КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВКИ КРУПНОГАБАРИТНОГО ЗЕРКАЛА ТЕЛЕСКОПА

Полезная модель относится к емкостям для транспортировки и хранения крупногабаритных изделий и может использоваться при создании контейнеров для крупногабаритных зеркал телескопов менискового типа с центральным отверстием.
Зеркала телескопов изготавливаются обычно из стекла или стеклокерамического материала с полированной до нанометрической точности верхней рабочей поверхности, поэтому при его транспортировке требуется сохранить как целостность зеркала в целом, так и точность формы полированной рабочей поверхности. Размер полированной рабочей поверхности бывает достаточно большим - до 6 метров в диаметре при весе зеркала в несколько тонн. Поэтому установка зеркала в контейнер должна быть как достаточно жесткой, так и мягкой, упругой.
Известен контейнер для размещения в нем крупногабаритных изделий специальной техники, более конкретно для размещения космических аппаратов при их транспортировке и хранении (патент РФ №2389672 С1, опубликованном 20.05.2010 г.), содержащий основание, опорный переходник (ложемент), систему амортизации, крышку с боковой стенкой, нижним наружным фланцем, крепящимся к основанию, устройства бокового горизонтального прижима, взаимодействующего с контактной боковой поверхностью изделия. С наружной стороны крышки размещены 4 такелажные узла (скобы).
Также известен контейнер для транспортировки крупногабаритного зеркала телескопа (патент на полезную модель РФ №120951 U1, опубликованному 10.10.2012 г.), который содержит основание, опорный переходник (ложемент), систему амортизации, при этом система амортизации выполнена в виде упругой проставки между зеркалом и ложементом и прямоугольных амортизаторов между ложементом и основанием, закрепленных к ним по периметру посредством болтовых соединений, вокруг зеркала расположены и закреплены к ложементу Z-образные кронштейны-устройства бокового горизонтального и верхнего вертикального прижима зеркала. Закрепленные там прижимы, выполненные в виде резьбовых штанг с шарниром на конце, металлической опорой и соединенной с ней прокладкой, при этом прокладки прижимов взаимодействуют соответственно с боковой и верхней поверхностями зеркала и имеют аналогичную им форму контактирующей поверхности.
На основании вокруг зеркала закреплена поджимающими элементами, (например болтовыми соединениями) металлическая крышка с наружным внешним фланцем, при этом между фланцем и основанием установлена с внутренней стороны болтовых соединений герметизирующая проставка по форме фланца крышки. В боковой стенке крышки выполнены два штуцера с герметично закрывающими их колпачками. Штуцеры предназначены для сообщения герметичного объема контейнера с окружающей средой и служат для выравнивания давления во внутреннем объеме контейнера при авиатранспортировке. К основанию приварены в четырех местах в горизонтальной плоскости такелажно-швартовочные скобы в количестве 4 штук, а к крышке сверху приварены в трех местах такелажные скобы.
Данный контейнер может служить ближайшим аналогом к предлагаемому контейнеру по назначению и конструктивному исполнению.
В контейнере не обеспечивается разгрузка зеркала с нижней тыльной поверхности с целью предотвращения перегрузок, превышающих допустимый предел появления пластических деформаций. Z-образные кронштейны не имеют возможности обеспечить контакт прокладок с нижней тыльной поверхностью зеркала и их жесткая конструкция не позволяет обеспечить разгруженное состояние зеркала. Конструкция такелажно-швартовочных скоб не обеспечивает надежные грузоподъемные характеристики для подъема и транспортировки контейнера, отсутствуют швартовочные скобы для крепления контейнера к транспортному средству. Отсутствует система базирования зеркала во время установки зеркала в контейнер.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является сохранение целостности и точности формы полированной рабочей поверхности крупногабаритного менискового зеркала телескопа с центральным отверстием, повышение надежности процесса транспортировки.
Для достижения технического результата в контейнере, содержащем основание, опорный ложемент, упругие амортизаторы между основанием и ложементом, закрепленные к ним по периметру ложемента болтовыми соединениями, закреплены на ложементе вокруг зеркала устройства бокового горизонтального и верхнего вертикального прижимов зеркала, выполненные в виде резьбовых штанг с шаровым шарниром на конце, металлической опорой и соединенной с ней прокладкой, взаимодействующей соответственно с боковой и верхней поверхностью зеркала и имеющей аналогичную им форму контактирующей поверхности, а также металлическую крышку с нижним наружным фланцем, герметизирующей прокладкой между основанием и крышкой и поджимающими элементами по всему периметру фланца, с двумя штуцерами в боковой стенке и герметично закрывающимися на них колпачками, а также такелажно-швартовочные скобы в четырех местах основания в горизонтальной плоскости и такелажные скобы на крышке в трех местах, в отличие от известного, ложемент выполнен с центральным отверстием, аналогичным отверстию в зеркале, а под его кольцевой частью установлены дополнительные амортизаторы с болтовым крепежом к основанию, на кольцевой части ложемента установлены три кольцевые упругие опоры, контактирующие с кольцевой частью установленного на них зеркала, к ложементу закреплены в трех местах вокруг зеркала под углом 120° друг к другу жесткие опоры, на которых установлены ниже зеркала горизонтальные балки по касательной к боковой поверхности зеркала и с возможностью радиального перемещения к зеркалу и качания посредством механизма, расположенного ниже балки внутри жесткой опоры, на концах каждой горизонтальной балки установлены с возможностью откидывания от нее две вертикальные Г-образные балки с закрепленными на них верхними и боковыми прижимами известной конструкции, на концах каждой горизонтальной балки также установлена пара нижних прижимов известного аналогичного выполнения, в местах контакта фланца крышки с основанием в основании закреплены два стержневых ловителя с соответствующими им отверстиями во фланце, поджимающие элементы фланца выполнены в виде струбцин с винтовым зажимом и возможностью откидывания наружу, такелажно-швартовочные скобы основания выполнены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. В качестве упругих опор, контактирующих с кольцевой частью зеркала, использованы теннисные мячи, размещенные на трех кольцевых металлических подставках трех разных высот. В центре основания закреплен вертикально ловитель (центроуказатель) в виде открытой трубы выше рабочей поверхности зеркала.
Учитывая менисковую форму зеркала и наличие центрального отверстия, в контейнере вместо сплошной упругой прокладки под зеркалом, способной прогибаться, предложены три кольцевые упругие опоры под кольцевой частью зеркала и дополнительные нижние прижимы по краям по периметру зеркала, при этом упругие опоры воспринимают на себя 2/3 веса зеркала и нижние прижимы 1/3 его веса. Кроме того, вместо жестко установленных Z-образных кронштейнов с верхними и боковыми прижимами, не способных отводиться из зоны размещения зеркала на ложементе, предусмотрены Г-образные вертикальные балки с валиком внизу, на котором эти балки с верхними и боковыми прижимами легко откидываются от зеркала наружу. Предусмотрены еще два боковых ловителя для крышки, обеспечивающие точную и гарантированную ее установку, и другие улучшения, например, откидывающиеся струбцины, такелажно-швартовочные скобы.
Полезная модель поясняется чертежом, где:
фиг. 1 - вертикальный осевой схематический разрез контейнера;
фиг. 2 - выделенный фрагмент I из фиг. 1;
фиг. 3 - вид сверху при снятой крышке;
фиг. 4 - узел механизма прижимов;
фиг. 5 - разрез Б-Б горизонтальной балки и механизма перемещения.
Предлагаемый контейнер для транспортировки и хранения зеркал телескопов менискового типа с центральным отверстием содержит металлическое основание 1 (фиг. 1), металлический ложемент 2 с центральным отверстием, аналогичным отверстию в зеркале, расположенные между ними амортизаторы 3, закрепленные к ложементу 2 посредством болтовых соединений. На верхней поверхности ложемента 2 в минимум в трех кольцевых зонах установлены упругие опоры 4, контактирующие с кольцевой частью зеркала. В качестве упругих элементов используются либо резиновые мячики, либо теннисные мячи, при этом они размещаются на трех кольцевых металлических подставках-опорах трех разных высот (для выборки зазора между ложементом 2 и зеркалом).
К ложементу 2 закреплены в трех местах вокруг зеркала под углом 120° друг к другу жесткие опоры 5, на которых установлены ниже зеркала горизонтальные балки 6 по касательной к боковой поверхности зеркала и с возможностью радиального перемещения к зеркалу и качания вокруг радиальной оси посредством механизма перемещения и качания, расположенного ниже балки 6 внутри жесткой опоры 5. Этот механизм (фиг. 4 и 5) содержит корпус 7, горизонтальный радиальный валик 8 с гладкой серединой и наружной резьбой на концах и две гайки 9 в качестве средства перемещения. На концах каждой горизонтальной балки 6 сбоку закреплена пара Г-образных балок 10 (фиг. 2 и 4) с установленными на них верхними 11 и боковыми 12 прижимами известной конструкции, а именно в виде резьбовых штанг с шаровым шарниром на конце, металлической опорой 13, 14 и соединенной с ней прокладкой 15, 16, взаимодействующей соответственно с верхней и боковой поверхностью зеркала и имеющей аналогичную им форму контактирующей поверхности, т.е., соответственно, сферическую и цилиндрическую. В нижней части вертикальных балок 10 выполнены сквозные валики 17 (фиг. 4) параллельно горизонтальной балке 6 для возможности откидывания на них обеих балок 10 со всеми прижимами наружу от горизонтальной балки 6. Непосредственно на балке 6 на ее концах установлена пара нижних прижимов 18 (фиг. 2, 4), выполненных аналогично в виде резьбовых штанг с шаровым шарниром на конце, с металлической опорой 19 и соединенной с ней прокладкой 20, имеющей радиальную поверхность с радиусом контактирующей с ней тыльной поверхностью зеркала. Упругие прокладки 15, 16, 20 компенсируют возможные температурные деформации контейнера при колебаниях температуры во время транспортировки контейнера с зеркалом или его хранения.
На основании 1 (фиг. 1) вокруг ложемента 2 с зеркалом установлена металлическая крышка 21 с нижним наружным фланцем, с герметичной прокладкой 22 между основанием и фланцем и имеющей форму фланца. Крышка 21 поджимается к основанию 1 через фланец и герметизируется посредством струбцин 23 с винтовым зажимом, закрепленных к торцам основания 1 с возможностью откидывания от него наружу на валике.
В нижней части крышки 21 выполнены по крайней мере два штуцера 24 с герметично закрывающимися колпачками. Штуцеры 24 предназначены для сообщения герметичного объема контейнера с окружающей средой и служат для выравнивания давления во внутреннем объеме контейнера при авиатранспортировке.
В центре основания 1 (фиг. 1) закреплены вертикально ловитель (центроуказатель) 25 в виде открытой трубы выше рабочей поверхности зеркала, а по краям основания 1 в месте расположения фланца крышки 21, в двух противоположных точках закреплены два ловителя 26 (фиг. 3) в виде стержней для крышки 21 (фиг. 1), при этом во фланце предусмотрены для них два отверстия.
К основанию 1 (фиг. 3) приварены в четырех местах такелажно-швартовочные скобы 27 - в вертикальной, и 28 - в горизонтальной плоскости для подъема контейнера на транспортировочное средство с дальнейшим расчаливанием, а к крышке 21 (фиг. 1) в верхней части приварены в четырех местах такелажные скобы 29.
Каждая вертикальная балка 10 (фиг. 4)закреплена к боковой поверхности горизонтальной балки 6 болтовыми соединениями 30, а гайки 9 - винтовыми соединениями 31 (фиг. 5).
Предлагаемый контейнер функционирует следующим образом.
Перед установкой зеркала нижние прижимы 18 (фиг. 1) опускаются в крайнее нижнее положение и устанавливаются на требуемом расстоянии относительно ловителя 25 путем перемещения горизонтальной балки 6 (фиг. 4) с последующей фиксацией ее гайками 9 (фиг. 5). Вертикальные балки 10 (фиг. 1) с прижимами 11, 12 отводятся в крайнее нерабочее положение (по направлению от центра контейнера к периферии). Зеркало устанавливается с помощью грузозахватного устройства и центрируется с помощью центрального ловителя 25. После установки зеркала на упругие элементы 4 три пары вертикальных балок 10 подводятся к зеркалу и фиксируются болтовыми соединениями, нижние прижимы 18 доводятся до касания с тыльной поверхностью зеркала, обеспечивая равенство зазоров между зеркалом и качающейся горизонтальной балкой 6 (фиг. 4) в зонах расположения нижних прижимов 18 (фиг. 1). Нижними прижимами 18 зеркало приподнимают на расчетную высоту для обеспечения подразгруженного состояния в вертикальном направлении упругими опорами 4. При этом упругие опоры 4 воспринимают на себя нагрузку, равную двум третям от массы зеркала, а нижние прижимы 18 одну третью от массы зеркала. Прижимы 11, 12 и 18 обеспечивают зажим и фиксацию зеркала в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Опоры 14 (фиг. 2) боковых прижимов 12 располагаются посередине боковой поверхности зеркала, а опоры 13 и 19 верхних 11 и нижних 18 прижимов - по наружному краю верхней и нижней его поверхности вне рабочей оптической зоны.
На основание 1 (фиг. 1) с герметизирующей резиновой прокладкой 22 с помощью грузоподъемного механизма за такелажные скобы 29 устанавливают крышку 21 на два ловителя 26 (фиг. 3) и закрепляют струбцинами 23 (фиг. 1). Контейнер в сборе готов к транспортировке или хранению. На транспортное средство контейнер устанавливают грузоподъемным механизмом за такелажные скобы 27 (фиг. 3). Контейнер зачаливают (швартуют) к транспортному средству скобами 28 (фиг. 1). Действия по выгрузке контейнера и зеркала из него производят в обратном порядке.
Контейнер изготавливается промышленным способом в основном из сварных и точеных конструкций, с использованием покупных резинотехнических изделий.
На практике оптический контроль после транспортировки зеркала диаметром 4100 мм толщиной 165 мм к телескопу показал, что точность полированной асферической формы рабочей поверхности зеркала не изменилась, значит, контейнер обеспечил достижение технического результата.