Способ управления кривизной адаптивного зеркала и адаптивное зеркало для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим отражающим система, и может быть использовано в качестве управляемого зеркала с изменяемой кривизной поверхности, например устройства для концентрации лучистой энергии, телескопа, прожекторной установки и т. п. Сущность: в способе управления кривизной адаптивного зеркала, заключающемся в герметичном закреплении пленки по краю основания с корректирующими устройствами посредством оправы, формовании из пленки отражающей поверхности заданной кривизны путем создания перепада давления на поверхности пленки, контролировании формы поверхности пленки и поддержании необходимого перепада давления, формование из пленки отражающей поверхности заданной кривизны осуществляют до касания нерабочей поверхностью пленки по крайней мере одного из корректирующих устройств, установленных на заданной расстоянии относительно опорного контура пленки с по крайней мере одним из них - в месте максимального прогиба пленки, путем стравливания избыточного давления в регулирующем баллоне, выполненном из материала с упругими свойствами и размещенном в герметизированном пространстве между пленкой и основанием. Поддержание необходимого перепада давления с одновременным контролированием заданной формы поверхности пленки может быть произведено по сигнализации корректирующих устройств путем изменения величины остаточного избыточного давления в регулирующем баллоне при изменении заданной кривизны поверхности пленки. Адаптивное зеркало содержит по крайней мере один регулирующий баллон, выполненный из материала с упругими свойствами, заполненный газом при избыточном давлении и размещенный в герметизированном пространстве между пленкой и основанием, устройство создания избыточного давления для наддува регулирующих баллонов, соединенное с регулирующими клапанами подачи и стравливания газа в регулирующих баллонах. 2. с. и 6 з. п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим отражающим системам, и может быть использовано в качестве управляемого зеркала с изменяемой кривизной поверхности, например устройства для концентрации лучистой энергии, телескопа, прожекторной установки и т. д.

В настоящее время проблема управления кривизной адаптивных зеркал при использовании такого относительно простого способа формообразования отражающей поверхности пленки как создание перепада давления на поверхности пленки встала достаточно остро в связи с необходимостью поддержания высокой точности кривизны формообразования оптической поверхности в процесса работы зеркала под действием таких отрицательно влияющих на точность формы факторов как давление ветра, разность температур и т. п. Связано этой с тем, что для достаточно тонкой пленки при воздействии на нее, например, порыва ветра, ухудшение точности формы достигает значительной величины, приводящей к расфокусированию зеркала и как следствие снижению его эффективности, в то время как в существующих в настоящее время адаптивных зеркалах либо не предусмотрено контролирование кривизны и ее восстановление до заданной величины при воздействии указанных факторов, либо такое восстановление является трудно осуществимым. Так часто для восстановления кривизны формы пленки при воздействии порыва ветра требуется изменение перепада давления на поверхности пленки на 2 3 мм рт. ст. что трудно обеспечить с высокой точностью и проконтролировать без специальных остродефицитных и сложных устройств, значительно повышающих инерционность зеркала, снижая тем самым его эффективность и не обеспечивая в полном объеме решения поставленной задачи.

Известен способ управления кривизной адаптивного зеркала, заключающийся в наложении пленки на технологическую оправу, совместном нагреве технологической оправы и пленки, формирования из пленки оптической поверхности заданной кривизны путем создания перепада давления на поверхность пленки и (или) электростатическими силами, последующем охлаждении и нанесении на пленку зеркального слоя. Там же известно адаптивное зеркало для осуществления способа, включающее основание с корректором в виде электрода, пленку с зеркальным слоем, герметично закрепленную нерабочей поверхностью посредством рабочей оправы, и канал откачки [1] Однако известный способ управления кривизной адаптивного зеркала не позволяет осуществлять поддержание необходимого перепада давления, обеспечивающего регулирование и контролирование заданной кривизны отражающей поверхности пленки при воздействии возмущающих климатических факторов, например, ветра перепад температур и т. п. Адаптивное зеркало не обеспечивает регулировку изменения перепада давления, особенно высокоточную, в мм рт. ст. с одновременным контролированием заданной формы поверхности пленки при воздействии таких климатических факторов, как порывы ветра, перепады температуры и т. п. в процессе работы зеркала.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является способ управления кривизной адаптивного зеркала, заключающийся в герметичном закреплении пленки по краю основания с корректорами посредством технологической оправы, совместном нагреве технологической оправы и пленки, формировании из пленки оптической поверхности заданной кривизны на формовочной оправе, установленной внутри технологической оправы, путем создания перепада давления на поверхности пленки и (или) электростатическими силами, контролировании формы поверхности пленки, последующем охлаждения технологической оправы и пленки с одновременным поддержанием необходимого перепада давления и нанесении на пленку зеркального слоя. Там же известно адаптивное зеркало для осуществления способа, включающее основание с корректорами в виде электродов, пленку с зеркальным слоем, герметично закрепленную нерабочей поверхностью посредством рабочей оправы, и канал откачки [2] Однако известный способ управления кривизной адаптивного зеркала не позволяют осуществлять поддержание необходимого перепада давления, обеспечивающего регулирование кривизны отражающей поверхности пленки до заданной формы при воздействии отрицательных факторов, таких как ветер, градиент температур и т. д. Адаптивное зеркало не обеспечивает регулировку изменения перепада давления, особенно высокоточную, в единицы мм рт. ст. заданной формы отражающей поверхности пленки, обусловливающую поддержание и точное управление заданной кривизной пленки при воздействии таких климатических факторов, как ветер, градиент температур и т. п. в процессе работы зеркала.

Достигаемым новым техническим результатом изобретения является повышение качества отражающей поверхности путем обеспечения точного управления и поддержания заданной кривизны формы пленки при воздействии возмущающих факторов.

Для достижения нового технического результата в способе управления кривизной адаптивного зеркала, заключающемся в герметичном закреплении пленки по краю основания с корректирующими устройствами посредством оправы, формировании из пленки отражающей поверхности заданной кривизны путем создания перепада. давления на поверхности пленки, контролировании формы поверхности пленки и поддержании необходимого перепада давления, в отличие от прототипа формирование из пленки отражающей поверхности заданной кривизны осуществляют до касания нерабочей поверхностью пленки по крайней мере одного из корректирующих устройств, установленных на заданном расстоянии относительно опорного контура пленки с по крайней мере одним из них в месте максимального прогиба пленки, путем стравливания избыточного давления в регулирующем баллоне, выполненном из материала с упругими свойствами и размещенном в герметизированном пространстве между пленкой и основанием.

Поддержание необходимого перепада давления с одновременным контролированием заданной формы поверхности пленки может быть произведено по сигнализации корректирующих устройств путем изменения величины остаточного давления в регулирующем баллоне при изменении заданной кривизны поверхности пленки.

Новый технический результат достигается также тем, что в адаптивное зеркало, включающее основание с корректорами, пленку с отражающей поверхностью, герметично закрепленную нерабочей поверхностью к основанию по его краю посредством оправы и сообщающийся канал, в отличие от прототипа введены по крайней мере один регулирующий баллон, выполненный из материала с упругими свойствами, заполненный газом при избыточном давлении и размещенный в герметизированном пространстве между пленкой и основанием, устройством создания избыточного давления для наддува регулирующих баллонов, соединенный с последними через сообщающий канал посредством трубопровода с регулирующими клапанами подачи и стравливания газа в регулирующих баллонах.

Корректоры могут быть снабжены сигнальными датчиками и установлены на заданном расстоянии относительно опорного контура пленки с одним из датчиков в месте максимального прогиба пленки, причем сигнальные датчики соединены с регулирующими клапанами.

Корректоры с сигнальными датчиками могут быть выполнены с возможностью изменения их высоты относительно основания.

Пленка может быть закреплена на основании по краю опорного контура оправы, параллельного основанию, один из датчиков установлен в центре основания на расстоянии h от плоскости опорного контура, определяемом из следующего соотношения: где D диаметр окружности опорного контура; R радиус кривизны рабочей поверхности адаптивного зеркала, а другой корректор выполнен с кольцевым датчиком, размещенным коаксиально относительно центрального корректора, при этом расстояние по нормали в сторону плоскости опорного кольца между параллельными плоскостями, проходящими через датчики корректоров, определяется из следующего соотношения: , допустимое относительное изменение площади фокального пятна отраженного от пленки излучения;
a расходимость излучения в месте приема;
do диаметр окружности кольцевого датчика.

Пленка может быть выполнена с токопроводящей нерабочей поверхностью.

Регулирующий баллон может быть заполнен жидкостью при избыточном давлении.

Принципиальная схема адаптивного зеркала представлена на чертеже (в случае адаптивного зеркала с вогнутой рабочей поверхностью пленки).

Адаптивное зеркало включает основание 1, пленку 2 с отражающей поверхностью 3, герметично прикрепленную нерабочей поверхностью 4 к основанию 1 по его краю посредством оправы 5 по опорному контуру пленки 2, например по краю опорного круга 6 оправы 5, параллельного основанию 1, первый корректор 7 с сигнальным датчиком 8 установлен в центре 9 основания 1 (месте максимального прогиба пленки 2) на расстоянии h от плоскости опорного круга 6, определяемом из следующего соотношения:

где D диаметр окружности опорного круга 6;
радиус кривизны отражающей поверхности 3 адаптивного зеркала.

Второй корректор 10 выполнен с кольцевым датчиком 11, размещенным коаксиально относительно центрального корректора 7, при этом расстояние по нормали в сторону плоскости опорного контура между параллельными плоскостями, проходящими через верхние точки касания датчиков 8, 11 корректоров 7, 10, определяется из следующего соотношения:

где допустимое относительно изменение площади фокального пятна отраженного от пленки 2 излучения;
a расходимость излучения в месте приема, например, для солнца, равна 10-2;
do диаметр окружности кольцевого датчика 11.

Адаптивное зеркало включает также регулирующий баллон 12, выполненный из материала с упругими свойствами, заполненный газом при избыточном давлении и размещенный в герметизированном пространстве между пленкой 2 и основанием 1, устройство создания избыточного давления 13 для наддува регулирующего баллона 12, соединенное с последним через сообщающий канал 14 по трубопроводу посредством регулирующих клапанов подачи 15 и стравливания 16 газа в регулирующем баллоне 12. Корректоры 7, 10 с сигнальными датчиками 8, 11 выполнены с возможностью изменения их высоты относительно основания 1, причем сигнальные датчики 8, 11 корректоров 7, 10 соединены, например, электрически с регулирующими клапанами подачи 15 и стравливания 16 газа в регулирующем баллоне 12.

В качестве регулирующего баллона 12 используют, например, баллон из резины, например, типа велосипедной камеры, заполненный воздухом или иным инертным газом, например азотом, при избыточном давлении.

В качестве регулирующих клапанов подачи 15 и стравливания 16 газа используют, например, клапаны, представляющие собой электромагниты постоянного тока реверсивного действия (U=12B) по ГОСТ 19264 82, открывающиеся и закрывающиеся по электрическому сигналу с сигнальных датчиков 8, 11 корректоров 7, 10. Могут быть также использованы клапаны, например, с пневматическим или гидравлическим принципом действия.

В качестве сигнальных датчиков 8, 11 корректоров 7, 10, представляющих собой в совокупности корректирующие устройства, использованы, например, контактные датчики типа КД. 4 010 с чувствительностью срабатывания не хуже 10 мГ, либо сигнальные датчики, срабатывающие при замыкании электрической цепи в случае использования токопроводящего покрытия на нерабочей поверхности 4 пленки 2 при касании ее датчиками 8, 11.

В качестве устройства создания избыточного давления 13 используют, например, стандартный баллон со сжатым воздухом, инертным газом, например азотом, или линия с жидкостью, например водой, подаваемой под давлением в несколько атмосфер.

В качестве пленки 2 используют, например, фольгу ГОСТ 618 73 из алюминия, меди, стали и т. п. толщиной 0,05 1 мм, или полимерную пленку, например из лавсана, с зеркальным покрытием из аналогичных фольге материалов, обеспечивающих высокие отражающие свойства пленки 2. В случае изготовления пленки 2 из непроводящего материала (полимера) на ее нерабочую поверхность 4 может быть нанесен токопроводящий слой, например из меди, алюминия и т. п. обеспечивающий замыкание электрического контакта в контуре с сигнальными датчиками 8, 11 при касании ими нерабочей поверхности 4 пленки 2. В случае такого замыкания электрического контакта сигнальных датчиков 8, 11 с нерабочей поверхностью 4 пленки 2 происходит подача сигналов на соответствующие регулирующие клапаны подачи 15 и стравливания газа 16, обеспечивающие поддержание необходимого перепада давления на поверхности пленки 2 и контролирование кривизны ее поверхности.

Изменение высоты корректирующих устройств, например корректоров 7, 10 с сигнальными датчиками 8, 11, осуществляют, например, с помощью их предварительно откалиброванного ввинчивания (вывинчивания) с внешней стороны основания 1 на заданную высоту.

Изготовление адаптивного зеркала и способ управления его кривизной реализуется следующим образом.

Металлическую пленку 2, например, из алюминиевой фольги с высокими отражающими свойствами поверхности 3 накладывают на специально изготовленную под заданный размер отражающей поверхности 3 пленки 2 оправу 5, например, с диаметром D, равным 1,0 м, опорного круга 6 по его краю. Устанавливают оправу 5 с пленкой 2 на основание 1 с корректорами 7, 10, снабженными сигнальными датчиками 8, 11, и регулирующим баллоном 12, заполненным газом при избыточном давлении, например азотом, при давлении P, равном 0,11 0,13 МПа (1,1 1,3 атм) и выполненном из материала с упругими свойствами, например из резины, нерабочей поверхностью 4 пленки 2 к основанию 1. Герметично закрепляют оправу 4 с пленкой 2 по краю основания 1, например, уплотненными соединениями типа резиновых колец, устанавливают первый корректор 7 в центре 9 основания 1 с датчиком 8 (в месте максимального прогиба пленки 2) на расстоянии h от плоскости опорного контура пленки 2, например опорного контура 6, определяемом из следующего соотношения:

и равном, например 20,8 мм,
где D диаметр окружности опорного контура 6, равный, например 1,0 м;
R радиус кривизны отражающей поверхности 3 адаптивного зеркала, равный например 6 м.

Второй корректор 10 с кольцевым датчиком 11, размещенный коаксиально центральному корректору 7, устанавливают на расстоянии по нормали в сторону плоскости опорного контура 6 между параллельными плоскостями, проходящими через верхние точки касания сигнальных датчиков 8,11 корректоров 7, 10 и определяемом из следующего соотношения:

и равном, например, 1,27 мм,
где допустимое относительное изменение площади фокального пятна отраженного от пленки 2 излучения, равное, например, 0,1;
a расходимость излучения в месте приема, равная, например, для солнца 10-2;
do диаметр окружности кольцевого датчика 11, равный, например, 250 мм.

Осуществляют формование из пленки 2 отражающей поверхности 3 заданной кривизны до касания нерабочей поверхностью пленки 4 контактной поверхности сигнального датчика 8 корректора 7, представляющих собой корректирующее устройство, путем стравливания избыточного давления в регулирующем баллоне 12, для чего с помощью регулирующего клапана 16 стравливают газ из регулирующего баллона 12 до касания нерабочей поверхностью 4 пленки 2 контактной поверхности сигнального датчика 8 корректора 7, представляющих собой корректирующее устройство. При этом за счет уменьшения объема регулирующего баллона 12 в герметизированном пространстве адаптивного зеркала газ, находящийся первоначально при нормальном атмосферном давлении в нем, увеличивает занимаемый объем, создает тем самым разрежение в герметизированном пространстве и, как следствие, перепад давления на поверхности пленки 2, приводящий к формированию отражающей поверхности 3 криволинейной формы. Так, например, уменьшение объема регулирующего баллона 12 на 4,9 л позволяет формировать пленку 2 с радиусом кривизны отражающей поверхности 3, равном 10 м. Затем производят поддержание необходимого перепада давления с одновременным контролированием заданной кривизны отражающей поверхности 3 пленки 2 по сигнализации корректирующих устройств, выполненных, например, из датчиков 8, 11 корректоров 7, 10 (вследствие замыкания электрической цепи в случае наличия токопроводящей нерабочей поверхности 4 пленки 2 при ее контактировании с датчиками 8, 11 или в случае превышения определенного давления пленкой 2 на соответствующие сигнальные датчики 8, 11, (например, на 10 мГ) путем изменения величины остаточного избыточного давления в регулирующем баллоне 12 при изменении заданной кривизны отражающей поверхности 3 пленки 2.

Поддержание необходимого перепада давления для заданной кривизны отражающей поверхности 3 пленки 2 обусловлено тем, что при касании кольцевого датчика 11 корректора 10, представляющих собой корректирующее устройство, пленкой 2, например, под действием ветровой нагрузки или утечки газа из герметизированного пространства и т. п. точность криволинейной формы отражающей поверхности 3 искажается до максимально допустимой степени, определяемой величиной g. При этом отраженное от пленки 2 излучение превышает площадь фокального пятна на относительную допустимую величину, равную, например 0,1 для нашего случая адаптивного зеркала. Поэтому по сигналу датчика 11 корректора 10 при его касании нерабочей поверхностью 4 пленки 2 поступает электрический сигнал на регулирующий клапан 15 подачи газа, который открывается, и газ поступает из устройства создания избыточного давления 13, например из баллона с давлением в нем азота, равном 0,5 1,0 МПа (6 10 атм), в регулирующий баллон 12. При этом под действием газа более высокого давления, поступающего из устройства создания избыточного давления 13, происходит наддув регулирующего баллона 12, сопровождающийся увеличением его объема. Перепад давления на поверхности пленки 2 уменьшается и как следствие уменьшается кривизна отражающей поверхности 3 пленки 2, обусловленная тем самым уменьшением отклонения площади фокального пятна в сторону оптимального минимального значения. Такое уменьшение кривизны отражающей поверхности 3 может происходить до тех пор, пока нерабочая поверхность 4 пленки 2 перестанет касаться сигнального датчика 8 корректора 7. В этом случае с датчика 8 поступает электрический сигнал на регулирующие клапаны 15, 16, вызывая перекрывание клапана подачи 15 и открывание клапана стравливания газа 16 из регулирующего баллона 12. При этом объем регулирующего баллона 12 при стравливании из него газа уменьшается, объем газа в герметизированном пространстве соответственно увеличивается и кривизна отражающей поверхности 3 пленки 2 возрастает. Пленка 2 вновь касается датчика 8 корректора 7, сигнал с которого вызывает перекрывание регулирующего клапана стравливания газа 16. После чего процесс управления кривизной отражающей поверхности 3 пленки 2 повторяется в случае необходимости. Одновременно с описанным выше поддержанием необходимого перепада давления на поверхности пленки 2 производят контролирование заданной кривизны отражающей поверхности 3 также по описанной выше сигнализации корректирующих устройств, выполненных, например, из датчиков 80 11 корректоров 7, 10 путем изменения величины остаточного избыточного давления в регулирующем баллоне 12 в рамках допустимого относительного изменения величины g площади фокального пятна отраженного от пленки излучения.

Следует отметить, что положение пленки 2, обусловленное касанием ее нерабочей поверхностью 4 только датчика 8 корректора, 7 может быть относительно двигательным по времени, а выход кривизны пленки 2 за пределы, обусловленные касанием ее нерабочей поверхности 4 кольцевого датчика 11 корректора 10, или, например, отсутствие касания нерабочей поверхности 4 обоих датчиков 8, 11 корректоров 7, 10 может быть вызвано периодическим появлением в процессе работы адаптивного зеркала ветровой нагрузки, изменения давления наружного воздуха и т. п. кинематических факторов. В том случае аналогично описанному выше процессу производят поддержание необходимого перепада давления на поверхности пленки 2 с одновременным контролированием заданной формы ее отражающей поверхности 3. Таким образом осуществляют управление кривизной отражающей поверхности 3 с целью восстановления ее формы в пределах допустимого относительного изменения величины g площади фокального пятна отраженного от пленки излучения при воздействии неблагоприятных и иных факторов.

Следует также отметить следующие особенности реализации изобретения.

Так, использование при формировании пленки 2 для создания перепада давления на ее поверхности, не откачивая воздуха из герметизированного пространства через сообщающий канал 14 с помощью сложных и дорогостоящих устройств типа форвакуумных насосов, а стравливания избыточного давления из регулирующего баллона 12, позволяет значительно упростить и облегчить процесс формирования заданной кривизны отражающей поверхности 3 пленки 2. Кроме этого, в случае тонкого управления кривизной отражающей поверхности 3 пленки 2 в узких пределах, ограниченных зонами касания нерабочей поверхностью 4 пленки 2 корректирующих устройств, выполненных из сигнальных датчиков 8, 11 корректоров 7, 10, когда для приведения кривизны отражающей поверхности 3 в заданное положение в результате ее отклонения при воздействии ветровой нагрузки или изменения давления окружающего воздуха требуется изменение перепада давления на поверхности пленки всего лишь на 2 3 мм рт. ст. ( 250 400 Па), такое тонкое управление изменением величины давления с помощью существующей в прототипа системы откачки посредством форвакуумного насоса является невыполнимым, особенно в случае использования тонкой полимерной пленки. В то время, как использование регулирующего баллона 12 из материала с упругими свойствами, например из резины, и позволяет для достижения тонкого изменения перепада давления на поверхности пленки 2 в 2 3 мм рт. ст. использовать грубое изменение величины давления в регулирующем баллоне 12 в довольно широких пределах (на десятки сотни мм рт. ст.) в ту или иную сторону путем изменения объема регулирующего баллона 12. Иными словами регулирующий баллон 12 выступает в качестве передающего звена от грубого к тонкому регулированию заданной кривизной пленки 2. Все это в совокупности позволяет производить тонкое управление кривизной отражающей поверхности 3 пленки 2 использованием изменяющегося в широких пределах избыточного давления газа внутри регулирующего баллона 12.

В таблице приведены результаты по испытанию адаптивного зеркала, изготовленного по данному способу, включая параметры адаптивного зеркала и площадь светового пятна на приемнике в зависимости от материала пленки 2, наличия ветровой нагрузки и в сравнении с прототипом.

Отраженный от зеркала пучок фокусировали на полупрозрачном экране, перемещаемом вдоль оптической оси. Экран устанавливали в положение, при котором размер фокального пятна минимален. Изображение фокального пятна с помощью репродукционной оптической системы проецировали на диодную матрицу видеокамеры WV-DC50 фирмы "Panasonick". Видеосигнал вводили в компьютер IВМ - РС/АТ с системой обработки изображений PIP. С помощью специального пакета программ осуществляли оцифровку и обработку изображения фокального пятна.

Результаты проведенных экспериментов показывают, что точность формы отражающей поверхности 3 пленки 2, обуславливающая площадь светового пятна на приемнике, повышается за счет обеспечения возможности тонкого управления кривизной пленки 2 при воздействии ветровой нагрузки (примеры 1, 2) не менее чем в 2 раза по сравнению с адаптивным зеркалом без управления с помощью кольцевого сигнала датчика 11 (пример 3) и по сравнению с прототипом (примеры 4,5) не менее чем в 2,5 раза, который вышел из строя вообще при воздействии на него избыточного давления P=0,03 атм (3103 Па); что, как следствие, повышает качество отражающей поверхности не менее чем в 2 раза. Причем в случае ветровой нагрузки с избыточным давлением 3103 Па на управляемое адаптивное зеркало (пример 2) отклонение площади светового пятна на приемнике составило 10% что соответствует заданному g 0,1 (аналогичная площадь светового пятна с учетом ошибки).

Опорный контур 6 пленки 2 при ее наложении на оправу 5 может иметь другую форму помимо используемой края круга, например, эллиптическую или цилиндрическую и т.п. Количество сигнальных датчиков может превышать два, при этом второй сигнальный датчик 11 может не быть кольцевым, например сигнальные датчики, выполненные симметрично центральному датчику 8, могут располагаться от центра к периферии нерабочей поверхности 4 пленки 2 через определенные промежутки на заданной высоте.

Количество регулирующих баллонов 12 может превышать один, и они для удобства формования кривизны пленки могут располагаться в различных местах герметизированного пространства между пленкой и основанием. Все они могут быть сообщены с одним устройством создания избыточного давления 13 аналогичным образом, как в случае единственного регулирующего баллона 12.

Вместо газа, заполняющего регулирующий баллон 12, может быть использована жидкость, например вода, при избыточном давлении. В этом случае при возможном разрыве регулирующего баллона 12 внутри адаптивного зеркала целостность пленки 2 не будет нарушаться, как в случае с газом, который может при разрыве регулирующего баллона 12 привести к разрыву пленки 2. Причем процесс надавливания воды при избыточном давлении в регулирующий баллон 12 может происходить, например, с помощью газа из устройства создания избыточного давления 13 через специальное приспособление, предназначенное для выдавливания из него газом избытка воды в регулирующий баллон 12 (на чертеже не показано).

На основании изложенного новым достигаемым техническим результатом изобретения является:
повышение качества отражающей поверхности адаптивного зеркала не менее чем в 2 раза за счет обеспечения точного управления и поддерживания заданной кривизны формы пленки при воздействии возмущающих факторов;
повышение точности формы отражающей поверхности пленки не менее чем в 2,0 раза за счет обеспечения точного и тонкого управления кривизной пленки при воздействии возмущающих факторов;
повышение точности юстировки светового пятна на приемнике не менее чем в 1,8 раза за счет поддержания его оптимальной минимальной площади в процессе работы адаптивного зеркала, в том числе при воздействии ветровой нагрузки при избыточном давлении;
повышение точности управления и тонкости регулирования кривизны поверхности пленки за счет применения для создания перепада давления на поверхности пленки и для его поддержания регулирующего баллона из материала с упругими свойствами, заполненного газом при избыточном давлении, а также постоянное контролирование заданной кривизны пленки с помощью сигнальных датчиков корректирующих устройств.

В настоящее время на предприятии выпущена конструкторская документация на адаптивное зеркало, изготовлен макетный образец, выпущена технологическая инструкция на способ управления кривизной адаптивного зеркала.


Формула изобретения

1. Способ управления кривизной адаптивного зеркала, заключающийся в герметичном закреплении опорного контура пленки по краю основания с корректирующими устройствами посредством оправы, формировании из пленки отражающей поверхности заданной кривизны путем создания перепада давления на поверхности пленки, контролировании формы поверхности пленки и поддержании необходимого перепада давления, отличающийся тем, что формирование из пленки отражающей поверхности заданной кривизны осуществляют до касания нерабочей поверхности пленки по крайней мере одного из корректирующих устройств, установленных на заданном расстоянии относительно опорного контура пленки с по крайней мере одним из них в месте максимального прогиба пленки, путем стравливания избыточного давления в регулируемом баллоне, выполненном из материала с упругими свойствами и размещенного в герметизированном пространстве между пленкой и основанием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддержание необходимого перепада давления с одновременным контролированием заданной формы поверхности пленки дополнительно производят по сигнализации корректирующих устройств путем повышения величины остаточного избыточного давления в регулирующем баллоне при увеличении заданной кривизны поверхности пленки.

3. Адаптивное зеркало, включающее основание с корректорами, пленку с отражающей поверхностью, герметично прикрепленную опорным контуром нерабочей поверхности к основанию по его краю посредством оправы, и сообщающийся канал, отличающееся тем, что в него введены по крайней мере один регулирующий баллон, выполненный из материала с упругими свойствами, заполненный газом при избыточном давлении и размещенный в герметизированном пространстве между пленкой и основанием, устройство создания избыточного давления для наддува регулирующих баллонов, соединенный с последними через сообщающийся канал посредством трубопровода с регулирующими клапанами подачи и стравливания газа в регулирующих баллонах.

4. Зеркало по п.3, отличающееся тем, что корректору снабжены сигнальными датчиками и установлены на заданном расстоянии относительно опорного контура пленки с одним из датчиков в месте максимального прогиба пленки, причем сигнальные датчики соединены с регулирующими клапанами.

5. Зеркало по пп.3,4, отличающееся тем, что корректоры с сигнальными датчиками выполнены с возможностью изменения их высоты относительно основания.

6. Зеркало по пп.3 5, отличающееся тем, что пленка закреплена на основании по краю опорного круга оправы, параллельного основанию, один из датчиков установлен в центре основания на расстоянии h от плоского опорного контура, определяемом из следующего соотношения:
h D2/8R,
где D диаметр окружности опорного круга,
R радиус кривизны отражающей поверхности адаптивного зеркала,
а другой корректор выполнен с кольцевым датчиком, размещенным коаксиально относительно центрального корректора, при этом расстояние по нормали между параллельными плоскостями датчиков корректоров, контактирующих с пленкой, определяется из следующего соотношения:

где допустимое относительное изменение площади фокального пятна, отраженного от пленки излучения;
a расходимость излучения в месте приема;
do диаметр окружности кольцевого датчика.

7. Зеркало по пп.3 6, отличающееся тем, что пленка выполнена с токопроводящей нерабочей поверхностью.

8. Зеркало по пп.3 7, отличающееся тем, что регулирующий баллон заполнен жидкостью при избыточном давлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании объективов и других оптических приборов, содержащих оптический элемент с центральным отверстием

Изобретение относится к управляемой оптике и может быть использовано для статического и динамического управления волновым фронтом излучения в различных оптических приборах и системах, включая астрономические телескопы, промышленную лазерную технику, а также оптические системы наведения и сопровождения

Изобретение относится к управляемой оптике и может быть использовано для статического и динамического управления волновым фронтом излучения в различных оптических приборах и системах, включая астрономические телескопы, промышленную лазерную технику, а также оптические системы наведения и сопровождения

Изобретение относится к оптическому приборостроению и гелиотехнике, а именно к оптическим зеркалам составной конструкции, характеризующимся повышенной жесткостью, термостойкостью и термостабильностью, и может быть использовано при изготовлении концентраторов солнечного излучения

Изобретение относится к светотехнике, в частности к техническим средствам для концентрации оптического излучения, и может быть использовано при проведении светолучевой обработки материалов, включая производство пайки и сварки листовых материалов

Изобретение относится к светотехническим устройствам и может быть использовано в приемниках излучения для концентрации световой энергии на светочувствительной площадке фотодиода

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к астрономическим телескопам

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных резонаторных устройствах для концентрации электромагнитного излучения

Изобретение относится к оптико-электронике, в частности к средствам имитации оптических подвижных как естественных (метеоритов или звезд), так и искусственных (например, летательных аппаратов) объектов (ПКО) по их тепловому излучению

Изобретение относится к оптическому приборостроению и, в частности, может быть использовано при созданий систем сканирования, стабилизации и фокусировки изображения

Изобретение относится к оптико-механическим развертывающим устройствам и может использоваться в системах сканирования
Наверх