленная перпендикулярно рычагу 11 крепления противовеса 13, передается через систему рычагов 17, 18 и .19 на консольную опору 7, компенсируя составляющую инерционных сил, действующую на эту же опору от массы трубы 6 монтир1вки телескопа. Усилия на опору 7 от инерционной массы монтировки телескопа и от инерционной массы противовеса 13 при любых сочетаниях направлений и ускорений поворота в предложенной схеме монтировки телескопа всегда направлены в разные стороны и поэтому на консольную ферму 5 не передаются.

Например, при повороте монтировки телескопа на валу 2 основания 1 против асовой стрелки с ускорением разгона противовес 13, стремясь сохранить свое первоначальное положение в пространстве, начинает воздействовать пазом 20, выполненным во фланце 15, на ролик 22 кронштейна 21.

Так как паз 20 выполнен с уклоном в сторону оси 3 основания 1 монтировки , то воздействие на ролик 22 осуществляется нижней кромкой паза 20. Реакция на эго усилие со стороны ролика 22 кроштейна 21 направлена перпендикулярно нижней кромкб паза 20,а составляющая этой реакции; перпендикулярная оси 12 рычага 11, через систему рычагов 11, 17, 18 к 19 компенсирует воз -йствие инерционной нагрузки от трубы телескопа на консольную опору 7 и консольная ферма 5 не деформируется.

Аналогично происходит компенсация инерционных нагрузок в других случаях ускоренного или замедленного поворота монтировки на валу 2 основания 1 .

По варианту изобретения для овеспечения необходимого направления реакции со стороны тяги 24 на фланец противовеса 13 шарнир 26 размещен эксцентрично оси 16 со стороны, про тивоположной от вала 2 основания 1 монтировки. Момент инерции противовеса (j) рас считывается по формуле где trr - масса противовеса; И - его радиус. Из формулы следует, что при прочих равных условиях создаваемое про тивовесом усилие разгрузки пропорционально квадрату его радиуса. Поэтому в конструкциях монтировок с вытянутым вдоль оси противовесом предпочтительнее использовать разгрузку от инерционных усилий по варианту с пазом, позволяющим повысить усилие разгрузки за счет извес ных зависимостей взаимодействия рол ка с наклонной плоскостью, а для монтировок с большим радиусом противовеса проще использовать разгруз ку по варианту с шарниром.

20 22 211210 в конструкции монтировки телескоПс1 для максимального снижения погрешностей разгрузки все шарнирные .соединения рычажной системы выполнены на . по.р,шипниках качения. Предлагаемое выполнение монтировки телескопа позволяет повысить ее точность по сравнению с МОНТИЕ ОВКОЙ телескопа- по прототипу, выбранному в качестве базового объекта, имеющей массу 20 т и момент инерции частей изделия, вращающихся вокруг оси 3, равный 11 т«м-с за счет компенсации инерционных нагрузок, действующих на консольную опору 7 оси 9 корпуса 4. В базовом объекте отклонения положения оси корпуса телескопа за счет деформации металлоконструкций от воздействия инерционных нагрузок при поворотах изделия относительно вала основания монтировки с ускорениями до 1 град/с достигают 30 угл.с. В предлагаемой монтировке телескопа эти отклонения с учетом трения в шарнирах снижены до 2,9 угл.с.

. 1. Монтировка телескопа, содеряГащая неподвижное основание, на валу которого устано&лен корпус, трубу телескопа, установленную в опорах на оси корпуса, шарнирно связанного посредств(Я4 рычага с устройством для статической балансировки, выполненн1Ф в виде противовеса и CHCTeivoj рычагов, кинематически шарнирно связывающей, по крайней мере, одну из опор оси корпуса с рычагом противовеса, отличающаяс я тем, что, с целью повышения точности за счет компенсации инерционных нагрузок, в устройство для статической баг лансировки введен кронштейн, один конец которого жестко связан с корпусе, а второй посредством паза и ролика взаимодействует с противовесом, установленным с возможностью поворота, вокруг оси, проходящей через его центр тяжести параллельно оси вала основания в рычаге противо еса, причем паз выполнен с уклоном в сторону оси вала основания монти- ровки. 2. Монтировка телескопа по п.1, отличающаяся тем, что противовес снабжен жестко закрепленным на его оси фланцем, причем паз, взаимодействующий с кронштейном, выполнен.непосредственно во фланце. 3.Монтировка телескопа, содержащая неподвижное основание, на валу которого установлен корпус, трубу телескопа, установленную в опорах на, оси корпуса, шарнирно связанного посредством рычага с устройством для статической балансировки, выполненным в виде противовеса и системы рычагов , кинематически шарнирно связывающей, по крайней мере, одну из опор оси корпуса с рычагом противовеса, отличающаяся тем, S что с целью повышения точности за счет компенсации инерционных нагрузок, в устройство для статической балансировки введен кронштейн, один конец которого жестко связан с корпу сом,, а второй - посредством шарнира с дротивовессм, установленным с возможностью поворота вокруг-оси, про- ходящей через его центр тяжести параллельно оси вала основания в рычаге противовеса, причем шарнир размещен эксцентрично относительно ffi рей вращения противовеса со стороны, противоположной размещению вала основания монтировки. 4.Монтировка телескопа по п.З, ртл:и чающаяся тем, что О) кронштейн выполнен в виде двухшарнирно связанных между собой рычагов, а шарнир крепления кронштейна к противовесу размещен в плоскости, про, ходящей через оси рычагов крепления противовеса. .