Зеркальный телескоп Советский патент 1992 года по МПК G02B23/00 

Изобретение относится к оптическому приборостроению для астрономических исследований.

Целью изобретения является улучшение качества изображений за счет повышения стабильности оптической оси при работе с крупногабаритными зеркалами и улучшение условий эксплуатации.

На фиг.1 представлен зеркальный телескоп, общий вид; на фиг.2 - то же, вид спереди: на фиг.З - то же, частичное сечение; на фиг.4 - установленные по оси сферического корпуса трубы с прилегающим подъемником; на фиг.5 - трубы с находящейся в них платформой, аксонометрия; на фиг.6 платформа, аксонометрия; на фиг.7 - первичное зеркало, вид сверху; на фиг.8 - центральная ось первичного зеркала, разрез; на фиг.9 схемы последствий затенения центра первичного зеркала; на фиг. 10-крепежная система, аксонометрия; на фиг.И крепежная система, фрагмент; на фиг. 12 крепежная система, разрез; на фиг. 13 - направляющая труба, продольный разрез; на фиг.14 - рама тубуса, аксонометрия; на фиг.15-смонтированный тубус; на фиг.16кабина Куде, осевой разрез; на фиг. 17 телескоп, пример выполнения.

Зеркальный телескоп (фиг.1 и 2) состоит из сферического корпуса 1, установленного в нем тубуса 2 с первичным зеркалом 3, рамы 4 в виде шарового сегмента для опоры для сферического корпуса 1 и основания 5 для опоры рамы 4 в виде шарового сегмента.

Сферический корпус 1 имеет такие размеры, что тубус 2 со своими наружными крепежными злементами б проходит поперек через весь диаметр сферического корпуса 1, причем согласно фиг,2 первичное зеркало 3с относительно большим диаметром находится далеко под центром с.феры. В стенке сферического корпуса 1, противолежащей первичному зеркалу 3, находится taK называемый глаз 7 зеркального телескопа, который выполнен из перфорированного листа 8 с круглыми отверстиями 9, расположенными точно над отдельными сегментами 10 зеркала 3 {фиг.9).

Сферический корпус 1 установлен с воз, мОжностью поворота вокруг горизонтальной оси 11 в опорных втулках 12 рамы в виде шарового сегмента 4. Проходящая горизонтально ось 11 сферического корпуса 1 образована жестко устанозленными на сферическом корпусе 1, доступными для прохода трубами 13, в которых установлены жестко на раме 4 скользящие 9 трубах пластины 14.

Вокруг труб 13, установленных в подшипниках скольжения или качения в опорах 12 рамы 4, размещены приводные элементы 15 в виде зубчатых, клиноременных или зубчатоременнык передач и т.п. Они служат для поворота сферического корпуса 1 вокруг горизонтальной оси 11 и тем самым для ориентировки глаза 7 зеркального телескопа.

На фиг.З показаны частичное вертикальное сечение сферического корпуса 1, рама 4 и основание 5. Оно имеет на наружной стороне подъемник 16 с двигателем 17, кабиной 18 подъемника и приводами 19 подъемника. Подъемник 16 ведет внутрь рамы 4 в виде шарового к трубе 13 с . .пластиной 14внутриосиПсферическсгокорпуса. Через выполненный на верхней стороне основания 5 подход 20 подъемник имеет свободный доступ независимо от положения

0 поворота рамы 4 вокруг вертикальной оси и независимо от положения поворота сферического корпуса 1 вокруг горизонтальной оси.

Рама 4 установлена вертикально с помощью двух кольцевых рельсов 21 и 22 в соответствующих направляющих пазах 23 и 24 с помощью гидростатических скользящих опор, установленных в основании 5. Оба направляющих паза 23 и 24 разделены

0 радиально кольцевым направляющим цоколем 25, причем все основание 5 с направляющим цоколем 25 выполнено из железобетона. Радиально, вне направляющего паза 23 находится круглый зубчатый 5 ходовой релъс 26, который находится в зацеплении с зубчатой передачей 27 для поворота рамы 4 в виде tuaposoro сегмента на. 360 вокруг своей вертикальной оси.

Вся рама 4 состоит из стальной конструкции, включающей несколько опор 28 - 30 (фиг.З), которые проходят между кольцевыми рельсами 21 и 22, внутренней 31 и наружной 32 стенками рамы в виде шарового сегмента. На опорах также установлены

5 приводные элементы 33 для приводных элементов 15 с целью поворота сферического корпуса 1 вокруг своей горизонтальной оси 11.

Частично внутри рамы 4 м частично

50 внутри основания 5 выполнена полусфера 34 для приема сферического корпуса 1. Он опирается на гидростатический упорный подшипник 35, включающий напорные каналы 36 и камеры 37 давления (фиг.З). Тем

55 самым сферический корпус 1 опирается в раме 4 с помощью скользящих опор (35 - 37). Они восприньшают силы инерции сферического корпуса 1, поэтому оси 11 сферического корпуса работают почти полностью без нагрузки.

Внутри Сферического корпуса 1 показано первичное зеркало 3 с ходом лучей 38. По центру под первичным зеркалом 3 находится наблюдательная кабина 39 для фокуса Куде. Она доступна через подъемник 40. Вне окружности первичного зеркала 3 размешен еще один подъемник 41, который ведет внутри сферического корпуса 1 к трубе 13 в оси 11 сферического корпуса 1. Оба подъемника 40 и 41 соединены между собой ходом 42, над которым находится рабочая платформа для первичного зеркала 3.

Кабина 43 подъемников 40 и 41 имеет выполненную в виде сферы внутреннюю стенку 44, которая снабжена платформой 45 (фиг.4). Кроме того, предусмотрены приводы 46 для поворота сферической внутренней стенки 44 подъемника с платформой внутри кабины 43 подъемника. Приводы 46 соединены с приводными элементами 15 для поворота сферического корпуса 1 вокруг своей оси 11 так, что при повороте сферического корпуса 1 в направлении движения часовой стрелки сферические внутренние стенки 44 подъемника соответственно поворачиваются в направлении, противоположном направлению движения часовой стрелки, поэтому платформы 45 в любом положении сферического корпуса 1 находятся в горизонтальной плоскости. Таким же образом совершает поворот платформа внутри хода 42 между подъемниками 40 и 41, которые находятся внутри трубы. Так как пластина 14 внутри трубы 13 жестко соединена с рамой 4, а труба 13 поворачивается вместе со сферическим корпусом 1, пластина 14 в трубе 13 и платформа 45 в кабине 43 подъемника находится всегда в горизонтальной плоскости, поэтому в любом положении наклона сферического корпуса 1 можно использовать подъемные устройства.

Пластины 14 установлены в трубе 13 на гидростатических опорах 47, к башмакам 48 которых через напорные трубопроводы 49 подается масло, которое может снова отводиться через сливные трубопроводы 50.

Вся масса рамы 4 и сферического корпуса 1 опирается на два кольцевых рельса 21 и 22, которые опираются на направляющие пазы. 23 и 24 основания 5. Кольцевые рельсы 21 и 22 своевременно поднимаются под давлением масла и без трения скользят на масляной пленке. Поворот рамы 4 на 360° осуществляется зубчатой передачей (26, 27), причем с обеих сторон зубчатого ходового рельса 26 установлены рельсы, на которые действует нагрузка необходимых электродвигателей. Так как масса рамы 4

опирается на масляную пленку, то здесь отсутствует нагрузка рамы 4.

; Аналогично сферический корпус 1 опирается на подпорные подушки, созданные с

помощью камер 37 давления, поэтому для наклона сферического корпуса 1 приблизительно на 75 в обе стороны от вертикального положения глаза 7 не требуется больших усилий. Это можно осуществить с помощью

0 маломощного электродвигателя. Когда те. лескоп отключен, все нагрузки воздействуют на полусферу 51 и кольцевые рельсы 21 и 22, поэтому сферический корпус надежно фиксирован.

5 Первичное зеркало 3 зеркального телескопа, образовано из рельсов 21, установле1нных с возможностью регулировки зеркальных сегментов, из которых каждый состоит из дискового круглого зеркального

0 тела 10. Они установлены на круговых траекториях, расположенных концентрично относительно центральной оси 52 с промежутками между собой так, что между отдельными зеркальными телами 10 обра5 зованы свободные площади 53 для опор 54 зеркальных тел 10 и свободные площади 55 для крепежных тяг и рычагов 56 и соответственно затеняемых ими поверхностей.. Каждое зеркальное тело 10 состоит из

0 цельного круглого зеркала, полная площадь , которых отшлифована, не считая выемки центрального отверстия. Такое зеркальное тело содержит опору 54 с радиальной разгрузкой от растяжения и сжатия, для чего на

5 окружности зеркального тела 10 предусмотрены разгрузочные элементы, для которых предусмотрены свободные площади 53.

Наружный диаметр первичного зеркала 3 и тем самым диаметр тубуса получают из

0 требуемого эффективного диаметра гипотетического монозеркала.

За счет установки 18 зеркальных тел 10 рассчитанного диаметра на двух радиальных относительно центральной оси круговых траекториях, причем на внутренней круговой траектории расположено шесть зеркальных тел 10, а на наружной 12, получается полный наружный диаметр первичного зеркала 3 и тем самым тубуса.

0 Свободные площади 53 и 55 между 18 зеркальными телами 10 следует рассматривать как соответствующие затененные поверхности в гипотетическом монозеркале. Система 56 крепежных тяг и рычагов

5 выполненного параболическим первичного зеркала 3 содержит средние крепежные трубы 57, которые образуют статическую несущую конструкцию для тубуса 2, и внутренние напраьляющие трубы 58, которые с рельсами 59 предусмотрены для направления трех наблюдательных кабин 60 62. Нижняя наблюдательная кабина 60 служит для наблюдения в фокусе Кассегрена с шестью и восемнадцатью зеркалами (фиг.8). Средняя наблюдательная кабина 61 служит для наблюдения в фокусе Kaccerperta с шестью зеркалами. Верхняя наблюдательная кабина 62 служит для наблюдения в первичном фокусе Кассегрена с восемнадцатью зеркалами. Ходы 38 лучей, отраженных от восемнадцати зеркальных тел 10, показаны только краевыми лучами, На фиг.8 показана параболическая форма выполнения первичного зеркала 3, а также решетчатые распорки 63 между средними 57 и внутренними 58 направляющими трубами.

На фиг.9 показаны последствия затенения центра первичного зеркала 3, в котором не установлено зеркальное тело 10, как показывают фиг.7 и 9. Предлагаемый телескоп с центральной осью увеличивает разрешающую способность и одновременно снижает контраст при средних частотах {фиг.9а). При центральном затенении (штриховая линия на фиг.9б) функция точечного изображения улучшена по сравнению с функцией точечного изображения известного телескопа. Наконец, при центральном затенении улучшена модуляционная характеристика (фиг.9в).

На фиг. 10 изображена рамная конструкция 64 для наблюдательных кабин 60 62, содержащая платформу 65, на которой установлены вторичные или отклоняющие зеркала 66 - 69 (не показаны), два расположенных на расстоянии один от другого над платформой 65 опорных кольца 70 и 71, а также радиальные распорки 72, которые выполнены с возможностью вертикального перемещения во внутренних направляющих или ходовых рельсах 59.

На фиг. 11 показана рамная конструкция 64 внутри центральной оси 52 первичного зеркала 3 с направляющими (ходовыми рельсами 59 внутренней направляющей трубы 58). Посредством рещетчатых распорок 73, служащих статическими несущими элементами, внутренние направляющие трубы 58 имеют опору относительно средних крепежных труб 57, в которые вводят балластные тела 74 для весового уравновешивания рамной конструкции 64 трех наблюдательных кабин 60 - 62, Посредством других решетчатых злементов 75 средние крепежные трубы имеют опору относительно наружных крег1ежных труб 76.

На фиг. 12 показана система крепежных элементов, включающая несущие тросы 77 на направляющих роликах 78, которые соединяют балластные тела 74 с отдельными

наблюдательными кабинами 60 - 62. На нижних направляющих роликах 78 установлены направляющие тросы 79 для балластных тел 74.

Введенные в средние крепежные трубы

57 балластные тела 74 выполнены в виде пустотелыхтел 80 и соединены с напорными шлангами 81 и масляным насосом так, что массу балластных тел 74 можно изменять в

зависимости от нагрузки на отдельные наблюдательные кабины 60 - 62 с целью подгонки веса (фиг. 13), Управление движением наблюдательных кабин 60 - 62 осуществляют с помощью центрального привода 82.

На фиг.14 и 15 показана рама 83 тубуса, в которой (фиг.15) вставлены или насажены первичное зеркало 3, находящаяся на нем крепежная система 56 с наблюдательными кабинами 60 - 62 и закрывающий тубус перфорированный лист. На нижней части 84 тубуса установлена сферическая наблюдательная кабина 85 для фокуса Куде с круг-лым входным люком 86 длл света. Наблюдательная кабина 85 жестко соединена с тубусом. На масляной пленке, и поэтому без трения, установлена внутренняя платформа 87, которая в любом положении тубуса выровнена горизонтально. Так как сопровождение тубуса осуществляется относительно медленно, то колебательные явления исключены. Доступ в сферическую кабину 58 возможен через входной люк 86 для светового пучка. Подвод энергии осуществляется по неизображенным трубопроводам,вводимымпараллельно

экранированию светового пучка 88, Под платформой 87 внутри сферической стенки корпуса имеется достаточно места для напорных и блокирующих устройств.

На фиг. 16 показан готовый зеркальный телескоп, сферическая крыша 89 которого поворачивается с круглой плитой 90 основания. Это обеспечивает большую точность сопровождения. Доступ к зеркальному телескопу осуществляется через подвесную опору 91. Общая высота купола составляет около 50 м.

Ф о р м у л а и 3 о б р ет е н и я 1. Зеркальный телескоп, содержащий тубус с установленными в нем первичным зеркалом и системой крепежных тяг и рычагов, расположенный внутри сферического корпуса, и раму для опоры сферического корпуса в виде шарового сегмента, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изображения за счет повышения стабильности оптической оси при .работе с крупногабаритными зеркалами и улучшения условий эксплуатации, сферический корпус

размещен в раме, установленной с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, а рама установлена в основании с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, причем как сферический корпус, так и рама установлены соответственно в гидростатических опорах.

2.Телескоп по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что на сферическом корпусе установлены ходовые трубы с горизонтальной осью, а в трубах установлены ходовые платформы с возможностью поворота в трубах.

3.Телескоп по п.2, отличающийся тем, что внутри сферического корпуса установлены соединенные с ходовыми трубами подьемники, внутренние стенки которых выполнены сферическими, соединены с платформами и установлены с возможностью поворота относительно наружных стенок.

4.Телескоп по п.2, отличающийся тем, что ходовая платформа установлена в трубе на гидростатических опорных башмаках.

5.Телескоп по пп.1 -4, отличающийся тем, что первичное зеркало выполнено из отдельных зеркальных сегментов, установленных на расположенных концент0 рично центральной оси тубуса окружностях, причем зеркальные сегменты первичного зеркала выполнены в форме круглых зеркал, поверхности которых вместе образуют форму параболоида, при зтом зеркальные сег5 ментЫ установлены с образованием между ними свободных площадей для размещения крепления опор зеркальных сегментов, крепежных тяг и рычагов и затеняемых ими площадей.

Изобретение относится к оптическому приборостроению для астрономических исследований и позволяет улучшить качество изображения за счет повышения стабильности оптической оси при работе с крупногабаритными зеркалами и условия зксплуатации. Зеркальный телескоп содержит тубус с установленным в нем первичным зеркалом и системой крепежных тяг и рычагов, расположенный внутри сферического корпуса 1 в виде шарового сегмента. Сферический корпус 1 размещен в раме 4, установленной с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 11, a рама установлена в основании 5 с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. Сферический корпус 1 и рама 4 расположены в гидростатических опорах. На сферическом корпусе 1 установлены ходовые трубы с горизонтальной осью 11, a в трубах на гидростатических опорах размещены ходовые платформы с возможностью поворота в трубах. Внутри сферического корпуса установлены соединенные с ходовыми трубами подъемники, внутренние стенки которых выполнены сферическими, соединены с платформами и смонтированы с возможностью поворота относительно наружных стенок. Первичное зеркало телескопа выполнено из отдельных зеркальных сегментов, установленных на расположенных концентрично зеркальной оси тубуса окружностях. Зеркальные сегменты выполнены в форме круглых зеркал, поверхности которых вместе образуют параболоид, и установлены так, что между йими имеются свободные площади для размещения крепления опор зеркальных сегментов, крепежных тяг и рычагов и затеняемых ими полщадей. 4 з.п.ф-лы, 17 ил.

7 Ч- 9ui2-«-т тгиЬ O IQ f r рЦ fo

Физ,5

в

8

Фиг. 6

иг.7

57

ijj

03 OJJ U7 Ob

as

Ql. (U 0 Д1

0,1. OJ6 0.8 1,0 12 ,(. 1:6 гв 2,0

i;-.

-3 ж-«.

:

-ОЧ -«.R Фиг 12 Фиг.13

8

83

Фиг. 16

Фиг.17