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Hohlspiegel Die Erfindung betrifft einen um mindestens eine Achse
drehbaren Hohlspiegel, insbesondere Parabolspiegel für Radioteleskope.
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Die in der Radio-Astronomie üblichen Spiegel-Antennen haben Spiegel
mit Durchmessern von etwa zehn bis achtzig Meter. Infolge dieser großen Ausmaße
können leicht Spiegeldeformationen auftreten, die eine Verlagerung der optischen
Achse bewirken. Ursache für derartige Spiegeldeformationen sind das Eigengewicht
sowie Windkräfte, Schnee- und Eismassen. Auch die Sonnenstrahlung trägt zu Verformungen
bei.
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Es ist bereits bekannt, um diese Verformungen möglichst klein zu halten,
die Spiegel-Antennen mit einer Schutzhülle (Radom) zu umgeben, die alle äußeren
Einflüsse von der Antenne fernhält (siehe J.W.Leon: Separate Air Systems Keep Radomes
Round and Reliable). Der Nachteil dieser Methode liegt Jedoch in den relativ hohen
Kosten der Radome. Eine weitere Möglichkeit, die Spiegel gegen Verformungen zu esichern,
besteht darin, sie mit Gerüsten abzustützen (VDE-Buchreihe Bend 4: "Steuerungen
und Regelungen elektrischer Antriebe" Berlin 1959, S.398, Bild 5). Diese Stützkonstruktionen
sind Jedoch sehr schwer, fördern den Einsatz und vergrößern den Windwiderstand des
Spiegels.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Hohlspiegel zu schaffen, bei
dem die oben beschriebenen Nachteile vermieden sind, der also keine Stützkonstruktionen
aufweist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei einem um mindestens
eine Achse drehbaren Hohlspiegel, insbesondere einem
Parabolspiegel,
für Radio-Teleskope erfindungsgemäß in einem Aufbau des Spiegels aus mindestens
zwei sich gegeneinander abstützenden Schalen, wobei die eine als Reflektorfläche
dient und die andere die der Befestigung des Spiegels und/oder Lagerung dienende
Rückseite bildet.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die beiden Schalen in
etwa gleichem Abstand voneinander angeordnet und Jede Schale ist aus kreisringsektorförmigen
in sich schalenförmig ausgebildeten Bauteilen aufgebaut.
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In vorteilhafter Weise kann jede Schale aus mehreren aus kreisringsektorförmigen
Bauteilen zusammengesetzten konzentrisch ineinander angeordneten Ringen bestehen.
Auf diese Weise ist es möglich, raltiv große selbsttragende Spiegel auszuführen,
die im Baukasten-System zusammengesetzt werden können.
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Zweckmäßigerweise sind die Bauteile an ein zentral angeordnetes kreisförmig
oder als gleichseitiges Vieleck ausgebildetes Mittelstück angesetzt und an diesem
befestigt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann auch das Mittelstück in
Schalenbauweise hergestellt sein und aus mehreren sektor- oder kreisringsektorförmigen
Bauelementen zusammengesetzt sein. Diese Baueinheiten können einzeln fabrikmäßlg
in Schalenbauweise vorgefertigt werden und sind am Montageort lediglich durch Verschraubung
oder Verschweißen zusammenzusetzen.
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In vorteilhafter Weise können innerhalb des Mittelstüokes bzw.
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der Bauelemente des Mittelstückes Versteifunglieder angeordnet sein.
Als Versteifungsglieder können dabei Profilstege dienen. Die Profilstege können
in zweckmäßigerweise an dens Kanten der Bauelemente senkrecht zu diesen angeordnet
sein.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den
äußeren Schalen der Bauelemente wabenförmige Versteffungen vorgesehen.
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Durch die vorerwähnten Maßnahmen lassen sich erhebliche Verbesserungen
gegenüber bekannten Spiegelkonstruktionen erzielen. Das Spiegelgewicht wird erheblich
vermindert. Weiterhin sind die auf die Gesamtkonstruktion wirkenden kräfte wesentlich
niedriger, da die Angriffsflächen in Windrichtung stark verkleinert sind. Außerdem
läßt sich der Schwerpunktabstand des Spiegels zur Elevationsachss verringern, wodurch
sich Vereinfachungen am Antrieb ergeben. Die geachlossene Schalenkonstruktion des
Spiegels bietet auch gegenüber Witterungseinflüssen, wie Schnee- oder Eiseinsatz
besondere Vorteile.
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Durch die allseitig weitgehend glatte Oberfläche des Spiegels können
sich keine größeren Schneemassen auf diesem anaammeln.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind zwischen den Schalen der
Spiegelkonstruktion Kühlmittelkanäle vorgesehen.
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In zweckmäßigerweise kann ein an dem Mittelstück angeordnetes Rohrleitungs-System
vorgesehen sein, durch das ein Kühlgas in die Kühlmittelkanäle zwischen den Schalen
geleitet werden kann. Statt eines Kühlgases, das zur Herabsetzung der Erwärmung
infolge Sonneneinstrahlung verwendet wird, kann auch ein erwärmtes Gas eingeführt
werden, das zum Abtauen von Schnee und Eis Verwendung findet.
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In vorteilhafter Weise bestehen die Schalen des Spiegels aus einem
Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium.
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Ein Ausführungsbeispiel des Hohlspiegels nach der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt und ist im folgenden näher erläutert. Es zeigen: die Fig.
1 einen Spiegel in einer perspektivischen Gesamt-Ansicht, @ 11 2 einen Teilausschnitt
einer Draufaicht auf die Rückseite des Spiegels, wobei das Piedestal einschließlich
der Lagerung und der Geräte-Kabinen zwecks besserer Übersichtlichkeit der Schalenkonstruktion
des
Spiegels fortgelassen wurde, die Fig. 3 einen Teilschnitt des Spiegels senkrecht
zu einer Drehachse.
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In den Fig. ist mit 1 der Spiegel bezeichnet, der aus den beiden sich
gegeneinander abstützenden Schalen 31 und 32 besteht. Die hintere Schale 32 ist
an dem Piedestal 2 drehbar in Azimut-und Elevationsrichtung gelagert. Zu diesem
Zweck ist die Plattform 3 gegenüber dem Piedestal 2 um eine nicht näher dargestellte
senkrechte Aohse bis zu einem Azimutwinkel von etwa 360° drehbar. Dis Elevation
des Spiegels wird durch eine Drehlagerung bei 4 ermöglicht. Hierzu sind an. der
Plattform 3 und an einem Mittelstück 7 des Spigels angeordnete Lagerböcke 5 und
6 vorgesehen. Mit 8 und 9 sind Geräte- bzw.
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Bedienungskabinen bezeichnet, wobei die Geräte- bzw. Bedidenungs-Kabine
8 fest am Mittelstück 7 des Spiegels montiert ist und eine halbzylindrische Form
aufweist, während die Geräte- bzw.
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Bedienungs-Kabine 9 fest auf der Plattform 3 angebracht ist.
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Der Spiegel 1 besteht aus einem Mittelstück 7 und zahlreichen aneinandergesetzten
kreisringsektorförmigen Bauteilen 10, 11, 12, wie aus den Fig. 2 und 3 näher zu
sehen ist. Die Konstruktion des Spiegels besteht aus einer äußeren und inneren Schale,
die in der an. sich von anderen Fachgebreten her bekannten Schalenbauweise mit oder
ohne Versteifungen gegeneinander abgestützt sind. Bei größeren Spiegeldurchmessern
ergibt sich zwangsläufig, daß die Schalen nicht aus einem Stück herstellbar sind,
sondern wie dargestellt in die Bauteile 10,11,12 usw.
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aufge-teilt werden müssen. Eine Aufteilung in weitere Segmente ist
beispielsweise entsprechend den gestrichelten Linien 13, 14 möglich.
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Die Herstellung der Bauteile erfolgt gleichfalls nach der Schalenbauweise,
wobei vorzugsweise Versteifungsglieder, z.B.Blechstege an den Bauteilkanten vorgesehen
sind. Die aus Fig.3 ersichtlichen Blechstege sind mit 15 bis 18 bezeichnet. Die
in
radialer Richtung verlaufenden Blechstege sind nicht weiter dargestellt.
Die Rückseite der Bauteile besteht aus ebenen Platten 19 bis 21. Die Reflektorseite
der Bauteile besteht aus Platten 22 bis 24, die entsprechend der parabolförmigen
Kontur des Spiegels gewölbt ausgebildet sind.
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Das Mittelstück 7 ist ebenfalls in Schalenbauweise hergestellt.
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Es weist eine ebene Flanschplatte 26 und eine der parabolförmigen
Kontur angepaßtc Rcflektorplatte 25 auf.
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Zwecks Klimatisierung des Spiegels z.B. zum Abtauen von Schnee und
Eis oder zur Herabsetzung der Erwärmung infolge Sonneneinstrahlung im Mittelstück
7 ist ein ringförmiges Rohrlei -tungssystem 27 angeordnet, welches am Umfang verteilt
Austrittsöffnungen für Kühlluft aufweist, welche in der Zeichnung nicht näher dargestellt
sind. Die Zufuhr der Kühlluft vom Piedestal 2 zum Rohrleitungssystem 27 erfolgt
in nicht weiter dargestellter Weise über besondere Drehkupplungen oder durch die
ebenfalls als Hohlkörper ausgebildeten Lagerböcke 5, 6, die erz mit überlappendeh
Durchtrittsöffnungen versehen sind. Die aus dem Rohrleitungssystem ausströmende
Kühlluft, die bei Bedarf temperiert wird, tritt gleichmäßig in radialer Richtung
durch die einzelnen Bauteile, welche hierfür Kanäle 28 aufweisen. Der Austri't't
der Kühlluft erfolgt am äußeren Rand 29 des Spiegels durch geeignete Öffnungen 30.
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Anstelle von Öffnungen 30 kann auch die Kühlluft durch ein in -nerhalb
des Randes 29 eingelegtes Sammelrohr angesaugt und über geetgnete Verbindungsrohre
zum kühllufteggregat im piedestal zurückgeführt werde. Durch eine derartige klimatisierung
der Spiegelschalen können Formänderungen derselben durch äußere Witterungseinflüsse
weitgehend vermieden werden.
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Die Montage des Spiegels erfolgt durch Verschweißen, Vernieten und/oder
Verschauben der Bauteile und des Mittelstückes miteinander. zu diesem Zweck sind
die an den äußeren Kanten der
Bauteile befindlichen Blechstege zusätzlich
mit besonderen Verbindungselementen z.B. Schraublaschen versehen,die Jedoch in der
Zeichnung nicht dargestellt sind.
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Bei einer anderen Ausführungsform des Spiegels besteht auch das Mittelstück
aus mehreren Bauelementen in Schalenbauweise, um möglichst leichte Bauelemente zu
schaffen.
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Durch eine besondere Ausführung der Versteifung, z.B. wabenförmige
Anordnung der Versteifungsglieder läßt sich eine Verringerung der Blechstärke der
äußeren Schalen erreichen, womit bei den Bauelementen des Spiegels bzw. des Mittelstückes
eine Gewichtseineparung erzielt werden kann.