Оптическое зеркало из металла

 

Изобретение относится к оптотехнике, а более конкретно к устройству оптических зеркал из металла. Сущность: устройство содержит основание с глухими отверстиями, средство крепления и стеклянный слой, спеченный с основанием. При этом в трех отверстиях основания выполнены три полки, расположенные по окружности и жестко связанные с основанием. Кроме того, между средством крепления и основанием установлен трансформатор температурных напряжений. Трансформатор выполнен в виде треугольной пластины с тремя отверстиями со сферическими гнездами с обеих сторон, шарового сегмента, связанного со средством крепления, и стержня, который жестко связывает центр основания и с центром треугольной пластины. Кроме того, основание, треугольная пластина, шаровой сегмент и стержень выполнены из материала с одинаковым коэффициентом линейного температурного расширения и идентичной структурой. Между сферическими гнездами трансформатора и полками основания установлены опорные втулки со сферической поверхностью с одной стороны. На другой стороне каждой из втулок выполнен фланец с тремя выступами. При этом сферические поверхности опорных втулок размещены в соответствующих гнездах треугольной пластины. Выступы размещены с возможностью контакта с соответствующими полками основания, с другой стороны которых установлены ответные втулки. Кроме того, опорные втулки, полки основания и ответные им втулки кинематически связаны винтовым звеном. Технический результат: уменьшение деформаций зеркала при воздействии внешних факторов в условиях открытого космоса. 1 ил.

Изобретение относится к оптотехнике, а более конкретно к устройству оптических зеркал из металла.

Известны конструкции оптических зеркал и средства их крепления (см. "Справочник конструктора оптико-механических приборов", третье издание, переработанное и дополненное под общей редакцией В.А.Панова. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1980, с.277-283). Несмотря на кажущуюся оригинальность известных конструкций всем им присущ серьезный недостаток - их волновой фронт неровный. Больше того, он изменяется во времени и очень сильно. Это обстоятельство затрудняет использование металлических зеркал на космических аппаратах, где требуется ровный и не меняющийся во времени волновой фронт.

Известное оптическое зеркало (см. а.с. СССР №327138, м.кл С 03 С 27/00, G 02 B 17/06, 1972) имеет спеченные друг с другом металлическое основание и стеклянный слой с близкими коэффициентами температурного расширения. Пространственно-частотные и пространственно-временные характеристики известного зеркала плохие. Использование известных зеркал на космических аппаратах из-за нестабильного волнового фронта затруднительно.

Поиски анализаторов волнового фронта, способных вести автоматический его контроль, пока что не дали положительных результатов. Вместе с тем космическая техника нуждается в металлических зеркалах с хорошими пространственно-частотными и пространственно-временными характеристиками.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков и улучшение пространственно-частотных и пространственно-временных характеристик оптического зеркала.

Указанная цель достигается тем, что в основании зеркала на равных расстояниях от центра и друг от друга выполнены три отверстия с тремя полками, расположенными в зоне равной жесткости, а между средством крепления и основанием введен трансформатор температурных напряжений, выполненный в виде связанных между собой звена больших деформаций - полусферы и звена малых деформаций - треугольной пластины, имеющих одинаковые с основанием коэффициенты линейного расширения и структуру материала, причем звено больших деформаций жестко связано со средством крепления, а звено малых деформаций кинематически с помощью винтового звена и шаровых втулок с полками основания зеркала.

Такая конструкция зеркала исключает температурные и временные деформации его оптической поверхности, улучшает пространственно-частотные и пространственно-временные характеристики, делает волновой фронт ровным, не изменяющимся во времени.

На приведенном чертеже показано оптическое зеркало из металла. Оно содержит основание - 1, стеклянный слой - 2 спеченный с основанием - 1. Отличие состоит в том, что с целью улучшения пространственно-частотных и пространственно-временных характеристик в основании - 1 на равных расстояниях от центра зеркала и друг от друга выполнены три отверстия "А" с тремя полками - 3, расположенными в зоне равной жесткости, а между средством крепления - 4 и основанием - 1 введен трансформатор температурных напряжений, выполненный в виде связанных между собой звена больших деформаций - полусферы 5 и звена малых деформаций - треугольной пластины - 6, имеющих одинаковые с основанием - 1 коэффициенты линейного расширения и структуру материала, причем звено больших деформаций - 5 жестко связано со средством крепления - 4, а звено низких деформаций - 6 кинематически с помощью винтового звена - 7 и шаровых втулок - 8 с полкой - 3 основания - 1 зеркала.

Устройство работает следующим образом. Температурные напряжения, возникающие в результате контакта материалов с разными показателями коэффициентов температурного расширения, гасятся трансформатором температурных напряжений и не передаются на оптическую поверхность зеркала, а напряжения, обусловленные средством крепления, компенсируются кинематическим звеном, шаровыми втулками и полками, расположенными в зоне равной жесткости.

Предлагаемое зеркало может эффективно использоваться в светолокаторах космических аппаратов. Возможность стабилизировать волновой фронт повышает эффективность космических оптических приборов в десятки раз и позволяет сэкономить сотни тысяч рублей в год.

Формула изобретения

Оптическое зеркало из металла, содержащее основание с глухими цилиндрическими отверстиями, стеклянный слой, спеченный с основанием и средство крепления, отличающееся тем, что, с целью уменьшения деформаций зеркала при воздействии внешних факторов в условиях открытого космоса, в трех отверстиях основания выполнены три полки, равномерно расположенные по окружности и жестко связанные с основанием, а между средством крепления и основанием установлен трансформатор температурных напряжений, выполненный в виде треугольной пластины с тремя отверстиями со сферическими гнездами с обеих сторон, шарового сегмента, связанного со средством крепления, и стержня, жестко связывающего центр основания с центром треугольной пластины, при этом основание, треугольная пластина, шаровой сегмент и стержень выполнены из материала с одинаковым коэффициентом линейного температурного расширения и идентичной структурой, а между сферическими гнездами трансформатора и полками основания установлены опорные втулки со сферической поверхностью с одной стороны и с фланцем с тремя выступами с другой, причем сферические поверхности опорных втулок размещены в соответствующих гнездах треугольной пластины, а выступы размещены с возможностью контакта с соответствующими полками основания, с другой стороны которых установлены ответные втулки, при этом треугольная пластина, опорные втулки, полки основания и ответные им втулки кинематически связаны винтовым звеном.

РИСУНКИ