CN104061276A - 空间光学载荷在轨隔振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于空间光学载荷在轨隔振的隔振器，该隔振器包括两个弹性阻尼环、两个法兰、一个带柔性轴承的连接杆或普通连接杆，弹性阻尼环包括支撑块、弹簧片、阻尼层、外连接块和内连接块，阻尼层通过硫化技术填充在两层弹簧片之间构成一个弹簧片组，两个弹簧片组的两端均固定在支撑块上；外连接块的一端固定在外面那个弹簧片组的阻尼层内，内连接块的一端固定在里面那个弹簧片组的阻尼层内；两个法兰分别与两个弹性阻尼环的外连接块固连，连接杆的两端分别与两个弹性阻尼环的内连接块固连。本发明通过带有柔性轴承的连接杆连接隔振器两端的弹性阻尼环，可有效降低隔振器的轴向扭转刚度，且不会产生间隙、碰撞等问题；体积小，性能可靠。

Description

空间光学载荷在轨隔振器

技术领域

本发明涉及一种空间光学载荷在轨隔振器，特别是能有效抑制空间设施传递给光学载荷的振动。

背景技术

高分辨率光学遥感器具有十分重要的商业及军事价值，一直是各国关注的重点技术。目前国际上高分辨光学遥感器均采用光电成像器件，其正常工作的基本前提是光生电荷包的转移与焦面上图像的运动保持同步，任何的误匹配都将导致图像模糊，因此要想获得清晰的图像，必须保证在曝光时间内像面的移动小于0.3个像元，即需要保证光学遥感器在成像时间内所处环境非常稳定。空间飞行器在轨飞行期间由于其上搭载各种运动设施及活动部件，如CMG(调姿陀螺)、低温制冷器压缩机、太阳帆板转动机构等，会对飞行器产生振动，这些振动具有频率范围分布广、振动量级小等特点，且这些振动会传给光学遥感器，进而会影响光学系统的成像质量，现在一般采取的措施是对光学载荷进行隔振。

隔振技术分为主动隔振与被动隔振技术，主动隔振技术是在振动过程中，根据传感器检测到的载荷振动，经过实时计算，驱动作动器对载荷施加一定的力和力矩，以抑制载荷振动。被动隔振技术是利用弹簧阻尼单元对振动源或被隔振对象进行振动隔离，具有可靠性高、维护简单、制造成本低等优点，因而被广泛应用于各种空间光学载荷的隔振。现有的用于空间光学载荷的被动式隔振器主要分为弹簧橡胶阻尼隔振器和液体隔振器。液体隔振器由于受到阻尼液工作温度的限制，只能在一定的温度变化范围内工作。橡胶阻尼隔振器对温度环境的适应性比液体隔振器要强，但其阻尼系数却小很多，因而无法设计出结构体积小且阻尼系数大的弹簧橡胶隔振器。空间飞行器上用于安装隔振器的空间是有限的，且环境温度的变化也较大，所以传统隔振器不太适用于空间光学载荷的隔振。

发明内容

本发明的目的是提供一种体积小、结构简单、环境适应性强、且阻尼系数大的用于对空间光学载荷进行在轨隔振的隔振器，利用该隔振器可以有效降低空间设施传递给光学载荷的振动。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

空间光学载荷在轨隔振器，包括两个弹性阻尼环、两个法兰和一个连接杆，所述弹性阻尼环包括支撑块、弹簧片、阻尼层、外连接块和内连接块，阻尼层通过硫化技术填充在两层弹簧片之间构成一个弹簧片组，两个弹簧片组的两端均通过螺钉固定在支撑块上；外连接块的一端固定在外面那个弹簧片组的阻尼层内，内连接块的一端固定在里面那个弹簧片组的阻尼层内；两个法兰分别通过定位销与两个弹性阻尼环的外连接块连接，连接杆的两端分别通过定位销与两个弹性阻尼环的内连接块连接。

上述连接杆为带柔性轴承的连接杆或普通连接杆；所述带柔性轴承的连接杆由连接轴和柔性轴承构成，连接轴的一端带有连接法兰，连接轴通过连接法兰及螺钉与柔性轴承连接。所述柔性轴承包括两个一端带有半圆形法兰的半圆柱壳体，以及一个十字形的弹簧片，所述两个半圆柱壳体由所述十字形的弹簧片连接形成一个整体构件。上述阻尼层为硅橡胶阻尼层。

本发明的空间光学载荷在轨隔振器通过连接杆连接隔振器两端的弹性阻尼环，然后由法兰连接隔振器与隔振对象并将隔振器固定在安装面上。每组弹簧片间填充有阻尼材料，阻尼材料是以硅橡胶为主的高阻尼材料，经硫化处理填充在每组弹簧片间。阻尼橡胶也起到固定弹簧片与连接块的作用。两组弹簧片经内六角螺钉固定在支撑块上，构成回字形弹性阻尼环。当隔振器受到轴向作用力时，弹簧片发生变形，此时阻尼层因切应变与弯曲应变产生阻尼力；当隔振器受到侧向和横向作用力时，弹簧片与连接杆共同变形，此时阻尼层也因切应变与弯曲应变产生阻尼力。当由多个隔振器通过不同安装方式(如汇聚式、斜置式、辐射式)组成隔振系统对光学载荷进行隔振时，有时需要释放隔振器的轴向扭转刚度，而本发明中的柔性轴承则可以解决此问题，且不会产生间隙、碰撞等非线性问题。若不需要释放轴向扭转刚度，则使用普通连接杆进行连接安装。

本发明的有益效果如下：

1)体积小，结构简单，性能可靠。

由两个弹性阻尼环、两个法兰及一个带柔性轴承的连接杆或普通连接杆组成，构件少，结构简单，易于制造，从而提高了隔振器的可靠性，满足了航天产品的需求。

2)移植性强，适用于各种空间光学载荷。

可以针对不同形式的空间光学载荷进行参数化设计。通过调整弹簧片的长度、宽度、厚度及阻尼层的厚度与连接杆的长度、直径等参数，使隔振器达到所要求设计的刚度值及阻尼比。

3)结构阻尼系数大

与传统橡胶阻尼隔振器相比，利用了硫化技术使阻尼材料填充于弹簧片之间。当弹簧片受力发生变形时，会引起阻尼层及阻尼层表面分别产生弯曲应变和切应变，从而使阻尼层的结构阻尼系数增大。

4)环境适应性强。

隔振器中的阻尼层是新型高阻尼硅橡胶材料，工作温度在-50℃～150℃，耐高温性能优异，且耐老化性能突出，故特别适合航天产品的工作环境。

附图说明

图1是本发明带有柔性轴承连接杆的空间光学载荷在轨隔振器的结构示意图。

图2是本发明带有普通连接杆的空间光学载荷在轨隔振器的结构示意图。

图3是本发明空间光学载荷在轨隔振器的半剖视图。

图4是本发明中的柔性轴承的结构示意图。

图中：1.弹性阻尼环；2.法兰；3.带柔性轴承的连接杆；4.普通连接杆；5.支撑块；6.螺钉；7.弹簧片；8.阻尼层；9.外连接块；10.内连接块；11.连接轴；12.柔性轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理和工作过程作进一步的说明，但不限定本发明。

如图1至图4所示，空间光学载荷在轨隔振器由两个弹性阻尼环1、一个带柔性轴承的连接杆3或一个普通连接杆4、两个法兰2组成，其中：弹性阻尼环1由支撑块5、螺钉6、弹簧片7、阻尼层8、外连接块9和内连接块10构成。带柔性轴承的连接杆3由连接轴11和柔性轴承12构成，连接轴11的一端带有连接法兰，连接轴11通过连接法兰及螺钉与柔性轴承12连接。柔性轴承12包括两个一端带有半圆形法兰的半圆柱壳体，以及一个外形呈十字形的弹簧片，所述两个半圆柱壳体通过所述十字形的弹簧片连接，两个半圆柱壳体与十字形的弹簧片形成一个整体构件。

每两层弹簧片7之间通过硫化技术填充硅橡胶阻尼层8，构成一个弹簧片组。对阻尼材料进行硫化时，每组弹簧片之间夹有外连接块9或内连接块10，硫化后的两个弹簧片7、阻尼层8及外连接块9或内连接块10构成一个整体构件，每两个弹簧片组通过螺钉6固定在支撑块5上，构成一个回字形的弹性阻尼环1。

连接杆分为带有柔性轴承12及没有柔性轴承两种形式。当由多个隔振器通过不同安装形式(如：汇聚式、斜制式、辐射式等)组成隔振系统对光学载荷进行隔振时，隔振器的轴向扭转刚度有时会影响隔振系统的隔振效果，因此需要采用图1所示的隔振器。如果隔振器轴向扭转刚度对隔振系统没有影响，则采用图2所示的隔振器。

弹性阻尼环1通过定位销与法兰2及带柔性轴承的连接杆3或普通连接杆4连接。

弹簧片7与连接杆(带柔性轴承的连接杆3或普通连接杆4)均可以针对不同的光学载荷进行参数优化设计，通过调整弹簧片的长度、宽度、厚度及阻尼层的厚度与连接杆的长度、直径等参数，使隔振器达到所要求设计的刚度值。

阻尼层8可以根据不同的要求调整其厚度达到所需要的阻尼系数值。

本说明书未提及的技术内容，均同现有技术。

Claims (5)

1.空间光学载荷在轨隔振器，其特征在于，该隔振器包括两个弹性阻尼环(1)、两个法兰(2)和一个连接杆，所述弹性阻尼环(1)包括支撑块(5)、弹簧片(7)、阻尼层(8)、外连接块(9)和内连接块(10)，阻尼层(8)通过硫化技术填充在两层弹簧片(7)之间构成一个弹簧片组，两个弹簧片组的两端均通过螺钉(6)固定在支撑块(5)上；外连接块(9)的一端固定在外面那个弹簧片组的阻尼层(8)内，内连接块(10)的一端固定在里面那个弹簧片组的阻尼层(8)内；两个法兰(2)分别通过定位销与两个弹性阻尼环(1)的外连接块(9)连接，连接杆的两端分别通过定位销与两个弹性阻尼环(1)的内连接块(10)连接。

2.如权利要求1所述的空间光学载荷在轨隔振器，其特征在于，所述连接杆为带柔性轴承的连接杆(3)或普通连接杆(4)。

3.如权利要求2所述的空间光学载荷在轨隔振器，其特征在于，所述带柔性轴承的连接杆(3)由连接轴(11)和柔性轴承(12)构成，连接轴的一端带有连接法兰，连接轴(11)通过连接法兰及螺钉与柔性轴承(12)连接。

4.如权利要求3所述的空间光学载荷在轨隔振器，其特征在于，所述柔性轴承(12)包括两个一端带有半圆形法兰的半圆柱壳体，以及一个外形呈十字形的弹簧片，所述两个半圆柱壳体由所述十字形的弹簧片连接形成一个整体构件。

5.如权利要求1所述的空间光学载荷在轨隔振器，其特征在于，所述阻尼层(8)为硅橡胶阻尼层。