CN102777526B - 一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器 - Google Patents

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一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器，主要由连接螺钉、端面密封圈、压板、外壳、轴套、盖板、径向密封圈和空心芯轴等组成。通过轴套与芯轴、轴套与外壳之间的相对运动，使粘弹性材料内部产生剪切作用，从而把机械振动的能量转化为粘弹性材料的剪切变形能。把粘弹性材料密封在封闭的腔体内，防止粘弹性材料在真空中质损或放气，避免由此导致的阻尼性能的明显下降及对其他光学设备可能产生的污染。本发明阻尼器具有结构组成简单，密封可靠，无空间污染，使用寿命长，适用范围广，安装操作方便等优点。

Description

一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器
技术领域
本发明涉及一种适合航天器在轨减振用的密封型粘弹性阻尼器。
背景技术
随着航天器技术的发展，航天器的功能越来越多，其携带的精密有效载荷也越来越多，这些有效载荷往往对航天器在轨振动环境非常敏感。航天器上的振源一般为重要设备，不能直接去掉，或改变其振动特性非常困难。因此，为满足有效载荷的环境要求，需要采用相应的阻尼器，把振源通过航天器结构传递到有效载荷的振动能量吸收掉。一种常用的方法是在航天器振动较大的部位，直接黏附粘弹性材料，这种方法尽管有效，但由于粘弹性材料在空间会产生放气现象，从而对光学有效载荷产生污染，因此在光学有效载荷的附近一般不能采用该方法。另外，这种方法往往使粘弹性材料直接裸露在外部，在太阳光的辐照下，其阻尼性能会加速衰减，使其寿命大大缩短。因此，该方法常用来减小航天器发射过程中所受到的振动，而不适用于航天器在轨长期使用。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适合航天器在轨减振用粘弹性阻尼器，具有结构组成简单，无空间污染，使用寿命长，安装操作方便等优点。
本发明的技术解决方案是：
一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器，包括：连接螺钉、端面密封圈、压板、外壳、轴套、盖板、径向密封圈和空心芯轴；
外壳为一个空心圆柱体，压板通过螺纹连接在外壳的一端，在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，压板中心留有圆孔，连接螺钉穿过该圆孔与空心芯轴螺纹连接，连接螺钉与压板之间由端面密封圈实现密封；轴套为圆筒状且轴套置于空心芯轴和外壳之间，轴套与空心芯轴之间以及轴套与外壳之间均留有空隙，盖板通过螺纹连接在外壳的另一端且在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，盖板通过径向密封圈实现与轴套之间的径向密封；
压板、外壳、轴套、盖板和空心芯轴之间形成了密封的腔体，该密封腔体内填充粘弹性材料且靠近压板一端留有空隙。
一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器，包括：连接螺钉、端面密封圈、压板、外壳、轴套、波纹管和空心芯轴；
外壳为一个空心圆柱体，压板通过螺纹连接在外壳的一端，在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，压板中心留有圆孔，连接螺钉穿过该圆孔与空心芯轴螺纹连接，连接螺钉与压板之间由端面密封圈实现密封；轴套为圆筒状且轴套置于空心芯轴和外壳之间，轴套与空心芯轴之间以及轴套与外壳之间均留有空隙，波纹管的两端分别与轴套和外壳焊接连接并实现密封；
压板、外壳、轴套、波纹管和空心芯轴之间形成了密封的腔体，该密封腔体内填充粘弹性材料且靠近压板一端留有空隙。
还包括小芯轴，小芯轴置于空心芯轴的空心中，并且通过螺纹与轴套上相应盲孔相连，压板、连接螺钉、轴套、空心芯轴和小芯轴之间形成一个腔体，该腔体内填充粘弹性材料且在靠近压板的一端留有空隙。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明阻尼器，为密封型结构，粘弹性材料被封闭在密封腔中，既避免了粘弹性材料因为放气而污染有效载荷，又避免了因阳光直接辐照粘弹性材料而导致其阻尼性能快速下降，因此具有无污染，寿命长的优点。
(2)本发明阻尼器，在轴套相对外壳及芯轴运动时，轴套与外壳、芯轴分别形成相应的剪切面，产生相应的阻尼力，因此具有阻尼高效的特点。
(3)本发明阻尼器，在阻尼特性保持不变的前提下，通过方便地改变外壳及轴套的机械接口，来适应不同的安装接口需要。在外形尺寸、机械接口不变的前提下，通过改变轴套与外壳的重叠长度及结构形式，可以方便地改变阻尼性能，因此，该阻尼器适用范围更广，使用更方便。
(4)当单个阻尼器阻尼力的大小和阻尼方向无法满足隔振要求时，可以通过多个阻尼器组成相应的阻尼平台，来满足阻尼力要求。
附图说明
图1为本发明粘弹性阻尼器结构示意图；
图2为本发明粘弹性阻尼器应用示意图；
图3为本发明粘弹性阻尼器波纹管密封形式；
图4为本发明粘弹性阻尼器另外一种接口形式；
图5为本发明粘弹性阻尼器阻尼力增大的一种形式；
图6为本发明粘弹性阻尼器组成的阻尼平台；
具体实施方式
本发明提供了一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器，如图1所示，包括：连接螺钉1、端面密封圈2、压板3、外壳4、轴套5、盖板6、空心芯轴7和径向密封圈8；
外壳4为一个空心圆柱体，压板3通过螺纹连接在外壳4的一端，在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，压板3中心留有圆孔，连接螺钉1穿过该圆孔与空心芯轴7螺纹连接，连接螺钉1与压板3之间由端面密封圈2实现密封；轴套5为圆筒状且轴套5置于空心芯轴7和外壳4之间，轴套5与空心芯轴7之间以及轴套5与外壳4之间均留有空隙，盖板6通过螺纹连接在外壳4的另一端且在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，盖板6通过径向密封圈8实现与轴套5之间的径向密封；
压板3、外壳4、轴套5、盖板6和空心芯轴7之间形成了密封的腔体，该密封腔体内填充粘弹性材料且靠近压板3一端留有空隙，这样的设计不会向外泄漏任何物质，阳光也不会直接照射粘弹性材料。
在使用时，如图2所示，外壳4与航天器结构相连，轴套5与有效载荷相连。当由于航天器的振动使轴套5与外壳4、芯轴7产生相对运动时，对粘弹性材料产生剪切作用，把振动能量转化为粘弹性材料的剪切变形能，从而降低航天器振动对有效载荷的影响。
在图1所示的阻尼器工作过程中，径向密封圈8始终与轴套5接触，当振动较小，激振力小于二者之间的静摩擦力时，轴套5与外壳4之间不产生相对运动，阻尼器起不到相应的阻尼作用，因此，这种形式的阻尼器适合激振力较大的情况。
为了避免静摩擦力的影响，图1中的盖板6和密封圈8可以采取波纹管的形式代替。如图3所示，本发明的密封型粘弹性阻尼器还可以有另外一种实现形式，包括：连接螺钉1、端面密封圈2、压板3、外壳4、轴套5、波纹管10和空心芯轴7；
外壳4为一个空心圆柱体，压板3通过螺纹连接在外壳4的一端，在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，压板3中心留有圆孔，连接螺钉1穿过该圆孔与空心芯轴7螺纹连接，连接螺钉1与压板3之间由端面密封圈2实现密封；轴套5为圆筒状且轴套5置于空心芯轴7和外壳4之间，轴套5与空心芯轴7之间以及轴套5与外壳4之间均留有空隙，波纹管10的两端分别与轴套5和外壳4焊接连接并实现密封；
压板3、外壳4、轴套5、波纹管10和空心芯轴7之间形成了密封的腔体，该密封腔体内填充粘弹性材料且靠近压板3一端留有空隙。
在阻尼器工作过程中，波纹管10产生相应的弹性变形。一般情况下，波纹管10的弹性变形力相对阻尼力而言可以忽略。波纹管10的波数根据阻尼器的行程确定，一般情况下，2个到4个波即可。总的原则就是阻尼器工作过程中，波纹管10不能产生塑性变形。
为了便于阻尼器在桁架结构中的应用，可以采用图4所示的形式，这样保证阻尼器左右两端的接口一致，便于在桁架结构中的安装、使用。
在阻尼器与航天器结构的接口保持不变的前提下，通过改变外壳4与轴套5之间的重叠长度L，可以方便地改变阻尼力的大小，即增大L阻尼力增大，减小L阻尼力减小，以适应不同阻尼力的需要，当通过增大L无法满足较大阻尼力要求时，可以再增加1个小芯轴11来起到增大阻尼力的作用。
如图5所示，本发明的密封型粘弹性阻尼器还可以包括小芯轴11，小芯轴11置于空心芯轴7的空心中，并且通过螺纹与轴套5上相应盲孔相连，压板3、连接螺钉1、轴套5、空心芯轴7和小芯轴11之间形成一个腔体，该腔体内填充粘弹性材料且在靠近压板3的一端留有空隙。这样通过多层同心圆结构，形成多个剪切面，在外形及外部接口基本不变的前提下可以进一步增大阻尼力。
当有效载荷的质量较大，振动载荷较大，振动来自多个方向，致使单个阻尼器无法满足要求时，可以采用多个阻尼器组成相应的平台，如图6所示，平台的下面板与航天器结构相连，上面板与有效载荷相连，上、下面板之间根据需要安装多个阻尼器。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器，包括连接螺钉(1)、端面密封圈(2)、压板(3)、外壳(4)、盖板(6)和空心芯轴(7)，外壳(4)为一个空心圆柱体，压板(3)通过螺纹连接在外壳(4)的一端，在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，压板(3)中心留有圆孔，连接螺钉(1)穿过该圆孔与空心芯轴(7)螺纹连接，连接螺钉(1)与压板(3)之间由端面密封圈(2)实现密封，其特征在于包括：还包括轴套(5)和径向密封圈(8)；
轴套(5)为圆筒状且轴套(5)置于空心芯轴(7)和外壳(4)之间，轴套(5)与空心芯轴(7)之间以及轴套(5)与外壳(4)之间均留有空隙，盖板(6)通过螺纹连接在外壳(4)的另一端且在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，盖板(6)通过径向密封圈(8)实现与轴套(5)之间的径向密封；
压板(3)、外壳(4)、轴套(5)、盖板(6)和空心芯轴(7)之间形成了密封的腔体，该密封腔体内填充粘弹性材料且靠近压板(3)一端留有空隙。
2.一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器，包括连接螺钉(1)、端面密封圈(2)、压板(3)、外壳(4)和空心芯轴(7)，外壳(4)为一个空心圆柱体，压板(3)通过螺纹连接在外壳(4)的一端，在螺纹连接处涂有密封胶以实现密封，压板(3)中心留有圆孔，连接螺钉(1)穿过该圆孔与空心芯轴(7)螺纹连接，连接螺钉(1)与压板(3)之间由端面密封圈(2)实现密封；其特征在于还包括：轴套(5)和波纹管(10)；
轴套(5)为圆筒状且轴套(5)置于空心芯轴(7)和外壳(4)之间，轴套(5)与空心芯轴(7)之间以及轴套(5)与外壳(4)之间均留有空隙，波纹管(10)的两端分别与轴套(5)和外壳(4)焊接连接并实现密封；
压板(3)、外壳(4)、轴套(5)、波纹管(10)和空心芯轴(7)之间形成了密封的腔体，该密封腔体内填充粘弹性材料且靠近压板(3)一端留有空隙。
3.根据权利要求1或2所述的一种适合航天器在轨应用的密封型粘弹性阻尼器，其特征在于还包括小芯轴(11)，小芯轴(11)置于空心芯轴(7)的空心中，并且通过螺纹与轴套(5)上相应盲孔相连，压板(3)、连接螺钉(1)、轴套(5)、空心芯轴(7)和小芯轴(11)之间形成一个腔体，该腔体内填充粘弹性材料且在靠近压板(3)的一端留有空隙。
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