Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

10.5 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2223 / 2623 24 25 26 > Следующая >>>

Глава 9

ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ ЗАТВОРОВ ЖАЛЮЗИ

Затворы жалюзи имеют сравнительно большое число ламе лей (десять, двенадцать). Если ламели имеют прямоугольную форму, то осп их вращения параллельны. Такие затворы называ ются «параллельные жалюзи» (рис. 125).

Если ламели имеют форму трапеций, то оси их вращения должны пересекаться в точке, лежащей на оптической оси объ-

	ектива.		Такие		затворы
	называются			«радиаль
	ные	жалюзи»				(рис.
	126).
	Оси		вращения			всех
	лепестков,			как	у	па
	раллельных, так					и у
	радиальных				жалюзи
	лежат		в одной		плоско
	сти,	перпендикулярной
	оптической			оси объек
	тива.
Рис. 125. Затвор с параллельными жалюзи	Все ламели				должны
	вращаться			одновремен
	но в одну			н ту же		сто-

рону с одинаковыми угловыми скоростями. Следовательно, все они механически связаны между собой.

Когда их плоскости параллельны оптической оси объектива, лучи света проходят через затвор (затвор открыт полностью). При повороте ламелей в ту или другую сторону из этого положе ния на угол, близкий к 90°, когда плоскости лепестков образуют плоскость, перпендикулярную оптической оси объектива, лучи света не могут проходить через затвор (затвор закрыт).

Чтобы в закрытом состоянии затвора не было щелей (отсут ствие засвечивания эмульсионного слоя), ламели затвора долж ны быть несколько шире расстояния между их осями, т. е. долж ны накладываться одна на другую. Поэтому в закрытом состоя нии затвора они и не лежат в плоскости, перпендикулярной оптической оси, а отклонены от нее.

220


Затворы жалюзи	могут располагаться		между	линзами		объ
ектива, но обычно	они устанавливаются		между	объективом и
плоскостью изображения.
В последнем случае затвор должен располагаться					в	непо
средственной близости к объективу, и		отнюдь не		может		быть
приближен к плоскости изображений,		ибо в противном			случае
на снимке появятся полосы.

Так как в отличие от других типов ламели жалюзи в откры том состоянии затвора не выходят из пучка световых лучей, то, следовательно, затворы жалюзи никогда полностью не откры вают действующее отверстие. По следнее обстоятельство влияет на оптический к. п. д., уменьшая по следний. Сечение ламелей в откры том состоянии затвора жалюзи со ставляет до 9% площади светового отверстия затвора.

Если ламели движутся непрерыв но, то закрывание действующего от верстия объектива начнется тотчас

же после открытия.			схема	Рис. 126. Затвор с радиальными
На рис. 125		изображена		жалюзи
затвора с параллельными жалюзи в
закрытом	состоянии. Связь		между	ламелями	обеспечивается
зубчатой	рейкой,	сцепленной	с трнбками осей		ламелей.

На рис. 126 изображена схема с радиальными жалюзи, а так же его ламель, имеющая форму трапеции. На внешней полуоси ламели имеется трибка. Этими трнбками ламели входят в за цепление с зубчатым венцом. Из рис. 126 следует, что габарит ные размеры затвора невелики по сравнению со световым от верстием. В открытом состоянии затворов жалюзи ламели не выходят за пределы отверстия.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ЖАЛЮЗИ

	1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
	При выдержке ламели должны повернуться на угол несколь
ко	меньший 180°. При следующей экспозиции		они вращаются
на	такой же угол в	противоположную сторону.	Такие затворы
являются затворами		прямого действия.

Но можно сделать и так, что во время одной экспозиции ла мели будут во время открывания двигаться в одну сторону, а во время закрывания — в обратную, возвращаясь в исходное поло жение (затворы возвратного действия).

Ламели имеют прямоугольную форму и делаются из листо вого материала (металла).

Рис. 127 изображает вертикальное сечение камеры с затво ром параллельные жалюзи, поставленным за объективом.

Р	,	Р
	1	г т

Рис. 127. Схема вертикального се чения камеры с затвором парал лельные жалюзи:

РР — плоскость изображении; АА —

плоскость	осей ламелей;		О —	по
следний	компонент	объектива;		а —
удаление	плоскости	осей	ламелей	от
плоскости	и з о б р а ж е н и й		(фокальной

плоскости); е — ширина ламели; с —


расстояние		м е ж д у	осями	соседних
л а мелей;		/' — фокусное		расстояние
камеры;	/ V — число		ламелей; v — ко
э ф ф и ц	и е н т перекрытия ламелей .

Минимальная ширина ламелей должна быть больше рассто яния между осями соседних ламелей, т. е. е > с.

Угол поля зрения при этом

		2wKp = 2 arctg -							(240)
Отношение		разности	е — с к расстоянию			с является			коэффи
циентом перекрытия ламелей v,
			v = • е—с						(241)
Коэффициент v принимает значения от 0,2 до 0,4.
Увеличение		коэффициента		перекрытия		ламелей		сопровож
дается:
улучшением светонепроницаемости					затвора		в закрытом со
стоянии; уменьшением			выдержки;		увеличением			оптического
				к. п. д., угла			разгона		затвора
				и момента инерции					ламелей.
					Уточним		угол		поворота
				ламели ао при выдержке. На
				рис. 128 изображены две со
Рис.	128. Схема	к расчету угла у		седние ламели / и 2 толщи
				ной б и расстоянием					между
				осями с в закрытом					положе
нии	затвора. Ось симметрии			каждой	ламели		отклонилась от

плоскости АА осей ламелей на угол у. На такой же угол у они не дойдут до плоскости АА после выдержки.

Следовательно, угол поворота ламели при выдержке а0 = я — 2у,

где

222

В первом приближении можно считать, что ао = 180°, так как в современных затворах угол у не превышает 10 угловых минут.

На рис. 129 изображены три смежные ламели 2 и 3 в пучке параллельных лучей, перпендикулярных плоскости АА осей ла


мелей с осями вращения 0\									02	и 03 . На угле разгона <хр ламели
не	пропускают						лучей.			с
Время,			затраченное					на
прохождение					этого		угла,
является			временем				разго
на	затвора.
	На	угле		aD		поворота
ламелей				обеспечивается
выдержка.				Этот		угол		на
зовем		углом			выдержки.
Проекция				ребра		ламели
на	плоскость				АА	прохо			Рис.	129. Схема для определения углов ар ;
дит за это время						путь с.			ав;	Оа

На угле выбега аа ла мели продолжают двигаться. В конце движения можно приме

нять амортизацию для смягчения удара. Угол aa

называют углом

амортизации. Сумма всех трех

углов

равна ~ 180°

а р + а в + а а = я—2у ^ л.

Величины

этих

углов

зависят

от

коэффициента

пере

крытия ламелей v, но сумма

их всегда остается

постоянной.

Для пучка лучей, параллельных оптической

оси, <ар =

а а .

2. ЗАКОНЫ ДВИЖЕНИЯ ЛАМЕЛЕЙ

Предположим, что затвор

жалюзи

расположен

в пучке лу

чей, параллельных

оптической оси. Пусть ламели

затвора

при

выдержке вращаются в одну сторону. Для упрощения

считаем

угол поворота ламелей равным 180°.

Открываемая двумя соседними ламелями площадь находится

между

точками

М\ и М2

(рис. 130).

В этом промежутке

лучи

света

проходят

сквозь затвор, поступая на эмульсионный

слой.

В этот же момент времени все лучи, расположенные

между

точ

ками М2 и Мг

и аналогичными

им, отсекаются

ламелями

и не

попадают на светочувствительный слой.

Чем быстрее точки М\ и М2 двигаются

каждая в свою сторо

ну в начале выдержки,

тем быстрее

открывается

световое от

верстие затвора. Точки

М\ и М2

есть

сечения

проекции

ребер

ламелей на плоскость АА. Закон движения этих точек влияет на оптический к. п. д. затвора. Путь, пройденный точкой М2 при повороте ламелей на угол а, обозначим буквой s. Найдем закон движения точки М2 для разных случаев движения ламелей.

Из рис. 130 следует, что

s = 0,5[c—ecosa].

223

Из формулы (241) найдем

е = c(l + v).

Сделав подстановку, получим
s = 0,5с[1 —(1 + v)cos а].	(242)

Угол а является функцией времени т и в зависимости от ха рактера движения определяется выражениями

	da	const	а = сот,
при	а = dx	const
при	а = dx
при а	const		а =

где со - угловая скорость ламели; е—угловое ускорение.

Рис.

130. Действие

ламелей

при

Рис.

131. График

путь —

время

открывании

затвора

при

а = const

При равномерном вращении

ламелей

s = 0,5c[l—(1 +V)COSCOT].

(243)

При равноускоренном

вращении

s =

0,5c

1—(1

+v)cos-

(244)

Из

уравнения (242)

следует, что

если v >

0, а угол а доста

точно

мал

(а <

а р ) ,

то

величина

может

принять

отрицатель

ное

значение.

Это

происходит

вследствие

наличия

перекрытия

ламелей и показывает, что хотя ламели и начали двигаться, но выдержка еще не началась.


С другой стороны, если путь, пройденный				точкой М2,		больше
расстояния между		осями,	т. е. s > с, то это	означает,		что	вы
держка закончилась, а ламели еще движутся.					отрезка с.
На	рис. 130 отсчет s условно ведется от середины
По	уравнению	(243)	построены графики	(s, т)	(рис.		131).

224


По этим		графикам легко найти выдержку t,					время разгона
/ р и время		амортизации ta.	Ординаты ОА\ = tp			(при v = 0,1) и
СМ4 (при v = 0,4) определяют время					разгона затвора,			так как
только в точках А\ и А4 начинается					выдержка. Отрезки А\ВХ =
= ил	(при v = 0,1) и ААВ4		= t0i4	(при v = 0,4)		пропорциональ
ны выдержкам при соответствующих v.
В точках В\ и Б 4 выдержка				заканчивается,		но ламели еще
продолжают двигаться. В точке				С движение заканчивается.
Кривые, приведенные на рис. 131, показывают,							что коэффи
циент перекрытия ламелей влияет на разгон и время								амортиза
ции. При увеличении коэффициента					v выдержка		уменьшается,
а разгон и амортизация увеличиваются.
3. РАЗГОН ЗАТВОРА И ВЫДЕРЖКА
Из	рис. 131 следует, что при одинаковых угловых							скоростях
вращения ламелей выдержка будет					тем больше,		чем меньше
коэффициент перекрытия ламелей.

При коэффициенте перекрытия больше нуля v > 0 выдержка начинается позже, чем начнется движение ламелей. Точно также

они еще

продолжают

движе-

Таблица 24

нпе

после

окончания

вы

держки.

В ы д е р ж к а

в м с

При

равномерном

враще

при

с мальтий

нии время разгона

равно вре

ским м е х а

co-const

е-const

мени

амортизации,

при равно

н и з м о м

ускоренном

движении

время

разгона

значительно

больше

0,1

7,4

5,7

7,2

времени

амортизации.

0,2

6,1

4,75

7,0

Табл.

показывает

зави

0,3

5,4

4,1

6,8

симость выдержки

от коэффи

0,4

5,0

3,6

6,7

0,5

4,8

3,3

6,5

циента перекрытия

ламелей.

Рассмотрим

зависимость

между временем разгона и выдержкой для различных

скоростей

движения ламелей, если последнее равноускоренное.

Из уравнения (244) .находим время

с—2s

т = 1 /

— arccos

; с (1 ч- -v)

По этой формуле была подсчитана выдержка t для различ

ных

значений

коэффициента

перекрытия

v при заданных вели

чинах времени t0 движения ламелей.

между

временем

Выдержка

определялась

как

разность

от начала движения до конца

выдержки

и временем раз-

гона.

для t0 от 0,004 до

Произведенные таким

образом

подсчеты

0,028 с, v от 0 до 0,5 и с =

10 мм (е = 2я : 1£)

представлены гра

фиками на рис. 132.

15 Заказ 1069

2 25


По рис. 132 можно найтн время движения ламелей						в мил-
лисекундах по заданной	выдержке t.	Для		этого	от	ординаты
	выдержки ведем			горизонталь, а от
	выбранного значения				коэффициента
	перекрытия v ведем вертикаль до пе
	ресечения их		в точке А.			В нашем
	примере точка А совпала					с кривой,
=28не	имеющей	=	12 мс.

4. РАСЧЕТ ЗАТВОРА ЖАЛЮЗИ*

Рис. 132. График		зависимо
сти выдержки от		коэффици
ента v при	а = const и при
параметре	/0

При переменной приведенной массе затворы жалюзи следует рас считывать графоаналитическим спо собом. Но во многих случаях приве денная масса (приведенный момент инерции) является величиной по стоянной. В последнем случае рас чет выполняется аналитически.

На рис. 133 показана принципи альная схема затвора жалюзи.

При спуске затвора вместе с ламелями 1 в движении участвуют: рейка 2 массой т2\ качающийся ры-

	Рис. 133.	Схема
	затвора	жалюзи
чаг 4 с моментом инерции / 4 ,	кулиса 5 с моментом инерции / 8 ,
сектор 7 с моментом инерции	/ 7 , шестерня 5 с моментом инерции

* Параграф 4 написан Н. П. Заказновым.

226

/ о, маховичок 6 с моментом инерции Je\ момент инерции N									ламе
лей с трибками равен	NJ\.
Общая приведенная		масса		без учета к. п. д. механизма					(точ
кой приведения является конец А рабочей пружины 3)
NJ{		^±y		+ m 2 P+ j i	+	J 8	^ - L J	+
\ Ri	P	+	(J5	+ Je)(^-^-—)2].		R7	p J J		(245)
				\ r 5
Обозначения величин,			возводимых		в	квадрат,		ясны из
рис. 133. Знак приближенного				равенства	оправдывается неболь
шими углами качания рычага 4 и кулисы 8.
Для наименьшей	выдержки			механизм		изменения		выдержек

(детали 5, 6 и 7) устанавливают так, чтобы g = 0. В этом слу чае приведенная масса

	NJX	I \ 2	. ... ,0		. Г .		Г	/_/_	(246)
	NJX	(J-y	+ m2P		+ Ji	+	Jfi	Р	(246)
								Р
С учетом к. п. д.
	Ж =	9%	cnv	_	ш ' °	,			(247)
	Ж =	^ Ч		=		,			(247)
		ЧМ1			Т)м2			ламелей;
где	T J M I — - к . п. д. всего механизма			движения				ламелей;
где					—

—к. п. д. без механизма изменения выдержек.

Взатворе жалюзи энергия упругой деформации рабочей пру жины (пружин), кроме превращения в кинетическую энергию движения ламелей и преодоление трения, расходуется на прео доление аэродинамического сопротивления, возникающего при вращении ламелей. Однако, исследования показали, что влия нием аэродинамического сопротивления на выдержку можно пренебречь.

На рис. 134 представлена характеристика взведенной пружи ны, перемещающей приведенную массу Ш.

Дифференциальное уравнение движения конца пружины в со ответствии с рис. 134 будет следующим:

Ж ' х - £ ( х т а х - х ) = 0,	(248)
где 'х — абсцисса, определяющая положение конца	пружины;
х — ускорение конца пружины, соответствующее	координа

те х;

— приведенная масса механизма движения ламелей с уче том к. п. д. этого механизма, Ж ~ const;

*max — величина наибольшей деформации пружины; k — жесткость пружины,

-Ртах

(Ртах — усилие на конце пружины в момент начала движения).

15*

227

Разрешая уравнение (248) относительно времени в пределах перемещения конца пружины от начала до конца выдержки, по лучим, что наименьшая выдержка

\ / ~	ш ' х ™ *	[arcsin ( - £		1	-arcsin	1
*	^max	L	V A 'max
						(249)
где SR' —приведенная масса согласно равенству						(247);
[г — перемещение конца пружины от момента начала дви
жения до конца			выдержки;

f\ — перемещение кон ца пружины от мо мента начала дви жения до начала выдержки.

Для выбора парамет ров пружины, обеспечива ющей заданное значение наименьшей эффективной выдержки

f > v W V W A A A A ^ / V W 4 3

					^эф mill	Л^п
Рис. 134. Характеристика			пружинного	дви-	(г) — оптический		к. п. д.
Рис. 134. Характеристика			пружинного	дви-	затвора),	необходимо
гате.гя затвора	жалюзи				затвора),	необходимо
					ЗНаТЬ A'max — Наибольшую
деформацию	пружины, включая			и ее предварительное			натяже
ние х0, а также наибольшее усилие на конце пружины							Р т	а х .
Из рис. 134 следует, что
			х0					(250)
			х0
где ха— рабочий ход конца пружины;						затвора.
Prain — усилие на конце пружины					после спуска	затвора.
Обозначим через z			отношение	Р	* , величина которого			мень-
Обозначим через z			отношение	т а	* , величина которого			мень-
				^"min				меха
ше двух (большее значение z создает нежелательный для								меха
низма затвора перепад усилий в начале и в конце цикла							работы).
Угол поворота		каждой ламели за цикл (см. рис. 129)					пример
но равен л.
Следовательно		(см. рис. 133),

V I

Используя равенства (250), получим

XQ	Л'п .
	—

2—1	(251)

•''max — х п

г—1

Величина Р г а ах вычисляется из формулы (249), в которой

/ i = - p «Р.

f2 = - ^ K + aB) (см. рис. 129).

Для получения выдержки, большей ^т щ, подключается меха низм изменения выдержек (детали 5, 6 и 7 на рис. 13).

5.НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВЫДЕРЖКИ ПО ПОЛЮ СНИМКА

Узатворов параллельные жалюзи в направлении, перпенди кулярном осям ламелей, по полю снимка имеет место неравно мерность выдержки, возникающая вследствие того, что для раз


ных углов w между оптической осью и лучами,										встречающимися
с плоскостью,			проходящей через					оси вращения		ламелей, начало
и	конец	выдержек			соответствен
но	неодновременны.
	На рис. 135 показана зависи
мость изменения					величины		вы
держки		t в функции угла w для
случая, когда время поворота ла
мелей		А) = Ю мс;			коэффициент
перекрытия ламелей v = 0,3; рас
стояние		между		осями		ламелей
с = 10 мм. Кривая					1 относится к
равномерному			движению,				2 — к
равноускоренному					и 3 — к затво
ру с мальтийским				механизмом.							45° w
	Рассмотрение этих кривых по							Рис. 135.	Графики		изменения
зволяет		отметить, что:						выдержек	по полю		снимка при
	1) при равномерном					вращении		разных характерах			движения
ламелей		(кривая			1)	равномер

ность выдержки по полю кадра большая, чем при равноускорен ном движении, падение выдержки при w = ±45° достигает 35%;

2) при равноускоренном движении ламелей общая неравно мерность в правой части превосходит 50%, т. е. хуже, чем при равномерном движении, в левой же части снимка падение не превосходит 10%;

229

<<< < Предыдущая 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2223 / 2623 24 25 26 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ