книги из ГПНТБ / Мельников А.А. Теория и расчет фотозатворов

ре основные группы: центральные затворы

прямого

действия,

центральные затворы возвратного действия,

ротативные цент­

ральные затворы, комбинированные затворы,.

У затворов прямого действия диски при выдержке

вращают­

ся в одну сторону. У затворов же возвратного действия

(альтер­

нативных) перед началом закрывания отверстия диски

(ламели)

меняют направление вращения.

Основная разница между затворами прямого действия и ро-

тативными состоит в том, что у первых пружина заводится на

ротативных — движение дисков установившееся

и приводом яв­

ляется электродвигатель.

При наличии возвратного, движения дисков достаточно сох­

ранить только их часть в виде сектора, которая

необходима для

закрывания действующего отверстия.

Удаление излишней

части дисков выгодно

с

динамической

точки зрения, так как

их масса (момент

инерции)

уменьшается,

а кроме того уменьшаются габаритные

размеры

затвора.

шого диаметра п в этом отношении

они не могут

конкурировать

с такими затворами, как жалюзи и шторными.

Число ламелей центральных затворов может быть от 2 до 6

(обычно от 3 до 5).

Конструкция центральных затворов должна исключать воз­

можность засекания ламелей.

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ

ЗАТВОРЫ

ПРЯМОГО

ДЕЙСТВИЯ

И

РОТАТИВНЫЕ

У затворов прямого действия ламель имеет обязательно сим­

метричную

относительно

некоторой

оси NN форму. Ось

симмет­

рии пересекается

с осью вращения ламели

(рис.

104). Она

пред-

__о^

ставляет собой

диск,

имеющий

секторный вырез с угловой шири­

ной ао. При вращении ламели по

часовой стрелке ребро 1 открыва­

ет отверстие объектива и, поэто­

му является ребром входа. Ребро

2 закрывает отверстие и являет­

ся ребром

выхода.

Все ламели могут быть одина­

ковыми, но могут быть и разны­

ми (попарно). Последнее зави­

сит от способа расположения ла­

мелей. У некоторых затворов две

противоположные

ламели распо­

ложены в одной плоскости и име­

ют

сумму

наружных

диаметров

меньше

диаметра

окружности

центров

их

вращения.

Две

же

другие

ламели имеют

большой

наружный

диаметр и

расположе­

ны одна выше первых двух, а другая ниже — такая

конструкция

сделана с целью исключения

засветки

при закрытом

затворе.

с четырьмя одинаковыми ламелями.

Каждая ламель (диск) изображенного затвора

вращается

вокруг своей оси по часовой стрелке. Оси вращения

обозначены:

О,; 02 ; 03 ;

04 .

Ребра

0{ах; 0 2 а 2 ; ... начинают и производят открывание дей­

Ребра O i C \ ,

О4С4 закрывают действующее отверстие затво­

ра, и поэтому они являются ребрами выхода.

У изображенного на рис. 104 затвора ребра

входа и выхода

представляют собой

прямые

линии, следовательно

«радиус»

ребра входа (и выхода) затвора равен бесконечности

(г3 = оо).

Угол между касательными

(например ZAO2B)

к окружности

щения

соответствующего

диска,

обозначим

р, т. е. ZAO2B = 6.

Центральный угол между ребрами входа и выхода

каждого

сектора

обозначим через

ао, т. е.

Za\0\C\

= Za202C2

=

... = «0.

выхода к углу в между касательными к окружности

действую­

щего отверстия затвора

т = ^В.

(189)

рачиваются на угол

За время фазы закрывания диски также

поворачиваются на угол

Поворот каждого диска за выдерж­

ку равен ао-

Найдем оптический к. п. д. центрального

затвора.

Из рис. 69 следует, что

ц =

пл.

OBCG

Р

n Q r i s

= — .

(190)

пл. OAEG

Ра

Полагаем, что вращение дисков равномерное, тогда

Л = Р 3

и

P< = PS\

но

P = pl + p2 +

P3 + Pi

+ P5

= 2Pl+P2

+ 2P4,

а из рис. 69 следует, что

Подставляя эти значения в равенство

(190), найдем

т | д о 0 - 0 , 5 | > + ДпР.

( 1 9 1 )

а0

л =

m - O . S + Aq

9 2

Г] = , п ~ 0 , 5 +

Д т 1

т

т

(т

2s

1).

2.

ДИАФРАГМИРОВАНИЕ

Диски за выдержку поворачиваются на угол ао.

При равномерном вращении дисков выдержка

f _ «о

0)

где

t — фактическая выдержка;

со — угловая скорость диска;

ао — угловая ширина отверстия в диске.

Так как угол поворота дисков за выдержку не зависит от дей­

Затвор с четырьмя дисками изображен на рис.

104.

На

рис. 104:

га — радиус центров дисков;

г0

— радиус диафрагмы;

ребрами

дис­

b — сторона многоугольника, образованного

ков;

/г — расстояние от центра

действующего

отверстия затвора

до ребра входа (или

выхода).

F\

— площадь открытия в пределах от h =

0 до h — го cos сро;

F2

— площадь открытия в пределах от h = r0

cos сро до h = r0-

Из рис. 104 находим

180°-

где N — число дисков.

ф 0 =

0 cos ср0 площадь открытия

опре­

В пределах от h =

0 до h = г— '

деляется уравнением

(как площадь многоугольника)

F^NhHgqo.

(193)

^ 2 = ^ 0 - ^ 1 . . .

( 1 9 4 >

•F2 = Q,5Nrl

2 л

-2ф + з т 2 ф

откуда

Ф = arccos •

Произведя

подстановку,

найдем

F2

= 0,5Nrl

2 л

2 arccos — + sin (larccos

(195)

N

h

Следовательно,

восходящая

ветвь (рис. 105) разбираемого за­

твора

в пределах

от 0 до r 0 cos ф0

определяется уравнением

(193), а

7гГд

в пределах от r0

cos фо до г0

— урав­

нением

(195).

Определим

оптический

к. п. д.

затвора при m = 1

V05cpB

r^ft

Pi + P п

Рис. 105. Восходящая

ветвь ха­

ц = .

(196)

рактеристики

центрального

за­

твора с г3

=

СО

где

rQ

COS Ф„

r n

COS ф0

.

. 0

т „

Pt =

j '

Fydh = N tg фо

*\ h2dh = — yVr3

sin фосоэ2

ф0 .

Соответственно

г

p n =

j °

F 2 r f / z = I t r o { 1

— ^ - s i n 9 o + - ^ - sin 3 9o| .

Подставив значения Pi и Рц в уравнение

(196), получим

N

N

sin3

фо + Зл

Sin фо COS2 фо,

Г) =

1

— 51Пфо-. „

л

Зл

Но так как ф0 =

180°, то

л = 1 -

2N

. 180°

(197)

sin

Для подсчетов

Зл

N

в виде

формулу (197) удобнее представить

Л = 1—0,212/Vsin 180°

(198)

величину к. п. д. при. единичной относительной ширине

выреза,

т. е. при т =

1 и при равномерном движении, а также при

N^2.

Чтобы найти к. п. д. такого затвора при т > 1, надо

будет

воспользоваться уравнением (191). Величина же

Дг| найдется

по формуле

ДП = 0,5 — 0,212N sin

(199)

Из формул

(197), (198) и (199) следует, что к. п. д. централь­

ного затвора

(у которого г3 — оо) зависит

только

от числа

дис­

ков и справедливо, когда последнее равно

или

больше

двух

(N > 2).

При двух дисках мы очевидно должны

получить

величину

т] = 0,576, т. е. величину к. п. д. рассмотренного

выше

(гл. 1,

Данные табл. 19 показывают

влияние числа дисков на т) и Дт].

Таблица 19

N

2

3

4

5

6

0,576

0,449

0,399

0,376

0,364

Дт|

0,076

—0,051

—0,101

—0,124

—0,136

ра,

площадь

открытия F будет наибольшей

в том случае, если

она

состоит

из свободного круглого сечения

и ряда площадок,

распространяющихся от центра диафрагмы к краю.

Число этих площадок равно числу дисков затвора.

Площадь

открытия такой формы получается

в затворе, изо­

браженном на рис. 106, у которого ребра дисков

(ребра входа и

При повороте

дисков

на угол та затвор

откроет

площадь

F,

определяемую уравнением

F = N

—

(sinго,+ sin ф2) +

360°

2

v

M i l

Это и есть уравнение

восходящей

ветви

характеристической

кривой рассматриваемого

затвора.

К- п. д. открытия по рассматриваемого

затвора

2 + (

•

"Р° V

N

(

s m

T J

ctg

Фо

sin фо

фол

3 sin фо

6

360

Это

означает, что

если

от­

носительная ширина

отверстия

такого затвора

равна

единице,

вращение дисков

равномерное,

то к. п. д. затвора

определит­

ся уравнением

Л = £ — ,

(200)

я

где

2 + ^sin

3

C t

g ^

-

6

2

Рис. 106. Затвор

с ребрами входа

„ .

Фо

sin фо

+ яфо360

в виде

ломаной

линии

3sin

—

2

здесь

фо — угол между соседними отрезками ломаной линии реб­

ра

входа

360°

Фо = - N

Чтобы найти к. п. д. такого затвора

при относительной

шири­

не отверстия,

не равной

единице

(пг >

1), надо

опять-таки вос­

пользоваться уравнением

(191).

Величина An определяется

уравнением

N

(201)

Л г | = £ — — 0,5,

или

Дп =

г,

. - 0 , 5 .

как и у двухшторного

затво­

Таблица

20

ра, и ребра входа и выхода

2

из ломаной

превратятся

в

N

3

4

5

6

прямую, так как угол

ф0

=

= 180°

20

при

т = 1

фо

180°

120°

90°

72°

60°

Из табл.

£

0,904

0,661

0,507

0,415

0,347

следует, что у затвора с реб­

0,576

0,632

0,645

0,660

0,662

рами входа

и выхода,

огра­

0,076

0,132

0,145

0,160

0,162

ниченными ломаной, к. п. д.

увеличивается

с увеличени­

ем числа дисков. Наиболее

благоприятное

число

дисков

будет

4 и 5. Дальнейшее увеличение числа дисков будет

мало эффек­

тивно.

5. ВЛИЯНИЕ

ЧИСЛА ДИСКОВ НА ОПТИЧЕСКИЙ

К. П. Д.

Выше, в пп. 3 и 4 аналитически

было показано

влияние

чис­

На

рис. 107, а изображены текущее

значения

фигуры от­

крытия

отверстия

объектива у затворов

с ребрами

и выхода

в виде прямых (г3

= оо) при различном

числе N дисков. Из от­

Тогда, при N = 2 открытая

площадь

^

= 2 =

^1

+ 2/^,

при N = А

F N=i = FX

+ 4F4 ,

при N = 8

FN=$ =*Fi + 8F 8 ,

при N = оо

FN^OO

=

F X .

Из рис. 137, а следует, что 2 F 2

> 4f 4 >

8 F 8

и т. д.

Значит, при одном и том же угле поворота ламелей выделен­

ный круг радиуса г остается

постоянным,

а

дополнительные

к нему площадки 2 F 2 ; 4 F 4 и т д. с увеличением

числа

дисков

явно уменьшаются. При N = оо площадь дополнительных пло­

щадок равна 0. Это обстоятельство объясняет

и

подтверждает

уменьшение к. п. д. у затвора с г3 = оо.

линии

У затвора с ребрами входа

и выхода в виде ломаной

картина получится несколько иная

(рис. 107, б). Также выделим

вписанный круг радиуса г. Имеем