КУПОЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
DOME ROOF PREFERABLY FOR OPTICAL DEVICES

Изобретение относится к области астрономических исследований и дальней космической связи и может быть использовано в покрытиях, в частности, больших телескопов, работающих на открытом воздухе с обеспечением обзора всего видимого вокруг телескопа пространства.
Известны устройства, предназначенные для защиты оптических систем, состоящие из сферической оболочки с устройствами, обеспечивающими наблюдение путем образования смотровой щели (патент GB 1279272, Е04 1/00, 1970; авт.св. SU 504862, Е04В 7/16, 1976).
Известен вращающийся купол для оптических систем, содержащий сферическую часть, жестко связанную с опорным кольцом, опирающимся на конические подрезиненные колеса, перекрывающее смотровую щель двухстворчатое забрало и привод вращения купола (авт.св. SU 431287, Е04В 7/08, 1974). Створки забрала шарнирно установлены по обеим сторонам купола и имеют общую ось поворота, проходящую через центр сферической поверхности купола вдоль смотровой щели под углом к плоскости вращения последнего. Каждая створка кинематически связана с двумя одновременно работающими электроприводами перемещения створок купола. С целью снижения мощности перемещения створок забрала по обеим сторонам створок шарнирно установлены пружинные уравновешивающие механизмы. В закрытом положении створок забрала момент сопротивления от их веса минимальный, поэтому пружины находятся в свободном состоянии, что создает благоприятные условия для работы привода перемещения створок в момент раскрытия щели, например, в случае примерзания створок. По мере раскрывания створок происходит увеличение неуравновешенного момента веса створок с одновременным увеличением противомомента от сжатия пружин, который значительно снижает мощность при закрывании створок.
Известный вращающийся купол обеспечивает полный обзор по горизонту при любом положении закрываемых телескопов и систем.
Недостатком известного устройства является достаточно большое энергопотребление, обусловленное наличием привода вращения купола.
Известно устройство для защиты оптических систем, состоящее из купола, выполненное в виде полусферы с приводом наведения по азимуту и с крышкой, закрывающей вершину купола, дополнительной полусферой с собственным приводом наведения по азимуту, и неподвижного основания, на котором расположены обе полусферы (авт.св. SU 667656, Е04В 7/16, 1979). Купол и дополнительная полусфера имеют одинаковые боковые вырезы, приближающиеся по форме к параболам, с вершинами, обращенными к упомянутому неподвижному основанию. Кроме того, дополнительная полусфера в верхней своей части имеет срез на уровне основания крыши купола для слежения за объектом наблюдения в зенитной зоне. Смотровая щель образована кромками боковых вырезов обеих полусфер, которые выполнены в диаметрально противоположных сторонах купола.
В сравнении с вышерассмотренным устройством по авт.св. SU 431287, это устройство позволяет производить монтаж и демонтаж оптических систем без разборки купола и обеспечивает возможность непрерывного слежения за быстродвигающимися объектами при прохождении их через зенит к горизонту.
Однако наличие в этом устройстве двух приводов наведения по азимуту обуславливает достаточно большое энергопотребление.
Известно устройство для покрытия оптических систем и приборов, включающее подвижный купол с опорной частью, приводное устройство, направляющие и уплотнительные приспособления (авт.св. SU 354099, Е04В 7/16, 1972). Приводное устройство выполнено с поворотным рычагом, на оси которого смонтированы подъемные балки, шарнирно соединенные с одной из сторон опорной части купола, противоположная сторона которого выполнена с ходовыми колесами, установленными с возможностью подъема в процессе движения купола по направляющим, закрепленным наклонно к горизонтальной плоскости. С целью уравновешивания знакопеременных моментов, возникающих от веса купола, устройство снабжено уравновешивающим механизмом. Для обеспечения обзора по горизонту при любом положении закрываемых оптических систем и приборов в известном устройстве предусмотрено перемещение купола в сторону от оптической системы с одновременным опусканием его на уровень, при котором купол не затеняет оптическую систему.
Одним из недостатков известного устройства является наличие достаточно сложного опорного сооружения, что требует большого объема строительных работ.
Также известно устройство для покрытия, преимущественно оптических систем, по авт.св. SU 602663 (Е04В 7/16, 1978). Известное устройство содержит разъемный кожух в форме купола, выполненный из двух отдельных секций, смонтированных на фундаменте с возможностью перемещения, при этом секции купола соединены между собой, образуя разъем, расположенный в вертикальной плоскости. Каждая секция купола опирается на приводные колеса, установленные с возможностью качения на горизонтально расположенном кольцевом рельсовом пути. По существу, приводные колеса выполняют функцию привода раскрывания-закрывания купола. Также устройство снабжено прямолинейным трехрельсовым путем, крайние рельсы которого пересекают кольцевой путь по хорде, а средний - по диаметру. Прямолинейный трехрельсовый путь состоит из горизонтальных и наклонных участков. Для обеспечения перемещения секций купола как по кольцевому пути, так и по наклонным и горизонтальным участкам прямолинейного трехрельсового пути в местах пересечения установлены рельсовые элементы, попеременно соединяющие рельс кольцевого и прямолинейного путей. Каждая секция купола выполнена с диаметром, меньшим диаметра кольцевого пути, и имеет вращающиеся каждое относительно соответствующей вертикальной оси приводные колеса. Благодаря наличию колес секции купола могут перемещаться по кольцевому рельсовому пути и по пересекающему его прямолинейному трехрельсовому пути, состоящему из наклонных и горизонтальных участков. При перемещении секций купола по кольцевому пути, последние образуют смотровую щель, через которую осуществляется слежение за объектом. В случае отсутствия ветровой нагрузки для обеспечения полного обзора по горизонту секции купола отводят по наклонным участкам прямолинейного трехрельсового пути.
Такое исполнение устройства обеспечивает повышение степени раскрытия оптической системы, а также упрощение технологии изготовления.
Недостатком известного устройства является достаточно большой объем работ по инженерному обустройству фундамента, что обусловлено наличием наклонных участков прямолинейного трехрельсового пути и тем, что для размещения кольцевого и прямолинейного рельсовых путей требуется большая площадь. Кроме того, применение в устройстве прямолинейного трехрельсового пути, пересекающего кольцевой рельсовый путь, и установленных в местах пересечений поворотных рельсовых элементов, попеременно соединяющих рельс кольцевого и прямолинейного путей, существенно усложняет эксплуатацию устройства.
Известно купольное покрытие электронно-оптической системы AEOS, основным элементом которой является телескоп диаметром 3,67 м (В.Тихов. «Новый американский телескоп для сопровождения космических объектов», «Зарубежное военное обозрение», №12, 1997 г., с.50-51). Известное устройство содержит купол диаметром 30 м, верхняя часть которого при подготовке AEOS к работе открывается, а остальные элементы его конструкции опускаются вниз, после чего телескоп остается полностью открытым. Такое конструктивное решение позволяет исключить вибрации и обеспечивает необходимый температурный режим вокруг телескопа, что позволяет улучшить качество получаемого изображения.
Однако в известном устройстве верхняя часть купольного покрытия имеет большой радиус кривизны, вследствие чего при эксплуатации подобного устройства в климатических зонах, где выпадает достаточно много снега, снег может задерживаться (слеживаться) на верхней части покрытия и возможно обледенение последнего. Это затрудняет открывание купольного покрытия и требует принятия дополнительных мер для борьбы со снегом и обледенением.
Также известно купольное покрытие для оптических устройств, содержащее устанавливаемую на основании опорную часть, на которой установлены две створки, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр купола, каждая с возможностью поворота относительно общей горизонтально расположенной оси, и средства для поворота створок (Оружие России. Каталог. Том У. Вооружение и военная техника Войск противовоздушной обороны. ЗАО «Военный парад», Россия, Москва, 1997, с.73-75).
Техническое решение, положенное в основу известного устройства, обеспечивает при открытом положении купольного покрытия возможность полного обзора по горизонту. Однако в случае использования известного устройства для защиты от воздействия факторов внешней среды достаточно большого по астрономическим меркам оптического устройства, имеющего оптическую трубу и монтировку с большими радиусами обметания, такое техническое решение обуславливает увеличение размеров купола, что значительно увеличивает массогабаритные показатели купольного покрытия и, соответственно, его стоимость. Отмеченный недостаток обусловлен следующим. При одном и том же размере купола оптическое устройство, имеющее большие упомянутые радиусы обметания, должно располагаться на более низком уровне по высоте купола (т.е. там, где больше диаметр поперечного сечения), что обуславливает необходимость увеличения размеров каждой из створок и, следовательно, необходимость при открывании купольного покрытия поворота створки на большой угол. Однако угол поворота каждой из створок ограничен поперечным размером пилона опорной части купольного покрытия, что в рассматриваемом случае делает невозможным поворот створки на требуемый угол. Отмеченное ограничение может быть устранено путем увеличения размера купольного покрытия, что позволяет расположить закрываемое устройство на более высоком уровне по высоте купола и таким образом уменьшить угловой размер каждой из створок и, соответственно, величину угла поворота, требующегося для полного открывания створки купольного покрытия. Таким образом использование купольного покрытия с двумя створками для защиты от воздействия факторов внешней среды достаточно большого оптического устройства предполагает увеличение массогабаритных показателей купольного покрытия.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявленным изобретением является купольное покрытие, преимущественно для оптических устройств, приведенное в патентном описании RU 2240401 C1 (E04B 7/08, 2004). Известное купольное покрытие содержит устанавливаемую на основании опорную часть, на которой установлены две идентичные основные створки, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр купола, каждая с возможностью поворота относительно горизонтально расположенной оси, и средства для поворота створок. В варианте осуществления изобретения в качестве средств для поворота (открывания-закрывания) створок используют, например, гидроцилиндры двустороннего действия, сообщенные с насосной станцией. Упомянутые основные створки имеют раздельные симметрично расположенные относительно упомянутой вертикальной плоскости оси поворота и выполнены таким образом, что при крайнем сведенном положении створок соседние кромки последних образуют смотровую щель. При этом купольное покрытие снабжено дополнительной створкой, которая выполнена с возможностью частичного перекрытия других створок с наружной стороны при закрытом положении купольного покрытия и установлена с возможностью поворота относительно горизонтально расположенной оси посредством соответствующего средства для поворота створки. Ось поворота дополнительной створки расположена в упомянутой вертикальной плоскости и находится ниже осей поворота других створок. Узлы вращения каждой из створок выполнены в виде прикрепленных к створке полуосей, входящих внутрь соответствующих подшипниковых опор, закрепленных на опорной части (применительно к основным створкам) или на основании (применительно к дополнительной створке). Каждая из полуосей створки с помощью соответствующего рычажного механизма шарнирно соединена с гидроцилиндром поворота створки, шарнирно установленным на соответствующей стойке, закрепленной соответственно на опорной части или на основании. Возможен вариант выполнения, когда дополнительную створку устанавливают на опорной части, т.е. когда стойки всех узлов вращения закрепляют на опорной части. Купольное покрытие снабжено устройствами для фиксации створок, каждое из которых выполнено с возможностью автоматической фиксации соответствующей створки при закрытом положении последней.
Введение дополнительной створки позволяет уменьшить угловой размер каждой из основных створок (центральный угол в плоскости раскрыва створки) и, следовательно, уменьшить угол поворота, требующийся для открывания последней. Благодаря этому, а также благодаря уменьшению своего габарита, основные створки, обеспечивая достаточно большой угол раскрыва купола, позволяют минимизировать размеры купольного покрытия при использовании последнего, например, для достаточно большого по астрономическим меркам оптического устройства (например, телескопа) и не накладывают жестких ограничений на поперечный размер (например, диаметр) пилона опорной части купольного покрытия.
Однако известное купольное покрытие предполагает достаточно высокую трудоемкость работ при монтаже конструкции на месте установки купольного покрытия. Отмеченный недостаток обусловлен, в частности, особенностью конструктивной схемы купольного покрытия, предполагающей раздельное расположение осей поворота створок (оси поворота створок разнесены в пространстве), что создает определенные сложности, например, при выверке их взаимного положения, монтаже узлов вращения и средств поворота отдельных створок.
Предлагаемое изобретение решает задачу создания многостворчатого купольного покрытия с раздельным расположением осей поворота створок, обеспечивающего снижение трудоемкости монтажа конструкции на месте установки купольного покрытия.
Указанная задача решается тем, что в купольном покрытии, содержащем устанавливаемую на основании (фундамента) опорную часть, на которой с помощью узлов вращения установлены три створки, при этом первая и вторая створки имеют раздельные симметрично расположенные относительно вертикальной плоскости, проходящей через центр купола, оси поворота, а третья створка установлена с возможностью поворота относительно оси, которая находится ниже осей поворота других створок, причем узлы вращения каждой из створок выполнены в виде прикрепленных к створке полуосей, входящих внутрь соответствующих подшипниковых опор, закрепленных на опорной части, при этом каждая из полуосей створки с помощью соответствующего рычажного механизма шарнирно соединена с соответствующим гидроцилиндром поворота створки, шарнирно установленным на стойке, закрепленной на опорной части, согласно изобретению опорная часть выполнена составной из транспортабельных секций, которые последовательно с замыканием соединены между собой на месте монтажа купольного покрытия, и с возможностью опирания на соответствующие закладные части упомянутого основания. При этом узлы вращения и гидроцилиндры поворота образуют два аналогичных по конструкции, параллельно расположенных блока-модуля, каждый из которых выполняет роль (функцию) секции опорной части. В каждом блоке-модуле гидроцилиндры поворота первой и второй створок установлены встречно-направленно под одинаковым углом к горизонтальной плоскости, каждый посредством соответствующей стойки, жестко связанной с опорной плитой блока-модуля. При этом блок-модуль содержит тяги, каждая из которых шарнирно соединена одним концом с подшипниковой опорой узла вращения третьей створки, а другим - с соответствующей стойкой и установлена с уклоном в сторону последней.
Вместе с этим ось поворота третьей створки расположена в плоскости, параллельной упомянутой вертикальной плоскости, проходящей через центр купола.
Кроме того, рычажный механизм имеет звено, которое конструктивно совмещено с соответствующей створкой.
В варианте выполнения купольного покрытия каждая стойка соединена с подшипниковой опорой третьей створки с помощью двух тяг, которые расположены взаимно параллельно по разные стороны от вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось соответствующего гидроцилиндра поворота створки.
Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно позволяет упростить и, тем самым, ускорить монтаж купольного покрытия на месте его установки, что особенно важно в отдаленной местности в условиях гор, где, предпочтительно, и располагают астрономические обсерватории. Вместе с этим изобретение позволяет уменьшить нагрузки, передаваемые на основание при работе гидроцилиндров поворота створок.
На фиг.1 схематично показано купольное покрытие для оптических устройств при закрытом положении последнего, общий вид; на фиг.2 - то же, продольный разрез по А-А на фиг.1 (тонкими линиями условно показано закрываемое оптическое устройство); на фиг.3 - взаимоположение и взаимосвязь узлов вращения и средств для поворота створок, элемент Б на фиг.1; на фиг.4 - купольное покрытие для оптических устройств при открытом положении последнего, общий вид (закрываемое оптическое устройство не показано); на фиг.5 - опорная часть купольного покрытия для оптических устройств, установленная на основании (фундаменте), вид в плане.
Купольное покрытие для оптических устройств содержит установленную на основании (фундаменте) 1 опорную часть 2, на которой с помощью узлов 3-5 вращения установлены створки 6-8. Створки 6 и 7 выполнены идентичными и имеют раздельные симметрично расположенные относительно вертикальной плоскости 9, проходящей через центр купола, горизонтальные оси поворота соответственно 10 и 11. Створка 8 установлена с возможностью поворота относительно горизонтальной оси 12, которая находится ниже осей поворота створок 6 и 7. В качестве средств для поворота (открывания-закрывания) створок 6-8 купольного покрытия используют гидроцилиндры 13 и 14 двустороннего действия, сообщенные с насосной станцией (на чертеже не показано). Узлы вращения каждой из створок 6-8 выполнены в виде прикрепленных к корневой (опорной) части створки полуосей, входящих внутрь соответствующих подшипниковых опор, закрепленных соответственно на опорной части 2. При этом каждая из полуосей створки с помощью рычажного механизма шарнирно соединена с соответствующим гидроцилиндром поворота створки, который шарнирно закреплен на опорной части. В варианте осуществления изобретения упомянутый рычажный механизм имеет звено, которое конструктивно совмещено с соответствующей створкой (т.е. по существу створка, точнее: корневая часть створки, одновременно выполняет функцию звена рычажного механизма, или иными словами служит в качестве звена рычажного механизма). Собственно створки на корневых частях устанавливают (закрепляют) с помощью резьбовых соединений. Створки 6 и 7 выполнены таким образом, что при крайнем сведенном положении этих створок соседние кромки последних вдоль вертикальной плоскости 9 образуют смотровую щель (на чертеже не показано) для оптического устройства 15, при этом створка 8 выполнена с возможностью частичного перекрытия створок 6 и 7 с наружной стороны при закрытом положении купольного покрытия.
В варианте осуществления изобретения ось 12 поворота створки 8 расположена в плоскости 16, параллельной вертикальной плоскости 9, проходящей через центр купола. Благодаря смещению оси 12 поворота относительно плоскости 9 в сторону наклона створки при открывании (закрывании) последней обеспечивается свободное перемещение створки 8 относительно перекрываемых ею створок 6 и 7. В варианте осуществления изобретения створка 8 снабжена средствами для уравновешивания створки, что позволяет снять часть нагрузки с гидроцилиндра 14 поворота створки 8. Средство для уравновешивания створки 8 выполнено в виде уравновешивающих масс 17, закрепленных на корневой (опорной) части створки. Уравновешивающие массы могут быть выполнены сменными.
Опорная часть 2 выполнена составной из транспортабельных секций 18-20, которые последовательно с замыканием соединены между собой (например, с помощью резьбовых соединений) и с соответствующими закладными частями основания 1. Узлы 3-5 вращения и гидроцилиндры 13 и 14 образуют два аналогичных по конструкции, параллельно расположенных блока-модуля, которые выполняют роль (функцию) секций 18 и 19 опорного основания 2. Гидроцилиндры 13 и 14 установлены посредством стоек 21 и 22, жестко связанных с опорной плитой 23 соответствующего блока-модуля, соединенной с закладными частями (на чертеже не показано) основания 1. При этом стойки 21 и 22 блока-модуля расположены симметрично относительно вертикальной плоскости 9, проходящей через центр купола. В каждом блоке-модуле гидроцилиндры 13 поворота створок 6 и 7 установлены встречно-направленно под одинаковым углом к горизонтальной плоскости. Блок-модуль содержит тяги 24 и 25, каждая из которых шарнирно соединена одним концом с подшипниковой опорой узла 5 вращения створки 8, а другим - со стойкой соответственно 21, 22 и установлена ортогонально оси 12 поворота створки 8 с уклоном в сторону соответствующей стойки. В варианте осуществления изобретения каждая стойка 21 и 22 соединена с подшипниковой опорой узла 5 вращения створки 8 с помощью, например, двух соответствующих тяг, которые расположены взаимно параллельно по разные стороны от вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось соответствующего гидроцилиндра 13. При этом соседние тяги 24 и 25 расположены в одной плоскости и установлены таким образом, что оси тяг пересекаются в точке, находящейся на оси 12 поворота створки 8. Такая установка гидроцилиндров 13 поворота и тяг 24, 25 позволяет существенно разгрузить опорную плиту 23 при осуществлении одновременного (синхронного) открывания (закрывания) створок 6 и 7 (т.е. при одновременной работе установленных встречно-направленно гидроцилиндров 13). Таким образом, каждый блок-модуль содержит узлы вращения с корневыми (опорными) частями створок и средства для поворота створок, которые могут быть совместно отлажены в условиях завода-изготовителя и в сборе в готовом виде доставлены к месту монтажа. Вместе с этим благодаря особенностям взаимоположения и взаимосвязи узлов вращения и средств для поворота обеспечивается уменьшение нагрузок, передаваемых на основание при работе исполнительных гидроцилиндров.
Купольное покрытие для оптических устройств работает следующим образом.
Купольное покрытие монтируют на подготовленном основании (фундаменте) 1 с забетонированными закладными элементами (частями). Закладные части поставляют отдельно и монтируют заранее на основании 1. При этом обеспечивают их точную геодезическую привязку к местности. Монтаж купольного покрытия производится путем последовательной сборки его составных частей. При монтаже купольного покрытия сначала монтируют опорную часть 2. К месту установки (монтажа) купольного покрытия последнюю доставляют в виде отдельных секций 18-20 после контрольной сборки и отладки в заводских условиях. На месте монтажа секции 18-20 последовательно с замыканием соединяют между собой, например, с помощью резьбовых соединений и закрепляют в заданном положении на соответствующих закладных элементах основания 1. Таким образом, секции 20 и крупногабаритные, достаточно ответственные и нагруженные при эксплуатации узлы вращения створок и средства для поворота, образующие блоки-модули (секции) 18 и 19, поступают на монтаж уже в отлаженном виде, что позволяет упростить и, тем самым, ускорить монтаж купольного покрытия, что особенно важно в условиях гор, где, предпочтительно, и располагают астрономические обсерватории.
После на опорной части 2 окончательно монтируют створки 6 и 7. Затем окончательно монтируют створку 8. К насосной станции подключаются напорный и сливной трубопроводы (на чертеже не показано).
При закрытом положении купольного покрытия створки 6 и 7 находятся в крайнем сведенном положении, створка 8 располагается симметрично относительно вертикальной плоскости 9, частично перекрывает створки 6 и 7 и, таким образом, перекрывает образованную последними смотровую щель. Положение створок зафиксировано посредством соответствующих устройств фиксации (на чертеже не показано). Открывание любой из створок производится независимо от других створок, при этом створки могут открываться одновременно или раздельно. При необходимости купольное покрытие может использоваться, например, когда открыты только одна или две створки.
Перед открыванием любой из створок ее освобождают от фиксации. После расфиксации, например, створки 6 подают давление в поршневые полости соответствующих гидроцилиндров 13 поворота. Последние воздействуют на соответствующие корневые (опорные) части створки, установленные посредством полуосей в подшипниковых опорах, закрепленных на опорной части 2, и, таким образом, производится открывание створки 6. Закрывание створки 6 производится путем подачи давления в штоковые полости гидроцилиндров 13 поворота. Открывание и закрывание створки 8 производится путем подачи давления соответственно в поршневые и штоковые полости гидроцилиндров 14 поворота створки 8.
Таким образом, благодаря особенности исполнения купольного покрытия, предназначенного для большого по астрономическим меркам оптического устройства и обеспечивающего при открытом положении возможность полного обзора по горизонту, изобретение позволяет упростить и, тем самым, ускорить монтаж купольного покрытия на месте его установки, что, в конечном счете, позволяет уменьшить стоимость. Вместе с этим изобретение позволяет уменьшить нагрузки, передаваемые на основание при работе исполнительных гидроцилиндров.