Способ осевой разгрузки зеркал Советский патент 1990 года по МПК G02B23/00 

(Л

С

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к способам крепления и разгрузки крупногабаритных зеркал телескопов. Изобретение позволяет обеспечить осевую разгрузку зеркла при любом угле возвышения в одной и той же оправе, снизить требования к жесткости зеркала и увеличить его вибрационную устойчивость. Зеркало устанавливают на опорах механической разгрузки и изменяют давление воздуха в объеме между тыльной поверхностью зеркала и оправой, создают постоянную силу давления зеркала на опоры, равную его весу, при любых углах возвышения. 1 ил.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к. способам крепления и разгрузки оптических элементов, преимущественно крупногабаритных зеркал звездных и солнечных телескопов, целлостатов и сидеростатов.

Целью изобретения является повышение виброустойчивости зеркала при сохранении формы его поверхности за счет обеспечения постоянной силы давления зеркала на опоры, равной его весу.

На чертеже представлена система, в которой реализуется способ осевой разгрузки зеркала и регулировка давления.

Зеркало 1, находящееся в оправе 2, прижимают к опорам 3 механической разгрузки. Прижим осуществляют путем уменьшения давления в герметичном объеме, ограниченном тыльной поверхностью зеркала 1 и оправой 2. Для герметизации используют элемент 4, не являющийся опорным. Отсос и подача воздуха до заданного давления осуществляется через стравливающий и подающий клапаны 5, а величина давления автоматически поддерживается включением и выключением этих клапанов от контактов 6, которые коммутируются рычагом 7, расположенным параллельно зеркалу. Рычаг 7 вместе с грузиком 8 через ось 9 вращения связан с мембраной 10, соединенной с полостью оправы 2. Указанные элементы образуют датчик мембранного типа с косинусным механизмом. На схеме грузик 8 соединен гибким тросиком с таким же грузиком 11 через блок 12, ось которого также как и ось рычага 7 жестко соединена с оправой.

Осевую разгрузку осуществляют следующим образом.

Зеркало 1 располагают в оправе 2 тыльной стороной на опорах 3 механической разгрузки, обычно применяемых для обработки и крепления зеркала в штатной оправе (эластичные опоры - пятаки, балансирные

ел со о со

о

опоры f ребба, противовесные опоры Лас- сала и другие). Опоры механической разгрузки равномерно, по классической схеме, распределяют в оправе, при этом обеспечивают и контролируют разгрузку зеркала под собственным весом в горизонтальном положении рабочей поверхностью наверх. Герметизируют объем между зеркалом и оправой, например, манжетом 4. Производят откачку воздуха в объеме таким образом, чтобы на рабочую поверхность зеркала действовала направленная по нормали к нему сила давления

N G + Gcosa 2Gcos2 TJF, (1)

где G - вес зеркала;

а - угол его возвышения, измеряемый между нормалью к рабочей поверхно - сти зеркала и направлением в точку надира, .

Для выполнения этого условия уменьшают давление в объеме на величину

D N 2G „ 2« - ВС052

(2)

где S - площадь зеркала.

Такое функциональное изменение давления с углом наклона зеркала может быть реализовано, например, с помощью эле- ментов 5 - 12. В известном косинусном механизме на рычаг 7 со стороны грузика 8 весом g действует переменная сила g -cosa растягивающая через рычаг мембрану 10. Если к рычагу подсоединить по нормали че- рез блок 12 второй грузик 11с таким же весом, то к нему прикладывается постоянная составляющая g и действующая сила, растягивающая мембрану, равна g + g cos a - 2g cos2 a /2. Подбором веса грузиков, длины рачага обеспечивают изменение давления в объеме оправы в соответствии с формулой (2).

В горизонтальном положении зерка- ла, когда его рабочая поверхность направлена вниз (а 0°), в формуле (1) уменьшение давления внутри объема создает избыточную силу давления снаружи, равную N 2G. Так как сила веса направлена в противоположную сторону, зеркало давит на опоры с силой G, i.e. избыточная сила давления не только выбирает вес зеркала, но и придавливает его к опорам с силой веса.

Если рабочая поверхность зеркала направлена вверх ( а 180°), то N 0, и уменьшение давления в объеме не происхо50

0

5

0 5 0

5 0 5

дит. Зеркало давит на опоры только своим весом G.

При вертикальном расположении (а 90°) на рабочую поверхность зеркала давит сила N G. Она же и передается на опоры, потому что и этом положении сила веса перпендикулярна нормали к зеркалу.

Для произвольной ориентации зеркала ( 180°С) сила избыточного атмосферного давления N G + G cosa , возникающая при откачке воздуха из оправы, алгебраически складывается с составляющей силы веса G cos а на нормаль к зеркалу, и результирующее давление на опоры равно N-G cosa G.

Таким образом, при любом угле возвышения зеркала (рабочей поверхности) вниз или вверх на опоры действует постоянная сила, равная весу зеркала.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять пневмомеханическую осевую разгрузку зеркал в одной оправе при любых углах возвышения без усложнения опор к тыльной поверхности зеркала. Такой способ разгрузки может быть полезным для уменьшения количества зеркал в следящих системах и телескопах. Поскольку нет различия в разгрузке зеркал с положительными и отрицательными углами возвышения (одна оправа) на телескопах можно использовать технологические оправы с механической разгрузкой любых зеркал, умен ьшить затраты и ошибки, связанные с переносом зеркал в штатные оправы и юстировкой. Условия осевой разгрузки не изменяются при всех углах возвышениях, что снижает требования к жесткости зеркал, позволяет использовать напряженные и тонкие заготовки. Зеркало, постоянно прижатое с силой веса к опорам, более устойчиво к вибрациям и ветровым нагрузкам. На фоне давления на опоры, равного весу заготовки, небольшие изменения давления воздуха в системе, вызванные возможными неточностями работы регулятора, практически не влияют на качество разгрузки.

Формула изобретения Способ осевой разгрузки зеркал, состоящий в размещении зеркала в оправе и последующем изменении давления воздуха в объеме между тыльной поверхностью зеркала и оправой, при изменении его угла возвышения, отличающийся тем, что, с целью повышения виброустойчивости зеркала, при сохранении формы его поверхности за счет обеспечения постоянной силы давления зеркала на опоры, равной его весу, зеркало предварительно размещают

на опорах механической разгрузки и изменяют давление воздуха по закону P-2G 2«

S2

где G - вес зеркала;

9,

S - площадь зеркала; а - угол возвышения, измеряемый между нормалью к рабочей поверхности зеркала и напрарлением в точку надира.