Телескоп

 

ТЕЛЕСКОП, содержащий главное зеркало в оправе трубы, установленной на альт-азимутальной монтировке , на каждой из осей которой расположены электрические приводы и преобразователи угла в код, устройство управления, подключенное к электрическим приводам и преобразователям угла в код, отличающийся тем,что, с целью повьшения точности наведения и слежения телескопа , в него введены установленные на оправе главного зеркала шесть преобразователей перемещения в код, четыре из которых контактируют с отражающей или тыльной стороной зеркала в точках, лежащих на двух взаимно перпендикулярных диаметрах, а два других контактируют с боковой поверхностью зеркала в точках, лежащих во взаимно перпендикулярных и проходящих через визирную ось .телескопа плоскостях, при этом устройство управления выполнено в виде вычислительного блока, входы которого от первого до шестого подключены к выходам преобразователей перемещения в код, и двух сумматоров, выходы которых соединены с электрическими при- g водами, каждый из трех входов соеди (П нен соответственно с преобразователем угла в код, электрическим входом телескопа и выходом вычислительного блока, а установленный на оси зенитных расстояний преобразователь угла в код подключен к седьмому входу вычислительного блока. 00 со to

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

ОВИ ЛАДОН

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1 ll 08329 у G 02 В 23/00

А!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Р 1 ° ° 4 с, .

ЮСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbffMA

Н АВТОРСНОМЪ QBWIETEflbQTEV (21) 3582234/18-10 (22) 21,04,83 (46) 15.08,84. Бюл. В 30 (72) В.Я.Вайнберг и Ю.Б.Шварцман (53) 522.2(088.8) (56) I. Михельсон Н.Н. Оптические телескопы. М., "Наука", 1976, с.396.

2. Ионнислани Б.К. Оптико-механическая промышленность, 1970, 11 4, с. 37-47(прототип). (54) (57) ТЕЛЕСКОП, содержащий главное зеркало в оправе трубы, установленной на альт-азимутальной монтировке, на каждой из осей которой расположены электрические приводы и преобразователи угла в код, устройство управления, подключенное к электрическим приводам и преобразователям угла в код, о т л и ч а ю— шийся тем,что, с целью повышения точности наведения и слежения телес" копа, в него введены установленные на оправе главного зеркала шесть преобразователей перемещения в код, четыре из которых контактируют с отражающей или тыльной стороной зеркала в точках, лежащих на двух взаимно перпендикулярных диаметрах, а два других контактируют с боковой поверхностью зеркала в точках, лежащих во взаимно перпендикулярных и проходящих через визирную ось телескопа плоскостях, при этом устройство управления выполнено в виде вычислительного блока, входы которого от первого до шестого подключены к выходам преобразователей перемещения в код, и двух сумматоров, выходы которых соединены с электрическими приводами, каждый иэ трех входов соединен соответственно с преобразователем угла в код, электрическим входом телескопа и выходом вычислительного блока, а установленный на оси зенитных расстояний преобразователь угла в код подключен к седьмому входу вычислительного блока. laaL!

108379

Изобретение относится к астраприборостроению и может найти применение при разработке крупных и средних оптических телескопов.

Известны оптические телескопы, 5 в которых главное зеркало крепится в оправе на специальных разгрузочных устройствах, предназначенных для сохранения формы отражающей поверхности при эволюциях трубы телескопа. 0

Разгрузочные устройства предназначены также для обеспечения неизменности положения зеркала относительно оправы. Конструкции разгрузочных устрой ств представляют собой системы рычагов на оправе зеркала с упорами в тело зеркала и контргрузами или комбинацию рычажных систем с пневматическими подушками, или комбинацию рычажных систем и гидравлических упоров. Все типы разгрузочных устройств должны обеспечивать переменное давление на тело зеркала в зависимости от пространственного положения трубы телескопа по наперед задан-, 25 ному закону. Система управления этих телескопов строится с применением аналоговых средств управления !).

Недостатком указанных телескопов является невысокая точность наведения и слежения, обусловленная применением аналоговых средств управления

И отсутствием непрерывного контроля положения главного зеркала в оправе, что особенно существенно для крупных телескопов. 35

Известен также телескоп, содержащий главное зеркало в оправе трубы, установленной на альт-азимутальной монтировке, расположенные на каждой оси электрические приводы и преобра- 40 зователи угла в код, устройство управления, подключенное к электрическим приводам и преобразователям .угла в код.

Известный телескоп обладает повы- 45 шенной точностью наведения благодаря использованию цифровых следящих приводов $2).

Однако точность наведения и слежения в данной конструкции телескопа ограничена величиной неконтролируемого смещения зеркала в оправе. Это

-обусловлено тем, что при изменении температуры внешней среды изменяется геометрия рычажных механизмов раа. грузки и появляются закономерные ошибки в разгружающих силах. Отсут- ствует и стабильность во времени. при изменении внешних условий коэффициентов трения в шарнирных сочленениях в механических системах разгрузки. В пневматических и гидравлических системах изменяются упругие свойства материала опорных подушек.

Все это приводит к нарушению неизменности i oëîæåíèÿ главного зеркала в оправе при эволюциях трубы и, следовательно, к ухудшению точности наведения и слежения телескопа. Кроме существующие конструкции требуют выполнения трудоемких работ по настройке устройств разгрузки в отношении неизменности положения зеркала в оправе до допусков, определяемых дифракционным размером звезды в фокальной плоскости объектива.

Целью изобретения является повышение точности наведения и слежения телескопа эа счет учета изменения положения главного зеркала в оправе при поворотах трубы.

Поставленная цель достигается тем, что в телескоп, содержащий ! главное зеркало в оправе трубы, установленной на альт-азимутальной монтировке, на каждой из осей которой расположены электрические приводы и преобразователи угла в код, устройство управления, подключенное к электрическим приводам и преобразователям угла в код, введены установленные на оправе главного зеркала шесть преобразователей перемещения в код, четыре из которых контактируют с отражающей или тыльной поверхностью эеркапа в точках, лежащих на двух взаимно перпендикулярных диаметрах, а два других контактируют с боковой поверхностью зеркала в точках, лежащих во взаимно перпендикулярных и проходящих через визирную ось телескопа плоскостях, при этом устройство управления выполнено в виде вычислительного блока, входы которого от первого до шестого подключены к выходам преобразователей перемещения угла в код, и двух сумматоров, выходы которых соединены с электрическими приводами, каждый из трех входов соединен соответственно с преобразователем угла в код, электрическим входом телескопа и выходом вычислительного блока, а установленный на оси зенитных расстояний .преобразователь угла в код подключен к седьмому входу вычислительного блока °

)108379

В процессе работы непрерывно производится контроль в 6 точках положения главного зеркала в оправе.

Изменение положения зеркала измеряется и корректируется путем определенного изменения положения телескопа по осям азимутов и зенитных расстояний. Таким образом удается исключить влияние нестабильности положения главного зеркала в оправе на точность наведения и слежения телескопа.

На фиг. 1 схематично изображена . конструкция телескопа; на фиг. 2— разрез А-А на фиг. !; на фиг. 3 схема расположения преобразователей на оправе главного зеркала и схема координат; на фиг. 4 — функциональная схема устройства управления.

Телескоп содержит главное зеркало 1, установленное в оправе 2 на трубе 3, монтировку 4, приводы

5,6, преобразователи угла в код

7,8, преобразователи перемещения в код 9 †)4 каждый из которых содержит шуп 15 преобразователя перемещения в код.

Устройство управления 16 содержит первый и второй сумматоры 17, 18, первый и второй регистры )9, 20, блок ИЛИ 21, дополнительные сумматоры 22,23, первый и второй дискриминаторы 24,25, вычислительный блок

26, электрические входы 27,28,29 и выход 30 телескопа.

Вычислительный блок 26 имеет входы 3)-38. На фиг. 3 схематически изображена труба 3 телескопа с главным зеркалом 1 в оправе 2 и показано расположение преобразователей 9-14, принятая система координат, связанная с оправой 2, и основные оси трубы: Б-Б — ось вращения; R — ви-. зирная ось.

Начало системы координат совпадает с вершиной параболоида отражающей поверхности зеркала в момент времени и положения трубы, принятые за начальные; ось Y совпадает с начальным направлением визирной оси

R о плоскость ХУ параллельна оси

Б-Б вращения трубы, ось 2 дополняет систему до правой.

Преобразователи 9"12 измеряют смещение точек зеркала в направлении оси Y . Эти точки, обозначенные через В,Г, D и Е, расположены на кромке отражающей или тыльной стороны зеркала и находятся попарно в плоскостях Y2 и YX . Расстояние

5

I0 !

25 между точками в каждой паре равно 1 °

Преобразователи 13 и )4 измеряют т смещение точек Ж и 3 в направлениях осей Z u X соответственно. Эти точки расположены на боковой поверхности зеркала в плоскостях YZ и УХ.

Указанная система координат фиксируется начальными показателями преобразователей 9-14. Изменение этих показаний по отношению к начальным свидетельствует о cìåíåíèè зеркала и, следовательно, об изменении d R координат вектора R визирной оси трубы в заданной системе координат.

Если принять, что перемещениям зеркала в положительных направлениях осей координат будет соответствовать уменьшение показаний преобразователей 9-14, а сами показания этих преобразователей обозначить теми же символами, что приняты для контролируемых точек В,Г,Д,Е,Ж,З с добавлением нижнего индекса "0" для начальных показаний, то в угловой мере составляющие йР и йР смещения вектора визирной оси в плоскостях XY u от начального R определяется из следующих выражений: — ((Е-Г) — (Е -Г j — — +(3 — 3 ——

2)» У х о о1 (, о) RZ= (Л-В) — (Л-В )-- +(Ж вЂ” Ж) — Р

2р о о ) о

3 где фокусное расстояние главного зеркала. Формулы сохраняют свой вид и при введении в оптическую схему второй компоненты (объектив

Кассеена но в этом случае необходима замена 1 на эквивалентное фокусное расстояние нового объектива.

В рассматриваемом нами случае телескопа на альт-азимутальной монтировке ось Б-Б горизонтальна, угол поворота в вертикальной плоскости ограничен 90 . Если принять, что показанное на фиг. 3 положение трубы соответствует горизонтальному положению трубы телескопа, то ось направлена в зенит. Направление увеличения показаний преобразователя

7 возрастает по часовой стрелке, глядя с конца оси Z, а отсчет по преобразователю 8 равен 90 .

В вертикальном положении трубы отсчет по преобразователю 8 равен нулю. При этих условиях для компенсации смещения зеркала необходимо

379

4Д х э1п2

42=4К

A A = A — A - 4
45

S 1108

% повернуть телескоп по оси аэимуталь ной и зенитных расстояний на углы

Телескоп работает следующим образом, Наведение телескопа — процесс. установки его иэ любого произвольного положения в положение, при котором изображеяие звезды находится на визирной оси телескопа ° Точность автоматического наведения определя- 1З ется величиной смещения изображения звезды по отношению визирной оси.

Преобразователи 9-14 измеряют положение зеркала относительно оправы путем преобразования линейного 20 перемещения щупов 15, соприкасающихся с зеркалом, в коды, формирующиеся на выходе преобразователей. Эти коды поступают на входы 31-36 вычислительного блока 26, на вход 38 посту- 25 пает угол поворота трубы телескопа по оси зенитных расстояний, измеренный преобразователем 8 угла н код.

По сигналам, поступающим с входа

28 телескопа на вход 37, вычисли- З0 тельный блок 26 рассчитывает по приведенным формулам величины углов компенсации смещения зеркала: ЛА по оси азимутов(код поступает на выход блока 26, соединенный с сумматором

17); 42 по оси зенитных расстояний (код поступает на выход блока 26, соЪ единный с сумматором 18). Константы y" Lß (или f ), участвующие в вычислениях, формируются самим блоком 26. Сумматоры 17 и 18 рассчитывают рассогласование по положению трубы телескопа соответственно по осям:

-ЛГ=2 -2-42

I где А, 2Р- расчетные координаты трубы телескопа, посту;.пающие с входов 27,29 телескопа;

1 — фактическое положение трубы телескопа по осям азимутов и зенитных( расстояний, измеренное преобразователями угла в код 7,8.

Рассогласования )1А,)1gобрабатываются соответственно приводами 5 и 6 J телескопа. После обработки рассогласования телескоп будет установлен в расчетные значения

Л - и Zp с учетом поправой н положении, вызванных смещением зеркала.

После окончания наведения телескоп переводится в режим слежения, при котором изображение звезды должно удерживаться на визирной оси телескопа. Непрерывное движение телескопа осущестнляется эа счет отработки рассогласования между расчетным и фактическим положением телескопа по кажгой оси вращения.

В этом режиме компенсация смещения зеркала производится так же, как и в режиме наведения. Однако н крупных телескопах при большой скорости перемещения приводы не успевают отработать с нужной скоростью смещение ,зеркала, в результате иэображение звезды смещается с визирной оси телескопа. В этом случае на промежуток времени, в течение которого скорость смещения зеркала больше заданной максимальной скорости, выдается сигнал на выход телескопа, который может быть использован, например, для прекращения на это время экспозиции, что предотвращает размазывание изображения. Это обеспечивается тем, что по оси азимутов регистр 19 задерживает на промежуток времени между тактовыми импульсами на входе

28 неличину а А, поступающую на его вход. Сумматор 22 определяет разность между величинами, поступающими на

его входы: справедливой для текущего момента времени, поступающей с выхода блока 26, и поступающей с ныхода регистра 19, измеренной в предыдущий такт. Величина разности с выхода сумматора 22 поступает на вход дискриминатора 24, который сравнивает ее с наперед заданной величиной максиI мальной скорости смещения зеркала,,отрабатываемой приводом без ощутимого смещения изображения звезды с визирной оси. Если разность больше этой величины, то иа выходе дискриминатора 24 формируется сигнал, который проходит через блок ИПИ 21 и поступает на выход 30. Аналогично определяется скорость смещения зеркала по оси зенитных расстояний в резуль" тате работы регистра 20, сумматора

23, дискриминатора 25 и блока HJIH

2l.

1108379

В качестве базового объекта выбран наиболее совершенный телескоп

БТА с диаметром зеркала 6 и. Измерения, производимые за 6 лет эксплуата.ции телескопа, показывают, что составляющая общей ошибки наведения и сопровождения из-за смещения главного зеркала в оправе достигала 10-40, Применение данного изобретения позволит довести значение этой составляющей до 0,5"(ограничение

0,5" основано на точности выпускаемых промышленностью преобразователей перемещения в код с необходимым диапазоном измерений ). Это существенно повысит эффективность телескопа, что при высокой стоимости часа работы БТА (2000 руб.) даст значительный экономический эф"

1О фект.

110S379 г»

1108379

Составитель В.Архипов

Редактор М.Бандура Техред Ж. Кастелевич Корректор Л.Авраменко

Заказ 5858/31 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4