CN103939514A - 卫星三向等刚度隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卫星三向等刚度隔振器，包括：底座，套筒、阻尼橡胶、连接部件以及隔振弹簧，本发明提供的卫星三向等刚度隔振器的轴向刚度和径向刚度比在0.95～1.05之间，基本实现三向等刚度，卫星三向等刚度隔振器质量轻，结构简单，制造成本低，既可以应用于振源隔振，也可以应用于卫星敏感载荷的隔振，具备有效隔离振动传递的功能，保证敏感载荷在轨工作。本发明还公开了一种利用卫星三向等刚度隔振器的卫星系统，所述卫星系统中，卫星三向等刚度隔振器既可以单独使用，也可以多个并联使用，且可任意位置安装，接口设计方便，有效利用空间，具有较高的通用性。

Description

卫星三向等刚度隔振器

技术领域

本发明涉及卫星隔振技术领域，具体是一种卫星三向等刚度隔振器。

背景技术

进入21世纪以来，政治、经济、国防等对卫星提出了越来越高的要求，使得卫星朝着高稳定、高精度、高分辨率方向发展，这除了需要提高卫星控制系统的精度和稳定度之外，还对卫星在轨运行的力学环境，特别是微振动环境提出了更加苛刻的要求。卫星在轨工作时，转动部件的运动可能会与太阳阵、磁强计等挠性部件的弹性振动相耦合，引发卫星结构平台的振动，这些振动将导致高精度有效载荷的成像质量或指向精度严重下降，这必然会影响任务地完成甚至可能导致失败。进而降低其对有效载荷的影响是当前卫星结构设计部门研究的热点和难点。

常规的隔振器设计结构复杂，质量大，安装形式单一，不适合航天环境。并且大多数隔振器只能对某一个方向的振动起到抑制作用，需要多个隔振器并联共同作用，这又引起了多方向上的耦合等问题，使得隔振器的隔振效果并不十分理想。

因此，针对卫星敏感载荷，设计一种既考虑工艺性、节能性、应用广泛性，又考虑系统承载性、高效性、多向性、耦合性的隔振器，成为业内亟待解决的问题。

发明内容

本发明针现有技术中存在的上述不足，提供了一种卫星三向等刚度隔振器。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种卫星三向等刚度隔振器，包括：底座，套筒、阻尼橡胶、连接部件以及隔振弹簧，所述套筒设置在底座上，所述连接部件整体为U型，连接部件的开口端由套筒顶部设置的通孔伸入套筒内部，连接部件的闭口端设置在套筒外部，所述隔振弹簧贯装在连接部件与底座之间，所述连接部件与套筒之间以及隔振弹簧与套筒之间分别设有阻尼橡胶，其中：

-隔振弹簧，始终处于受压状态，用于轴向隔振；

-阻尼橡胶，用于径向隔振；

-连接部件，用于与被隔振对象连接。

所述隔振弹簧与阻尼橡胶过盈配合。

所述隔振弹簧为线性弹簧。

所述连接部件与套筒之间设有间隙。

所述连接部件的开口端端部设有径向凸沿。

所述底座与套筒之间通过铆接的方式连接。

所述阻尼橡胶采用丁基橡胶材料，所述连接部件、套筒和底座均采用铝合金材料。

所述卫星三向等刚度隔振器的轴向刚度与径向刚度比为0.95～1.05。

一种利用卫星三向等刚度隔振器的卫星系统，包括一个或多个并联连接的卫星三向等刚度隔振器以及卫星载荷装置，所述卫星三向等刚度隔振器与卫星载荷装置直接连接。

所述卫星三向等刚度隔振器与卫星载荷装置的连接接口设计灵活，卫星三向等刚度隔振器的安装方向和位置任意布置。

本发明提供的卫星三向等刚度隔振器，其轴向和径向的刚度比在0.95～1.05之间，基本实现三向等刚度；连接部件与隔振弹簧和阻尼橡胶直接接触配合，实现三向等刚度输出；该卫星三向等刚度隔振器与卫星的载荷接口直接连接，不需要外加转接装置；隔振弹簧始终处于受压状态；三向设计刚度在3.2N/mm左右，可依具体情况调整；法兰面可灵活设计接口；连接部件与套筒之间存在一定的间隙，保证其径向有自由运动的空间；阻尼橡胶采用阻尼比较大的丁基橡胶材料；连接部件、套筒和底座均采用铝合金材料，质量轻，承载能力强；套筒与底座采用铆接的方式将隔振器封装；隔振弹簧为线性弹簧，既可以选用标准弹簧，也可以根据具体应用需求设计弹簧；隔振弹簧与阻尼橡胶过盈配合，保证接触受力；该卫星三向等刚度隔振器，安装方向和位置可任意布置；刚度设计既要满足承载要求也要满足隔振性能。

本发明相比于现有技术，具有以下的优点和积极效果：

1、传统线性弹簧径向无隔振效果，该隔振器采用阻尼橡胶配合弹簧负责径向隔振，实现三方向隔振；

2、三向等刚度，即三向隔振频率相同，频带集中，隔振性能更优，且三个方向的隔振效率相同，解耦性能好；

3、设计构型简单，体积小，质量轻，装配工艺好；

4、由于三向等刚度，因此安装方向和位置可任意布置，自由方便；

5、接口设计灵活，封装法兰面和连接部件均可根据具体应用需求来改变接口；

本发明轴向和径向频率基本相同，三向频带集中，可隔离三个方向的振动传递，通过隔振弹簧和阻尼橡胶的共同作用，实现三向等刚度，适用于卫星振源和敏感载荷各种工况下的隔振需求。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图中：1为连接部件，2为隔振弹簧，3为阻尼橡胶，4为套筒，5为底座。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。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。

如图1所示，本实施例提供了一种卫星三向等刚度隔振器，包括：底座5，套筒4、阻尼橡胶3、连接部件1以及隔振弹簧2，所述套筒4设置在底座5上，所述连接部件1整体为U型，连接部件1的开口端由套筒4顶部设置的通孔伸入套筒4内部，连接部件1的闭口端设置在套筒4外部，所述隔振弹簧2贯装在连接部件1与底座5之间，所述连接部件1与套筒4之间以及隔振弹簧2与套筒4之间分别设有阻尼橡胶3，其中：

-隔振弹簧2，始终处于受压状态，用于轴向隔振；

-阻尼橡胶3，用于径向隔振；

-连接部件1，用于与被隔振对象连接。

在本实施例中，负责轴向隔振的隔振弹簧2，采用标准圆柱螺旋弹簧，弹簧丝直径1.6mm，弹簧中径16mm，节距7.29mm，圈数为5，刚度为3.2N/mm；阻尼橡胶3采用丁基橡胶材料，环形结构，上部橡胶内径20mm，外径36mm，下部橡胶内径17mm，外径36mm，厚度均为10mm，径向刚度相同，均为3.2N/mm；连接部件1采用铝合金材料，内径18mm，外径20mm，中间螺纹孔M4；套筒4和底座5采用铝合金材料，壁厚为1mm，均布4个直径为Φ6mm的通孔，分布半径为28mm；卫星三向等刚度隔振器总质量为0.05kg。

进一步地，所述隔振弹簧2与阻尼橡胶3过盈配合。

进一步地，所述隔振弹簧2还可以为线性弹簧。

进一步地，所述连接部件1与套筒4之间设有间隙。

进一步地，所述连接部件1的开口端端部设有径向凸沿。

进一步地，所述底座5与套筒4之间通过铆接的方式连接。

进一步地，所述卫星三向等刚度隔振器的轴向刚度与径向刚度比为0.95～1.05。

进一步地，所述阻尼橡胶3采用丁基橡胶材料，所述连接部件1、套筒4和底座5均采用铝合金材料。

利用本实施例提供的卫星三向等刚度隔振器的卫星系统，包括一个或多个并联连接的卫星三向等刚度隔振器以及卫星载荷装置，所述卫星三向等刚度隔振器与卫星载荷装置直接连接。

进一步地，所述卫星三向等刚度隔振器与卫星载荷装置的连接接口设计灵活，卫星三向等刚度隔振器的安装方向和位置任意布置。

在该卫星系统中，卫星三向等刚度隔振器可以单独使用，也可以多个同时使用，根据使用需求的不同，合理布置隔振器的位置。连接部件中央设有M4的螺纹孔，可与被隔振对象直接连接，根据被隔振载荷的接口位置和布置方式，可改变连接部件上的螺纹孔大小。套筒与底座采用铆接方式，将隔振器封装，与卫星平台相连，通孔数量、位置与大小均可以根据卫星平台安装面上的接口进行改变，保证接口一致。

隔振弹簧在封装后的工作状态为受压状态，刚度为3.2N/mm，阻尼橡胶设计配合隔振弹簧径向刚度为3.2±0.2N/mm，当单独一个隔振器工作时，设被隔振对象的质量为1kg，则隔振器的三向频率为9Hz，故可以隔离12.7Hz以上的振动，隔振范围宽，隔振效率高。

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 (10)

1.一种卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，包括：底座，套筒、阻尼橡胶、连接部件以及隔振弹簧，所述套筒设置在底座上，所述连接部件整体为U型，连接部件的开口端由套筒顶部设置的通孔伸入套筒内部，连接部件的闭口端设置在套筒外部，所述隔振弹簧贯装在连接部件与底座之间，所述连接部件与套筒之间以及隔振弹簧与套筒之间分别设有阻尼橡胶，其中：

-隔振弹簧，始终处于受压状态，用于轴向隔振；

-阻尼橡胶，用于径向隔振；

-连接部件，用于与被隔振对象连接。

2.根据权利要求1所述的卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，所述隔振弹簧与阻尼橡胶过盈配合。

3.根据权利要求2所述的卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，所述隔振弹簧为线性弹簧。

4.根据权利要求1所述的卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，所述连接部件与套筒之间设有间隙。

5.根据权利要求5所述的卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，所述连接部件的开口端端部设有径向凸沿。

6.根据权利要求1所述的卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，所述底座与套筒之间通过铆接的方式连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，所述阻尼橡胶采用丁基橡胶材料，所述连接部件、套筒和底座均采用铝合金材料。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的卫星三向等刚度隔振器，其特征在于，所述卫星三向等刚度隔振器的轴向刚度与径向刚度比为0.95～1.05。

9.一种利用权利要求1至8中任一项所述的卫星三向等刚度隔振器的卫星系统，其特征在于，包括一个或多个并联连接的卫星三向等刚度隔振器以及卫星载荷装置，所述卫星三向等刚度隔振器与卫星载荷装置直接连接。

10.根据权利要求9所述的利用卫星三向等刚度隔振器的卫星系统，其特征在于，所述卫星三向等刚度隔振器与卫星载荷装置的连接接口设计灵活，卫星三向等刚度隔振器的安装方向和位置任意布置。