Облегченное зеркало и способ его изготовления

 

Сущность изобретения: облегченное зеркало, оптическая пластина и подложка которого соединены между собой неразъемно по поверхности присоединительных фланцев и взаимно притерты. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. .. -.-.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 02 В 5/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМCTBO СССР (ГОСПАТЕНТ СCСP) НИЕ ИЗОЬРЕТЕНИЯ Г.",""" (1,,,; " . ));,.

ОПИСА

К ПАТЕНТУ

1 (21). 4941577/10 (22) 08,05.91 (46) 23.04.93. Бюл. М 15

P5) С.А;Васильев, В,Б,Касперский, Н.В,Стешенко, В.В.Сычев, В.Г.Тузов и B.Ï,Æóðàвель .. (73) В.Б,Касперский, В.В.Сычев и В.Г.Тузов (56) Заявка ФРГ N 053510414, кл. 6 02 В

5/08, 6 04 В 35/34, 6 03 С 3/04, G 03 В

19/ОО, 32/00, 1986, Авторское свидетельство СССР

М 1155975, кл. G 02 В 5/08, 1985.

F.В.Ray. S.V. Krlshnamacharl, Spectroscopic svrvey telescope declgn:

primary mirror stuvctvre Lsupport. Орекса!

Engineering. 27, 9, 1988, р, 769 — 774.

Михельсон Н,Н Оптические телескопы (теория и конструкция). M.; Наука, 1976, с.

384.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и технологии, в частности к технологии изготовления и конструирования облегченных зеркал крупногабаритных телескопов.

Целью изобретения является упрощение и удешевление конструкции и технологии изготовления облегченного зеркала, а также расширение области применения пу,тем сохранения формы рабочей поверхности оптических пластин при наклонах облегченного зеркала, Поставленная цель достигается тем; что в способе изготовления облегченного зеркала, заключающемся в получении оптической пластины с отношением диаметра к толщине более 10. образовании путем шлифовки и полировки ее рабочей и шлифовки

„„. Ж„„1811620 АЗ (54) ОБЛЕГЧЕННОЕ ЗЕРКАЛО И СПОСОБ

ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: облегченное зеркало, оптическая пластина и подложка которого соединены между собой неразъемно по поверхности присоединительных фланцев и взаимно притерты, 2 с.п. ф-лы, 3 ил..й ее тыльной сторон, нанесении на рабочую поверхность оптической пластины отража-: © ющего покрытия, формировании подложки облегченного зеркала в виде регулярной пространственной фермы с присоедини- © тельными фланцами, тыльную шлифован- Д иую поверхность оптической пластины и присоединительные фланцы первой решетки пространственной фермы взаимно притирают, соединяют оптическую пластину и (А3 пространственную ферму по притертым поверхностям присоединительных фланцев первой решетки неразъемиым соединением, притирают присоединительные фланцы второй решетки пространственной фермы к базовой поверхности оптического станка для обработки рабочей поверхности оптической пластины, после чего проводят оконча1811620 тельную шлифовку и полировку рабочей поверхности оптической пластины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве облегченного зеркала, содержащем оптическую пластину с отношением диаметра к толщине более 10-ти, на рабочей полированной поверхности которой нанесено отражающее покрытие и подложку, имеющую тот же коэффициент линейного расширения, что у оптической пластины, причем, подложка выполнена в виде регулярной пространственной фермы, составленной из двух параллельных друг другу плоских решеток, каждая из которых образована из стержней, расположенных вдоль сторон равносторонних треугольников, а в вершинах которых пересечены оси не более шести стержней плоской решетки, соединенных между собой присоединительным фланцем, причем ортогональные проекции 20 вершины треугольников первой плоской решетки совмещены С центрами. тяжести тре-угольников второй ..плоской решетки и наоборот, согласно изобретению, оптическая пластина соединена по тыльной сторо-. 25 не с присоединительными фланцами первой плоской решетки неразъемным соединением, а расстояние L между соседними вершинами равносторонних треугольников, плоской решетки определяют, как 30

0,25 (д) Сп Е з

1 d О

S= — ° — .cosZ, С Е (2) где Св — коэффициент Дансона-Кудера;

Z — зенитное расстояние телескопа.

Одновременно учитывалось, что в нашем случае часть зеркала лежит на трех

35 где д — допустимый прогиб участка оптиче° ской пластины, ограниченного равносторонним треугольником;

Сп — коэффициент Дансона-Кудера;

Š— модуль Юнга материала оптической 40 пластины;

h — толщина пластины, мм;

G — вес части оптической пластины, огранйченной равносторонним треугольником оптической пластины. 45

В основе вывода формулы (1) лежит выражение А.Кудера. который показал, что зеркало, опирающееся на три опоры и име- . ющие модуль Юнга Е, плотность d, диаметр

0 и толщину h, имеет прогиб между опора- 50 ми: опорах, расположенных в вершинах равностороннего треугольника и дополнительный прогиб возникает при давлении Р шлифовальника на оптическую пластину. Диаметр

О определялся как диаметр окружности, в которую вписан искомый равносторонний треугольник.

На фиг. 1 представлены операции по выполнению способа изготовления облегченного зеркала: на фиг. 2 — устройство облегченного зеркала; на фиг. 3 — конструкция присоединительного фланца.

Способ осуществляется следующим образом.

Методом традиционной технологии фрезерования и шлифовки (фиг, 1а) изготавливалась оптическая пластина с отношением диаметра к толщине 25. Ее тыльная шлифованная сторона притиралась к плоской слесарной плите (фиг. 1б). Такой же притирке после предварительной шлифовки подвергались поверхности присоединительных фланцев решеток подложки (см.. фиг. 1у). Затем осуществлялась взаимная притирка тыльной шлифованной стороны оптической пластины с присоединительными шлифованными фланцами первой решетки и их последующая склейка (фиг. 1г).

После склеивания притирались присоединительные фланцы второй плоской решетки пространственной фермы аналогично (фиг.

1в) к базовой поверхности оптического станка. Закрепляя облегченное зеркало по притертым присоединительным фланцам второй решетки на базовой поверхности оптического станка, проводили окончательную шлифовку и полировку рабочей поверхности оптической пластины (фиг. 1д), После этого на рабочую поверхность наносили отражающее покрытие, На станке было изготовлено плоское зеркало диаметром

500 мм со среднеквадратическим отклонением формы отражающей поверхности 0,02 мкм.

Взаимная притирка тыльной шлифованной стороны оптической пластины и присоединительных фланцев первой решетки и их склейка, взаимная притирка присоединительных фланцев второй решетки и базовой поверхности оптического станка при условии, что расстояние L между соседними вершинами равносторонних треугольников плоской решетки определяют согласно выражению.(1), позволили обеспечить равную жесткость в системе станок-присоблениеинструмент-деталь при окончательной об.- . работке рабочей поверхности оптической пластины даже при наличии остаточных погрешностей формы притираемых поверхностей. Это обеспечило получение точности

1811620

I 1. (1-К) формы отражающей поверхности оптиче- L-длинастороныравностороннеготреской пластины. угольника (расстояние между вершинами

Вместе с тем операции притирки и по-. треугольников вдоль оси стержней); следующей склейки обеспечили надежное ai,а,,а, — соответственно козффицисоединение оптической пластины с подлож- 5 енты. линейного расширения инеара, стали кой через присоединительные фланцы и та- и материала оптической пластины. ким образом, достаточную жесткость самой Неразъемное соединение оптической оптической пластине как при обработке, так пластины с подлож ой упростило конструки при эхсплуатации облегченного зеркала, цию, удешевило технологию изготовления, Зтим самым была исключена необходи- 10 расширило область применения облегченмость в разработке специальной техноло- ного зеркала путем сохранения формы рагии и оснастки для изготовления бочей поверхности оптической пластины высокоточной тонкой оптической пластины, при -его наклонах. что позволило упростить и удешевить . . По сравнению с прототипом в конструк ехнологию изготовления облегченного 15 ции предлагаемого облегченного зеркала зеркала не менее, чем на 20, при сохране- . отсутствует дополнительная промежуточнии точности формы его отражающей по-, нвя оправа сосевыми разгрузками, которая верхности.::::,.: . ".: Обеспечивает сохранность формы отражаюПредлагаемый способ был реализован;: .-" щей гговерхности только для случая, когда для конструкций облегченного зеркала ; 20 оптическая .ось зеркала находится вблизи . представленной на фиг. 2. Облегченное зер-" :. вертикалей, Вместе с тем, для изготовления кало включало оптическую Ситалловую пла-: тонкой оптической пластины нет необходистину 1 толщиной 20 и диаметром 500:мм и мости создавать специальную технологичеподложку 2. Подложка 2 выполнена в виде, ..скую: оправу: с : разгрузками, регулярной пространственной фермы; со-. 25 компенсирующую действие не только сил ставленной из двух параллельных друг-дру- . гравитации и закрепления, но и усилия обгу плоских решеток 3 и 4, каждая из которых:, работки при изготовлении ойтической плаобразована из инваровых стержней 5, рас- стины. Одновременно возникла положенных вдоль сторон равносторонних " - возможность использования облегченного .треугольников, в вершинах которых пересе- 30. зеркала не только в неподвижных телескочены оси не более шести стержней 5 пло- .: пах, как в прототипе. но например, в телеской решетки, соединенных между. собой - скопах с подвижной трубкой. присоединительными стальными фланцами Использование в качестве подложки ребспомощьюштифтов7(см. фиг.3). При этом: гулярной пространственной формы, имеюортогональнйе проекции вершин "А".треу. 35 щей тот, же коэффициент линейного .гольников первой плоской решетки 4 совме-: .- расширения, что и у оптйческой пластины и щены с центрами тяжести треугольников . ::Выполненной в видесоставленной из паралвторой плоской решетки 3 и наоборот. On-.,::. дельных друг другу двух плоских решеток, тическая пластина 1 (фиг. 2) соединена ho каждая из которых образована из стержней. своей тыльной стороне с прйсоединитель- 40 расположеннцх вдоль сторон равносторонными фланцами 6 первой плоской решетки:.: них треугольников, в вершинах которых пе4 склеиванием. Для размещения слоя клея- .. :: ресечены оси не более шести стержней на торце присоединительного фланца 1 плоской решетки, соединенных между со(фиг. 3) была. выполнена кольцевая канавка ., 5oA присоединительными фланцами, при8.. — .; . чем ортогональные проекции вершин

45 йврвой плоской решетки. совмещены с ценРавенство коэффициентов линейного т1 аии тяжестм треугольников второй плорасширения оптической пластины 1 и под- ской решеткй и наоборот, в сочетании с ложки 2 обеспечивалось как и в прототипа, притиркой присоединительных фланцев . при этом длины I.стержней и длины К х 1. первой плоской решет«и с тыльйой шлифоприсоединительных фланцев вдоль оси 50 ваннойповерхностьюоптической пластины стержней определялись, как: . и последующим йх жест«имсбединением по притертым поверхностям, притиркой приK - (a> — О1)/а,; — a ) . соединительных фланцев второй плоской решетки подложки к базовой поверхности

55 оптического станка обеспечивают жесткость и стабильность рабочей поверхности оптической пластины, как при обработке на станке, так и при эксплуатации облегченно1811620 го зеркала. Такая подложка имеет тетразд- з ральную структуру. а как известно, в приро- L «» 0,25 (6) C Eh де это наиболее жесткая конструкция.

Использование предлагаемого способа где(д) — допустимый прогиб участка оптичеизготовления и конструкции облегченного 5 ской пластины, ограниченного равностозеркала позволяет по сравнению с.сущест- ронним треугольником; мм; вующими упростить технологию его изго- С вЂ” коэффициент Дансона-Кудера; товления и конструкцию; 3а счет этого Š— модуль Юнга материала оптической снижаются затраты.на изготовление облег- . пластины. Hlмм: ченного зеркала не менее, чем на 20 .. 10 h — толщина пластины, мм;

Одновременно возникает воэможность 6 — вес части оптической пластины, огиспользования зеркала путем сохранения Раниченной равносторонним треугольниформы рабочей поверхности оптической ком.оптйческой пластины, н. пластины при его наклонах, например, в: . 2. Способ изготовления облегченного телескопах с подвижной труМй. 15 зеркала, заключающийся в получении оптической пластины с отношением диаметра к . Ф ор мул а изо брет:ения :: . толЩине более 10-ти, обРазОвании пУтем шлифовки. и полировки ее рабочей и шли1. Облегченйое Зеркало,- содержащее - Фовки ее тыльной сторон, нанесении на ра. оптическую:пластину© отношением диамет- 20 бочую поверхность, оптической пластины ра к толщйне более 10, йа рабочей полиро- ..- отРажающего покрытия, формировании ванной поверхности которой нанесено.. подложки облегченного зеркала в виде реотражающее йокрытие„ и: подложку, имею-.- . гулярной пространственной фермы с присощуютот.жекоэффициентлйнейногорасщи- единительными фланцами двух решеток рения; что и Оптическая пластины, причем 25; пРОстранственной фермы, о т л и ч а ю щ и подложка вьгймнена в виде регулярной:::....йc:$lòåì, ÷òî;:cöåëüþóïðîùåíèÿ иудешевйространственной фермы; составлений из . ":.: lieíè двух параллельных од веток, каждая иэ которых образована из. .:, стиныиприсоединительйыефланцы первой . стержней, расположенных:вдоль сторон: 30 .Решетки пространственной фермы взаимно которых пересечены оси не-.болев::jijec : ну и йрбстранственную ферму по притерМежду собой присоединйтемьными фланца- . . ми, причем- ортогональные проекции. вер- ..35 динением, пфитирают присоединительные треугольников втолкуй плоской решетки :й:-: станка для обработки рабочей поверхности йвобщ3бт; о 1 л и ч :а ю щ е е с я тем,. что наклонах облегчейного зеркала, оптйчвСкая : соотношением йлйбйюна и: подложка соединены:между.со- 45 боА- неразъемно по поверхности присоеди- : . 0,25 Я ° С„° Е h нФтелbHйх :- :-: флэнцев, -при, . этом прй4оефйймтйльные: поверхности взаимно вфффФ 4 фф 8 8oc opo è)(Tpe гол ь ников 50 где g д„а„„етр зер„зла

" .ь.,1. ;Я

18 /1620

1811620

Оптическая л,г

Составитель В.Сычев

Техред М.Моргентал

Корректор, Л.Ливринц

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101

Заказ 1467 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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