RU2658119C1 - Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter - Google Patents

Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter Download PDF

Info

Publication number
RU2658119C1
RU2658119C1 RU2016152562A RU2016152562A RU2658119C1 RU 2658119 C1 RU2658119 C1 RU 2658119C1 RU 2016152562 A RU2016152562 A RU 2016152562A RU 2016152562 A RU2016152562 A RU 2016152562A RU 2658119 C1 RU2658119 C1 RU 2658119C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
mirror
frame
primary
gas
Prior art date
Application number
RU2016152562A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Львович Попов
Николай Александрович Макеев
Александр Петрович Шанин
Original Assignee
Акционерное общество "НОРМА-ЭНЕРГОИНВЕСТ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "НОРМА-ЭНЕРГОИНВЕСТ" filed Critical Акционерное общество "НОРМА-ЭНЕРГОИНВЕСТ"
Priority to RU2016152562A priority Critical patent/RU2658119C1/en
Priority to DE102017131358.3A priority patent/DE102017131358B4/en
Priority to CN201711472888.9A priority patent/CN108254851B/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2658119C1 publication Critical patent/RU2658119C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0605—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors
    • G02B17/061—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/183—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors specially adapted for very large mirrors, e.g. for astronomy, or solar concentrators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/185—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors with means for adjusting the shape of the mirror surface
    • G02B7/188—Membrane mirrors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00—Reflectors for light sources
    • F21V7/10—Construction
    • F21V7/16—Construction with provision for adjusting the curvature
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/02—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors
    • G02B23/06—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices involving prisms or mirrors having a focussing action, e.g. parabolic mirror
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • G02B5/10—Mirrors with curved faces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/185—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors with means for adjusting the shape of the mirror surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Abstract

FIELD: electronic equipment.
SUBSTANCE: invention can be used in devices that convert the energy of electromagnetic radiation into other types of useful energy, as well as in optical telescopes, radio telescopes and radar. Converter comprises a support frame and a primary and secondary mirror, the optical axes of which are aligned. Support frame is a sealed gas-filled chamber made of a shell and has a shape close to the torus. On the opposite parts of the frame are made two basic supporting surfaces in the form of a flat ring. Shells realizing the functions of the concave primary and secondary convex mirrors are sealed on opposite base support surfaces of the frame. Third shell is fixed tightly on the second shell along the ring centered on the optical axis of the primary mirror with a radius, equal to the radius of the secondary mirror, on the surface of the second shell, which is opposite to the surface facing the primary mirror. Sealed cavities between the shells are filled with gas under pressure.
EFFECT: technical result is the creation of a converter with a large aperture diameter for placement, including in the high layers of the atmosphere and in space.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для приема, передачи и концентрации электромагнитного излучения, и может быть использовано в устройствах, преобразующих энергию электромагнитного излучения в другие виды полезной энергии (тепловая, электрическая и т.д.), а также в оптических телескопах, радиотелескопах и радарах с большим диаметром апертуры, которые могут быть размещены в том числе в высоких слоях атмосферы и в космосе.The invention relates to devices for receiving, transmitting and concentration of electromagnetic radiation, and can be used in devices that convert the energy of electromagnetic radiation into other types of useful energy (thermal, electric, etc.), as well as in optical telescopes, radio telescopes and radars with a large diameter aperture, which can be placed including in high layers of the atmosphere and in space.

Известно устройство, описанное в патенте РФ №2482523 и принятое за аналог.A device is known, described in the patent of the Russian Federation No. 2482523 and taken as an analogue.

Данное устройство состоит из газонаполненной камеры, выполненной в виде гибкой оболочки, имеющей форму, близкую к сфере.This device consists of a gas-filled chamber made in the form of a flexible shell having a shape close to a sphere.

Внутри сферы около плоскости ее симметрии расположена несущая жесткая рама, изготовленная из легкого прочного материала и имеющая форму, близкую к кольцу, с продольным сечением, близким к кольцу, или иную форму, обеспечивающую прочность всей конструкции устройства.Inside the sphere, near the plane of its symmetry, there is a rigid carrier frame made of lightweight strong material and having a shape close to the ring, with a longitudinal section close to the ring, or another shape that ensures the strength of the entire structure of the device.

Несущая рама плотно связана с гибкой оболочкой по ее периметру.The supporting frame is tightly connected with a flexible shell around its perimeter.

Внутренняя полость камеры разделена на две герметичные полости двумя механически связанными между собой гибкими перегородками.The internal cavity of the chamber is divided into two sealed cavities by two flexible partitions mechanically interconnected.

Перегородки герметично прикреплены к несущей раме по периметру.Partitions are hermetically attached to the supporting frame around the perimeter.

Одна из перегородок является первичным вогнутым зеркалом и имеет форму (сферическую, параболическую и т.п.), которая обеспечивает отражение падающего на нее излучения на вторичное выпуклое зеркало.One of the partitions is a primary concave mirror and has a shape (spherical, parabolic, etc.), which provides reflection of the radiation incident on it onto the secondary convex mirror.

Вторичное жесткое зеркало выполнено известными способами и установлено внутри газонаполненной камеры на соответствующих жестких фермах или закреплено непосредственно на гибкой оболочке газонаполненной камеры.The secondary hard mirror is made by known methods and is installed inside the gas-filled chamber on the corresponding rigid trusses or mounted directly on the flexible shell of the gas-filled chamber.

Электромагнитное излучение проходит через гибкую прозрачную оболочку камеры, падает на первичное вогнутое зеркало, затем на вторичное выпуклое зеркало и затем на приемник излучения, расположенный внутри газонаполненной камеры.Electromagnetic radiation passes through a flexible transparent shell of the chamber, falls on the primary concave mirror, then on the secondary convex mirror and then on the radiation receiver located inside the gas-filled chamber.

Требуемая форма первичного зеркала обеспечивается соответствующей разностью давления газов внутри двух герметичных полостей, а также механическим воздействием на нее посредством второй перегородки или комплектом нитей, закрепленных с тыльной стороны первичного зеркала, которые передают на зеркало внешнее управляющее механическое воздействие.The required shape of the primary mirror is ensured by the corresponding difference in gas pressure inside the two sealed cavities, as well as by mechanical action on it by means of a second partition or by a set of threads fixed on the back of the primary mirror, which transmit an external control mechanical effect to the mirror.

К недостаткам аналога следует отнести следующее:The disadvantages of the analogue include the following:

- для получения и сохранения заданной формы первичного зеркала требуется комплексное управляющее механическое воздействие на первую гибкую перегородку посредством большого количества механически связанных элементов (каркаса из нитей, соединительных элементов, вспомогательной сетки, второй вспомогательной перегородки и т.п), что является сложной инженерной задачей, при этом упомянутая сложность существенно повышается при увеличении общего диаметра первичного зеркала; соответственно увеличиваются и общий вес, материалоемкость, и общая стоимость устройства;- to obtain and maintain a given shape of the primary mirror, a complex control mechanical action is required on the first flexible partition by means of a large number of mechanically connected elements (frame of threads, connecting elements, auxiliary mesh, second auxiliary partition, etc.), which is a complex engineering task, however, the mentioned complexity increases significantly with an increase in the total diameter of the primary mirror; accordingly, the total weight, material consumption, and the total cost of the device increase;

- необходимость применения легкой, но одновременно прочной и жесткой несущей рамы, которая призвана обеспечить прочность конструкции устройства в целом, а также обеспечить сохранение требуемой формы первичного зеркала в процессе функционирования устройства в реальных условиях негативного внешнего воздействия, что является также сложной инженерной задачей, при этом упомянутая сложность существенно повышается при увеличении общего диаметра первичного зеркала; соответственно увеличиваются и общий вес, материалоемкость, и общая стоимость устройства;- the need to use a light, but at the same time strong and rigid bearing frame, which is designed to ensure the strength of the design of the device as a whole, as well as to ensure the preservation of the required shape of the primary mirror during the operation of the device in real conditions of negative external impact, which is also a difficult engineering task, while said complexity increases significantly with an increase in the total diameter of the primary mirror; accordingly, the total weight, material consumption, and the total cost of the device increase;

- применение жесткого вторичного зеркала, выполненного по так называемой традиционной технологии из стекла, металла, композитных материалов и т.п., при этом вторичное зеркало необходимо изначально позиционировать и сохранять заданное его расположение относительно первичного зеркала посредством соответствующих жестких ферм или посредством закрепления его на оболочке газонаполненной камеры, что является задачей не меньшей сложности, чем вышеупомянутые задачи.- the use of a rigid secondary mirror made according to the so-called traditional technology of glass, metal, composite materials, etc., while the secondary mirror must be initially positioned and its predetermined location relative to the primary mirror must be maintained by means of appropriate rigid trusses or by fixing it to the shell a gas-filled chamber, which is a task of no less complexity than the aforementioned tasks.

Первый из указанных выше недостатков преодолен в устройстве, описанном в патенте РФ №2236730 и принятом за прототип.The first of the above disadvantages is overcome in the device described in the patent of the Russian Federation No. 2236730 and adopted for the prototype.

Данное устройство состоит из базового несущего кольца, выполняющего функцию жесткого каркаса, к которому по внутреннему периметру герметично крепятся два круглых листа пленки (полипропиленовой, лавсановой, полиимидной и т.п.); на рабочей поверхности (за исключением центральной части) одного из листов нанесено зеркальное покрытие, а необходимая кривизна первичного зеркала получается путем создания разности давлений на границе сред, разделяемых пленкой путем накачивания при помощи насоса в полученный объем соответствующего газа, при этом точная величина этой разности давлений контролируется соответствующими датчиками давления.This device consists of a base bearing ring, which serves as a rigid frame, to which two round sheets of film (polypropylene, lavsan, polyimide, etc.) are hermetically attached to the inner perimeter; on the working surface (except for the central part) of one of the sheets, a mirror coating is applied, and the necessary curvature of the primary mirror is obtained by creating a pressure difference at the media boundary, separated by a film by pumping the corresponding gas with the pump into the resulting volume, while the exact value of this pressure difference controlled by appropriate pressure sensors.

Также к несущему кольцу посредством кронштейнов (жестких ферм) крепится вторичное зеркало, выполненное жестким по так называемой традиционной технологии, корригирующая линза и приемник излучения, при этом оба зеркала и корригирующая линза расположены таким образом, что их оптические оси совмещены, а рабочие промежутки гарантированы конструктивными допусками.A secondary mirror made rigid by the so-called traditional technology, a corrective lens and a radiation receiver is also attached to the bearing ring by means of brackets (rigid trusses), while both mirrors and the corrective lens are positioned so that their optical axes are aligned and the working gaps are guaranteed by constructive tolerances.

Электромагнитное излучение проходит через первый прозрачный лист пленки, падает на второй лист пленки, который является первичным вогнутым зеркалом, на вторичное выпуклое зеркало, на корригирующую линзу и затем на приемник излучения, расположенный за корригирующей линзой.Electromagnetic radiation passes through the first transparent sheet of film, falls on the second sheet of film, which is the primary concave mirror, on the secondary convex mirror, on the corrective lens and then on the radiation receiver located behind the corrective lens.

В устройстве, принятом за прототип, преодолен только первый из недостатков аналога.In the device adopted for the prototype, only the first of the disadvantages of the analog is overcome.

Целевым техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение возможности создания преобразователя электромагнитного излучения (телескопа, радиотелескопа, радара, концентратора) с относительно большим диаметром апертуры, который может быть размещен в том числе в высоких слоях атмосферы и в космосе и который не имеет описанных выше недостатков аналога и прототипа.The target technical result of the present invention is the possibility of creating a converter of electromagnetic radiation (telescope, radio telescope, radar, concentrator) with a relatively large aperture diameter, which can be placed including in high atmospheric layers and in space and which does not have the disadvantages of the analogue described above and prototype.

Технический результат изобретения достигается следующим образом.The technical result of the invention is achieved as follows.

Основные элементы преобразователя изготовлены исключительно из оболочек, имеющих заранее заданные геометрические и механические характеристики и которые выполнены на основе гибких тонких пленок.The main elements of the converter are made exclusively of shells having predetermined geometric and mechanical characteristics and which are made on the basis of flexible thin films.

На фиг. 1 и 2 показаны соответственно первый и второй варианты реализации заявляемого устройства в разрезе.In FIG. 1 and 2 respectively show the first and second embodiments of the inventive device in section.

1. Функцию опорного каркаса 1 выполняет оболочка, заполненная газом (смесью газов) под давлением, превышающим давление в окружающем пространстве;1. The function of the support frame 1 is performed by a shell filled with gas (gas mixture) under a pressure exceeding the pressure in the surrounding space;

геометрические и механические характеристики оболочки, ее газопроницаемость, внутреннее давление газа выбираются такими, чтобы обеспечить сохранение заранее заданной формы каркаса в процессе штатной эксплуатации заявляемого устройства в реальном времени с помощью соответствующего компрессорного устройства и системы управления;geometric and mechanical characteristics of the shell, its gas permeability, internal gas pressure are selected so as to ensure the preservation of a predetermined shape of the frame during normal operation of the inventive device in real time using an appropriate compressor device and control system;

опорный каркас 1 может иметь форму, эквивалентную тору, которая варьируется в зависимости от конкретных функций, которые призван выполнять преобразователь, и конкретных условий его функционирования;the supporting frame 1 may have a shape equivalent to a torus, which varies depending on the specific functions that the converter is designed to perform, and the specific conditions of its operation;

осевое сечение газонаполненной полости может иметь форму, близкую к окружности или эллипсу;the axial section of the gas-filled cavity may have a shape close to a circle or ellipse;

на противоположных частях каркаса выполнены две базовые опорные поверхности каждая в форме плоского кольца;on the opposite parts of the frame are two basic supporting surfaces each in the form of a flat ring;

базовые опорные поверхности предназначены для крепления на них оболочек преобразователя;basic supporting surfaces are intended for fastening the converter shells to them;

для повышения жесткости и стабилизации формы каркаса внутренняя его полость может быть разделена продольными и/или поперечными мембранами на заданное множество полостей, а также каркас может состоять из двух или более газонаполненных оболочек, скрепленных между собой герметично.To increase rigidity and stabilize the shape of the frame, its internal cavity can be divided by longitudinal and / or transverse membranes into a given set of cavities, and the frame can also consist of two or more gas-filled shells sealed together tightly.

2. Первый вариант реализации телескопического преобразователя изображен на фиг. 1 и содержит опорный каркас 1, описанный выше, оболочку 2, оболочку 3, оболочку 4;2. A first embodiment of a telescopic converter is shown in FIG. 1 and comprises a support frame 1 described above, a shell 2, a shell 3, a shell 4;

функцию первичного вогнутого зеркала выполняет оболочка 2, которая с предварительным заданным натяжением или без такового герметично закреплена на каркасе 1 на его базовой опорной поверхности по кольцу; эта оболочка металлизирована для обеспечения максимального зеркального отражения, при этом область оболочки заданной площади вокруг оптической оси зеркала может быть прозрачной для падающего на нее излучения;the function of the primary concave mirror is performed by the shell 2, which, with or without preliminary predetermined tension, is hermetically fixed to the frame 1 on its base abutment surface in a ring; this shell is metallized to provide maximum specular reflection, while the region of the shell of a given area around the optical axis of the mirror can be transparent to the radiation incident on it;

функцию вторичного выпуклого зеркала выполняют совместно зеркальная часть оболочки 3 и оболочка 4;the function of the secondary convex mirror is performed jointly by the mirror part of the shell 3 and the shell 4;

оболочка 3 с предварительным заданным натяжением или без такового герметично закреплена на опорном каркасе 1 на его базовой опорной поверхности по кольцу противоположно линии крепления оболочки 2; центральная область этой оболочки 3 с радиусом, равным радиусу вторичного зеркала, вокруг оптической оси первичного зеркала является зеркальной и выполняет функцию отражающей поверхности вторичного зеркала;the casing 3 with or without pre-set tension is hermetically fixed on the support frame 1 on its base support surface along the ring opposite to the attachment line of the casing 2; the central region of this shell 3 with a radius equal to the radius of the secondary mirror around the optical axis of the primary mirror is mirror and acts as a reflective surface of the secondary mirror;

оболочка 4 закреплена герметично на оболочке 3 по кольцу с центром на оптической оси первичного зеркала (оболочка 2) с радиусом, равным радиусу вторичного зеркала (зеркальной части оболочки 3), на поверхности оболочки 3, которая противоположна поверхности, обращенной к первичному зеркалу;the shell 4 is mounted hermetically on the shell 3 in a ring centered on the optical axis of the primary mirror (shell 2) with a radius equal to the radius of the secondary mirror (mirror part of the shell 3), on the surface of the shell 3, which is opposite to the surface facing the primary mirror;

пространство между оболочкой 2, опорным каркасом 1 и оболочкой 3, между оболочкой 3 и оболочкой 4 заполнено газом (смесью газов) под давлением; величины давлений газа в пространствах между этими оболочками с помощью комплекса измерительных датчиков, компрессоров и адаптирующей системы управления (не показаны) обеспечиваются такими, чтобы быть непрерывно, в реальном времени, выше величины давления в окружающем пространстве;the space between the shell 2, the supporting frame 1 and the shell 3, between the shell 3 and the shell 4 is filled with gas (gas mixture) under pressure; the values of gas pressures in the spaces between these shells using a complex of measuring sensors, compressors and an adaptive control system (not shown) are provided so as to be continuously, in real time, higher than the pressure in the surrounding space;

соотношение между величиной давления в окружающем пространстве и величинами давления в пространствах между оболочками, соотношение между величинами давления в каждой из герметичных полостей, геометрические и механические характеристики каждой из оболочек обеспечиваются такими, чтобы форма оболочки 2 (форма первичного вогнутого зеркала) и зеркальной части оболочки 3 (форма вторичного выпуклого зеркала) представляли собой преимущественно параболоиды вращения с заранее заданными параметрами и чтобы оптические оси первичного вогнутого зеркала и вторичного выпуклого зеркала были совмещены, а фокусы зеркал в зависимости от задач, которые призвано решать устройство в целом, могут быть совмещены или находиться на заданном расстоянии друг от друга по оптической оси.the relationship between the pressure in the surrounding space and the pressure in the spaces between the shells, the ratio between the pressure in each of the sealed cavities, the geometric and mechanical characteristics of each of the shells are provided such that the shape of the shell 2 (the shape of the primary concave mirror) and the mirror part of the shell 3 (the shape of the secondary convex mirror) consisted mainly of paraboloids of revolution with predetermined parameters and so that the optical axes of the primary concave the mirrors and the secondary convex mirror were combined, and the foci of the mirrors, depending on the tasks that the device as a whole is intended to solve, can be combined or located at a given distance from each other along the optical axis.

3. Второй вариант реализации телескопического преобразователя изображен на фиг. 2 и содержит опорный каркас 1, оболочку 2, оболочку 3, второй опорный каркас 5, оболочку 4;3. A second embodiment of the telescopic converter is shown in FIG. 2 and comprises a supporting frame 1, a shell 2, a shell 3, a second supporting frame 5, a shell 4;

второй вариант реализации (фиг. 2) отличается от первого варианта (фиг. 1) тем, что он содержит второй опорный каркас 5, который выполнен аналогично опорному каркасу 1 и имеет радиус, близкий к радиусу вторичного зеркала (зеркальной части оболочки 3);the second embodiment (FIG. 2) differs from the first embodiment (FIG. 1) in that it comprises a second support frame 5, which is similar to the support frame 1 and has a radius close to the radius of the secondary mirror (mirror part of the shell 3);

второй опорный каркас 5 герметично прикреплен к оболочке 3 на базовой опорной поверхности по кольцу с центром на оптической оси первичного зеркала (оболочка 2) с радиусом, равным радиусу вторичного зеркала (зеркальной части оболочки 3), на поверхности оболочки 3, которая противоположна поверхности, обращенной к первичному зеркалу, при этом ось симметрии второго опорного каркаса 5 совпадает с оптической осью первичного зеркала (оболочка 2);the second supporting frame 5 is hermetically attached to the shell 3 on the base supporting surface along a ring centered on the optical axis of the primary mirror (shell 2) with a radius equal to the radius of the secondary mirror (mirror part of the shell 3), on the surface of the shell 3, which is opposite to the surface facing to the primary mirror, while the axis of symmetry of the second supporting frame 5 coincides with the optical axis of the primary mirror (shell 2);

оболочка 4 герметично прикреплена ко второму опорному каркасу 5 на его базовой опорной поверхности по кольцу противоположно линии крепления второго опорного каркаса 5 к оболочке 3;the casing 4 is hermetically attached to the second supporting frame 5 on its base supporting surface in a ring opposite the line of attachment of the second supporting frame 5 to the casing 3;

пространство между оболочкой 2, опорным каркасом 1 и оболочкой 3, между оболочкой 3, вторым опорным каркасом 5 и оболочкой 4 заполнено газом (смесью газов); величины давлений газа в пространствах между этими оболочками с помощью комплекса измерительных датчиков, компрессоров и адаптирующей системы управления (не показаны) обеспечиваются такими, чтобы быть непрерывно, в реальном времени, выше величины давления в окружающем пространстве;the space between the shell 2, the supporting frame 1 and the shell 3, between the shell 3, the second supporting frame 5 and the shell 4 is filled with gas (gas mixture); the values of gas pressures in the spaces between these shells using a complex of measuring sensors, compressors and an adaptive control system (not shown) are provided so as to be continuously, in real time, higher than the pressure in the surrounding space;

соотношение между величиной давления в окружающем пространстве и величинами давления в пространствах между оболочками, соотношение между величинами давления в каждой из герметичных полостей, геометрические и механические характеристики каждой из оболочек обеспечиваются такими, чтобы форма оболочки 2 (форма первичного вогнутого зеркала) и зеркальной части оболочки 3 (вторичного выпуклого зеркала) представляли собой преимущественно параболоиды вращения с заранее заданными параметрами и чтобы оптические оси первичного вогнутого зеркала и вторичного выпуклого зеркала были совмещены, а фокусы зеркал в зависимости от задач, которые призвано решать устройство в целом, могут быть совмещены или находиться на заданном расстоянии друг от друга по оптической оси.the relationship between the pressure in the surrounding space and the pressure in the spaces between the shells, the ratio between the pressure in each of the sealed cavities, the geometric and mechanical characteristics of each of the shells are provided such that the shape of the shell 2 (the shape of the primary concave mirror) and the mirror part of the shell 3 (secondary convex mirror) consisted mainly of paraboloids of rotation with predetermined parameters and so that the optical axis of the primary concave mirror the hall and the secondary convex mirror were combined, and the focuses of the mirrors, depending on the tasks that the device as a whole is intended to solve, can be combined or located at a given distance from each other along the optical axis.

Изначальные геометрические и механические характеристики каждой из оболочек обеспечиваются такими, чтобы после их герметичного скрепления с каркасом и друг с другом и заполнения возникших герметичных полостей соответствующим газом (смесью газов) под давлением каждая из оболочек принимала и сохраняла в процессе функционирования устройств требуемую форму (например, параболоид вращения, тор и т.п).The initial geometric and mechanical characteristics of each of the shells are provided such that after they are tightly bonded to the frame and with each other and filled up with the corresponding gas (gas mixture) under pressure, each of the shells takes and retains the required shape during the operation of the devices (for example, paraboloid of rotation, torus, etc.).

В процессе функционирования описанных выше вариантов реализации механические характеристики каждой из упомянутых выше оболочек находятся в пределах области упругих деформаций.In the process of functioning of the above-described embodiments, the mechanical characteristics of each of the above shells are within the region of elastic deformation.

Газ (смесь газов), который заполняет пространство между оболочками, характеристики газопроницаемости оболочек выбираются в зависимости от конкретной области применения и конкретных характеристик условий окружающей среды применения описанных выше устройств.The gas (gas mixture) that fills the space between the shells, the gas permeability characteristics of the shells are selected depending on the specific application and the specific environmental conditions of the application of the devices described above.

Вспомогательное оборудование: несущий каркас, на который крепятся вышеупомянутый опорный каркас 1, компрессорная система, источник или приемник электромагнитного излучения, источники энергообеспечения, система пространственной ориентации с соответствующими движителями, система компьютерного управления функционированием устройства в заданном режиме, система обработки получаемого или передаваемого сигнала и т.п., выбирается в зависимости от конкретной области применения описанных устройств и требуемых от их применения результатов.Accessories: a supporting frame on which the aforementioned supporting frame 1 is mounted, a compressor system, an electromagnetic radiation source or receiver, power supply sources, a spatial orientation system with appropriate drivers, a computer control system for operating the device in a given mode, a processing system for the received or transmitted signal, etc. .p., is selected depending on the specific field of application of the described devices and the results required from their application.

Описанные выше устройства, изготовленные с применением исключительно гибких оболочек, которые имеют предварительно заданные геометрические и механические характеристики, пространство между которыми заполнено газом (смесью газов), имеющим требуемые характеристики, совместно со специализированным вспомогательным оборудованием позволяют реализовать устройства, предназначенные для приема, передачи и концентрации электромагнитного излучения, которые могут быть использованы в оптических телескопах, радиотелескопах, радарах и концентраторах с большим диаметром апертуры, которые могут быть размещены не только на земле, но и на различных летательных аппаратах в том числе в высоких слоях атмосферы и за пределами атмосферы - в космосе.The devices described above, manufactured using extremely flexible shells that have predetermined geometric and mechanical characteristics, the space between which is filled with a gas (gas mixture) having the required characteristics, together with specialized auxiliary equipment allows the implementation of devices designed for reception, transmission and concentration electromagnetic radiation that can be used in optical telescopes, radio telescopes, radars and concent Ator with a large aperture diameter, which can be placed not only on land but also on various aircraft including the high layers of the atmosphere and outside the atmosphere - in space.

Кроме относительной простоты изготовления заявляемых устройств, их относительно малого веса, относительно малой стоимости, одним из основных преимуществ заявляемых устройств, используемых совместно со специализированным оборудованием, является возможность адаптации этих устройств в реальном времени к изменяющимся внешним негативным воздействиям с целью сохранения требуемых, заранее заданных конструктивных параметров, с помощью комплекса измерительных датчиков, компрессорной системы и соответствующей адаптирующей системы управления.In addition to the relative simplicity of manufacturing the claimed devices, their relatively low weight, relatively low cost, one of the main advantages of the claimed devices used in conjunction with specialized equipment is the ability to adapt these devices in real time to changing external negative influences in order to preserve the required, predetermined design parameters using a complex of measuring sensors, a compressor system and the corresponding adaptive control system Eden.

Форма зеркальных поверхностей описанных выше устройств на практике не будет полностью совпадать с расчетной формой этих поверхностей, т.е. будет иметь соответствующие погрешности (аберрации). С целью компенсации этих погрешностей и с целью получения результирующего электромагнитного сигнала требуемого качества возможно применение элементов и систем, реализующих известные из уровня техники способы линейной или нелинейной адаптивной (активной) оптики, а также способы апостериорной обработки сигналов.The shape of the mirror surfaces of the above devices in practice will not completely coincide with the calculated shape of these surfaces, i.e. will have corresponding errors (aberrations). In order to compensate for these errors and in order to obtain the resulting electromagnetic signal of the required quality, it is possible to use elements and systems that implement methods known in the prior art for linear or nonlinear adaptive (active) optics, as well as methods for a posteriori signal processing.

Каждый из перечисленных выше признаков предлагаемого изобретения известен и был неоднократно реализован на практике по отдельности и в различных сочетаниях, однако, использование этих признаков именно в описываемой - новой - их совокупности позволяет получить сверхсуммарный эффект, заключающийся в достижении вышеуказанного нового технического результата.Each of the above characteristics of the present invention is known and has been repeatedly put into practice individually and in various combinations, however, the use of these signs in the described - new - combination of them allows you to get the super-total effect, which consists in achieving the above new technical result.

Claims (14)

1. Преобразователь электромагнитного излучения телескопический, содержащий опорный каркас и механически связанные с опорным каркасом первичное зеркало и вторичное зеркало, оптические оси которых совмещены, а фокусы зеркал совпадают или разнесены на заданное расстояние по оптической оси, отличающийся тем, что1. A telescopic electromagnetic radiation converter comprising a support frame and a primary mirror and a secondary mirror mechanically connected to the support frame, the optical axes of which are aligned and the focuses of the mirrors coincide or are spaced apart by a predetermined distance along the optical axis, characterized in that основные элементы преобразователя изготовлены исключительно из оболочек, имеющих заранее заданные геометрические и механические характеристики и которые выполнены на основе гибких тонких пленок,the main elements of the converter are made exclusively of shells having predetermined geometric and mechanical characteristics and which are made on the basis of flexible thin films, при этом опорный каркас представляет собой герметичную газонаполненную камеру, изготовленную из оболочки и имеет преимущественно форму, близкую к тору,wherein the support frame is a sealed gas-filled chamber made of a shell and has a predominantly close shape to a torus, а на противоположных частях этого каркаса выполнены две базовые опорные поверхности каждая в форме плоского кольца, предназначенные для крепления на них оболочек преобразователя;and on the opposite parts of this frame there are two basic supporting surfaces each in the form of a flat ring, intended for fastening the converter shells to them; при этом оболочки, реализующие функцию первичного и вторичного зеркал преобразователя, с предварительным заданным натяжением или без такового герметично крепятся на противоположных базовых опорных поверхностях каркаса,at the same time, the shells that implement the function of the primary and secondary mirrors of the converter, with or without preliminary predetermined tension, are hermetically attached to the opposite base supporting surfaces of the frame, первичное вогнутое зеркало представляет собой полностью или частично зеркальную первую оболочку, герметично прикрепленную с предварительным заданным натяжением или без такового к опорному каркасу на его базовой опорной поверхности по кольцу,the primary concave mirror is a fully or partially mirror first shell, hermetically attached with a predetermined tension or without it to the supporting frame on its base supporting surface along the ring, вторичным выпуклым зеркалом является центральная часть второй оболочки, которая выполнена прозрачной, за исключением своей центральной части, которая с предварительным заданным натяжением или без такового герметично прикреплена к опорному каркасу на его базовой опорной поверхности по кольцу противоположно линии крепления оболочки первичного зеркала,the secondary convex mirror is the central part of the second shell, which is transparent, with the exception of its central part, which is hermetically attached to the support frame on its base support surface along a ring opposite to the attachment line of the primary mirror shell with a predetermined tension or without it, а третья оболочка закреплена герметично на второй оболочке по кольцу с центром на оптической оси первичного зеркала с радиусом, равным радиусу вторичного зеркала, на поверхности второй оболочки, которая противоположна поверхности, обращенной к первичному зеркалу,and the third shell is sealed on the second shell in a ring centered on the optical axis of the primary mirror with a radius equal to the radius of the secondary mirror, on the surface of the second shell, which is opposite to the surface facing the primary mirror, при этом герметичные полости между оболочками заполнены газом (смесью газов) под давлением,while the sealed cavities between the shells are filled with gas (gas mixture) under pressure, а давление газа (смеси газов) в каждой герметичной полости с помощью комплекса измерительных датчиков, исполнительных компрессоров и адаптирующей системы управления обеспечивается таким, чтобы получить и сохранять в реальном времени требуемую форму опорного каркаса - преимущественно форму тора - и требуемую форму отражающей поверхности первичного и вторичного зеркал - преимущественно параболоид вращения с заранее заданными параметрами.and the pressure of the gas (gas mixture) in each hermetic cavity with the help of a complex of measuring sensors, executive compressors and an adaptive control system is provided so as to obtain and maintain in real time the required shape of the supporting frame - mainly the shape of the torus - and the required shape of the reflecting surface of the primary and secondary mirrors - mainly a paraboloid of rotation with predetermined parameters. 2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит выполненный аналогично первому опорному каркасу второй опорный каркас, расположенный между второй и третьей оболочками, которые герметично к нему прикреплены на его противоположных базовых опорных поверхностях по кольцу,2. The Converter according to claim 1, characterized in that it further comprises a second support frame made similar to the first support frame, located between the second and third shells, which are hermetically attached to it on its opposite base support surfaces along the ring, диаметр второго каркаса близок к диаметру вторичного зеркала,the diameter of the second frame is close to the diameter of the secondary mirror, при этом герметичная полость, образованная второй оболочкой, вторым опорным каркасом и третьей оболочкой, заполнена газом (смесью газов) под давлением,wherein the sealed cavity formed by the second shell, the second supporting frame and the third shell is filled with gas (gas mixture) under pressure, а давление газа (смеси газов) в этой полости с помощью комплекса измерительных датчиков, исполнительных компрессоров и адаптирующей системы управления обеспечивается таким, чтобы получить и сохранять в реальном времени требуемую форму второго опорного каркаса - преимущественно форму тора - и требуемую форму отражающей поверхности вторичного зеркала - выпуклого или вогнутого параболоида вращения с заранее заданными параметрами.and the pressure of the gas (gas mixture) in this cavity with the help of a complex of measuring sensors, executive compressors and an adaptive control system is provided so as to obtain and save in real time the desired shape of the second supporting frame - mainly the shape of the torus - and the required shape of the reflecting surface of the secondary mirror - convex or concave paraboloid of rotation with predetermined parameters.
RU2016152562A 2016-12-29 2016-12-29 Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter RU2658119C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152562A RU2658119C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter
DE102017131358.3A DE102017131358B4 (en) 2016-12-29 2017-12-28 Telescopic, air-controlled, adjustable electromagnetic radiation converter
CN201711472888.9A CN108254851B (en) 2016-12-29 2017-12-29 Telescopic pneumatic self-adaptive electromagnetic converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152562A RU2658119C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2658119C1 true RU2658119C1 (en) 2018-06-19

Family

ID=62568157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152562A RU2658119C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN108254851B (en)
DE (1) DE102017131358B4 (en)
RU (1) RU2658119C1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301493B (en) * 2018-10-23 2023-10-17 中国科学院国家天文台 Giant telescope reflecting surface structure supporting optical and radio observation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236730C2 (en) * 2002-02-20 2004-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени конструкторское бюро "Электрон"- МКБ "Электрон" Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors
US20090071466A1 (en) * 2007-09-17 2009-03-19 Cristian Penciu Apparatus for collecting solar energy for conversion to electrical energy
RU2436208C1 (en) * 2010-07-08 2011-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" Unfoldable large-sized space reflector (versions)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4177083A (en) * 1977-09-06 1979-12-04 Acurex Corporation Photovoltaic concentrator
RU2118765C1 (en) * 1996-06-18 1998-09-10 Анатолий Васильевич Сударев Inflatable solar concentrator
AU2002344305A1 (en) * 2001-05-30 2002-12-09 James M. Essig Inflatable multi-function parabolic reflector apparatus and methods of manufacture
IL157716A0 (en) * 2003-09-02 2004-03-28 Eli Shifman Solar energy utilization unit and solar energy utilization system
CN102216612B (en) * 2008-09-17 2014-01-29 帕尔萨能源有限公司 Systems and methods for collecting solar energy for conversion to electrical energy
RU2482523C1 (en) 2011-11-10 2013-05-20 Евгений Куртович Долгих Solar radiation concentrator (versions)

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2236730C2 (en) * 2002-02-20 2004-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское орденов Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени конструкторское бюро "Электрон"- МКБ "Электрон" Method for producing mirror-lens optical system directly on orbit and mirror-lens optical system built around flexible mirrors
US20090071466A1 (en) * 2007-09-17 2009-03-19 Cristian Penciu Apparatus for collecting solar energy for conversion to electrical energy
RU2436208C1 (en) * 2010-07-08 2011-12-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина" Unfoldable large-sized space reflector (versions)

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017131358A1 (en) 2018-07-05
DE102017131358B4 (en) 2020-09-03
CN108254851B (en) 2021-07-06
CN108254851A (en) 2018-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4487196A (en) Focusing solar collector and method for manufacturing same
US4033676A (en) Pressure-shaped reflector apparatus
EP2257847B1 (en) Low order adaptive optics by translating secondary mirror of off-aperture telescope
US5550669A (en) Flexure design for a fast steering scanning mirror
US3530469A (en) Energy impingement device
US4364053A (en) Inflatable stressed skin microwave antenna
RU2658119C1 (en) Telescopic pneumatic adaptive electromagnetic radiation converter
CN105629457A (en) Co-aperture emission and correction telescope combining Rayleigh beacon and sodium beacon
CN103513309B (en) LONG WAVE INFRARED inflatable film reflecting mirror main mirror face generation method
JP2011171803A (en) Antenna device
Wang et al. Inflatable antenna for space-borne microwave remote sensing
US8511842B1 (en) Eddy current based mirror wavefront control
CN111692920B (en) Space orientation energy reflection countermeasure method based on reflector
EP1455967B1 (en) A method of forming an electromagnetic reflector
US3287728A (en) Zoned radiant energy reflector and antenna having a glory ray and axial ray in phase at the focal point
US20030206350A1 (en) Low-order aberration correction using articulated optical element
JP4886071B2 (en) Waveguide system and method
JP2018005189A (en) Holding device, optical device, and moving body
US3327308A (en) Inflatable framework for passive satellites
CN107783248A (en) Reflecting mirror supporting construction
US3471860A (en) Variable shape reflector
US20030016457A1 (en) Lightweight parabolic mirror
US10268034B2 (en) Telescope, and method for manufacturing telescope
CN103986523B (en) Cassegrain transceiver antenna and transceiver method based on fiber array
JPH02210302A (en) Focal distance variable mirror

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181230

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20211015