Термокомпенсирующее устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 21863 А РЕСПУБЛИК 7/20, 6 12 В 7/00 КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАР СТВЕ ННЬПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ОПИ Н Е ИЗОБ Й ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТ(71) Государственный институт приоптики(56) Авторское свидетельство СССРМ 1195394, кл, Н 05 К 7/20, 1983.. Авторское свидетельство СССРМ 1451782, кл. Н 05 К 7/20, 1987.(57) Изобретен ианию и может е относится к приборостробыть использовано в приборах для снижения температурных деформаций. Цель изобретения - упрощение конструкции, Устройство выполнено в виде треугольной фермы и дополнительных стержней 4, 5, связывающих с стержень 3 основания фермы с плоскостью 5, относительно которой производится стабилизация размера Н. Стержень 3, перпендикулярный направлению термостабилизации, и дополнительные стержни 4 и 5 выполнены из материала с меньшим коэффициентом линейного расширения (КЛР), а наклонные стержни 1 и 2 фермы - из материала с большим КЛР. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в приборах для снижения температурных деформаций.Известны решения, уменьшающие влияние температурных деформаций устройства, например применение материалов с малыми коэффициентами линейного расширения или принимаются меры для поддер. жания стабильной температуры устройства.Известно также термокомпенсирующее устройство, содержащее стержни, выполненные из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, соединенные между собой концами. Стержни выполнены в виде коаксиальных трубок, соосно размещенных одна в другой, соединенных с помощью кронштейна, который установлен на стержнях с возможностью перемещения вдоль них и фиксации его концов относительно внешней и внутренней трубок, причем кронштейн и внешняя трубка выполнены из одного и того же материала. Кронштейн выполнен в виде цилиндрической втулки с центральным отверстием переменного диаметра.Недостатками известных устройств являются ограниченный выбор материалов с малым коэффициентом линейного расширения, большой вес, высокая стоимость и невозможность иметь нулевую или отрицательную величину коэффициента линейного расширения, а поддержание стабильной температуры устройств сложно и энергетически не всегда возможно,Кроме того, недостатками известного устройства являются усложнение конструкции и его значительная масса из-за того, что суммарная длина обеих трубок и кронштейна значительно превосходит расстояние между оптическими объектами, поэтому устройство затруднительно использовать в силовых и крупногабаритных конструкциях, а также в устройствах, требующих повышенной жесткости или минимального веса,Наиболее близким к предлагаемому является термокомпенсирующее устройство, содержащее стержни, выполненные из материалов с различными коэффициентами линейного расширения, соединенные между собой своими концами с образованием треугольной фермы, в основании которой расположены стержни с большим коэффициентом линейного расширения, ориентированные перпендикулярно направлению температурных деформаций.Недостатком этого устройства являетсяего сложность в случае, когда корпус по конструктивным соображениям имеет большую протяженность в направлении термокомпенсации и относительно малую ширину.При этом высота отдельных рядов ферм получается ограниченной, что приводит к большому количеству стержней составляющих такой корпус, следствием этого является и значительный вес устройства.Целью изобретения является упрощение конструкции при компенсации температурных деформаций устройств, имеющихбольшую протяженность в направлении термокомпенсации по сравнению с их поперечным сечением.Поставленная цель достигается тем, чтотермокомпенсирующее устройство, содержащее стержни, выполненные из материалов с различными коэффициентамилинейного расширения, соединенные между собой своими концами с образованием треугольной фермы, в основании которой расположен стержень, ориентированный перпендикулярно направлению температурных деформаций, снабжено дополнительными стержнями, соединенными одними своими концами с основанием треугольной фермы, при этом дополнительные стержни и стержень ориентированный перпендикулярно направлению термокомпенсации выполнены из материала с малым коэффициентом линейного расширения, а наклонные стержни, соединенные с основанием в треугольную ферму, выполнены из материала с большим коэффициентом линейного расширения.При малых габаритах устройства дополнительные стержни и стержень, ориентированный перпендикулярно направлению термокомпенсации, выполнены в виде элементов трубчатого корпуса, а наклонные стержни расположены по образующим конуса и соединены по концам кольцами.На фиг.1 показана схема плоской фермы, в которой термостабилизируется размер от заданной плоскости до заданной точки; на фиг.2 - то же, термостабилизируется размер от объекта до заданной плоскости; на фиг,3 - схема устройства при его малых габаритах; на фиг.4 - выполнение наклонных стержней (вид вдоль оси корпуса) при малых габаритах устройства.Устройство содержит наклонные стержни 1 и 2 с большим коэффициентом линейного расширения, стержень 3, ориентированный перпендикулярно направлению термостабилизации, и дополнительные стержни 4 и 5, Стержни 3-5 имеют коэффициент линейного расширения меньше, чем у стержней 1 и 2, При наличии объекта 6 Фиг.2) стержень 3 заменяется стержнями 7 и 8.где Н билизируемый размер;д ина стержня 3;а 1 - коэффициент линейного рния стержней 1 и 2;Оз - коэффициентлинейного рния стержня 3;а - коэффициент линейного рния стержней 4 и 5.Из формулы видно, что с едельное" максимальное зн еа, при которой подкоре- стаа - л ши е шире сшире"пре чины ение В малогабаритном устройстве (фиг.З) объект, например оптический элемент 9 в оправе 10, установлен в трубчатом корпусе 11, который заменяетдополнительные стержни 4 и 5 и стержень 3. Связь оправы 10 с трубчатым корпусом может осуществляться наклонными стержнями (фиг.2), а при сильно ограниченных габаритах наклонные стержни, расположенные по образующим конуса и связанные по концам кольцами, образуют одну деталь 12 (фиг.З и 4).Устройство работает следующим образом,При изменении температуры, например ее повышении, стержни 4 и 5 удлиняются и размер Н (фиг.1) увеличится на величину ЬН. Одновременно получают удлинение и стержни 1 - 3, образующие ферму, На фиг.1 исходное положение устройства показано сплошными линиями, после изменения температуры - штриховыми. Если бы материал стержней 1 - 3 был одинаковым, то увеличение высоты й фермы произошло бы только на величину Ь и, равную удлинению стержня из того же материала и длиной й, но, вследствие того, что стержень 3 имеет коэффициент линейного расширения меньше чем наклонные стержни 1 и 2, увеличение высоты фермы Ьй оказывается много больше. В результате, при сравнительно малой высоте фермы и величина Ьп может быть .получена равной Ь Н, что обеспечит неизменность размена Н при изменении температуры устройства.При прочих равных условиях величина Ьп увеличивается; при увеличении разности коэффициентов линейного расширения стержней 1 (2) и 3, с увеличением размера а и с уменьшением угла Р между стержнями 1 (2) и 3 (фиг.1).Задаваясь материалам стержней и имея конструктивные размеры Н и а, можно найти величину угла Р, соответствующего равенству Ьй=Ь Н (фиг.1) по формуле5 10 равняется нулю, а угол /3 имеет одно "предельное" значение.При а большем "предельного" значения уравнение не решается, так как при этом при всех значениях угла 3 ЬпЬ Н.Меньшая величина размера а звена 3 ограничивается только конструктивными соображениями.При всех значениях а меньших предельной величины, каждому значению а соответствует два значения угла Р, одно больше,другое меньше предельного угла,Как показывают конкретные расчеты поприведенной выше формуле высота и фер 15 мы может быть весьма небольшой и составлять всего лишь несколько процентов отразмера Н при конструктивно приемлемыхуглах р .В таблице представлены размеры а и20 3, составлены из следующих данных: Н=10 м;а 1=23 106(сплав Д 16);аз =3,8 10 б(сплавЗОНКД); ад=8,3 10 (титановый сплавВТ 5 - 1),Приняты следующие обозначения:25Р и Р - углы наклона стержней 1 и 2соответственно меньше и больше предельного;и и и - соответствующие размеры вы 30 соты фермы;а - расчетная длина стержня 3.Преимуществом предлагаемого устройства помимо простоты конструкции является также практически полное отсутствиекаких-либо дополнительных элементов,Требует",я только выполнение известныхэлементов (корпуса телескопа, трубы оптического устройства и т.п.) из материалов ссоответствующими коэффициентами линей 40 ного расширенияВ предлагаемом устройстве могут бытьиспользованы практически любые сочетания материалов,Все это расширяет возможность применения предлагаемого устройства,45 Формула изобретения1, Термокомпенсирующее устройство,содержащее стержни, выполненные из материалов с различными коэффициентамилинейного расширения, соединенные между собой своими концами с образованиемтреугольной фермы, в основании которойрасположен стержень, ориентированный. перпендикулярно направлению термокомпенсации, отл и ч а ю щеес я тем, что, сцелью упрощения конструкции. оно снабжено дополнительными, стержнями, соединенными одними своими концами с основаниемтреугольной фермы, при этом дополнительные стержни и стержень, ориентированный1721863 Составитель Д. Ш Техред М.Моргент тиков актор В. Бугре ректор Н, Ревска оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 перпендикулярно направлению термокомпенсации, выполнены из материала с малым коэффициентом линейного расширения, а наклонные стержни, соединенные с основанием в треугольную фермы, выполнены из материала с бЬльшим коэффициентом линейного расширения,2.Устройство поп.1, отл ича ющеес я тем, что, дополнительные стержни и Заказ 966 ТиражВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва, Ж стержень, ориентированный перпендикулярно направлению термокомпенсации, выполнены в виде элементов трубчатого корпуса.5 3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что наклонные стержни расположены по образующим конуса и соединены по концам кольцами.10 Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС5, Раушская наб., 4/5