Способ формирования управляющей полиморфной структуры для деформации поверхности объекта

 

На объекте с деформируемой поверхностью размещают отдельные пьезоэлектрические элементы из последовательно связанных между собой пластин с электродами на противоположных сторонах, причем каждый элемент выполняют с жесткостью, отличной от жесткости всех других элементов или части из них. Обеспечивается расширение функциональных возможностей и повышение эффективности. Существенно упрощается внешняя система управления за счет сокращения числа каналов. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к системам управления и может быть использовано для управления деформациями поверхностей большой площади и сложной формы, а также к адаптивной оптике для управления отражающей поверхностью адаптивных зеркал.

Известен способ формирования полупассивной биморфной структуры, заключающийся в присоединении к управляемой подложке нескольких отдельных пьезоэлектрических или электрострикционных пластин круглой формы (Бойков В.И., Николаев П.В., Смирнов А.В., Функции отклика биморфного зеркала. - Оптико-механическая промышленность, 1989, N 10, с. 10 - 13). Недостатком такого способа является формирование управляющей структуры с малой амплитудой управляемых деформаций, а также низкая эффективность сформированной управляющей структуры,а именно невозможность конструктивного изменения соотношения амплитуд функций отклика для отдельных пьезоэлектрических или электрострикционных пластин.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования управляющей структуры для деформации поверхности объекта (RU, патент, 2069883, кл. G 02 B 5/10 от 27.11.96), включающий в себя размещение отдельных пьезоэлектрических или электрострикционных элементов из последовательно связанных между собой соответственно пьезоэлектрических или электрострикционных пластин с электродами на их противоположных сторонах.

Недостатком известного способа являются низкие функциональные возможности сформированной управляющей структуры, а именно невозможность конструктивного изменения и оптимизации соотношения амплитуд функций отклика для отдельных многослойных элементов. Указанная оптимизация актуальна и необходима как минимум в двух следующих случаях: а) при управлении поверхностью переменной толщины, в том числе сложной пространственной формы; б) при формировании заданного профиля (заданной моды деформаций) различной величины в случае управления любыми (в том числе равнотолщинными) поверхностями с помощью минимально возможного количества каналов управления.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в формировании управляющей полиморфной структуры для деформации поверхности объекта, обладающей расширенными функциональными возможностями и повышенной эффективностью за счет обеспечения различной степени деформации отдельных участков поверхности объекта. Кроме того, предлагаемый способ позволяет формировать заданную моду деформаций поверхности объекта (т.е. нужный профиль) при минимально возможном количестве каналов управления с последующим управлением амплитудой этой деформационной моды. При этом, естественно, существенно упрощается внешняя система управления за счет сокращения количества ее каналов.

Указанная техническая задача решается за счет того, что в способе, по которому на объекте с деформируемой поверхностью размещают отдельные однослойные и/или многослойные пьезоэлектрические и/или электрострикционные элементы из последовательно связанных между собой соответственно пьезоэлектрических и/или электрострикционных пластин (пленок, слоев) с электродами на их противоположных сторонах, каждый из элементов выполняют с жесткостью, отличной от жесткости всех других элементов или части из них.

При этом различие в жесткости элементов может быть реализовано одним из следующих методов: количество пластин (пленок, слоев) в каждом элементе выбирают отличным от количества пластин (пленок, слоев) во всех других элементах или в части из них; толщину пластин (пленок, слоев) в каждом элементе выбирают отличной от толщины пластин (пленок, слоев) во всех других элементах или в части из них; количество пластин (пленок, слоев) и/или их толщины в каждом элементе выбирают отличными от количества и/или толщины пластин (пленок, слоев) во всех других элементах или в части из них; форму и/или площадь электродов в каждом элементе выбирают отличной от формы и/или площади электродов во всех других элементах или в части из них.

Проведенные патентные исследования позволили выявить технические решения (авт. св. СССР N 1448322, кл. G 02 B 5/10 от 30.12.88; патент РФ N 2031419, кл. G 02 B 5/10 от 20.03.95), в которых решается подобная задача, но применительно к другому классу устройств, не использующих мозаичную управляющую структуру.

На чертеже показана управляющая структура, сформированная из отдельных шестиугольных элементов на деформируемой поверхности. Цифрами 1 и 2 обозначены отдельные элементы мозаичного слоя.

В конкретном варианте предлагаемый способ формирования управляющей полиморфной структуры для деформации поверхности объекта реализован следующим образом.

Деформируемой поверхностью является отражающая поверхность крупногабаритного адаптивного зеркала. Первоначально из определенного количества пьезоэлектрических и/или электрострикционных пластин, имеющих определенную толщину и площадь электродов на противоположных сторонах, изготовляются элементы в виде правильных шестиугольников. Используя различные известные технологии (например, технологию шликерного литья или вакуумного напыления), данные элементы могут быть также изготовлены многослойными с нужным количеством пленок или слоев в каждом элементе.

Затем к обратной стороне зеркала последовательно присоединяются элементы 1 и 2 и т.д. В результате на обратной поверхности зеркала формируется управляющий мозаичный слой из отдельных пьезоэлектрических и/или электрострикционных элементов шестиугольной формы и различной жесткости. Иными словами, на обратной поверхности зеркала образуется управляющий мозаичный слой с переменной (нужной) жесткостью.

При подаче на электроды пластин (пленок, слоев) электрического напряжения полученная полиморфная структура деформируется за счет деформации пьезоэлектрического и/или электрострикционного материала, что приводит к деформациям отражающей поверхности зеркала. Изменяя управляющее напряжение на электродах, управляют амплитудой деформаций отражающей поверхности и ее отдельных участков. При этом при подаче на каждый элемент одинакового напряжения благодаря разной жесткости элементов обеспечивают определенную величину деформаций отдельных участков зеркала. Таким образом, при одинаковом электрическом напряжении на всех элементах и заранее выбранном (нужном) распределении жесткости по управляющему мозаичному слою (реализованном одним из указанных выше способов) обеспечивается формирование необходимой моды (профиля) деформаций адаптивного зеркала. Изменяя величину электрического напряжения одновременно на всех элементах, управляют амплитудой этой деформационной моды. Ясно, что в этом случае необходим всего один канал управления, т.е. внешняя система управления упрощается до минимума.

К достоинствам предлагаемого способа можно также отнести возможность управления деформациями поверхностей, имеющих большую площадь, сложные форму и рельеф, а кроме того, отсутствие специальной технологической оснастки при его реализации.

Формула изобретения

1. Способ формирования управляющей полиморфной структуры для деформации поверхности объекта, по которому на объекте с деформируемой поверхностью размещают отдельные однослойные, и/или многослойные пьезоэлектрические, и/или электрострикционные элементы из последовательно связанных между собой соответственно пьезоэлектрических и/или электрострикционных пластин (пленок, слоев) с электродами на их противоположных сторонах, отличающийся тем, что каждый элемент выполняют с жесткостью, отличной от жесткости всех других элементов или части из них.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество пластин (пленок, слоев) в каждом элементе выбирают отличным от количества пластин (пленок, слоев) во всех других элементах или в части из них.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину пластин (пленок, слоев) в каждом элементе выбирают отличной от толщины пластин (пленок, слоев) во всех других элементах или в части из них.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество пластин (пленок, слоев) и/или их толщины в каждом элементе выбирают отличными от количества и/или толщины пластин (пленок, слоев) во всех других элементах или в части из них.

5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что форму и/или площадь электродов в каждом элементе выбирают отличной от формы и/или площади электродов во всех других элементах или в части из них.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.03.2005

Извещение опубликовано: 20.02.2006        БИ: 05/2006

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 14.03.2008

Извещение опубликовано: 20.03.2010        БИ: 08/2010




 

Похожие патенты:

Изобретение относится к оптическому машиностроению, в частности к активной оптике

Изобретение относится к оптическим системам локации и представляет собой оптический отражатель /ретроотражатель/, предназначенный для локации объектов при поисковых, спасательских, геодезических и других подобных работах

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 лазерной технике и может быть использовано в резонаторах технологических лазеров, системах транспортировки и фокусировки излучения
Изобретение относится к отражателям, в частности к фокусирующим отражателям, и может быть использовано в машиностроении

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

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 детским игрушкам и может быть использовано в развлекательных целях

Изобретение относится к производству вогнутых зеркал большого размера

Фотоэлектрический модуль содержит параболоторический концентратор и цилиндрический фотоэлектрический приемник, установленный в фокальной области с устройством охлаждения и выполненный в виде цилиндра из скоммутированных высоковольтных ФЭП длиной ho и с внутренним радиусом ro. Концентратор представляет собой тело вращения с зеркальной внутренней поверхностью, состоящей из нескольких зон (a-b, b-c, c-d), и выполнен составным по принципу собирания отраженных лучей в фокальной цилиндрической области из отдельных зон концентратора. Форма отражающей поверхности концентратора Х(У) определяется системой уравнений, соответствующей условию равномерной освещенности поверхности фотоэлектрического приемника, приведенной в формуле изобретения. Технический результат - обеспечение работы солнечного фотоэлектрического модуля при высоких концентрациях и равномерном освещении фотоэлектрического приемника, получение на одном ФЭП технически приемлемого напряжения (12 В и выше), повышение КПД преобразования и снижение стоимости вырабатываемой энергии. 4 ил.

Широкий плоский твердый диск 1, называемый многоцелевой пресс-формой для формования, имеет поверхностный профиль 1а вспомогательного устройства гибки. Такая пресс-форма позволяет путем формования получить вспомогательное устройство гибки, которое с помощью вводимого материала 19а обычно образует форму поверхностного профиля 1а, которое, путем добавления ткани 19b, придаст ему хорошие механические свойства. Этот профиль 1а вспомогательного устройства гибки многоцелевой пресс-формы 1 позволяет располагать на этой пресс-форме 1 одну или несколько ранее существовавших вогнутых мембран 17 и 18, характеризуемых взаимно согласованным профилем, и затем формовать на этих мембранах вспомогательное устройство гибки. Профиль 1а вспомогательного устройства гибки многоцелевой пресс-формы 1 позволяет также осаждать на пресс-форме 1, путем соответствующего наслаивания, материалы, способные затвердевать, которые придают мембранам покрывающий их профиль пресс-формы 1, а затем формовать на мембранах вспомогательное устройство гибки. При этом мембраны после их удаления из вспомогательного устройства гибки имеют вогнутую форму ранее существовавших вогнутых мембран, расположенных на пресс-форме 1, благодаря ее профилю и подходящим свойствам осажденных (нанесенных) слоев. Технический результат, достигаемый при использовании пресс-формы по изобретению, заключается в изготовлении пресс-формы очень точной и прочной для обеспечения размещения или осаждения большого количества мембран и формование большого количества вспомогательных устройств гибки. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано для эффективной концентрации излучения распределенного источника на объект, расположенный в совместной фокальной зоне. Технический результат - повышение эффективности передачи излучения от источника объекту. Универсальное устройство для передачи излучения от источника объекту характеризуется тем, что включает две антенны, каждая из которых выполнена в виде усеченного сегмента криволинейной поверхности, установленные с формированием совместной фокальной зоны с изменяемой конфигурацией, концентрацией и объемом посредством изменения расстояния между антеннами, распределенный источник излучения, размещенный в плоскости раскрыва, по крайней мере, одной из антенн и объект, размещенный в совместной фокальной зоне обеих антенн. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение может использоваться в гелиотехнике, в частности, в концентраторах солнечной энергии. Концентратор содержит симметричную отражающую поверхность, выполненную в виде фоклина, и прямоугольное выходное окно для размещения приемника излучения, совпадающее с фокальным пятном концентратора. Степень концентрации в каждой точке фокального пятна одинакова. Отражающая поверхность состоит из плоского и криволинейного участков. Образующая отражающей поверхности описывается системой уравнений, учитывающей координаты точки падения солнечного луча на концентратор, коэффициент концентрации, ширину фокального пятна, размер апертуры концентратора и координаты линии стыковки плоского и криволинейного участков отражающей поверхности. Технический результат - уменьшение отражения излучения от рабочей поверхности приемника излучения и повышение эффективности преобразования. 1 ил., 1 табл.
Наверх