Полиапертурный телескоп

 

ОЛ ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик и 71 76

-ч (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву(51)М. Кл. (22) Заявлено 260977 (21) 2527331/18-10

1,/ с присоединением заявки ¹G 02 В 23/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 522. 2 (088.8) Опубликовано 250280. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 27-0280

Л. Н. Захарьев, Н. A. Мансуров, Н. П. Мельников, С. Б. Новиков, A. A. Овчинников, В. С. Поляк, - Н. H. Поляшев и Ю. В. Синкевич (72) Авторы изобретения

Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научноисследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций (71) Заявитель (54) ПОЛИЬПЕРТУРНЫЯ ТЕЛЕСКОП

Изобретение касается оптического телескопостроения и может быть использовано при создании телескопов с большой апертурой.

Известны два пути увеличения апертуры. Это увеличение диаметра главного зеркала, изготовленного из монолитного куска материала "или из мозаично подобранных отдельных зер-. кал, и создание многоапертурных телескопов, суммирующих свет от не» скольких отдельных телескопов. Первый путь наталкивается íà огромйые трудности проектирования и изготов-ления, в результате чего стоимость телескопа возрастает пропорционально кубу диаметра главного зеркала.

Кроме того увеличение диаметра главного зеркала приводит к ухудшению качества его поверхности, возникающему из-за технологических трудностей, к увеличению температурных деформаций, вызываемых суточными и другими перепадами температуры в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, приводит к сниже-""" нию разрешающей способности,и, зффЕктивности телескопа, неоправданнО увеличивает сроки его изготовленйя, монтажа и отладки. Попытки иэготов2 ления главного зеркала большого диаметра мозаичным также не привели к успеху (1) .

Наиболее перспективным представляется в настоящее время создание составных многозеркальных телескопов, содержащих несколько отдельных труб-монотелескопов, излучение которых собирается дополнительной оптической системой в общий пучок.

Эффективная площадь:зеркала такого телескопа равна сумме площадей зер-. кал его труб.

Известна разработанная в CIIIA конструкция телескопа, представляющая собой блок из шести расположенных по окружности жестко связанных, между собой общей металлоконструкцией параллельных труб, смонтированных на ортогональных осях вращения, снабженный системой перископических зеркал, собирающих свет от отдельных зеркал и выводящих их в общий выходной зрачок. Достоинством такого телескопа является существенно меньшая стоимость (пропор- циональная примерно квадрату эффективного диаметра апертуры) EI улучшение разрешающей способности за счет возможности более качественно3

71765".. го "и..готовления и мееньшей температу= рой деформации зеркал каждой трубы, имеющих диаметр менее 2 м (д =1,83 м) (2) .

Недостатком этого телескопа является наличие дефокусировки.

Известен также телескоп, содержа. щий шесть взаимно параллельных трубмонотелескопов одинакового увеличения, объединенных общей металлокон" струкцией в единый блок, смонтированный на опорно-поворотном устройстве с ортогональными осями враще-. ния, привод вращения телескопа- относительно ортогональных осей, оптическую систему с плоскими зеркалами, собираемую свет от всех монотелескопОв и выводящую его в общее поле зрения, и"дополнительный объехтив, собирающий свет от всех монотелескопов в общий фокус (3) .

Однако в этом телескопе отсутствует "Непбдвижный относительно Земли фокус. Наличие большой сосредоточенной массы блока телескопов

-выэв(ваетсложность обеспечения жесткости ойорно-поворотного устройства.

Высокая инерционность системы ог-. раничивает ее использование при

Слежений за быстродвижущимися объектами. В этом телескопе имеется пре"- (ел"Увелйтения эффективного диаметра зеркала, так как это. увеличение выше определенного предела приводит к ухудшению эксплуатационных свойств телескопа.

Цель изобретЕния — увеличейие эффективного диаметра с одновременным уменьшением инерционности.

Достигается это тем, что в пред.ложенном телескопе опорно-поворотное устройство выполнено в виде полого вала с установленными вдоль него парами монотелескопов, каждый из которых жестко закреплен на полуосях, установленных на полом валу с возможностью вращения","геометрическая ось которого неподвижна. Полуоси каждой пары монотелескопов соосны между собой, параллельны йолубсям остальных монотелескопов и ортогойальйы оси полого вала. Все приводы BphlgeHHH монотелескопов синхронй= " зйрованй мехсЫу собой.

На фйг. 1 йзображен телескоп в положении в зенйт на фиг. 2

4 то же, разрез A-A, варианты.

Полиапертурный телескоп (IIAT) содержит некоторое число и, преимущественно четное, единичных монотелескопов (МТ) 1, каждый из которых

Йгбтко закреплен йа одной или двух соосных, "консольнйх ;" полых "тЬ3117осях

2 опорно-поворотного устройства, оси 3 которых ортогональны оптической оси 4 монотелескопа (NT). Центры тяжести МТ1 расположенй" йа осяй

" 3"полуосей 2. Полуоси 2"уС ràÚîéëÔ =="

,нЫ на общем, полом валу 5 с возможностью вращения в подшипниках 6 и снабжены приводами 7 вращения МТ относительно осей 3. При этом все

МТ 1 сгруппированы попарно, пары установлены на валу 5 с шагом р так, что два МТ каждой пары расположены по разные стороны от вала 5, их полуоси 2 соосны, параллельны полуосям

2 остальных МТ и перпендикулярны к оси,8 вала 5. Вал 5 смонтирован с возможностью вращения в подшипниках

9, установленных на неподвижных опорах. Таким образом, оси 3 и 8 являются ортогональными осями монтировки IIAT. Ось 8 — неподвижная, оси 3— подвижные (вместо традиционной одной подвижной оси вращения телескоп имеет n/2 параллельных подвижных осей вращения). Предложенная конструкция может быть реализована или в (вухугломестной,или в экваториальной

20 монтировке.Для вращения телескопа относительно оси 8 опорно-поворотное устройство сйабжено приводами 10.

При небольшом количестве МТ1 IIAT может содержать две опоры 11, раср положенные на концах вала 5. При большом количестве монотелескопов целесообразно ПАТ устанавливать на нескольких опорах 11, распределенных по длийе вала 5 с шагом равным или кратйым Р, например, между каждой парой монотелескопов. Айалогично при малом кОличестве МТ приводы 10 вращения ПАТ относительно оси 8 могут располагаться на одной-двух опо рах 11, при большом количестве МТ -на нескольких опорах 11 (возможно на всех) . С оптической точки зрения каждый МТ представляет собой афокальную (например двухзеркальную) систему.

На оптической оси 4, каждого МТ в . точке ее пересечения с осью 3 полуоси 2 устайовлено плоское зеркало

12, выводящее световой пучок в,полуось 2. Внутри полого вала 5 установлено второе йлоское зеркало 13, перехватывающее световой пучок и пово. рачивающее его вдоль оси вала 5. Зеркало 12 закреплено íà NT 1, зеркало

13 — на валу 5, т.е ° при вращении

МТ относительно оси 3 зеркало 12 враg() щается, а зеркало 13 остается нейодвижйым. Зеркала 13 разных монотелеокопов расположены внутри вала

5 таким образом, чтобы поперечные сечения направляемых ими вдоль оси

8 лучей не накладывались друг на друга, т.е. чтобы зеркала не затеняли дрУг друга. В такой конфигурации

IIAT представляет сббой афокальный телескоп с входным зрачком, состоящим из совокупности отдельных входных

60 зрачков монотелескопов, если зеркала

13 разных MT должны быть расположены в разных относительно оси 8 вертикальных уровнях, полуоси 2 разных пар МТ соответственно располагаются

65 на разных уровнях, причем целесообраз

717692 но (с точки .зрения уравновешенности системы), чтобы каждой паре МТ, смещенной на некоторую величину Ь вверх от оси 8, отвечала пара МТ, смещейная на такую же величину а вниз.Для получения с помощью ПАТ иэображения соосно полому валу 5 в одном иэ его торцов устанавливается объектив 14, например,в виде двухзеркального телескопа, фокусирующий в своем фокусе изображение наблюдаемого объекта.

Получение единого изображения возможно в том .случае, если все МТ афокальны, а фокусировка осуществляется объ- ективом 14. Для обеспечения параллельности оптических осей всех МТ приводы-7 вращения NT делаются синхронными, Точная коррекция направления оптических осей МТ может осуществляться за счет того, что одно или оба плоских зеркала 12, 13 снабжены корректирующим следящим приводом 20 (не показан), осуществляющим их Поворот. В случае установки каждого

МТ консольно на одной полуоси 2 .эта полуось устанавливается в подшипниках б,расположенных в гнезде .15 ва- 35 ла 5. На фиг. 2,3, показаны два варианта расположения подшипниковых гнезд внутри и вне вала 5. Соответственно внутри или вне вала 5 могут располагаться и приводы 7 вращения 3{)

МТ. В первом случае (фиг. 1, 2) в местах установки опорных подйипни( ков 9 вал 5 имеет шейки 16 меньшего диаметра. При установке монотелескопов на двух полуосях 2 (фиг. 4) подшипник 6 одной иэ них устанавливается s гнезде 15 вала 5, а второй — в гнезде 17 в специальном ярме 18, жестко связанным с валом 5 снизу. Такая конструкция уменьшает развал оптических осей МТ пары, однако требует установки на валу 5 противовеса 19 для балансировки системы. При большом числе МТ конструктивно целесообразно разделение вала

5 ПАТ на отдельные отрезки-секции " 45

20, соосно стыкуемые между собой.

Стыковка может Ъыть жесткой или" подвижной. Каждая такая секция имеет собственные опоры 11 и на ней устанавливается одна пара МТ 1, что вместе составляет единый модуль, представляощий собой, по-существу, двухтрубный IIAT. Такое разбиение конструк ции пАт на модули позволяет прово- дить отладку каждого модуля на стенде и последовательно н.аращивать ПАТ отлаженными модулями, что значительно упрощает и ускоряет процесс ввода полиапертурного телескопа в действие. Кроме того, это позволяет работать на ПАТ до окончания его полного монтажа, до введения в действие всех модулей.

Формула изобретения

Полиапертурный телескоп, содержащий взаимно параллельные монотелескопы,одинакового увеличения, смонтированные на опорно-поворотном устройстве со взаимно ортогональными осями вращения, приводы вращения относительно этих осей и систему плоских зеркал, объединяющих поля зрения монотелескопов, отличающийся тем, что, с целью увеличения эффектив ного диаметра с одновременным уменьшением инерционности, опорно-поворотное устройство выполнено в виде полого вала с установленными вдоль него парами монотелескопов, каждый из которых жестко закреплен на полуосях, установленных на полом валу c воэможностью вращения, геометрическая ось которого неподвижна, полуоси каждой пары монотелескопов соосны между. собой, параллельным полуосям остальных монотелескопов и ортогональны оси полого вала, а все приводы вращения монотелескопов синхронизированы между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Михельсон Н. П. Оптические телескопы, M., Наука 1976, с. 384.

2. Михельсон Н. Н. Оптические телескопы, M., Наука, 1976, с. 482-483.

3. Авторское свидетельство СССР, Р 308402, кл. G 02 В,17/06, 1969 (прототип) .

717692

Фиг. f

Составитель В. Ванторин

Редактор A. ЙМелькин Техред М.Петко Корректор М. Пожо

Заказ 9839/63 Тираж 569 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул..Проектная, 4