Способ подавления свободных колебаний осциллирующего вторичного зеркала телескопа

 

Изобретение относится к астроприборостроению и может быть использовано в устройствах модуляции поля зрения телескопа. Способ заключается в образовании из двух электромагнитных систем, используемых для возбуждения вынужденных колебаний зеркала, колебательного контура, резонансная частота которого равна частоте свободных колебаний механической системы зеркала. Электромагнитный контур составляется из конденсатора, катушек с переменной индуктивностью, меняющейся в зависимости от положения зеркала и резисторов, представленных активным сопротивлением катушек. Энергия свободных колебаний механической системы зеркала преобразуется в электромагнитную энергию и рассеивается на активном сопротивлении контура. Применение предлагаемого способа позволяет создать систему для задания вынужденных колебаний осциллирующего вторичного зеркала телескопа с двумя и более устойчивыми состояниями. 3 ил.

Изобретение относится к астроприборостроению и может быть использовано в устройствах модуляции поля зрения телескопа, используемого для измерения интенсивности излучения источников в видимом и ИК-спектральных диапазонах.

Известны способы возбуждения вынужденных и подавления свободных колебаний осциллирующего вторичного зеркала (ОВЗ) телескопа [1].

Наиболее близким к изобретению является способ подавления свободных колебаний осциллирующего вторичного зеркала телескопа [2], в котором ОВЗ переключают из одного устойчивого положения в другое периодическим воздействием на механическую систему зеркала магнитными силами, возникающими в зазорах магнитопроводов, одна часть которых закреплена на осциллирующем зеркале, а другая часть и катушки электромагнитов на основании, относительно которого осуществляют колебания зеркала, путем подключения обмоток катушек электромагнита к источникам тока. Для подавления свободных колебаний ОВЗ, возникающих после перехода зеркала в устойчивое состояние, вследствие действия сил трения в механической системе во время перехода зеркала из одного положения в другое, используют конденсатор, который заряжают напряжением, возникающим на обмотке катушки электромагнита в момент выключения тока, и затем разряжают через катушку второго электромагнита в переходной период, когда зеркало движется во второе устойчивое положение, а катушка электромагнита еще не подключена к источнику тока. Емкость конденсатора выбирают такой, чтобы время воздействия на зеркало было много меньше времени перехода ОВЗ во второе устойчивое положение и, возникающая при этом сила придала зеркалу дополнительный импульс, такой, чтобы зеркало пришло во второе устойчивое состояние с нулевой скоростью.

Недостатками такого способа подавления свободных колебаний осциллирующего зеркала являются сложность системы управления, так как для коммутации обмоток катушек электромагнитов и конденсатора применяют четыре ключа, в качестве которых используют электромагнитные реле, невозможность устранения свободных колебаний зеркала в устойчивых состояниях при воздействии на ОВЗ внешних кратковременных сил, вызванная тем, что для уменьшения потерь и связанного с этим нагревом конструктивных элементов зеркала применяют высокодобротные механические системы колебания ОВЗ, в которых кратковременный импульс внешней силы вызывает слабозатухающие колебания зеркала, а также отсутствие системы подавления свободных колебаний в случае переключения ОВЗ в три и более устойчивые состояния.

Целью изобретения является подавление свободных колебаний осциллирующего вторичного зеркала, возникающих при переключении зеркала из одного устойчивого положения в другое, а также при воздействии на зеркало внешних кратковременных сил и задания формы колебаний ОВЗ, определяемой электромагнитным устройством привода осциллирующего зеркала.

Схема, реализующая предлагаемый способ, представлена на фиг. 1.

Две электромагнитные системы, состоящие из электромагнитов, в которых магнитопровод разделяют на две части с зазором, одну часть закрепляют на осциллирующем зеркале, а другую часть и катушки 1 электромагнитов на основании, относительно которого осуществляют колебания зеркала. Одни концы катушек электромагнитов соединяют между собой и подключают к общему выводу двух управляемых генераторов тока 2, а другие концы катушек соединяют с другими выводами генераторов тока индивидуально и между собой через конденсатор 3. Конденсатор, катушки электромагнитов с переменной индуктивностью, меняющейся при изменении положения зеркала относительно основания, и резисторы, состоящие из активных сопротивлений катушек, образуют колебательный контур, имеющий резонансную частоту, равную частоте свободных колебаний механической системы ОВЗ. Колебания осциллятора вызывают изменения величины зазора в магнитопроводах и, как следствие, индуктивностей катушек электромагнитов и появление на их обмотках электродвижущей силы (ЭДС), пропорциональной скорости движения осциллятора. При равенстве частоты механических колебаний и собственной частоты контура нагрузкой источника ЭДС является активное сопротивление контура определяемое внутренним сопротивлением катушек электромагнитов, а изменение энергии механических колебаний ОВЗ определяется мощностью, выделяемой на активном сопротивлении контура, которая пропорциональна квадрату скорости движения зеркала. При небольших амплитудах колебаний зеркала относительно положения равновесия, вызываемых действием внешней кратковременной силы, либо возникающих после окончания перехода зеркала в это состояние, свободные колебания, т.е. колебания с частотой, равной резонансной частоте электрического контура, затухают даже в отсутствии сил трения в механической системе. Темп затухания свободных колебаний осциллирующего вторичного зеркала определяется эквивалентной добротностью всей электромеханической системы ОВЗ: Q = k ω (L/R) (x/b), где b - величина зазора в магнитопроводах электромагнитов; x - изменение этого зазора; ω - собственная механическая частота осциллирующего зеркала; L - индуктивность катушек электромагнитов; R - активное сопротивление электромагнитного контура; k - коэффициент порядка единицы.

Применение предлагаемого способа подавления свободных колебаний осциллирующего вторичного зеркала телескопа позволяет создать систему для задания вынужденных колебаний ОВЗ с двумя и более устойчивыми положениями.

На фиг. 2 приведены импульсы токов в катушках электромагнитов (2а, 2б) и форма колебаний (2в), т.е. угол отклонения зеркала от положения равновесия, занимаемого им в отсутствии магнитных сил, осциллирующего вторичного зеркала телескопа "Цейсс-600", имеющего диаметр 200 мм и массу 2.2 кг, с двумя устойчивыми угловыми положениями, а на фиг. 3 приведены аналогичные результаты возбуждения колебаний ОВЗ с тремя устойчивыми угловыми положениями.

Литература 1. Second ESO Infrared Workshop; Garching, 20-23 April 1982; Proceedings, Edited by A.C. Moorwood and K. Kjar, Norvember 1982, p.p. 93-100, 169-172.

2. Патент Германии N DE 3213076 A1, МПК 3, G 02 B 23/16, 1983.

Формула изобретения

Способ подавления свободных колебаний осциллирующего вторичного зеркала (ОВЗ) телескопа с двумя электромагнитными системами, состоящими из электромагнитов, в которых магнитопровод разделяют на две части с зазором, одну часть закрепляют на осциллирующем зеркале, а другую часть и катушки электромагнитов на основании, относительно которого осуществляют колебания зеркала, и конденсатора, отличающийся тем, что одни концы катушек электромагнитов соединяют между собой и подключают к общему выводу двух управляемых генераторов тока, а другие концы катушек соединяют с другими выводами генераторов тока индивидуально и между собой через конденсатор для того, чтобы образовать колебательный контур, имеющий резонансную частоту, равную частоте свободных колебаний механической системы ОВЗ, который состоит из конденсатора, катушек с переменной индуктивностью, меняющейся при изменении положения зеркала относительно основания, и резисторов, состоящих из активных сопротивлений катушек, в котором энергию свободных колебаний механической системы ОВЗ преобразуют в электромагнитную энергию и рассеивают на активном сопротивлении контура.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3