Устройство внутреннего крепления зеркала

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскызСоцыалыстыческыхРеслублык о 97245(22) Заявлено 05, Об. 81 (21) 3298411/18-10с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 0711.82. Бюллетень Мо 41 И М. Кп,С 02 В 7/18 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 07, 11.82(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ВНУТРЕННЕГО КРЕПЛЕНИЯЗЕРКАЛА Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано в оптико-механических приборах.Известны устройства внутреннего крепления зеркал, содержащие зеркало с центральным отверстием и оправу, которая размещена в отверстии зеркала и закреплена в нем с помощью втулки с буртиком на одном конце и резьбой на другом и гайкиТакое крепление зеркал просто по конструкции, имеет небольшой вес, габариты, 1 .Однако это зеркало из-за виньетирования его отверстием и элементами крепления имеет пониженное светопропускание, а из-за жесткого крепления на оправе - пониженную устойчивость к вибрациям и температурным колебаниям. Кроме того, зеркало подвержено деформации от усилий зажима, приводящим к ухудшению качества его.Наиболее близким к предлагаемому является устройство внутреннего крепления зеркала, содержащее корпус с закрепленными на нем опорами, контактирующиии со стенками глухих отверстий, выполненных в нерабочей поверхности зеркала, причем оси указанных отверстий нормальны к отражающей поверхности зеркала 2.Недостатком известного устройствакрепления является наличие достаточно больших деформаций зеркала при случайных механических перегрузках.Целью изобретения является уменьшение деформаций зеркала при механи ческих перегрузках. Указанная цель достигается тем,что каждая опора выполнена в видеупругого в радиальном направлении лепесткового многослойного компенса тора и установлена с зазором относительно дна глухого отверстия зеркала.На фиг. 1 представлено устройствовнутреннего крепления зеркала в разрезе,общий вид; на фиг. 2 - разрезА-А на фиг.1; на фиг. 3 - силовая схема лепестка оправы, выполненного ввиде одного стакана; на фиг. 4 - силовая схема лепестка оправы, выполненного по типу "стакан в стакане";на фиг. 5 - вариант исполненияоправы; на фиг. б - разрез Б-Б нафиг. 5; на фиг. 7 - то же, вариант.Устройство внутреннего креплениязеркала включает зеркало 1, т которомсо стороны тыльной поверхнсти имеют 3 972457 4ся по крайней мере два расположенныхпод углом друг к другу глухих отверстия 2, опоры 3, которые установленыв отверстиях 2 зеркала 1 с зазоромС относительно дна их и каждая из которых выполнена в виде упругого в 5радиальном направлении разрезноголепесткового многослойного термокомпенсатора, например типа - "стаканв стакане" и корпус 4, к которомуконсольно, закреплены своими внут -10ренними стаканами 5 оправы 3,С целью исключения трения скольжения тыльной поверхности зеркал 1 окорпус 4, способствующего появлениюдополнительной деформации зеркалапри изменении температуры, оноустановлено на оправах 3 с зазоромотносительно корпуса 1. Этот зазорс целью развития опорной поверхности уменьшения удельной нагрузки 20на зеркало во многих случаях, например, при действии таких нагрузокна термостабилизированное зеркало,когда возможен опасный по величинепрогиб между опорами, может быть замещен частично или полностью, упругойнапример пробковой прокладкой.При наличии на отдельных участкахрабочего диапазона виброчастот резковыраженного резонанса, когда нагрузка на оправах может превышать расчетную в несколько раз, а деформациялепестков их, хотя и может оставаться в зоне упругости, но величина еепри этом может превысить допустимуюопределяемую величиной распрямлениялепестков оправ, целесообразно оправЫ, не ужесточая их, а,следовательно, не снижая их демпфирующих свойствдля большинства частот рабочего диапазона, соединять с зеркалом с помощью клея (герметика), причем наклон оправ относительно друг другаостается полезным, так как основнаячасть нагрузки расходуется на распрямление оправ и клеевое соединение ока эывается под меньшей нагрузкой, чемоно было бы при параллельных оправках.Устройство работает следующим образом. 50При воздействии механических перегрузок и колебаний температуры лепестки оправ 3 упруго деформируются итем самым амортизируют зеркало 1,которое при воздействии полигармони"веских вибраций совершает сложныеодновременно возвратно-качательныеи возвратно-крутильные колебания.1 ногослойность оправы 3 (фиг. 1)кроме обеспечения возможности поддержания при больших размерах оправи больших перепадах температуру высокой точности термокомценсации засчет различных комбинаций материалови толщины стенок оправы, способст: вует и обеспечению возможности высокой степени равномерности давления со стороны оправ на боковую поверхность отверстия зеркала, что позволяет исключить появление опасных величин конценТрации напряжений на кромках отверстия при перегрузках.Действительно, предполоким,что оправы выполнены в виде полого разрезного стакана. Тогда каждый лепесток оправы можно рассматривать как балку, защемленную одним концом и нагруженную распределенной нагрузкой (фиг. 3). В этом случае эпюра поперечных сил , а следовательно, и эпюра напряжений представляет собой треугольник с вершиной на свободном конце, т.е. жесткость оправы здесь есть величина переменная по ее длине, а, следовательно, способность ее коглпенсировать перегрузки будет максиглальная на краю оправы внутри отверстия зеркала и минимальна у .заделки ,на краю этого отверстия, что приведет к концентрации напряжений на кромках отверстия зеркала, вследствие чего могут появиться трещины, "колы и изгибные усилия, искажающие его рабочую поверхность.С другой стороны, если оправа выполнена, например в виде двух раз. резных коаксиально расположенных стаканов (фиг. 1), то эпюра поперечных силдля каждого лепестка складывается из эпюры внутреннего элемента Я , где место соединения его с корпусом можно считать заделкой, а эпюры Ц для внешнего элемента левпестка где место соединения его с внутренним элементом, также можно считать заделкой одноопорной балки. В этом случае эпюра поперечных сил Я каждого лепестка оправы представляет собой примерно прямоугольник, т.е. жесткость оправы по длине ее, а следовательно, и способность компенсировать перегрузки, можно считать постоянной для любого сечения оправы, что позволяет исключить некелательную концентрацию напряжений и возникновения изгибающих усилий в зеркале.При конкретном выборе угла наклона оправ следует придерживаться следующих соображений, реакций, опор при произвольных величинах и направлении нагрузки должны вызывать, в основном, только сжатие или растяжение зеркала, и сводить до минимума изгиб его, что возможно только в случае, если осевая составляющая реакции направлена по нормали к отражающей поверхности зеркала, а радиальная - перпендикулярно ей, т,е. в направлении наибольшей жесткости зеркала.Зеркало в продольном направлении, также как и оправы в осевом направлении допустимо считать абсолютно жестким вследствие большой разности размеров толщины и длины их, так, например, для зеркала при среднем принятом отношении толщины к диаметру 1:8 жесткость его, прямо пропорциональная моменту инерции относительно центральной оси параллельной основанию5 1=, где Ь - ширина; Ь - высота сечейия зеркала, в продольном направлении в 64 раза выше, чем в поперечном, что позволяет считать одинаковым по величине перемещение любой точки зеркала в продольном направлении и, вследствие этого равенство радиальных составляющих реакции опор. 30Расположение оправ и соответственно отверстий .пад углом друг к другу позволяет обеспечить надежную бесклеевую фиксацию зеркала на оправах при любом относительно 45 Следует отметить, что геометри ческие оси равноудаленных от центра зеркала оправ, вследствие расположения их по нормалям к отражающей по- верхности, пересекаются в одной точке, причем для сферических зеркал 3) геометрические оси оправ, расположенных на разных концентрических окружностях (зонах) относительно геометрической (оптической) оси, пересекаются в центре сферы, для асферическихзеркал, например параболических - ущя каждой эоны имеется своя точка пересечения. Кроме того, для плоских зеркал, очевидно, что при расположении оправ под углом друг к другу, геометрические оси их не направлены по нормалям к отражающей поверхности зеркала, вследствие чего в нем при механических перегрузках в той или иной мере будут присутствовать изгибающие усилия, которые снижают допустимый диапазон механических перегрузок но не исключают возможности применения такого крепления плоского зеркала. Фгоризонта положении, что упрощаеттехнологию сборки устройства,Выполнение оправы в виде упругого лепесткового многослойного термокомпенсатора позволяет одновременно сочетать в ней функции опоры, термокомпенсатора и амортиэатора,т.е.одним простым и компактным конструктивным элементом решаются функции трехотдельных конструктивных элементов,что в конечном счете обуславливаетбольшую простоту конструкции всегоустройства крепления зеркала.Наличие у оправы воэможности упругой деформации в радиальном направлении позволяет обеспечить демпфирование зеркала при механических перегрузках через боковую поверхностьотверстия его, т.е. в направлениинаибольшей жесткости зеркала, чтоспособствует повышению стойкости его. Формула изобретенияустройство внутреннего крепления зеркала, содержащее корпус оправы с закрепленными на нем опорами,Контактирующими со стенками глухих отверстий, выполненных в нерабочей поверхности зеркала, причем оси указанных отверстий нормальны к отражающей поверхности зеркала, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью уменьшения деформаций зеркала при механических перегрузках, каждая из опор выполнена в виде упругого в радиальном направлении лепесткового многослойного термокомпенсатора и установлена с зазором относительно дна глухого отверстия зеркала.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Кругер М.Я. и др. Справочник конструктора оптикомеханических приборов. Л., 1968, с. 350, рис.16 б.2. Михельсон Н,Н. Оптические телескопы. М., 1976, с. 393 (прототип).972457 -А адАрюущ ФфФю б Р511/38 Тираж 518 По ВНИИПИнолиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4