Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 01.12.2015 допущен ВАК для публикации основных результатов диссертаций как издание, входящее в международные реферативные базы систем цитирования (Web Science, Scopus) (см. Vak.ed.gov.ru Перечень журналов МБД 16.03.2018г)

Аннотации (04.2022) : Термооптика коллиматора, радиационно охлаждаемого в вакуумных условиях

Термооптика коллиматора, радиационно охлаждаемого в вакуумных условиях

DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-04-23-33

УДК 535.015; 536.33

Игорь Юрьевич Дмитриев1, Анна Алексеевна Котмакова2, Юрий Александрович Резунков3*

 

Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения, г. Сосновый Бор, Ленинградская обл., Россия

1dmitrieviu1950@mail.ru  http://orcid.org/0000-0003-4426-8191

2anechka_kotmakova@mail.ru   http://orcid.org/0000-0001-6804-3718

3yuri@sbor.net                     http://orcid.org/0000-0001-9136-5555

Аннотация

Испытания инфракрасной оптико-электронной аппаратуры с охлаждаемой оптикой, работающей в режиме ограничения фона, проходят в условиях вакуума и низкого радиационного фона. Последнее достигается охлаждением оптических элементов коллиматора и исключением прямой засветки входного зрачка аппаратуры «тёплыми» элементами вакуумной камеры. Предмет исследований. В данной работе исследуется термооптика двухзеркального коллиматора, охлаждение зеркал которого осуществляется при теплообмене инфракрасным излучением с охлаждаемыми цилиндрическими экранами в составе термостата, специально разработанного для охлаждения коллиматора. Описание метода. Режимы охлаждения коллиматора рассчитываются с учётом как теплофизических характеристик материалов, так и конструктивных особенностей элементов, входящих в состав термостата и коллиматора. В расчётах используется теплофизическая модель теплового равновесия в замкнутой системе твёрдых тел. Предварительно рассматривается вопрос о выборе конкретного материала для зеркал коллиматора. В качестве параметра, определяющего выбор, используется термостабильность материала зеркала, равный отношению коэффициента линейного температурного расширения β к коэффициенту его теплопроводности l. В работе в качестве материалов для инфракрасных зеркал рассматривались ситалл, кремний и карбид кремния. Основные результаты. Показано, что величина термодеформаций определяется не только возникающими градиентами температуры в плоском зеркале, но и изменением кривизны зеркальной поверхности при общем охлаждении неплоских зеркал. При этом максимальный перепад температуры по поверхности наблюдается для зеркала из ситалла. В зеркале из карбида кремния перепад температур много меньше. Это связано с тем, что теплопроводность карбида кремния на два порядка выше, чем у ситалла. Соответственно, термодеформации зеркальной поверхности также меньше и в плоском зеркале из карбида кремния. Эти результаты соответствуют критериальному параметру термостабильности b/l для каждого из приведённых материалов. Однако в случае охлаждения неплоских (сферических или асферических) зеркал расчёты показывают, что их термодеформации обусловлены не только неоднородностью распределения теплового потока по поверхности зеркала, но и общим снижением температуры зеркал. Практическая значимость. При использовании охлаждаемых инфракрасных зеркал в оптических системах следует учитывать возникновение термодеформации их зеркальной поверхности, которое определяется не только возникающими градиентами температуры в объёме материала зеркала, но и изменением кривизны зеркальной поверхности. В этом смысле зеркала из ситалла являются более предпочтительным для использования в термовакуумных условиях, чем зеркала из карбида кремния.

Ключевые слова: коллиматор, термостат, теплообмен излучением, тепловой баланс, термодеформации

Ссылка для цитирования: Дмитриев И.Ю., Котмакова А.А., Резунков Ю.А. Термооптика коллиматора, радиационно охлаждаемого в вакуумных условиях // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 4. С. 23–33. DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-04-23-33

Коды OCIS: 110.3080; 230.4040.

 

Список источников

1.    Гектин Ю.М., Зорин С.М., Трофимов Д.О., Андреев Р.В. Криогенно-вакуумная установка // Патент России RU 2678923 C1. 2019.

2.   Боровков Д.А., Бурец Г.А., Денисов Р.Н., Захаренко В.Ф., Пуйша А.Э., Олейников Л.Ш., Фомин Г.Н. Вакуумно-криогенный стенд // Патент России RU 2591737 C2. 2016.

3.   Дмитриев И.Ю., Котмакова А.А., Резунков Ю.А. Метод расчёта термостата для наземных испытаний ИК оптико-электронных систем // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. Вып. 2. C. 223–231.

4.   Баева Ю.В., Демин А.В., Ханков С.И., Жуков С.И. Моделирование теплового режима и термоаберраций малогабаритного космического телескопа // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 2012. Т. 55. № 7. С. 68–74.

5.   Дзитоев А.М., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Термоаберрация внеосевого зеркала, вызванная температурным перепадом по его толщине // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 8. С. 47–53.

6.   Кожевников И.Г., Новицкий Л.А. Теплофизические свойства материалов при низких температурах. Справочник. М.: Машиностроение, 1982. 345 c.

7.    Баёва Ю.В., Ханков С.И. Принципы выбора материалов зеркал для криооптических систем по совокупности теплофизических параметров // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Техника телевидения. 2014. № 2. С. 111–125.

8.   Зверев В.А., Кривопустова Е.В., Точилина Т.В. Оптические материалы. Ч. 2. Санкт-Петербург: ИТМО, 2013. 248 с.

9.   Дзитоев А.М., Лаповок Е.В., Ханков С.И. Возможности повышения термостабильности приёмного зеркала телескопа за счёт управления условиями теплообмена на его тыльной поверхности // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 12. С. 35–41.

10. Мирошников М.М., Любарский С.В., Любарский Н.Х. Оптические зеркала для космической инфракрасной астрономии // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 4. С. 36–40.

11.  Jamieson T.H. Thermal effects in optical systems // Optical Engineering. 1981. V. 20. № 2. P. 156–160.