Телескоп

СОЮЗ СОВЕТСНИХОВИПЮПНайиРЕСПУБЛИН 801108329 А За) С 02 В 23/00ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЮСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЫТВУ(54) (57) ТЕЛЕСКОП, содержащий глав-ное зеркало в оправе трубы, установленной на альт-азимутальной монтировке, на каждой из осей которойрасположены электрические приводыи преобразователи угла в код, устройство управления, подключенное кэлектрическим приводам и преобразователям угла в код, о т л и ч а ю -щ и й с я тем,что, с целью повышенияточности наведения и слежения телес"копа, в него введены установленныена оправе главного зеркала шесть преобразователей перемещения в код, четыре из которых контактируют с отражающей или тыльной стороной зеркала в точках, лежащих на двух взаимно перпендикулярных диаметрах, а два других контактируют с боковой поверхностью зеркала в точках, лежащих во взаимно перпендикулярных и проходящих через визирную ось телескопа плоскостях, при этом устройство управления выполнено в виде вычислительного блока, входы которого от первого до шестого подключены к выходам преобразователей перемещения в код, и двух сумматоров, выходы которых соединены с электрическими при-водами, каждый иэ трех входов соединен соответственно с преобразователем угла в код, электрическим входом телескопа и выходом вычислительного блока, а установленный на оси зенитных расстояний преобразователь угла в код подключен к седьмому входу ффф вычислительного блока.Изобретение относится к астраприборостроению и может найти применение при разработке крупных и средних оптических телескопов.Известны оптические телескопы,5 в которых главное зеркало крепится в оправе на специальных разгрузочных устройствах, предназначенных для сохранения формы отражающей поверхности при эволюциях трубы телескопа. 10 Разгрузочные устройства предназначены также для обеспечения неизменности положения зеркала относительно оправы. Конструкции разгрузочных устрой " ств представляют собой системы рычагов на оправе зеркала с упорами в тело зеркала и контргрузами или комбинацию рычажных систем с пневматическими подушками, или комбинацию рычажных систем и гидравлических упоров. Все типы разгрузочных устройств должны обеспечивать переменное давление на тело зеркала в зависимости от пространственного положения трубы телескопа по наперед задан-,25 ному закону. Система управления этих телескопов строится с применением аналоговых средств управления 3Недостатком указанных телескопов является невысокая точность наведения и слежения, обусловленная применением аналоговых средств управления И отсутствием непрерывного контроля положения главного зеркала в оправе, что особенно существенно для крупных телескопов. 35Известен также телескоп, содержащий главное зеркало в оправе трубы, установленной на альт-азимутальной монтировке, расположенные на каждой оси электрические приводы и преобра зователи угла в код, устройство управления, подключенное к электрическим приводам и преобразователям угла в код.Известный телескоп обладает повы шенной точностью наведения благодаря использованию цифровых следящих приводов 21.Однако точность наведения и слежения в данной конструкции телескопа ограничена величиной неконтролируемого смещения зеркала в оправе. Это обусловлено тем, что при изменении температуры внешней среды изменяется геометрия рычажных механизмов раа. грузки и появляются закономерные ошибки в разгружающих силах. Отсут-ствует и стабильность во времени,при изменении внешних условий коэффициентов трения в шарнирных сочленениях в механических системах разгрузки. В пневматических и гидравлических системах изменяются упругие свойства материала опорных подушек. Все это приводит к нарушению неизменности ;оложения главного зеркала в оправе при эволюциях трубы и, следовательно, к ухудшению точности наведения и слежения телескопа. Кроме того существующие конструкции требуют выполнения трудоемких работ по настройке устройств разгрузки в отношении неизменности положения зеркала в оправе до допусков, определяемых дифракционным размером звезды в фокальной плоскости объектива,Целью изобретения является повышение точности наведения и слежения телескопа эа счет учета изменения положения главного зеркала в оправе при поворотах трубы.1Поставленная цель достигается тем, что в телескоп, содержащийглавное зеркало в оправе трубы, установленной на альт-азимутальной монтировке, на каждой из осей которой расположены электрические приводы и преобразователи угла в код, устройство управления, подключенное к электрическим приводам и преобразователям угла в код, введены установленные на оправе главного зеркала шесть преобразователей перемещения в код, четыре из которых контактируют с отражающей или тыльной поверхностью эеркапа в точках, лежащих на двух взаимно перпендикулярных диаметрах, а два других контактируют с боковой поверхностью зеркала в точках, лежащих во взаимно перпендикулярных и проходящих через визирную ось телескопа плоскостях, при этом устройство управления выполнено в виде вычислительного блока, входы которого от первого до шестого подключены к выходам преобразователей перемещения угла в код, и двух сумматоров, выходы которых соединеныс электрическими приводами, каждый из трех входов соединен соответственно с преобразователем угла в код, электрическим входом телескопа и выхоДом вычислительного блока, а установленный на оси зенитных расстояний .преобразователь угла в код подключен к седьмому входу вычислительного блока5 О 5 20 25 30 50 55 В процессе работы непрерывно производится контроль в 6 точках положения главного зеркала в оправе. Изменение положения зеркала измеряется и корректируется путем определенного изменения положения телескопа по осям азимутов и зенитных расстояний. Таким образом удается исключить влияние нестабильности положения главного зеркала в оправе на точность наведения и слежения телескопа.На фиг. 1 схематично изображена . конструкция телескопа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. ; на фиг. 3 схема расположения преобразователей на оправе главного зеркала и схема координат; на фиг. 4 - функциональная схема устройства управления.Телескоп содержит главное зеркало 1, установленное в оправе 2 на трубе 3, монтировку 4, приводы 5,6, преобразователи угла в код 7,8, преобразователи перемещения в код 9-14, каждый из которых содержит шуп 5 преобразователя перемещения в код.Устройство управления 16 содержит первый и второй сумматоры 17, 18, первый и второй регистры 9, 20, блок ИЛИ 21, дополнительные сумматоры 22,23, первый и второй дискриминаторы 24,25, вычислительный блок 26, электрические входы 27,28,29 и выход 30 телескопа.Вычислительный блок 26 имеет входы 31-38. На фиг, 3 схематически изображена труба 3 телескопа с главным зеркалом 1 в оправе 2 и показано расположение преобразователей 9-14, принятая система координат, связанная с оправой 2, и основные оси трубы: Б-Б - ось вращения; Р - ви-. зирная ось.Начало системы координат совпадает с вершиной параболоида отражающей поверхности зеркала в момент времени и положения трубы, принятые за начальные; ось 1 совпадает с начальным направлением визирной осиЙ о , плоскость ХУ параллельна оси Б-Б вращения трубы, ось У дополняет систему до правой.Преобразователи 9"12 измеряют смещение точек зеркала в направлении оси У . Эти точки, обозначенные через В,Г, 0 и Е, расположены на кромке отражающей или тыльной стороны зеркала и находятся попарно в плоскостях (2 и УХ . Расстояние между точками в каждой паре равно ,Преобразователи 13 и 4 измеряюттсмещение точек Ж и 3 в направленияхосей 2 и Х соответственно. Эти точкирасположены на боковой поверхностизеркала в плоскостях УУ и УХ,Указанная система координат фиксируется начальными показателями преобразователей 9-14. Изменение этихпоказаний по отношению к начвльнымсвидетельствует о смешении зеркалаи, следовательно, об изменении д Ркоординат вектора Р визирной оситрубы в заданной системе координат,Если принять, что перемещениям зеркала в положительных направленияхосей координат будет соответствоватьуменьшение показаний преобразователей 9-14, а сами показания этихпреобразователей обозначить теми жесимволами, что приняты для контролируемых точек В,Г,Д,Е,Ж,З с добавлением нижнего индекса вОв для начальных показаний, то в угловой мере составляющие йР и ЬРсмещения векторавизирной оси в плоскостях ХУ и УЯот начального Й определяется изследующих выражений; Я= 1 Л-В) - Л-В ) +(Ж - ж) 2 р о о 1 о эгде ЕЭ - фокусное расстояние главного зеркала. Формулы сохраняют свой вид и при введении в оптическую схему второй компоненты (объектив Кассеена но в этом случае необходима замена Э на эквивалентное фокусное расстояние нового объектива.В рассматриваемом нами случае телескопа на альт-азимутальной монтировке ось Б-Б горизонтальна, угол поворота в вертикальной плос-ф кости ограничен 90 . Если принять, что показанное на фиг. 3 положение трубы соответствует горизонтальному положению трубы телескопа, то ось направлена в зенит. Направление увеличения показаний преобразователя 7 возрастает по часовой стрелке, глядя с конца оси Е, а отсчет по преобразователю 8 равен 90.В вертикальном положении трубы отсчет по преобразователю 8 равен нулю, При этих условиях для компенсации смещения зеркала необходимо%повернуть телескоп по оси аэимутальной и зенитных расстояний на углы Телескоп работает следующим образом,Наведение телескопа - процесс,установки его иэ любого произвольного положения в положение, при котором изображеяие звезды находитсяна визирной оси телескопаТочностьавтоматического наведения определяется величиной смещения изображениязвезды по отношению визирной оси.Преобразователи 9-14 измеряютположение зеркала относительно оправы путем преобразования линейного 20перемещения щупов 15, соприкасающихся с зеркалом, н кодь 1, Формирующиесяна выходе преобразователей. Этикоды поступают на входы 31-36 вычислительного блока 26, на вход 38 поступает угол поворота трубы телескопапо оси зенитных расстояний, измеренный преобразователем 8 угла н код.По сигналам, поступающим с входа28 телескопа на вход 37, вычисли- З 0тельный блок 26 рассчитывает по приведенным формулам величины углов компенсации смещения зеркала: ЛА пооси азимутов(код поступает на выходблока 26, соединенный с сумматором17); Ь 2 по оси зенитных расстоянийкод поступает на выход блока 26, соЪединный с сумматором 18). Константы р",1,Яэ (или 1 ), участвующиен Вычислениях, формируются самимблоком 26, Сумматоры 17 и 18 рассчитывают рассогласование по положениютрубы телескопа соответственно поосям:-ВГ=У -У Р1где А , У - расчетные координатытрубы телескопа, посту; пающие с входов 27,29телескопа;2 - фактическое положениетрубы телескопа по осямазимутов и зенитных(расстояний, измеренноепреобразователями углав код 7,8,Рассогласования 371,я 7 обрабатываются соответственно приводами 5 и 6) телескопа, После обработки рассогласования телескоп будет установлен в расчетные значенияЛ- и Ер с учетом поправой в положении, вызванных смещением зеркала,После окончания наведения телескоп переводится в режим слежения,при котором изображение звездыдолжно удерживаться на визирнойоси телескопа. Непрерывное движениетелескопа осущестнляется эа счетотработки рассогласования междурасчетным и фактическим положениемтелескопа по кажгой оси вращения,В этом режиме компенсация смещениязеркала производится так же, как ив режиме наведения, Однако н крупныхтелескопах при большой скорости перемещения приводы не успевают отработать с нужной скоростью смещение,зеркала, н результате иэображениезвезды смещается с визирной оси телескопа. В этом случае на промежутоквремени, н течение которого скоростьсмещения зеркала больше заданноймаксимальной скорости, выдается сигнал на выход телескопа, которыйможет быть использован, например,для прекращения на это время экспозиции, что предотвращает размазывание изображения. Это обеспечиваетсятем, что по оси азимутов регистр 19задерживает на промежуток временимежду тактовыми импульсами на входе28 неличину Ь А, поступающую на еговход. Сумматор 22 определяет разностьмежду величинами, поступающими наего входы: справедливой для текущегомомента времени, поступающей с выходаблока 26, и поступающей с ныхода регистра 19, измеренной в предыдущийтакт. Величина разности с выходасумматора 22 поступает на вход дискриминатора 24, который сравнивает еес наперед заданной величиной максимальной скорости смещения зеркала,,отрабатываемой приводом без ощутимого смещения изображения звезды свизирной оси. Если разность большеэтой величины, то иа выходе дискриминатора 24 формируется сигнал, которыйпроходит через блок ИЛИ 21 и поступает на выход 30. Аналогично определяется скорость смещения зеркалапо оси зенитных расстояний в резуль"тате работы регистра 20, сумматора23, дискриминатора 25 и блока ИЛИ21.7 11В качестве базового объекта выбран наиболее совершенный телескоп БТА с диаметром зеркала 6 и. Измерения, производимые за 6 лет эксплуата.ции телескопа, показывают, что составляющая общей ошибки наведения и сопровождения из-за смещения главного зеркала в оправе достигала 10-40,Применение данного изобретения позволит довести значение этой 08379составляющей до 0,5"(ограничение10,5 основано на точности выпускаемых промышленностью преобразователейперемещения в код с необходимым диапазоном измерений ). Это существенноповысит эФФективность телескопа,что при высокой стоимости часаработы БТА 2000 руб. даст значительный экономический эф" 1 О фект.Редак филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 5858/31 Тираж 497 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш