CN103486180A

CN103486180A - 卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器

Info

Publication number: CN103486180A
Application number: CN201310350042.3A
Authority: CN
Inventors: 虞自飞; 周徐斌; 申军烽; 李引引; 蒋国伟; 黄俊杰
Original assignee: Shanghai Institute of Satellite Engineering
Current assignee: Shanghai Institute of Satellite Engineering
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明提供了一种卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，包括：底座、衬套、压盖、连接件、上部弹簧、调谐质量块和下部弹簧，底座连接至衬套底部，压盖通过连接件连接至衬套顶部；调谐质量块的上下两端分别设置有上凹槽和下凹槽；上部弹簧一端与压盖连接，另一端连接至调谐质量块的上凹槽；下部弹簧一端与底座连接，另一端连接至调谐质量块的下凹槽。本发明具有吸振性能优异、质量轻、尺寸小、结构简单、装配方便、制造成本低等优点，且具有较高的通用性。

Description

卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器

技术领域

本发明涉及一种吸振器，具体地，涉及一种卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器。

背景技术

卫星平台微振动是指在轨运行阶段，星上转动部件高速转动、有效载荷中扫描机构运动、变轨调姿阶段推进器点火等导致卫星产生一种幅值较小、频率较高的振动响应。卫星平台微振动会降低卫星敏感载荷的工作性能，如降低成像质量、指向精度等。常用的卫星敏感载荷振动控制方法有阻尼吸振、结构刚化、隔振等。阻尼吸振只有在共振时效果明显；结构刚化会增加卫星质量；隔振则会降低载荷与平台的连接刚度，降低载荷指向精度。

经过对现有技术的文献检索发现，目前还没有用于卫星敏感载荷的微振动防碰撞动力吸振器，动力吸振器的设计约束主要包括三个方面：一是要降低卫星在轨运行时敏感载荷输出的微振动响应幅值；二是要实现结构的轻量化设计，减小动力吸振器的重量；三是要实现调谐质量和弹簧包络尺寸的优化设计，减小动力吸振器的体积，增加结构工作性能的稳定性、可靠性和安全性。

为此，如何提供一种质量轻、尺寸小、制造容易、装配简单、成本较低、性能优异的防碰撞动力吸振器，成为业内亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，本发明具有吸振效果好、质量轻、尺寸小、装配简单、制造成本低及适用性强等特点，能够有效解决卫星在轨运行时敏感载荷输出的微振动响应幅值大的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，包括：底座、衬套、压盖、连接件、上部弹簧、调谐质量块和下部弹簧，底座连接至衬套底部，压盖通过连接件连接至衬套顶部；调谐质量块的上下两端分别设置有上凹槽和下凹槽；上部弹簧一端与压盖连接，另一端连接至调谐质量块的上凹槽；下部弹簧一端与底座连接，另一端连接至调谐质量块的下凹槽。

优选地，衬套底部设置有大、小两种梯形切口，可以方便调谐质量块的安装和调谐质量块位置的调节。

优选地，底座、压盖、调谐质量块上凹槽以及下凹槽上均设置有弹簧卡槽。

优选地，弹簧卡槽的外径为6～40mm，内径为5～39mm，深度为0.5～10mm。

优选地，底座上设置有若干安装孔。

优选地，衬套为异形杯状结构。

优选地，连接件包括内六角螺钉、平垫和弹垫，内六角螺钉分别与压盖和衬套螺纹连接，将压盖连接至衬套，平垫和弹垫均设置在压盖和衬套之间。弹垫作用是抵紧内六角螺钉，使其不易脱落；平垫作用是增大内六角螺钉与压盖的接触面积，消除弹垫对压盖表面的损害。

优选地，调谐质量块为实心或空心圆柱体、长方体、正方体或圆锥体。

优选地，上部弹簧和下部弹簧均为螺旋弹簧。

本发明采用结构优化理念设计而成，在保证及提升设计性能的前提下实现了动力吸振器的防碰撞设计。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

首先，本发明具有吸振性能优异、质量轻、尺寸小、结构简单，装配方便，制造成本低及适用性强等优点。

其次，本发明避免了调谐质量与其它元件碰撞造成的振动响应放大的现象，同时，防碰撞动力吸振器结构简单，装配方便，所需安装空间小。

再次，本发明只要通过对上、下部弹簧和调谐质量的尺寸进行适应性修改，就能满足不同固有频率的敏感载荷吸振需求，具有较高的通用性，应用前景广阔。

本发明的吸振器是一种通过能量转移减弱系统微振动响应的装置，当吸振器固有频率调谐至激振力频率附近时，激振力导致吸振器共振，将敏感载荷的振动能量转移给吸振器，从而达到降低敏感载荷微振动响应的目的。经过模态、振动等试验证明，本发明的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器吸振效率在90%以上，达到了吸振性能优异、质量轻、尺寸小、结构简单、装配方便、制造成本低的目的，只要对部分尺寸进行适应性修改，就能够满足不同敏感载荷的吸振需求，从而提高了该型动力吸振器结构的适应性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器的结构示意图；

图2为本发明卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器的结构剖视图；

图3为本发明卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器的安装示意图。

图中：1为连接件，2为压盖，3为衬套，4为小梯形切口，5为底座，6为内六角螺钉，7为平垫，8为弹垫，9为上部弹簧，10为上凹槽，11为调谐质量块，12为大梯形切口，13为下凹槽，14为下部弹簧，15为弹簧卡槽，16为敏感载荷，17为载荷安装支架，18为载荷安装板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

请参阅图1至图2，一种卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，包括：底座、衬套、压盖、连接件、上部弹簧、调谐质量块和下部弹簧，底座连接至衬套底部，压盖通过连接件连接至衬套顶部；调谐质量块的上下两端分别设置有上凹槽和下凹槽；上部弹簧一端与压盖连接，另一端连接至调谐质量块的上凹槽；下部弹簧一端与底座连接，另一端连接至调谐质量块的下凹槽。

进一步地，衬套底部设置有大、小两种梯形切口。

进一步地，底座、压盖、调谐质量块上凹槽以及下凹槽上均设置有弹簧卡槽。弹簧卡槽的外径为6～40mm，内径为5～39mm，深度为0.5～10mm。

进一步地，底座上设置有若干安装孔。

进一步地，衬套为异形杯状结构。

进一步地，连接件包括六角螺钉、平垫和弹垫，六角螺钉分别与压盖和衬套螺纹连接，将压盖连接至衬套，平垫和弹垫均设置在压盖和衬套之间。弹垫用于抵紧内六角螺钉，使其不易脱落；平垫用于增大内六角螺钉与压盖的接触面积，消除弹垫对压盖表面的损害。

进一步地，调谐质量块为实心或空心圆柱体、长方体、正方体或圆锥体。

进一步地，上部弹簧和下部弹簧均为螺旋弹簧。

具体地，如图1至图2所示，本实施例的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器包括底座5、衬套3、压盖2、上部弹簧9、下部弹簧14、调谐质量块11、和连接件1。

连接件1包扩内六角螺钉6、平垫7和弹垫8，内六角螺钉6分别与压盖2和衬套3螺纹连接，将压盖2连接至衬套3锁紧。平垫7和弹垫8均设置在压盖2和衬套3之间。弹垫8用于抵紧内六角螺钉6，使其不易脱落；平垫7用于增大内六角螺钉6与压盖2的接触面积，消除弹垫8对压盖2表面的损害。

底座5上设有3～10个均布的Φ3～10mm安装孔，圆孔的大小及其所在节圆的大小可根据具体情况调节。

底座5上表面设有外径6～40mm，内径5～39mm，深度0.5～10mm的弹簧卡槽，弹簧卡槽与下部弹簧14相配合，弹簧卡槽的尺寸可根据具体情况调节。

衬套3分别与压盖2和底座5螺接连接，衬套3为内径10～140mm，壁厚0.5～10mm，高度30～150mm的异形杯状。衬套3上分别设有上底为5～30mm，下底为10～50mm，高为5～50mm的小梯形切口4和上底为10～60mm，下底为20～65mm，高为5～130mm的大梯形切口12。衬套3为调谐质量块11、上部弹簧9和下部弹簧14提供相对封闭的工作空间，其尺寸可根据具体情况进行调节。

压盖2下表面设有外径6～40mm，内径5～39mm，深度0.5～10mm的弹簧卡槽，弹簧卡槽与上部弹簧9相配合，弹簧卡槽的尺寸可根据具体情况调节。

调谐质量块为实心圆柱体，其上设有上凹槽10和下凹槽13两个圆柱凹槽，直径为7～130mm，深度为5～30mm，两个凹槽上分别设置有外径6～40mm，内径5～39mm，深度0.5～10mm的弹簧卡槽，分别与上、下部弹簧相配合，其尺寸可根据具体情况进行调节。除上部弹簧9与下部弹簧外14，调谐质量块11不与其它元件相接触。

上部弹簧9和下部弹簧14为型号相同的标准螺旋弹簧，其上、下端均并紧磨平，与对应的弹簧卡槽相配合。弹簧端面始终与相应的弹簧卡槽槽底保持压紧接触状态。

如图3所示，本发明与敏感载荷安装时，底座5通过其上的安装孔与载荷安装板18螺接连接，实现本发明卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器的安装。只要对防碰撞动力吸振器结构的部分尺寸进行适应性修改，就能满足不同固有频率的敏感载荷吸振需求。

本发明用来降低卫星在轨运行时敏感载荷输出的微振动响应幅值，具体工作原理如下：

本发明的吸振器是一种通过能量转移减弱系统微振动响应的装置，当吸振器固有频率调谐至激振力频率附近时，激振力导致吸振器共振，将敏感载荷的振动能量转移给吸振器，从而达到降低敏感载荷微振动响应的目的。其中通过调节调谐质量块的质量大小可以改变吸振器的固有频率；且通过衬套上的大、小梯形切口可以方便调谐质量的安装和位置的调节。

本发明采用参数数值优化、结构优化设计理念及轻量化设计理念设计而成，在保证及提升设计性能的前提下实现了动力吸振器的防碰撞设计。该型动力吸振器用于降低星上高精度敏感载荷输出的微振动响应幅值，保证载荷在轨运行的稳定性、可靠性和安全性，具有吸振性能优异、质量轻、尺寸小、结构简单、装配方便、制造成本低等优点，可以降低卫星在轨运行时，多种敏感载荷输出的微振动响应幅值，具有较高的通用性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，包括：底座、衬套、压盖、连接件、上部弹簧、调谐质量块和下部弹簧，所述底座连接至所述衬套底部，所述压盖通过所述连接件连接至所述衬套顶部；所述调谐质量块的上下两端分别设置有上凹槽和下凹槽；所述上部弹簧一端与所述压盖连接，另一端连接至所述调谐质量块的上凹槽；所述下部弹簧一端与所述底座连接，另一端连接至所述调谐质量块的下凹槽。

2.根据权利要求1所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述衬套底部设置有大、小两种梯形切口。

3.根据权利要求1所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述底座、压盖、调谐质量块上凹槽以及下凹槽上均设置有弹簧卡槽。

4.根据权利要求3所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述弹簧卡槽的外径为6～40mm，内径为5～39mm，深度为0.5～10mm。

5.根据权利要求1所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述底座上设置有若干安装孔。

6.根据权利要求1所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述衬套为异形杯状结构。

7.根据权利要求1所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述连接件包括内六角螺钉、平垫和弹垫，所述内六角螺钉分别与所述压盖和衬套螺纹连接，将所述压盖连接至所述衬套，所述平垫和弹垫均设置在所述压盖和衬套之间。

8.根据权利要求1所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述调谐质量块为实心或空心圆柱体、长方体、正方体或圆锥体。

9.根据权利要求1所述的卫星敏感载荷用微振动防碰撞动力吸振器，其特征在于，所述上部弹簧和下部弹簧均为螺旋弹簧。