М а т е р и а л ы X В с е р о с с и й с к о й н а у ч н о - п р а к т и ч е с к о й к о н ф е р е н ц и и
97
35 кг и размерами до 400х400х100 мм. Разработана конструкторская
документация и трехмерные модели в пакете Компас-3D. Проведены
прочностные расчеты отдельных частей оправы, учитывающие полезную
нагрузку, с использованием пакета ComsolMultyphysics. Создана и опробована
методика испытаний оправы для подтверждения характеристик заявленным
требованиям.
Ключевые слова:
широкоапертурная моторизованная оправа, шаговые
двигатели,
мощные
лазерные
установки,
юстировка
тяжелых
крупногабаритных оптических элементов.
В настоящее время в мире создается множество мощных лазерных
установок различного назначения – от прикладного использования в
технологических процессах до проведения фундаментальных исследований в
области физики высоких плотностей энергии. Высокие уровни энергии
лазерного излучения и средней мощности диктуют свои требования к
конструктивному исполнению отдельных оптических, оптико-электронных и
оптико-механических элементов таких установок. В частности, значения
лучевой прочности для элементов, непосредственно контактирующих с
излучением (как правило, не более 10 Дж/см
2
), определяют минимальный
поперечный размер лазерного пучка и, следовательно, взаимодействующего с
ним элемента во избежание повреждения или разрушения. В современных
лазерных установках килоджоульного уровня энергий характерные поперечные
размеры оптических и оптико-электронных элементов составляют сотни
квадратных сантиметров, а это выливается в килограммы и даже десятки
килограммов веса самого элемента. Проблема надежного крепления и
прецизионного управления положением такого элемента вызывает
необходимость разработки специализированных кинематических оправ, так как
серийное производство подобных устройств попросту отсутствует.
Анализ требований, предъявляемых к таким оправам, функционирующим
в составе мощных лазерных установок, выявил следующие особенности:
наклон закрепляемого элемента по горизонтальной и вертикальной осям
должен составлять не менее ±1
о
, перемещение элемента в горизонтальном и
вертикальном направлениях должно составлять не менее ±5мм, точность
наклона вокруг горизонтальной и вертикальной осей не менее 10-2 мрад. Для
возможности прецизионной юстировки (настройки положения в пространстве)
оправа должна комплектоваться электрическими приводами на основе шаговых
двигателей с дистанционным управлением.
Детальное
рассмотрение
конструкции
ряда
относительно
широкоапертурных оправ, имеющихся в продаже, позволило сформулировать
требования к основным узлам проектируемого устройства. Управляемый
элемент должен жестко крепиться на двух осях, несущих основную нагрузку.
Оси должны быть смонтированы в скобе, на которой закреплен привод
вертикальных
заклонов.
Скоба
должна
фиксироваться
опорами,
