Устройство для разгрузки зеркала оптического прибора

 

Изобретение относится в оптическому приборостроению и может быть использовано для создания систем разгрузки зеркал, в частности для разгрузки зеркал крупногабаритных астрономических космических телескопов. Задачей изобретения является повышение качества разгрузки за счет устранения горизонтальной составляющей усилия пружины. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 3, закрепленный на оправе 4 зеркала 1, шток 2, жестко соединенный с зеркалом 1, и кинематически связанный с ним датчик положения, привод поворота поводка, блок управления разгрузкой, вход и выход которого соединены соответственно с датчиком положения и приводом поворота, а также рычажный механизм, выполненный с двумя пружинами 6 и двумя поводками 5, расположенными симметрично относительно оси штока 2, который соединен с поводком 5, ось которого совпадает с осью шарнирного соединения пружин 6 со штоком 2. 2 ил.

Устройство относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для создания систем разгрузки зеркал, например для разгрузки зеркал крупногабаритных астрономических телескопов и прежде всего космических.

Известно устройство для разгрузки зеркал, содержащее корпус, закрепленный на оправе зеркала, шток, связанный с зеркалом, рычаг с противовесом, шарнирно соединенный с корпусом и со штоком, причем, шарнирные соединения выполнены в виде плоских пружин (авт.св. СССР N 758042, кл. G 02 B 23/16, 1980).

Указанное устройство имеет существенный недостаток. Оно работает в ограниченном диапазоне углов поворота телескопа.

Также известно устройство разгрузки зеркал, содержащее корпус, шарнирно связанный с ним рычаг (один или несколько) с противовесом, шток, подушечку, опирающуюся на зеркало (Михельсон Н. Н. Оптические телескопы, теория и конструкция, изд-во Наука, 1976, с. 392, 393). Это устройство не имеет ограничения по углу, но также как и предыдущее, обладает большой массой из-за наличия противовеса, что является существенным недостатком для устройств, работающих в космосе.

Устройство разгрузки зеркал, принятое за прототип, содержит корпус, закрепленный на оправе зеркала, шток, жестко соединенный с зеркалом, рычаг, шарнирно соединенный с корпусом и контактирующий со штоком, пружину, поводок и кинематически связанный с ним датчик положения, привод поворота поводка и блок управления разгрузкой, при этом пружина одним концом шарнирно соединена с рычагом, а другим с поводком, ось поворота которого совпадает с осью шарнирного соединения пружины с рычагом, а вход и выход блока управления разгрузкой соединены соответственно, с датчиком положения и приводом поворота поводка (патент США N 4196972, кл. G 02 B 5/10, 1980).

Это устройство не имеет ограничения по углу и обладает небольшой массой. Однако воздействие горизонтальной составляющей усилия пружины (перпендикулярно оси штока) приводит к возникновению момента сил в оправе рычага, что вызывает погрешности в передаче сил на зеркало, а следовательно, ухудшает качество разгрузки (отклонение формы рабочей поверхности зеркала от идеальной). Особенно сильно это проявляется на малых углах, где горизонтальная составляющая усилия пружины максимальная, а вертикальная мала.

В телескопостроении предъявляются высокие требования к форме рабочей поверхности зеркала, так как ее отклонения от идеальной приводят к искажению волнового фронта и, следовательно, к снижению качества изображения, создаваемого системой. Отклонение формы рабочей поверхности прямо связано с качеством разгрузки.

Задачей изобретения является повышение качества разгрузки за счет устранения горизонтальной составляющей усилия пружины.

Это достигается взаимокомпенсацией горизонтальных составляющих усилий пружин за счет пружины и поводка, идентичных первым и расположенных симметрично относительно оси штока, при этом каждая пружина одним концом шарнирно соединена со штоком, а другим с соответствующим ей поводком, ось поворота которого совпадает с осью шарнирного соединения пружины со штоком. В результате на зеркало воздействуют только вертикальные составляющие усилий пружины, что приводит к повышению качества разгрузки, а следовательно, к уменьшению отклонения формы рабочей поверхности зеркала от идеальной.

На фиг. 1 изображена принципиальная конструктивная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 вид А на фиг.1.

Устройство содержит зеркало 1, шток 2, жестко связанный с зеркалом 1, корпус 3, установленный на оправе 4, два поводка 5 и 5'' и две пружины 6 и 6'', расположенные симметрично относительно оси штока 2. При этом один конец каждой из пружин 6 и 6'' шарнирно соединен со штоком 2, а второй с соответствующим поводком 5 или 5'', ось поворота которого совпадает с осью шарнирного соединения пружины со штоком 2. Привод 7 предназначен для поворота поводков 5 и 5'', имеющих датчик 8 положения поводков, подключенный к блоку 9 управления разгрузкой.

Устройство работает следующим образом.

По команде с блока 9 управления разгрузкой привод 7 поворачивает поводки 5 и 5'' в противоположные друг другу стороны. Вместе с поводками поворачиваются пружины 6 и 6'', которые через шток 2 воздействуют на зеркало 1. Угол поворота поводков контролируется датчиком 8 положения поводков. Так как ось вращения поводка совпадает с осью шарнирного соединения пружины со штоком, то при повороте поводка пружина сохраняет свою длину, а следовательно, и начально заданное усилие "P" (фиг. 1). Таким образом, усилие разгрузки Q, действующее на зеркало 1, определяется заданным усилием "P" пружины и углом α_т между осью пружины и плоскостью, перпендикулярной оси штока, связанными следующей зависимостью: Q = 2P sin α_т При этом горизонтальные составляющие усилия пружины 6 и 6'' оказывают влияния на шток и, соответственно, на зеркало, так как они равны по величине и направлены в противоположные стороны.

Так, например, в положении 1 (фиг. 1) усилия пружин 6 и 6'' взаимокомпенсируются и не оказывают воздействия на зеркало 1. В положении II будет развиваться наибольшее толкающее усилие, а в положении III наибольшее тянущее усилие.

Изменяя угол α_т можно плавно менять действующее на зеркало усилие (положение IV).

При работе в условиях невесомости разгрузка приводится в положение 1 (α_т=0) т.е. выключается. Однако при наличии на космическом телескопе внутренней схемы контроля качества зеркала, предлагаемое устройство позволяет воздействовать на зеркало с целью корректировки его формы рабочей поверхности.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство разгрузки устраняет влияние горизонтальной составляющей усилия пружины на зеркале и повышает качество разгрузки.

Формула изобретения

Устройство для разгрузки зеркала оптического прибора, содержащее корпус, шток, жестко соединенный с зеркалом и взаимосвязанный с рычажным механизмом, имеющим поводок, который соединен с приводом поворота, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком положения штока и блоком управления разгрузкой, вход и выход которого соединены соответственно с датчиком положения и приводом поворота, а рычажный механизм выполнен с двумя пружинами и двумя поводками, расположенными симметрично относительно оси штока, который соединен с поводком, ось которого совпадает с осью шарнирного соединения пружины со штоком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2