Полиапертурный телескоп

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических Реслублик(22) Заявлено 260977 (21) 2527331/18-101,/с присоединением заявки ЙоС 02 В 23/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий е(72) Авторы изобретения Ордена Трудового Красного Знамени Центральный научноисследовательский и проектный институт строительныхметаллоконструкций(54) ПОЛИЬПЕРТУРНЫй ТЕЛЕСКОП Изобретение касается оптического телескопостроения и может быть использовано при создании телескопов с большой апертурой.Известны два пути увеличения апертуры. Это увеличение диаметра главного зеркала, изготовленного из монолитного куска материала "или из мозаично подобранных отдельных зер-. кал, и создание многоапертурных телескопов, суммирующих свет от не скольких отдельных телескопов, Пер" вый путь наталкивается на огромйые трудности проектирования и изготов ления, в результате чего стоимость телескопа возрастает пропорционально кубу диаметра главного зеркала. Кроме того увеличение диаметра главного зеркала приводит к ухудшению качества его поверхности, возникающему из-за технологических трудностей, к увеличению температурных деформаций, вызываемых суточными и другими перепадами температуры в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, приводит к сниже; нию разрешающей способности,и, эффективности телескопа, неоправданнб увеличивает сроки его изготовленйя монтажа и отладки. Попытки иэготов 2ления главного зеркала большого диаметра мозаичным также не привели к успеху 1 .Наиболее перспективным представляется в настоящее время создание составных многозеркальных телескопов, содержащих несколько отдельных труб-монотелескопов, излучение которых собирается дополнительной оптической системой в общий пучок, Эффективная площадьзеркала такого телескопа равна сумме площадей зер-. кал его труб.Известна разработанная в СЖ конструкция телескопа, представляющая собой блок из шести расположенных по окружности жестко связанных, между собой общей металлоконструкцией параллельных труб, смонтированных на ортогональных осях вращения, снабженный системой перископических зеркал, собирающих свет от отдельных зеркал и выводящих их в общий выходной зрачок. Достоинством такого телескопа является существенно меньшаястоимость (пропор- циональная примерно квадрату эффективного"диаметра апертуры) и улучшение разрешающей способности за счет возможности более качественно" го-"и.,гбтовления и меньшей-температу рой деформации зеркал каждой трубы,имеющих диаметр менее 2 м (д =1,83 м)(2 .Недостатком этого телескопа является наличие дефокусировки.Известен также телескоп, содержащий шесть взаимно параллельных трубмонотелескоповодинакового увеличения, объединенных общей металлокон" струкцией в единый блок, смонтированный на опорно-поворотном устройстве с ортогональными осями враще-.ния, привод вращения телескопа" относительноортогональных осей, оптическую систему с плоскими зеркалами,собираемую свет от всех монотелескопбв и выводящую его в общее полезрення, и"дополнительный объехтиВ,собирающий свет от всех мбнотелескопов в общий фокус (3)Однако в этом телескопе отсутствует"Йепбдвижный относительно Земли фокус. Наличие большой сосредоточенной массы блока телескопов"вызывает" сложность обеспечения жестМоСти Ойорвб-поворотного устройства.Высокая инерционность системы ог-.раничивает ее использование приСлежений за быстродвижущимися объектами. В этом телескопе имеется цре- (ел" Увелйтения" эффективного диаметра зеркала, так как это. увеличениевыше определенного предела приводит к ухудшению эксплуатационных свойствтееескопа.Цель изобретЕния - увеличейиеэффективного диаметра с одновременным уменьшением инерционности.Достигается это тем, что в пред.ложенном телескопе опорно-поворотное устройство выполнено в виде полого вала с установленными вдоль него парами монотелескопов, каждыйиз которых жестко закреплен на полуосях;" установленных на полом валус возможностью вращения","геометрическаяоськбторого непоДвижна. Полуосикаждой пары моибтелескопов соосны между собой, параллельны йолубсямостальных монотелескопов и ортого" йальйы оси "полого вала. Все приводы вращениямонотелескоповсинхронй=зйрованй ЪйжЫу собой.На фйг. 1 йзображен"телескоп вположениив зенйт фна фиг. 24"то же, разрез А-А, варианты,Полиапертурный телескоп (ПАТ)содержит некоторое число и, преиму"щественно четное, единичныхмонотелескопов (МТ) 1, каждый из которых жесткозакреплен йа-одной "или двухсоосных, "консбльнйх,-полых"йбй 7 осй 22 опорно-поворотногб устройства,оси 3 которыхортогональны оптической оси 4 монотелескопа (МТ), Центры тяжести МТ 1 расположенй-йа бсях " 3"полуосей 2."Полуоси 2"уетаЪойле=" ,нЫ на общем, полом валу 5 с возмож 766.ностью вращения в подшипниках б иснабжены приводами 7 вращения МТотносительно осей 3. При этом всеМТ 1 сгруппированы попарно, пары установлены на валу 5 с шагом р так,что два МТ каждой пары расположеныпо разные стороны от вала 5 их полуоси 2 соосны, параллельны полуосям2 остальных МТ и перпендикулярны коси,8 вала 5. Вал 5 смонтирован свозможностью вращения в подшипниках9, установленных на неподвижных опорах. Таким образом, оси 3 и 8 являются ортогональными осями монтировки ПАТ. Ось 8 - неподвижная, оси 3 -подвижные (вместо традиционной однойподвижной оси вращения телескопимеет и/2 параллельных подвижныхосей вращения). Предложенная конст"рукция может быть реализована или в(вухугломестной,или в экваториальной 20 монтировке.Для вращения телескопа относительно оси 8 опорно-поворотноеустройство сйабжено приводами 10,При небольшом количестве МТ 1 ПАТможетсодержать две опоры 11, рас пбложенные на концах вала 5. Прибольшом количестве монотелескоповцелесообразно ПАТ устанавливать нанескольких опорах 11, распределенныхпо длийе вала 5 с шагом равнымили кратйым Р, например, между каждойпарой монотелескопов. Айалогично прималом кОличестве МТ приводы 10 вращения ПАТ относительно оси 8 могут располагаться на одной-двух опорах 11, при большом количестве МТ -нанескольких опорах 11 (возможно навсех) . С оптической точки зрения каждый МТ представляет собой афокальную(например двухзеркальную) систему.На оптической оси 4, каждого МТ в .40 точке ее пересечения с осью 3 полуоси 2 устайовлено плоское зеркало12, выводящее световой пучок в,полуось 2. Внутри полого вала 5 установлено второе йлоское зеркало 13, перехватывающее световой пучок и пово. рачивающее его вдоль оси вала 5. Зеркало 12 закреплено на МТ 1, зеркало13 - на валу 5, т.е. при вращенииМТ относительно сси 3 зеркало 12 вра щается, а зеркало 13 остается нейодвижйым. Зеркала 13 разных монотелеСкопбв расположены внутри вала5 таким образом, чтобы поперечныесечения направляемых ими вдоль оси8 лучей не накладывались друг надруга, т.е, чтобы зеркала не затенялидрУг друга. В такой конфигурацииПАТ представляет собой афокальныйтелескоп с входным зрачком, состоящимиз совокупности отдельных входных 60 зрачков монотелескопов, если зеркала13 разных МТ должны быть расположены в разных относительно оси 8 вертикальных уровнях, полуоси 2 разныхпар МТ соответственно располагаются 65 на разных уровнях, причем целесообразно (с точки зрения уравновешенностисистемы), чтобы каждой паре МТ, смещенной на некоторую величинуЬ вверхот оси 8, отвечала пара МТ, смещейнаяна такую же величину б вниз.Для получения с помощью ПАТ иэображениясоосно полому валу 5 в одном иэ еготорцов устанавливается объектив 14,например,в виде двухзеркального телескопа, фокусирующий в своем фокусеизображение наблюдаемого объекта.Получение единого изображения возможно в том .случае, если все МТ афокальны, а фокусировка осуществляется объ-ективом 14. Для обеспечения параллельностиоптических осей всех МТприводывращения МТ делаются синхронными, Точная коррекция направления оптических осей МТ может осуществляться за счет того, что одно илиоба плоских зеркала 12, 13 снабженыкорректирующим следящим приводом20(не показан), осуществляющим их поворот, В случае установки каждогоМТ консольно на одной полуоси 2 этаполуось устанавливается в подшипниках б,расположенных в гнезде .15 вала 5. На фиг. 2,3, показаны два варианта расположения подшипниковыхгнезд внутри и вне вала 5. Соответственно внутри или вне вала 5 могутрасполагаться и приводы 7 вращения 3 ОМТ, В первом случае (фиг. 1, 2) вместах установки опорных подйипников 9 вал 5 имеет шейки 16 меньшегодиаметра. При установке монотелескопов на двух полуосях 2 (фиг. 4)подшипник б одной иэ них устанавливается в гнезде 15 вала 5, а второй - в гнезде 17 в специальном ярме 18, жестко связанным с валом 5снизу, Такая конструкция уменьшаетразвал оптических осей МТ пары, од- фнако требует установки на валу 5противовеса 19 для балансировки системы. При большом числе МТ конструктивно целесообразно разделение вала5 ПАТ на отдельные отрезки-секции 4520, соосно стыкуемые между собой.Стыковка может Ъыть жесткой или"подвижной. Каждая такая секция имеетсобственные опоры 11 и на ней устанавливается одна пара МТ 1, что вместе составляет единый модуль, представляощий собой, по-существу, двухтрубный ПАТ, Такое разбиение конструк- ции ПАТ на модули позволяет прОво- дить отладку каждого модуля на стенде и последовательно наращивать ПАТ отлаженными модулями, что значительно упрощает и ускоряет процесс ввода полиапертурного телескопа в действие. Кроме того. это позволяет работать на ПАТ до окончания его полного монтажа, до введения в действие всех модулей.Формула изобретенияПолиапертурный телескоп, содержащий взаимно параллельные монотелеско-.пы,одинакового увеличения, смонтированные на опорно-поворотном устройстве совзаимно ортогональными осямивращения, приводы вращения относительно этих осей и систему плоских зеркал, объединяющих поля зрения моноте"лескопов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью увеличения эффективного диаметра с одновременным уменьшением инерционности, опорно-поворотное устройство выполнено в видеполого вала с установленными вдольнего парами монотелескопов, каждыйиэ которых жестко закреплен на полуосях, установленных на полом валус воэможностью вращения. геометрическая ось которого неподвижна, полуоси каждой пары монотелескопов соосны между, собой, параллельным полуосям остальных монотелескопов и ор"тогональны оси полого вала, а всеприводы вращения монотелескопов синхронизированы между собой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Михельсон Н. П. Оптическиетелескопы , М., Наука 1976,с. 384.2. Михельсон Н. Н, Оптическиетелескопы , М.,Наука , 1976,с, 482-483.3. Авторское свидетельство СССР,Р 308402, кл. С 02 В,17/06, 1969717692 Фиг.ФСоставитель В. Ванторинтор А. ОМелькин Техред М.Петко Корректор Зака лиал Патентф, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 839/63 Тираж 569 ЦНИИПИ Государственного кпо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раушс Подписноеомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5