DE2902204A1 - Mirror system for astronomical telescope - includes supporting structure for adjusting and changing over mirrors in line with main mirror - Google Patents

Abstract

The focal system for a reflective telescope includes a support structure for auxiliary mirrors mounted on a fixed base in the path of the main mirror. The structure includes a support spindle (11) which is mounted vertically in the fixed base, so that radial arms (21, 31 41) carrying the mirrors can be swung into position as required. Each arm carries supports (23, 33, 43) which project sideways to carry the mirrors. The mirrors can then be selectively positioned at the end of the tube carrying the main mirror, this end carrying a support to keep it in position during changeover. The mirror carriers are moved axially along their spindles.

Description

Fangspiegel-Wechselvorrichtung fürSecondary mirror changing device for

astronomische Teleskope Die Erfindung betrifft eine Wechselvorrichtung für die Fangspiegel von Spiegelteleskopen. Bei der Benutzung solcher astronomischer Teleskope erweist es sich als zweckmäßig, durch den Austausch weniger Teile des optischen Systems verschiedene Fokuslagen (z.B. nach Coude oder Cassegrain) und bffnungszahlen zu ermöglichen. In den meisten Fällen wird dabei der jeweiLs für die betreffende Beobachtung optimierte Fangspiegel eingesetzt. astronomical telescopes The invention relates to a Changing device for the secondary mirror of mirror telescopes. When using of such astronomical telescopes it turns out to be useful by exchanging them fewer parts of the optical system have different focus positions (e.g. according to Coude or Cassegrain) and opening numbers. In most cases it will the secondary mirror optimized for the observation in question is used.

Verglichen mit dem Austausch der übrigen charakteristischen Teile erfordert der Wechsel des Fangspiegels den größten Aufwand, vor allem an Zeit, was von den Benutzern des Teleskops als besonders störend empfunden wird. Dazu kommt der relativ große Platzbedarf für die abgelegten Fangspiegel und die Wechseleinrichtung, die so angebracht werden sollte, daß durch sie das Blickfeld des Teleskops nicht eingeengt wird.Compared with the replacement of the rest of the characteristic parts Changing the secondary mirror requires the greatest effort, especially in terms of time is perceived as particularly annoying by the users of the telescope. In addition the relatively large space requirement for the stored secondary mirror and the changing device, which should be placed in such a way that the field of view of the telescope is not through it is narrowed.

Es wird bereits eine Wechseleinrichtung der eingangs genannten Art benutzt, die aus mehreren an der drehbaren Beobachtungskuppel nebeneinander befestigten waagerecht und radial verschiebbaren Transportwagen besteht, die den jeweiligen Fangspiegel mit seiner Fassung und Fokussiereinrichtung tragen. Zum WechseLn kippt das Teleskop in die Horizontale, Kuppel und Teleskop werden so gegeneinander bewegt, bis die Teleskopachse parallel zur Verschiebungsachse des Wagens steht, sodann nimmt der herangefahrene Wagen den demontierten Spiegel auf und fährt zurück. Der neue Spiegel wird auf die gleiche Weise nach dem Drehen der Kuppel in die gewünschte Position an das Teleskop herangefahren und montiert.A changing device of the type mentioned at the beginning is already being used used, which of several attached to the rotating observation dome next to each other horizontally and radially displaceable trolleys, the respective Carry secondary mirror with its mount and focusing device. Tilts to change the telescope in the horizontal, dome and telescope are moved against each other, until the telescopic axis is parallel to the axis of displacement of the carriage, then takes the approaching car opens the dismantled mirror and drives back. The new Mirror is made in the same way after turning the dome into the desired one Position moved up to the telescope and mounted.

NachteiLig ist an dieser Wechseleinrichtung ihre Anbringung an der drehbaren Beobachtungskuppel. Wegen der erforderlichen genauen Positionierung gegenüber dem Teleskop bei der übergabe müssen erhöhte Anforderungen an die Lauflager der Kuppel gestellt werden. Das dauernde, nicht immer erschütterungsfreie Mitdrehen der abgelegten Spiegel kann langfristig zu Schäden an ihren Fassungen führen. Bei starkem Wind wird die Kuppel bewegt, was einen Austausch behindert oder unmöglich macht.A disadvantage of this changing device is its attachment to the rotating observation dome. Because of the required exact positioning opposite When handing over the telescope, increased demands are placed on the running bearings of the Dome to be placed. The constant, not always vibration-free turning The discarded mirror can cause damage to the frame in the long term. at strong winds move the dome, which hinders or makes an exchange impossible power.

Bei einer anderen ebenfaLls benutzten Wechseleinrichtung werden durch.ein auf Schienen im feststehenden Kuppelboden rollendes Fahrzeug dem waagerecht stehenden Teleskop die Spiegel mit Halterung und Tubusring entnommen. Dabei werden zwar die kuppelbedingten Schwierigkeiten umgangen, jedoch treten wegen des hohen Gewichts dieser Teile Umlastprobleme in Form von Kippmomenten auf, denen mit besonderen konstruktiven Maßnahmen begegnet werden muß.In the case of another changing device that is also used, a Vehicle rolling on rails in the fixed domed floor to the horizontally standing vehicle Telescope removed the mirror with bracket and tube ring. The Dome-related difficulties bypassed, however, occur because of the high weight these parts have load transfer problems in the form of overturning moments, those with special constructive Measures must be countered.

Das aufwendige Schienenfahrzeug engt zudem das Blickfeld des Teleskops ein.The complex rail vehicle also narrows the telescope's field of view a.

Eine weitere Wechseleinrichtung wird benutzt, die aus einem Kuppelkran besteht, der die kompletten Front ringe mit HaLterung und Fangspiegel bei vertikaler TeleskopsteLtung abhebt, zum Rand der Kuppel fährt und dort nebeneinander Lagert. Dabei werden zwar Umlastprobleme vermieden, die Transportwege und Zeiten werden jedoch länger und für die Lagerung wird vieL Platz benötigt. Dazu kommen die schon erwähnten Nachteile einer an der Kuppel befestigten Wechseleinrichtung.Another changing device is used, that of a coupling crane consists of the complete front rings with bracket and secondary mirror in the case of vertical Telescope post lifts off, drives to the edge of the dome and is stored there next to each other. This avoids transfer problems, the transport routes and times are however longer and a lot of space is required for storage. They come to that mentioned disadvantages of a changing device attached to the dome.

Schließlich wird noch eine Wechseleinrichtung in Form einer im Frontring um eine zur Längsrichtung des Teleskops senkrechte Achse drehbaren Halterung benutzt, die zwei Fangspiegel trägt. Zum Wechseln dreht sich die Halterung nach ihrer Entarretierung um einen Winkel von 1800 und wird wieder fixiert.Finally there is a changing device in the form of one in the front ring uses a bracket that can be rotated around an axis perpendicular to the longitudinal direction of the telescope, who carries two secondary mirrors. To change, the holder rotates after unlocking it at an angle of 1800 and is fixed again.

Diese Einrichtung ist auf das schnelle Auswechseln von nur zwei verschiedenen Spiegeln beschränkt. Bei größerem Bedarf und für Infrarotbeobachtungen müssen jedoch wieder mit Hilfe eines Kranes die Spiegel bzw. die Frontringe ausgetauscht werden. AuRerdem wird hier die Abschattung des Hauptspiegels durch den größten Fangspiegel bestimmt, während bei einem vollständigen Austausch die Frontpartien individuell optimiert werden können.This facility is based on the quick swapping of just two different ones Mirroring limited. However, if there is a greater need and for infrared observations again the mirrors or the front rings can be replaced with the help of a crane. In addition, the main mirror is shadowed by the largest secondary mirror determined, while with a complete exchange the front parts individually can be optimized.

Die vorliegende Erfindung geht von einer Wechseleinrichtung für Fangspiegel von Teleskopen aus mit dem Ziel, die erwähnten Nachteile zu vermeiden. Dabei stellt sich die Aufgabe, eine Einrichtung zur Lagerung von Frontpartien astronomischer Teleskope zu schaffen, die ein schnelles Wechseln der Spiegel durch kurze Wege und ohne besonders aufwendige konstruktive Maßnahmen ermöglicht.The present invention is based on a changing device for secondary mirrors from telescopes with the aim of avoiding the disadvantages mentioned. It represents the task of a device for the storage of front parts astronomical To create telescopes that allow quick changing of the mirror through short distances and made possible without particularly complex structural measures.

Diese Aufgabe ist durch eine Ausgestaltung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelost worden Mehrere Arme, die mit unterschiedlichen Fangspiegeln versehene Frontpartien des Teleskops tragen, sind drehbar an einer fest mit dem KuppeLgebäude verbundenen Achse befestigt Ein Verdrehen des auf diese Weise reaLisierten Magazins bringt jeweils den gewünschten Arm in eine Position, aus der heraus beispielsweise durch eine Verschiebung parallel zur schräg gestellten Teleskoptubusachse die betreffende Frontpartie vom Arm zum Teleskop geführt und an diesem befestigt wird Diese Wechseleinrichtung arbeitet unabhängig von der Kuppel und umgeht die in diesem Zusammenhang auftauchenden Probleme. Die Befestigung der Halterungen an der Drehachse und deren Lage können leicht so gewählt werden, daß durch sie keine VerkLeinerung des BLickfeLdes des Teleskops bewirkt wird, wie ein nachfoLgend beschriebenes Ausführungsbeispiel zeigt Durch das Wechseln der gesamten Frontpartie des Tubus wird eine unnötig große Zentralabschattung des Hauptspiegels bei der Verwendung von kleinen Fangspiegeln vermieden, unabhängig davon ob die auszuwechselnde Frontpartie nur aus Spiegelhalterung Fokussiereinrichtung und SpiegeLfassung besteht oder ob der ganze Frontring ausgewechselt wird. Da die Übergabe der Frontpartien immer in der gleichen Stellung des Teleskops erfolgt, können Umlastprobleme durch einfache Mittel zur Arretierung des Tubus vermieden werden.This task is due to an embodiment according to the characterizing Part of the main claim has been solved. Several arms with different secondary mirrors Carrying provided front parts of the telescope are rotatable on a fixed to the The axis connected to the dome is attached Magazine brings the desired arm into a position from which, for example by shifting it parallel to the inclined telescope tube axis The front section is guided from the arm to the telescope and attached to it. This changing device works independently of the dome and bypasses those that appear in this context Problems. The attachment of the brackets to the axis of rotation and their position can can easily be chosen so that they do not reduce the field of view of the Telescope is effected, as an embodiment described below shows Changing the entire front section of the tube creates unnecessarily large central shading of the main mirror when using small secondary mirrors avoided, regardless of whether the front part to be replaced only consists of a mirror holder focusing device and mirror mount exists or whether the entire front ring is replaced. Since the The front parts are always transferred in the same position of the telescope, Reload problems can be avoided by simple means of locking the tube will.

Die Figuren 1-3 der beigefügten Zeichnungen erläutern den Erfindungsgedanken an einem Ausführungsbeispiel: Fig 1 zeigt eine Seitenansicht eines Spiegelteleskops mit Wechseleinrichtung in einer Stellung, die zur ubergabe einer Frontpartie geeignet ist; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Wechseleinrichtung an der drei verschiedene Frontpartien befestigt sind; Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein Spiegelteleskop, dessen Optik eine Beobachtung nach a) Ritchey Chretien b> Coude c) Cassegrain d) Richardson-Coude erlaubt.Figures 1-3 of the accompanying drawings explain the concept of the invention in an exemplary embodiment: FIG. 1 shows a side view of a mirror telescope with changing device in a position that is suitable for handing over a front section is; Fig. 2 shows a plan view of the changing device on the three different ones Front parts are attached; Fig. 3 shows a section through a mirror telescope, whose optics an observation after a) Ritchey Chretien b> Coude c) Cassegrain d) Richardson-Coude allowed.

Im Innern eines Gebäudes 1, dessen Kuppeldach 2 auf RolLen 3 gelagert ist, befindet sich ein Spiegelteleskop 4, dessen Tubus-Längsachse 5 während des WechseLvorganges geneigt ist und dessen Tubus 16 an der dem Hauptspiegel 6 entgegengesetzten Seite mit einer Klammer 7 am Kuppelboden fixiert ist.Inside a building 1, the domed roof 2 of which is mounted on rollers 3 is, there is a reflector telescope 4, the tube longitudinal axis 5 during the WechseLvorganges is inclined and its tube 16 is opposite to the main mirror 6 Side is fixed with a clamp 7 on the dome floor.

Vor dem Teleskop ist die Wechseleinrichtung 8 am Kuppelboden befestigt. Mit 3 verschiedenen langen Armen 21,31 und 41 trägt sie drei unterschiedliche, zum Austausch bestimmte Frontpartien bestehend aus Fangspiegeln 22,32,42 und deren Halterungen 23,33,43. Ein vierter Arm 11 (in Bild 1 nicht gezeichnet) dient der Aufnahme einer weiteren Frontpartie 12,13. Alle Frontpartien sind in Bild 3 am Tubus befestigt gezeichnet, um die mit ihnen realisierten unterschiedlichen optischen Systeme zu verdeutlichen Je größer die Brennweite des Systems und je kleiner der Fokusabstand sind, desto näher muß der jeweilige Fangspiegel 12,22,32,42 am Fokus 17 des HauptspiegeLs 6 liegen und desto kleiner kann der Fangspiegel und damit die ZentraLabschattung gemacht werden.The changing device 8 is attached to the dome floor in front of the telescope. With 3 different long arms 21,31 and 41, she wears three different ones for the Exchange certain front parts consisting of secondary mirrors 22,32,42 and their brackets 23,33,43. A fourth arm 11 (not shown in Figure 1) is used to hold a further front section 12, 13. All front sections are attached to the tube in Figure 3 drawn to the different optical systems realized with them The greater the focal length of the system and the smaller the focus distance are, the closer the respective secondary mirror 12,22,32,42 must to the focus 17 of the main mirror 6 and the smaller the secondary mirror and thus the central shadowing can be be made.

Die Arme der Wechseleinrichtung 8 sind zweiteilig ausgebildet, wobei der in die zylindrischen Bohrungen 18 der Frontpartien eingreifende Teil 10 des jeweiligen Arms entlang dessen Längsachse verschiebbar ist. Alle Arme sind so an einem Zentralkörper 9 befestigt, daß nach Drehung des ganzen Magazins um eine feste Achse 19 bei Drehwinkeln von 900 oder 1800 ihre Längsachse jeweils mit der Achse 5 des Teleskops zusammenfällt. Der Vorgang des Wechsels läuft so ab, daß zuerst das Teleskop in die zur Übergabe seiner Frontpartie bestimmte Position schwenkt und dort mit einer Klammer 7 am Kuppelboden gegenüber dem Magazin 8 arretiert wird. Sodann dreht das Magazin 8 um die Achse 19, bis der freie Arm 11 parallel zur Teleskopachse 5 steht. Der verschiebbare Teil 10 des Arms fährt auf die am Teleskoptubus befestigte Frontpartie zu und greift in eine dafür vorgesehene Bohrung der Frontpartie (z.B. 18) ein. Nachdem die Koppelmechanismen zwischen Tubus und Frontpartie gelöst worden sind, fährt der Arm mit der von ihm gehaltenen Frontpartie zurück. Das Magazin dreht sich nun bis die gewünschte neue Frontpartie in Wechselstellung steht. Nach dem Verschieben der Frontpartie und ihrer Kopplung an den Teleskoptubus endet der Wechselvorgang mit dem Zurückfahren des nun freien Haltearms, und dem Entkoppeln der Klammer 7.The arms of the changing device 8 are designed in two parts, wherein the engaging in the cylindrical bores 18 of the front parts 10 of the respective arm is displaceable along its longitudinal axis. All arms are on a central body 9 attached that after rotation of the entire magazine to a fixed Axis 19 at angles of rotation of 900 or 1800, its longitudinal axis in each case with the axis 5 of the telescope coincides. The process of changing takes place in such a way that first the telescope swivels into the position determined for the transfer of its front section and is locked there with a clamp 7 on the dome bottom opposite the magazine 8. The magazine 8 then rotates around the axis 19 until the free arm 11 is parallel to the telescope axis 5 stands. The movable part 10 of the arm moves onto the one attached to the telescope tube Front section and engages in a hole provided for this purpose in the front section (e.g. 18) a. After the coupling mechanisms between the tube and the front section have been released are, the arm moves back with the front part it is holding. The magazine turns now until the desired new front section is in the change position. After moving The changing process ends with the front section and its coupling to the telescope tube with the retraction of the now free holding arm and the uncoupling of the clamp 7.

Bei einer anderen nicht dargestellten Ausführungsform nach Anspruch 5 wird die Verschiebung der Frontpartien bei der übergabe nicht durch die am Magazin 8 befestigten Haltearme bewirkt. Stattdessen sind die Koppelglieder zwischen Teleskoptubus und Frontpartie so ausgebildet, daß sie ein Verschieben der Frontpartie längs der Teleskopachse 5 bis zum Eingreifen bzw. Ausrasten des betreffenden nun einteiligen Haltearms in die dafür vorgesehene Bohrung der Frontpartie ermöglichen. Derartige Koppelglieder können vorteilhaft dazu verwendet werden, um auch im Normalbetrieb des Teleskops die Frontpartie und damit den Fangspiegel gegenüber dem Hauptspiegel 6 zum Zwecke der Fokussierung zu verschieben.In another embodiment, not shown, according to claim 5, the displacement of the front sections during the transfer is not caused by the one on the magazine 8 attached holding arms causes. Instead, the coupling links are between the telescope tube and the front part is designed so that it can move the front part along the Telescopic axis 5 until it engages or disengages the one in question Allow holding arms in the intended hole in the front section. Such Coupling links can be used to advantage in normal operation of the telescope the front part and thus the secondary mirror opposite the main mirror 6 to move for the purpose of focusing.

Die senkrechte Anordnung der Achse 19 ist kein unabdingbarer Bestandteil der Erfindung, sie erleichtert jedoch die Lagerung der Frontpartien, da sie bei geeigneter Ausführung der Arme in allen denkbaren Positionen des Magazins allein durch ihr Gewicht gehalten werden. Weiterhin ist es möglich, die Frontpartien so zu wechseln, daß ein jeder Spiegelhalterung 23,33,43 zugeordneter Frontring 24 jeweils an ihr befestigt bleibt und vom Teleskoptubus 16 getrennt wird, wenn Koppelglieder zwischen Tubus und Frontring verwendet werden.The vertical arrangement of the axis 19 is not an essential part of the invention, but it facilitates the storage of the front parts, since they are at suitable execution of the arms in all conceivable positions of the magazine alone be held by their weight. It is also possible to make the front sections like this to change that a front ring 24 assigned to each mirror holder 23,33,43 remains attached to her and is separated from the telescope tube 16 when coupling links can be used between the tube and the front ring.

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Claims (9)

Patentansp rüche (1,\ Vorrichtung zum Wechseln der Fangspiegel (12,22,32,42) astronomischer Teleskope, dadurch gekennzeichnet, daß ein Magazin (8) um eine auf dem Kuppelboden des Teleskopgebäudes (1) fest angeordnete Achse (19) drehbar gelagert ist, das Haltevorrichtungen (11,21,31,41) für mehrere zum Teleskop gehorende auswechselbare Frontpartien (13,23,33,43) enthält, an denen die Fangspiegel (12,22,32,42) befestigt sind, und daß Mittel vorgesehen sind, die durch Drehung des Magazins die daran befestigten Haltevorrichtungen in eine Position bringen, die zur Aufnahme oder Abgabe der auszuwechselnden Frontpartie an den Teleskoptubus (16) geeignet ist.Patent claims (1, \ device for changing the secondary mirror (12,22,32,42) astronomical telescopes, characterized in that a magazine (8) to one on the dome floor of the telescopic building (1) fixed axis (19) rotatably mounted is, the holding devices (11,21,31,41) for several interchangeable parts belonging to the telescope Contains front parts (13,23,33,43) to which the secondary mirror (12,22,32,42) is attached are, and that means are provided which by rotation of the magazine attached to it Bring holding devices into a position for receiving or dispensing the items to be replaced The front part of the telescope tube (16) is suitable. 2. Wechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (7) vorgesehen sind, die den Tubus (16) für die Dauer des Wechselvorganges gegen Bewegungen relativ zum Kuppelboden des Teleskopgebäudes (1) arretieren.2. Changing device according to claim 1, characterized in that Means (7) are provided which the tube (16) for the duration of the changing process lock against movement relative to the dome floor of the telescopic building (1). 3. Wechselvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Frontpartie Mittel vorgesehen sind, die beim Wechseln die betreffende Frontpartie parallel zur Achse (5) des fixierten Teleskops verschieben.3. Changing device according to claims 1 and 2, characterized in that that means are provided for each front part, which when changing the relevant Move the front part parallel to the axis (5) of the fixed telescope. 4. Wechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Frontpartie zugeordneten Mittel zur Verschiebung aus zweiteiligen Armen (11,21,31,41) bestehen, wobei ein Teil des Arms am Magazin (8) befestigt ist und der zweite Teil (10), von dem die Frontpartie gehalten wird, längs seiner Achse verschiebbar im feststehenden Teil des Arms gelagert ist.4. Changing device according to claim 3, characterized in that the means for displacing two-part arms assigned to each front section (11,21,31,41) exist, with part of the arm attached to the magazine (8) and the second part (10), by which the front part is held, along its axis is slidably mounted in the fixed part of the arm. 5. Wechselvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeder Frontpartie zugeordneten Mittel zur Verschiebung aus den Koppelmechanismen zwischen Tubus und Frontpartie bestehen, die im normalen Gebrauch des Teleskops zur Fokussierung der Frontpartie relativ zum Hauptspiegel (6) benutzt werden.5. Changing device according to claim 3, characterized in that the means for shifting from the coupling mechanisms assigned to each front section exist between the tube and the front part, which occur in normal use of the telescope can be used to focus the front part relative to the main mirror (6). 6. Wechselvorrichtung nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der auszuwechseLnden Frontpartien schräg zur'Magazinachse (19) angeordnet sind und daß zur Durchführung eines Wechsels die Tubusachse (5) senkrecht auf der Ebene der auszuwechselnden Frontpartie steht.6. Changing device according to claims 1-5, characterized in that that the levels of the front parts to be exchanged are arranged at an angle to the magazine axis (19) are and that to carry out a change, the tube axis (5) perpendicular to the The level of the front section to be replaced stands. 7. Wechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auszuwechselnden Frontpartien aus HaLtekreuzen (13,23,33,43) und den daran befestigten Fangspiegeln bestehen, daß ein für alle Frontpartien einheit-Licher Front ring (24) fest auf dem Tubus (16) angeordnet ist und daß die Koppelmechanismen zwischen den Haltekreuzen und dem Front ring angeordnet sind.7. Changing device according to claim 1, characterized in that the front parts to be replaced made of holding crosses (13,23,33,43) and the ones attached to them There are secondary mirrors that a unit-Licher front ring for all front parts (24) is fixedly arranged on the tube (16) and that the coupling mechanisms between the Holding crosses and the front ring are arranged. 8. Wechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auszuwechselnden Frontpartien aus vollständigen Frontringen mit Haltekreuzen und Fangspiegeln bestehen und daß die Koppelmechanismen zwischen dem Frontring (24) und dem Tubus (16) angeordnet sind.8. Changing device according to claim 1, characterized in that the front parts to be exchanged from complete front rings with retaining crosses and capture mirrors and that the coupling mechanisms between the front ring (24) and the tube (16) are arranged. 9. Wechselvorrichtung nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselvorrichtung so niedrig gebaut ist, daß weder durch das Magazin noch durch die daran befestigten Frontpartien das Blickfeld des Teleskops eingeengt wird.9. Changing device according to claims 1-8, characterized in that that the changing device is built so low that neither through the magazine nor the field of view of the telescope is narrowed by the front parts attached to it.