衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置製造方法
2023-06-28 15:12:31 3
衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，包括上平臺等，上平臺沿圓周方向有三個均勻分布的矩形凸臺用於和吸振器轉接件連接；上平臺沿圓周方向有三個均勻分布的梯形角，且梯形角位於相鄰兩個矩形凸臺的對稱面上，梯形角上有若干直徑為3.3mm的第一光孔用於和上轉接件連接；下平臺沿圓周方向有三個均勻分布的凹槽用於和下轉接件連接；上轉接件、隔振器、動片、阻尼層、定片和襯套組合成為隔振器組件，上平臺和下平臺通過下轉接件、隔振器組件連接；調諧質量塊和吸振器彈性單元連接成為吸振器組件。本發明能夠顯著降低飛輪在軌運行時引發的微振動響應，保證星上高精度敏感載荷在軌運行時的穩定性、可靠性和安全性。
【專利說明】衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種減振裝置，具體地，涉及一種衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國衛星朝著高精度、高穩定性、長壽命方向發展，其搭載的敏感載荷對平臺微振動環境要求越來越苛刻。研究發現，飛輪振動是影響衛星有效載荷性能指標的主要因素，飛輪振動主要由於其轉子質量分布不均、結構撓性、電機控制器誤差和軸承噪聲等因素產生。常用的飛輪振動控制方法有阻尼減振、吸振、結構剛化、隔振等等。阻尼吸振只有在共振時效果明顯；吸振的減振頻帶較窄；結構剛化會增加衛星質量；被動隔振的抑振頻帶窄，而主動隔振相對複雜，可靠性不高。
[0003]對於上述缺陷，若能夠提供一種衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置即可有效解決上述問題，聯合減振裝置充分綜合了隔振和吸振方法的優點，對飛輪的振動響應進行控制。經現有技術的文獻檢索發現，目前還沒有用於衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，該聯合減振裝置的設計約束主要包括三個方面:一是要降低衛星在軌運行時飛輪安裝板的振動響應；二是要實現結構的輕量化設計和包絡尺寸的優化設計，節省整星資源；三是要用聯合減振裝置代替原有的飛輪支架，減低成本。為此，提供一種質量輕、尺寸小、製造容易、成本較低、性能優異的隔振與吸振聯合減振裝置，成為業內亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，通過隔振器和吸振器彈性單元能夠顯著降低飛輪在軌運行時引發的微振動響應，保證星上高精度敏感載荷在軌運行時的穩定性、可靠性和安全性。
[0005]根據本發明的一個方面，提供一種衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，包括上平臺、吸振器轉接件、吸振器彈性單元、調諧質量塊、襯套、下轉接件、下平臺、定片、阻尼層、動片、隔振器和上轉接件，上平臺沿圓周方向有三個均勻分布的矩形凸臺用於和吸振器轉接件連接；上平臺沿圓周方向有三個均勻分布的梯形角，且梯形角位於相鄰兩個矩形凸臺的對稱面上，梯形角上有若干直徑為3.3mm的第一光孔用於和上轉接件連接；下平臺沿圓周方向有三個均勻分布的凹槽用於和下轉接件連接；上轉接件、隔振器、動片、阻尼層、定片和襯套組合成為隔振器組件，隔振器組件共有三個，三個隔振器組件的三根軸線匯交於一點，匯交點位於上平臺的上方，上平臺和下平臺通過下轉接件、隔振器組件連接；調諧質量塊和吸振器彈性單元連接成為吸振器組件，吸振器組件共有三個，且三個吸振器組件沿上平臺圓周切線方向均勻分布。
[0006]優選地，所述上平臺的上表面有六個直徑為8.5mm的第二光孔用於和一個衛星飛輪連接。
[0007]優選地，所述下平臺有十個直徑為6.5mm階梯孔用於和衛星蜂窩板連接。
[0008]優選地，所述隔振器組件在上平臺上的分布半徑為25mm?125mm。
[0009]優選地，所述三個隔振器組件的軸線與上平臺的夾角為30°?150°。
[0010]優選地，所述吸振器組件通過吸振器轉接件連在上平臺上。
[0011]優選地，所述吸振器組件在上平臺上的分布半徑為30mm?130mm。
[0012]優選地，所述隔振器和吸振器彈性單元都採用多槽型空心金屬圓柱的構型。
[0013]優選地，所述阻尼層採用阻尼材料，阻尼層夾在定片和動片之間。
[0014]優選地，所述襯套和下轉接件之間通過第一螺釘進行固定。
[0015]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0016]本發明的聯合減振裝置採用數值優化和仿真優化理念設計而成，在保證及提升設計性能的前提下實現了聯合減振裝置一輕量化和高性能化。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0017]首先，本發明的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置採用優化設計理念，減振效率在80%以上，具有減振性能優異、質量輕、尺寸小、結構簡單、製造成本低等優點。
[0018]其次，本發明的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置可以代替飛輪支架，飛輪通過聯合減振裝置安裝在蜂窩板上，該聯合減振裝置與蜂窩板的配合簡單，所需安裝空間小。
[0019]最後，本發明的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，只要對隔振器或吸振器彈性單元的尺寸進行適應性修改，就可以滿足衛星飛輪轉速不同時的減振需求，具有較高的通用性，應用前景廣闊。
[0020]經過模態、振動等試驗證明，本發明的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置達到了減振性能優異、質量輕、尺寸小、結構簡單、製造成本低的目的，只要對各尺寸進行適應性修改，就能實現對衛星飛輪不同轉速下的減振目的，從而提高了該聯合減振裝置的適應性，解決衛星在軌運行時飛輪振動響應大的技術問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0022]圖1為本發明衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置的結構示意圖；
[0023]圖2為本發明衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置的左視圖；
[0024]圖3為本發明衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置與衛星飛輪的安裝示意圖。
[0025]圖中:1為上平臺，2為吸振器轉接件，3為吸振器彈性單元，4為調諧質量塊，5為襯套，6為下轉接件，7為下平臺，8為第一螺釘，9為第二螺釘，10為定片，11為阻尼層，12為動片，13為隔振器，14為上轉接件，15為衛星飛輪。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0027]請參閱圖1至圖3，本發明衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置包括上平臺1、吸振器轉接件2、吸振器彈性單元3、調諧質量塊4、襯套5、下轉接件6、下平臺7、定片10、阻尼層11、動片12、隔振器13和上轉接件14，上平臺I沿圓周方向有三個均勻分布的矩形凸臺16用於和吸振器轉接件2連接；上平臺I沿圓周方向有三個均勻分布的梯形角21，且梯形角位於相鄰兩個矩形凸臺的對稱面上，梯形角上有若干直徑為3.3mm的第一光孔17用於和上轉接件14連接；下平臺7沿圓周方向有三個均勻分布的凹槽18用於和下轉接件6連接；上轉接件14、隔振器13、動片12、阻尼層11、定片10和襯套5組合成為隔振器組件，隔振器組件共有三個，三個隔振器組件的三根軸線匯交於一點，匯交點位於上平臺I的上方，上平臺I和下平臺7通過下轉接件6、隔振器組件連接；調諧質量塊4和吸振器彈性單元3連接成為吸振器組件，吸振器組件共有三個，且三個吸振器組件沿上平臺I圓周切線方向均勻分布。
[0028]進一步地，上平臺I的上表面有六個直徑為8.5mm的第二光孔19用於和一個衛星飛輪15連接，如此飛輪與聯合減振裝置連接可靠。
[0029]進一步地,下平臺7有十個直徑為6.5mm階梯孔20用於和衛星蜂窩板連接。如此聯合減振裝置與蜂窩板連接可靠。
[0030]其中，上轉接件14、隔振器13、動片12、阻尼層11、定片10和襯套5組合成為隔振器組件，隔振器組件共有三個，三個隔振器組件的三根軸線匯交於一點，匯交點位於上平臺I的上方，具體地，三根匯交的軸線是指三個襯套5的軸線。上平臺I和下平臺7通過下轉接件6、隔振器組件連接，對飛輪六個方向的振動進行抑制。
[0031]進一步地，上轉接件14通過第一螺釘8和上平臺I連接，隔振器13通過第一螺釘8和上轉接件14連接，襯套5通過第一螺釘8和隔振器13連接，襯套5和下轉接件6之間通過第一螺釘8進行固定，動片12、定片10通過第二螺釘9和隔振器10連接，阻尼層8夾在動片12、定片10中間。
[0032]進一步地，調諧質量塊4通過第二螺釘9和吸振器彈性單元3連接，吸振器轉接件2通過第一螺釘8與吸振器彈性單元3、上平臺I連接。
[0033]進一步地，隔振器組件在上平臺I上的分布半徑為78mm。如此可以降低聯合減振裝置的頻帶寬度。
[0034]進一步地，三個隔振器組件的軸線與上平臺I的夾角為Θ，且Θ的取值為30°?150°。如此可以降低聯合減振裝置的頻帶寬度。
[0035]進一步地，吸振器組件通過吸振器轉接件2連在上平臺I上，進一步降低飛輪的振動響應。為了防止吸振器組件與飛輪幹涉，吸振器組件安裝後的高度應該低於上平臺I的上表面。
[0036]進一步地,吸振器組件在上平臺I上的分布半徑為30mm?130mm (優選地為80mm)
如此可以降低聯合減振裝置的重量和結構複雜程度。
[0037]進一步地，隔振器13和吸振器彈性單元3都採用多槽型空心金屬圓柱的構型，隔振器用於隔離衛星飛輪的振動響應，阻止飛輪向衛星蜂窩板傳遞振動。
[0038]進一步地，阻尼層11採用阻尼材料，阻尼層11夾在定片10和動片12之間，動片12在運動過程中使阻尼層11起到阻尼作用，用於抑制隔振系統共振峰附近的響應，以及衰減系統的高頻能量。
[0039]具體地，本發明的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置中調諧質量塊4、下轉接件6、定片10和動片12都採用lCrl8Ni9Ti型不鏽鋼材料；上平臺1、吸振器轉接件2、吸振器彈性單元3、襯套5、下平臺7、隔振器13和上轉接件14都採用2A14T6型鋁合金材料製成；阻尼層11採用阻尼材料，如丁基橡膠。
[0040]本發明用來降低衛星在軌運行時飛輪轉動時引發的微振動響應，具體工作原理如下:本發明衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置是一種結合隔振和吸振兩者優點的減振裝置，三個隔振組件用於降低飛輪六個方向的振動響應，三個吸振組件用於進一步降低飛輪的振動響應，從而達到大幅衰減飛輪微振動響應的目的。
[0041]本發明衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置用於降低飛輪等振源在軌運行時引發的微振動響應，保證星上高精度敏感載荷在軌運行時的穩定性、可靠性和安全性，具有質量輕、尺寸小、結構簡單、裝配方便、製造成本低、適用性強等優點，具有較高的通用性。
[0042]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，包括上平臺、吸振器轉接件、吸振器彈性單元、調諧質量塊、襯套、下轉接件、下平臺、定片、阻尼層、動片、隔振器和上轉接件，上平臺沿圓周方向有三個均勻分布的矩形凸臺用於和吸振器轉接件連接；上平臺沿圓周方向有三個均勻分布的梯形角，且梯形角位於相鄰兩個矩形凸臺的對稱面上，梯形角上有若干直徑為3.3mm的第一光孔用於和上轉接件連接；下平臺沿圓周方向有三個均勻分布的凹槽用於和下轉接件連接；上轉接件、隔振器、動片、阻尼層、定片和襯套組合成為隔振器組件，隔振器組件共有三個，三個隔振器組件的三根軸線匯交於一點，匯交點位於上平臺的上方，上平臺和下平臺通過下轉接件、隔振器組件連接；調諧質量塊和吸振器彈性單元連接成為吸振器組件，吸振器組件共有三個，且三個吸振器組件沿上平臺圓周切線方向均勻分布。
2.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述上平臺的上表面有六個直徑為8.5mm的第二光孔用於和一個衛星飛輪連接。
3.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述下平臺有十個直徑為6.5mm階梯孔用於和衛星蜂窩板連接。
4.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述隔振器組件在上平臺上的分布半徑為25mm?125mm。
5.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述三個隔振器組件的軸線與上平臺的夾角為30°?150°。
6.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述吸振器組件通過吸振器轉接件連在上平臺上。
7.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述吸振器組件在上平臺上的分布半徑為30mm?130mm。
8.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述隔振器和吸振器彈性單元都採用多槽型空心金屬圓柱的構型。
9.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述阻尼層採用阻尼材料，阻尼層夾在定片和動片之間。
10.根據權利要求1所述的衛星飛輪用微振動隔振與吸振聯合減振裝置，其特徵在於，所述襯套和下轉接件之間通過第一螺釘進行固定。
【文檔編號】F16F7/116GK104455146SQ201410588759
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】虞自飛, 周徐斌, 滿孝穎, 申軍烽, 王舒楠, 黃俊傑 申請人:上海衛星工程研究所