Двухстепенной подвес с зеркалом
Заявляемая полезная модель «Двухстепенной подвес с зеркалом» относится к оптико-механическим приборам, в частности, к сканирующим устройствам, обеспечивающим изменение углов ориентации зеркала за счет свободного поворота в пространстве вокруг взаимно перпендикулярных осей, и может быть использована как устройство автоматического поиска и сопровождения объектов в оптико-электронных приборах.
Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что в двухстепенном подвесе с зеркалом, содержащем два подвижных звена, выполненных в контакте друг с другом и включающих, соответственно, угломестный и азимутальный валы, установленные в подшипниках, каждый из которых снабжен датчиком положения и приводом, угломестное подвижное звено взаимосвязано со сканирующим зеркалом, представляющим собой пластину с зеркальным покрытием. Пластина выполнена из композиционного материала, включающего наполнитель из алмазного порошка с карбидокремниевой матрицей, и установлена на угломестном валу, являющимся осью зеркала, при этом второе подвижное звено состоит из рамки, в которую вмонтирован угломестный вал, и коаксиально расположенных корпусов - неподвижного и вращающегося в азимутальной плоскости, с закрепленной на нем вышеуказанной рамкой.
Достигаемый технический результат заключается в повышение точности сканирования за счет объемных перемещений с ультрамалыми регулируемыми подачами при больших скоростях.
Заявленная полезная модель относится к оптико-механическим приборам, в частности, к сканирующим устройствам, обеспечивающим изменение углов ориентации зеркала за счет свободного поворота в пространстве вокруг взаимно перпендикулярных осей, и может быть использована как устройство автоматического поиска и сопровождения объектов в оптико-электронных приборах.
Известны различные варианты конструктивного исполнения двухстепенного подвеса для установки зеркала, например, состоящие, в основном, из двух рамок или колец, установленного во внутренней рамке (кольце) зеркала (тела), имеющего две степени свободы, при этом рамки снабжены опорами в виде подшипников (см., например, «Справочник конструктора оптико-механических приборов», издательство «Машиностроение», 1980 г, стр.308). Однако они имеют ограниченное применение из-за низких точностей.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрано известное устройство, описанное в европейском патенте EP 2418528, кл. G02B 7/182, опубликованном 15.02.2012 «Ориентируемая оптическая система, закрепленная в кардановом подвесе». Это устройство содержит два подвижных звена, выполненных в виде рамок - внутренней и наружной. Во внутренней рамке жестко закреплен оптический блок, представляющий собой набор зеркал, оптически связанных между собой. Ось вращения (полуоси) внутренней рамки установлена в подшипниках, размещенных на внешней рамке, ось вращения которой установлена в подшипниках, закрепленных в корпусе устройства. При этом внутреннее подвижное звено снабжено угломестным датчиком и приводом, а внешнее - азимутальным датчиком и приводом.
К недостаткам известного устройства следует отнести низкую точность и скорость сканирования из-за невозможности получения малых регулируемых подач при обеспечении возвратного движения.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении тактико-технических и эксплуатационных показателей прибора.
Достигаемый технический результат заключается в повышение точности сканирования за счет объемных перемещений с ультрамалыми регулируемыми подачами при больших скоростях.
Обеспечивается это тем, что в узле двухстепенного подвеса, содержащем два подвижных звена, выполненных в контакте друг с другом и включающих соответственно угломестный и азимутальный валы, установленные в подшипниках, каждый из валов снабжен датчиком положения и приводом, при этом угломестное подвижное звено взаимосвязано со сканирующим зеркалом, новым является то, что сканирующее зеркало, представляющее собой пластину с зеркальным покрытием, выполнено из композиционного материала, включающего наполнитель из алмазного порошка с карбидокремниевой матрицей, установлено на угломестном валу, являющимся осью зеркала, при этом второе подвижное звено состоит из рамки, в которую вмонтирован угломестный вал, и коаксиально расположенных корпусов - неподвижного и вращающегося в азимутальной плоскости, с закрепленной на нем вышеуказанной рамкой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором показано устройство, реализующее заявленную конструкцию.
Двухстепенной подвес с зеркалом включает первое подвижное звено, состоящее из сканирующего зеркала 1, установленного на угломестном валу 2 в подшипниках 3, закрепленных в рамке 4 второго подвижного звена.
При этом угломестный вал 2, выполненный в виде двух полуосей, является осью зеркала, центр тяжести которого расположен на оси симметрии устройства. Второе подвижное звено состоит из вышеуказанной рамки 4 и двух коаксиально расположенных корпусов, представляющих собой кольца - подвижное 5, в азимутальной плоскости которого закреплена рамка 4, и соединенного через подшипники, неподвижное кольцо 6, являющееся корпусом устройства. Кроме того, каждое из звеньев снабжено соответственно приводом угломестного перемещения 7 и угломестным датчиком положения 8, а также приводом азимутального перемещения 9 и азимутальным датчиком положения 10.
Работа устройства заключается в следующем.
Двухстепенной подвес, обеспечивающий отклонение зеркала 1 в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях, служит опорным узлом для его размещения и закрепления. Для осуществления поворота зеркала 1, установленного жестко на угломестном валу 2, являющимся одновременно осью зеркала 1, вокруг оси XX, используется привод перемещения 7. При этом положение зеркала 1 задает угломестный моментный датчик 8. Горизонтальный поворот зеркала 1 обеспечивается приводом азимутального перемещения 9 по показаниям моментного датчика 10. В результате привод 9, механически связанный с внутренним корпусом 5 второго подвижного звена, поворачивает его в горизонтальной плоскости вместе с вмонтированной в него рамкой 4, в которой закреплен вал 2 зеркала 1.
В качестве материала, используемого для изготовления сканирующего зеркала, выбирается материал с высокой идеальной жесткостью и прочностью, например, «Скелетон-Д», указанный в патентах: RU 2147982 (класс B24D 3/02, опубликовано 27.04.2002 г.) и RU 2107315 (класс G02B 5/08, опубликовано 20.03.1998 г.).
Для изготовления других деталей используются стандартные материалы, в основном, титановый сплав ВТ1-0.
Таким образом, выполнение зеркала из материала с высокой идеальной жесткостью и прочностью обеспечивает его легкость и термостабильность, а установка зеркала в вышеописанную конструкцию, обладающую высокой жесткостью и незначительным трением в подшипниках, позволяет получить в условиях эксплуатации высокие точности сканирования при любых значениях углов поворота зеркала.
Двухстепенной подвес с зеркалом, содержащий два подвижных звена, выполненных в контакте друг с другом и включающих соответственно угломестный и азимутальный валы, установленные в подшипниках, каждый из которых снабжен датчиком положения и приводом, при этом угломестное подвижное звено взаимосвязано со сканирующим зеркалом, отличающийся тем, что сканирующее зеркало, представляющее собой пластину с зеркальным покрытием, выполнено из композиционного материала, включающего наполнитель из алмазного порошка с карбидокремниевой матрицей, и установлено на угломестном валу, являющимся осью зеркала, при этом второе подвижное звено состоит из рамки, в которую вмонтирован угломестный вал, и коаксиально расположенных корпусов - неподвижного и вращающегося в азимутальной плоскости, с закрепленной на нем вышеуказанной рамкой.
