Закрытая труба телескопа

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ay— (22) Заявлено 1206,81 (21) 3299849/18-10 (щ978094 фИ1М. Ки. з с присоединением заявки Нов

С- 02 В 23/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и.открытий (23) Приоритет— (531 УДК 53. 085. .331(088.8) Опубликовано 303.182. Бюллетень ¹44

Дата опубликования описания 301182 (72) Авторы изобретения

В.С.Поляк и t0 S Ñèíêåâè÷ ь .3

Ф J

Г;: :, Ордена Трудового Красного Знамени центральн а чная :::.;.."., исследовательский и проектный институт строительййх --- „:, металлоконструкций (71) Заявитель (54) ЗАКРЫТАЯ ТРУБА ТЕЛЕСКОПА

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим телескопам-рефлекторам с закрытыми трубами и может быть использовано для уменьшения возмущающего влияния температуры на качество иэображения.

Известна закрытая труба телескопа, в которой вторичное зеркало с рас-. тяжками опирается на штанги-термокомпенсаторы, параллельные оси трубы, и соединяется с передним кольцом трубы радиально расположенными пластинами, плоскости которых перпендикулярны оси трубы(1).

Такая конструкция обеспечивает сохранение: расстояния между главным и вторичным зеркалами и сохранение параллельности их осей, однако не исключает поперечного смещения зеркал при наличии температурного перепада по диаметру трубы.

Известна также,закрытая труба телескопа, содержащая средник, несущий цилиндр с передним кольцом, вто,ричное зеркало с растяжками, парал-., лельные оси трубы штанги-термокомпен саторы осевого перемещения и узлы крепления вторичного .зеркала, содержащие расположенные в радиальных плоскостях, проходящих через штанги, наклонные к оси трубы тяги, внешний ,конец которых шарнирно закреплен на переднем кольце 2).

Эта конструкция обеспечивает сохранение соосности зеркал при температурном изгибе трубы, однако, как показывает анализ напряженного состояния металлоконструкции трубы, при ее равномерном нагреве возникают силы, растягивающие штанги, а следовательно, не обеспечивается сохранение расстояния между зеркалами. Кроме того, эта конструкция обеспечи-, вает сохранение соосности зеркал лишь при заданном соотношении продольного а,ь и поперечного b, Q перемещений переднего кольца, хотя в реальных конструкциях это соотношение является величиной переменной, вследствие переменности отношения ф, где

1 — изменение средней температуры трубы, - перепад температур между диаметрально противоположными сторонами трубы.

Из сказанного следует, что ни одна из известных конструкций закрытых труб не обеспечивает одновременного исключения перемещений вторично.го зеркала, вызываемых как удлинени-

978094 ем трубы при ее общем нагреве, так и изгибом трубы при наличии температурного градиента.

Цель изобретения — повышение качества изображения и точности наведения телескопа за счет уменьшения 5 влияния температурных деформаций трубы на взаимное расположение главного и вторичного зеркал как при общем ее нагреве, так и при наличии температурного перепада между ее ди- Зр аметраютьно противоположными сторонаMH °

Поставленная цель достигается тем, что в закрытой трубе телескопа, содержащей средник, несущий цилиндр с передним кольцом, вторичное зеркало с растяжками, параллельные оси трубы штанги-термокомпенсаторы осевого перемещения и узлы крепления вторичного зеркала, содержащие расположенные в радиальных плоскостях, проходящих через штанги, наклонные к оси трубы тяги, внешний конец которых шарнирно закреплен на переднем кольце, в каждый узел урепления вторичного зеркала введены в той же радиальной плоскости термокомпенсированный стержень, расположенный, вдоль трубы, и радиальная серьга, причем передний конец стержня и внешний конец серьги шарнирно соединены с внутренним концом наклонной тяги, а внутренний конец серьги шарнирно сое динен с растяжками вторичного зеркала, причем наклонные тяги расположены к оси трубы под углом з

p=си.с —, Ъ

L где и 4 — диаметр и длина несущего цилиндра.

На Фиг. 1 изображена труба, осевой 40 разрез; на фиг.2 — разрез A-A на фиг.1; на фиг.3 — схема изгиба трубы под действием перепада температуру на фиг.4 — схема компенсации изгиба, на фиг.5 - Узел 1 на фиг.1. 45

Труба телескопа содержит средник

1, кольцо 2 блока главного зеркала, переднее кольцо 3 блока вторичного зеркала (контррефлектора), цилиндры

4 и 5 несущей металлоконструкции, связывающие средник соответственно с кольцами 2 и 3. Вторичное .зеркало б имеет четыре растяжки 7, концы которых на беэлюфтовых шарнирах 8 закреплены на передних концах штанг 9тврмокомпенсаторов ocesoro перемещения, параллельных оси трубы. Вторичнь|е концы штанг 9 также на беэлюфтовых шарнирах 10 i закреплены на средиике 1. Штанги 9 выполнены иэ материала типа инвар с близким к нулю 60 коэффициентом линейного расширения.

В тех же радиальных плоскостях, что и штанги 9, между ними и цилиндром 5 установлены стержни 11, изготовленные также иэ материала с низким коэффициентом линейного расширения; стержни 11 могут быть по конструктивным соображениям параллельны штангам 9, как показано на фиг.1, или несколько наклонены к ннм. Задние концы стержней 11 закреплены на среднике 1. Передние концы стержней 11 связаны с внешними концами расположенных в тех же радиальных плоскостях растяжек 7 радиальными сергами 12, соединенными шарнирно с растяжками

7 и стержнями 11. Передние концы стержней 11 соединены тягами 13, расположенными под острым углом к оси трубы, с передним кольцом 3 трубы, причем тяги 13 соединены с кольцом 3 и стержнями 11 шарнирами 14 и 15 соответственно и имеют возможность при помощи винтовой пары 16 осуществлять предварительное натяжение элементов трубы с целью выборки зазоров в шарнирах. Серьги 12 могут соединяться с растяжками 7 и стержнями 11 в тех же шарнирах 8 и 15, как показано на фиг.1 и 2, или в самостоятельных шарнирах 16 и 17, например, как показано на фиг.5.

Рассмотрим работу устройства при нагреве трубы.

В общем виде воздействие температуры на трубу телескопа можно пред.ставить как сумму воздействий двух факторов изменение средней температуры трубы на Т и наличие перепада (температурного градиента) температур на 2 омежду диаметрально противоположными сторонами трубы, усредненная по длине труба температура каждой стороны становптся таким образом равной, Т+ и + = Т- Ю.

Первый иэ этих факторов приводит к изменению длины трубы 4 на 4с Т (где cC. — коэфФициент линейного расширения материала трубы), а второй— к изгибу трубы, т.е. к поперечным

-смещениям зеркал и развороту их оптических осей.

При равномерном нагреве. трубы, цилиндр 5 удлиняется, однако благодаря наличию серьг 12 это удлинение не передается на штанги 9. Усилия растяжения-сжатия замыкаются в цилиндре 5, тягах 13, серьгах 12 и стержнях 11 и не передаются на штанги 9, в результате осевое перемещение зеркала б нв происходит.

Температурный перепад между диаметрально противоположными сечениями цилиндра 5 приводит к изгибу трубы и развороту кольца.

Если (фиг.3) правое сечение цилиндра нагрето больше левого, кольцо получает поперечное смещение g влево от оси и разворот 9 . Однако благодаря включению в рабату механизма параллелограмма, составленного средником 1, штангами 9 и растяжками 7, 978094 последние при этом поворачиваются относительно кольца 3 и остаются па-. раллельными среднику, т.е. ось вторичного зеркала 6 остается параллельной оси трубы. В тд же время шарнирно-стержневой механизм, составленный сечением цилиндра 5, тягой 13 и стержнем 11 вызывает смещение узла 15, а вместе с ним и зеркала 6 на расстояние К в сторону, противоположную Ь(фиг.4). При соответствующвм выборе параметров элементов этого механизма смещения Д и d могут быть уравнены, т .е. суммарное смещение зеркала 6 будет равно нулю. В результате и при наличии температурного перепада зеркало остается в исходном положении.

Определяем параметры элементов трубы, требуемые для уравнивания перемещений д и d ,На фиг.З показана деформация цилиндра 5 трубы под действием температурного градиента 2 Г и приведены необходимые обозначения.

Очевидно, что удлинение стенки трубы bli нагретой на Г, равно

b1 =4aLE (м) Подставляя .сюда значения R u по (1) и (. 3) находим величину поперечного смещения концевого сечения трубы.

Q,ô< 49 Ь (Г ) а. 2. Ъ

Направление смещения д - это направление в сторону менее нагретой ствнки

Схема компенсации поперечного смещения представлена на фиг.4..цифрами обозначены позиции элементов согласно фиг.1 и 2 . Сплошными линиями.покаэано положение элементов трубы до нагрева, пунктиром - после нагрева на

1o ° .!

Допустим, что стержень 11 полностью тврмокомпенсирован, т.е. имеет коэффициент линейного расширения

Кд О. Остальные элементы имеют коэф- фициент линейного расширения, равный, Формула изобретения

Закрытая труба твлвсйопа, содержащая средник, несущий цилиндр с пе- вэ редним кольцом, вторичное зеркало с

При этом труба изогне-.ся по радиусу К . Тогда

9y L (} = 4-А1 () (IL ).- ..в

Отсюда > =2А1 ?А Я a(X и

Ь)

Из чертежа g К((-совЧ)=

ДЯ т

Выразим уменьшение ф размера 5 между цилиндром 5 и стержнем 11 при нагреве на 1 через Ыэ — условным коэффициентом "линейного сжатия" параметра 9 s

Д . =6

При этом определяем геометрические параметры элементов трубы, при которых выполнялось бы условие

10 б = д, (s) т.е. суммарное поперечное смещение контррефлектора от изгиба трубы и работы компенсатора было бы равно

15 нулю.

Введем обозначения L=- К Ъ, причем .КЯ 1.

Из геометрических соображений до нагрева 4.8 = Р. после нагрева на 1

20 фРЬ .Е, Ь (4+К.() +S (i-Сб) =Е (4+А) Отсюда; пренебрегая малыми второ« го порядка,:

К4 С., ьа-Е» „

5 . S

У

При нагреве на В

Ь

Ъ 3, Ю=М ъ = "".(=" *,(.

30 э

Направление dà — это направление . в сторону более нагретой стенки.

Подставив в условие (5) значение д и К по (4) и(6), находим, что это

35 условие выполняется пРн ЪЦ-k}h

I,a. или, так как Ь ъ7 Ь, при

S — I,1 ® т.е. при. 9

40 р а с - --arcing (В)

Значения величин b s Q, связанные зависимостью (7), определяются пиз конструктивных соображений.

При этом равенство(7)является точ45 йым, если тяги 13 выполнены термокомпеисированными, т.е. если их дли- . на 9 при нагреве нв изменяется.

Таким образом, предлагаемая кон. струкция позволяет исключить влияз0 ние на осевое и поперечное смещение зеркал и их развороты всех видов температурных деформаций трубы, возникающих как при общем изменении температуры, так и при наличии температурээ ного перепада по диаметру трубы, и следовательно, повысить качество изображения и точность наведения телескопа.

978094 растяжками, параллельные оси трубы штанги-термокомпенсаторы осевого перемещения и узлы крепления вторичного зеркала, содержащие расположенные в радиальных плоскостях, проходящих через штанги, наклонные к оси 5 трубы тяги, внешний конец которых шарнирно закреплен на переднем кольце, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изображения и точности наведения 99 за счет уменьшения влияния темпера турных деформаций трубы на взаимное расположение главного и вторичного зеркал, в каждый узел крепления вторичного зеркала введены в той же радиальной плоскости термокомпенсированный стержень, расположенный вдоль трубы, и радиальная серьга, причем передний конеп стержня и внешний. конец серьги шарнирно соединены с внутренним концом наклонной тяги, а внутренний конец серьги шарнирно соединен с растяжками вторичного зеркала, причем наклонные тяги расположены к оси трубы под углом

pi =сй"с —

Ъ

Ь где D и 3. диаметр и длина несущего цилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 172515, кл. G 02 В 23/02, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 717693, кл. е 02 В 23/00, 1978.