Зеркальный телескоп

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.(я)э G 02 8 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н flATKHTY

12 (21) 4356845/10 (86) PCT/DÅ 87/00159 (09.04.87) (22) 04.11.88 (31) P 3707642.6 (32) 06.03,87 (33) DE (46) 23,01.92. Бюл. М 3 (75) Херманн Хюгенелль (DE) (53) 522.2.25 (088.8) (56) Патент США Q 3791713, кл, 350 — 83, 1974. (54) ЗЕРКАЛЬНЫЙ ТЕЛЕСКОП (57) 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 эксплуатации. 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, а рама уста„„5U„, 1708165 АЗ новлена 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, а 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 воэможностью поворота относительно наружных стенок. Первичное зеркало телескопа выполнено из отдельных зеркальных сегментов, установленных на расположенных кон центрично зеркальной оси тубуса окруж- Я настях, Зеркальные сегменты выполнены в форме круглых зеркал, поверхности которых вместе образуют параболоид, и установлены так, что между Кими имеются . свободные площади для размещения крепления опор зеркальных сегментов, крепежных тяг и рычагов и затеняемых ими полщадей. 4 з.п.ф-лы, 17 ил.

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.3 — то же, частичное сечение; на фиг,4 — установленные по оси сферического корпуса трубы с прилегающим подьемником; на фиг.5 — отрубы 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,11— 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.16— кабина Куде, осевой разрез; на фиг.17— телескоп, пример выполнения.

Зеркальный телескоп (фиг.1 и 2) состоит из сферического корпуса 1, установленного а 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 элементами 6 проходит поперек через весь диаметр сферического корпуса 1, причем согласно фиг,2 первичное зеркало 3 с относительно большим диаметром находится далеко под центром сферы.

В стенке сферического корпуса 1, противолежащей первичному зеркалу 3, находится так называемый глаз 7 зеркального телескопа, который выполнен из перфорированного лйста 8 g круглыми отверстиями 9, расположенными точно над отдельными сегментами 10 зеркала 3 (фиг.9), Сферический корпус 1 установлен с возможнбстью поворота 80KpYÃ гОризонтальной оси 11 в опорных втулках 12 рамы в виде шарового сегмента 4, Проходящая горизонтально ось 11 сферического корпуса 1 образована жестко установленными на сферическом корпусе 1, доступными для проходе трубами 13, s которых установлены жестко не раме 4 скользящие в 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 зубчатоременных 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.3 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 сегмента к трубе 13 с пластиной 14 внутри оси 1 1 сферического корпуса

Через выполненный на верхней стороне основания 5 подход 20 подьемник имеет свободный доступ независимо от положения 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 радиально кольцевым направляющим цоколем 25, причем все основание 5 с направля35

55 ющим цоколем 25 выполнено из железобетона. Радиально, вне направляющего паза 23 находится круглый зубчатый ходовой рельс 26, который находится в зацеплении с зубчатой передачей 27 для поворота рамы 4 в виде Шарового сегмента на.

360 вокруг своей вертикальной оси.

Вся рама 4 состоит из стальной конструкции, включающей несколько опор 28-30 (фиг.3), которые проходят между кольцевыми рельсами 21 и 22, внутренней 31 и наружной 32 стенками рамы в виде шарового сегмента, На опорах также установлены приводные элементы 33 для приводных элемечтов 15 с целью поворота сферического корпуса 1 вокруг своей горизонтальной оси 11.

Частично внутри рамы 4 и частично внутри основания 5 выполнена полусфера

34 для приема сферического корпуса 1. Он опирается на гидростатический упорный подшипник 35, включающий напорные ханалы 36 и камеры 37 давления (фиг,3). Тем самым сферический корпус 1 запирается в раме 4 с помощью скользящих опор (35-37).

Они воспринимают силы инерции сферического корпуса 1, поэтому оси 11 сферического корпуса работают почти полностью без нагрузки, 1708165

15

35 тического монозеркала

55

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 раз) мещен 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 t приблизительно на 75О в обе стороны от вертикального положения глаза 7 не требуется больших усилий. Это можно осуществить с помощью маломощного электродвигателя, Когда телескоп отключен, все нагрузки воэдействуют на полусферу 51 и кольцевые рельсы 21 и 22, поэтому сферический корпус надежно фиксирован.

Первичное зеркало 3 зеркального телескопа. образовано из рельсов 21, установленных с возможностью регулировки зеркальных сегментов, иэ которых каждый состоит из дискового круглого зеркального тела 10. Они установлены на круговых траекториях, расположенных концентрично относительно центральной оси 52 с промежутками между собой так, что между отдельными зеркальными телами 10 образованы 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 цельного круглого зеркала, полная площадь которых отшлифована, не считая выемки центрального отверстия. Такое зеркальное тело содержит опору 54 с радиальной разгруэкой от растяжения и сжатия, для чего на 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 требуемого эффективного диаметра гипотеЗа 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.

Свободные площади 53 и 55 между 18 зеркальными телами 10 следует рассматривать как соответствующие затененные поверхности в гипотетическом моноэеркале.

Система 56 крепежных тяг и рычагов выполненного параболическим первичного зеркала 3 содержит средние крепежные трубы 57, которые образуют статическую несущую конструкц1 .о для тубуса 2, и внутренние направляющие трубы 58, которые с рельсами 59 предусмотрены для на10

50 правления 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 Кассегрена 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.96) 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 ре ретчатых 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 на: блюдательных кабин 60 — 62, Посредством других решетчатых элементов 75 средние крепежные трубы имеют опору относительно наружных крепежных труб 76, На фиг.12 показана система крепежных элементов, включающая несущие тросы 77 на направляющих роликах 78, которые соединяют балластные тела 74 с отдельными

45 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 пустотелых тел 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 для 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 кслебательные явления исключены. Доступ в сферическую кабину 58 возможен через входной люк 86 для светового пучка. Подвод энергии осуществляется по неизображенным трубопроводам, вводимым параллельно экранированию светового пучка 88, Под платформой 87 внутрен сферической стенки корпуса имеется достаточна 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.

Формула изобретения

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, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества изображения за счет повышения стабильности оптической оси при,работе с крупногабаритными зеркалами и улучшения условий эксплуатации, сферический корпус

1708165

10 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 5 рама установлены соответственно в гидростатических опорах.

2. Телескоп по п.1, от л и ч а ю шийся тем, что на сферическом корпусе установлены ходовые трубы с горизонтальной осью. а 10 в трубах установлены ходовые платформы с ,возможностью поворота в трубах, 3. Телескоп поп.2, отл и чающий с я тем, что внутри сферического корпуса установлены соединенные с ходовыми трубами 15 подъемники, внутренние стенки которых выполнены сферическими, соединены с платформами и установлены с воэможностью 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, о т л и ч а юшийся тем, что первичное зеркало выполнено из отдельных зеркальных сегментов, установленных на расположенных концентрично центральной оси тубуса окружностях, причем зеркальные сегменты первичного зеркала выполнены в форме круглых зеркал, поверхности которых вместе образуют форму параболоида, при этом зеркальные сегменты установлены с образованием между ними свободных площадей для размещения крепления опор зеркальных сегментов, крепежных тяг и рычагов и затеняемых ими площадей.

1708165

1708165

1708165

Аа.8

1й

09

03 а ой

Ои

at

=07

О.И 0

®2. 9

1708165

1708165

1708165

1708165

ggz 17

Составитель Н, Киреева .

Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор И. Горная

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул,Гагарина, 101

Зэказ278 . Тираж Подписное

ВНЙЙПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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