CN104455145A - 卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置 - Google Patents

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满孝颖
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Abstract

本发明提供了一种卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，一种卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，包括支架、弹性元件以及调谐质量，卫星飞轮安装在支架上，弹性元件和调谐质量连接成为吸振器组件，吸振器组件固定在支架上，所述吸振器组件为2个以上，沿支架圆周切线方向均匀分布。本发明能够显著降低飞轮在轨运行时引发的微振动响应，保证星上高精度敏感载荷在轨运行时的稳定性、可靠性和安全性，具有质量轻、尺寸小、结构简单、装配方便、制造成本低、适用性强等优点，具有较高的通用性。

Description

卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置
技术领域
本发明涉及一种动力吸振装置，具体地，涉及一种卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置。
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。研究发现，飞轮微振动是影响卫星有效载荷性能指标的主要因素，因此抑制飞轮引起的微振动显得十分迫切。常用的飞轮微振动控制方法有阻尼减振、吸振、结构刚化、隔振等等。阻尼减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。
经过试验测试发现，飞轮引起的三个方向(X向、Y向和Z向)微振动响应主要集中在60Hz～70Hz，频带较窄，比较适合采用动力吸振的方案对飞轮的振动响应进行控制。经现有技术的文献检索发现，目前还没有用于卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，该减振装置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飞轮安装板的三个方向(X向、Y向和Z向)振动响应；二是要实现结构的轻量化设计和包络尺寸的优化设计，节省整星资源；三是要用动力吸振装置代替原有的飞轮支架，减低成本。为此，提供一种质量轻、尺寸小、制造容易、成本较低、性能优异的动力吸振装置，成为业内亟待解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置。本发明具有吸振效果好、质量轻、尺寸小、制造容易、成本低等特点，以解决卫星在轨运行时飞轮振动响应大的技术问题。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，包括支架、弹性元件以及调谐质量，卫星飞轮安装在支架上，弹性元件和调谐质量连接成为吸振器组件，吸振器组件固定在支架上，所述吸振器组件为2个以上，沿支架圆周切线方向均匀分布。
所述支架采用圆柱和圆锥的组合构型，避免吸振器组件和支架干涉。
所述支架上方和卫星飞轮连接，下方和卫星蜂窝板连接。
所述吸振器组件通过吸振器转接和螺钉固定在支架上。
所述弹性元件和调谐质量通过螺钉连接成为吸振器组件。
所述吸振器组件为3个。
所述吸振器组件安装后的高度低于支架上表面。
所述吸振器组件在支架上的分布半径为30mm～130mm。
所述弹性元件为多槽型空心金属圆柱，用于提供吸振器的刚度。
所述弹性元件采用铝合金、不锈钢、或钛合金材料。
本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置通过设计弹性元件3个方向(X向、Y向和Z向)的刚度，将飞轮引起的振动能量转移到动力吸振装置上，达到降低飞轮引起的3个方向(X向、Y向和Z向)振动响应的目的。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明的动力吸振装置采用数值优化和仿真优化理念设计而成，在保证及提升设计性能的前提下实现了动力吸振装置轻量化和高性能化。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
首先，本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置采用优化设计理念，吸振装置固有频率为65Hz，减振带宽为±5Hz，减振效率在频带60Hz～70Hz内达到75％以上，具有吸振性能优异、质量轻、尺寸小、结构简单、制造成本低等优点。
其次，本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置可以代替飞轮支架，飞轮通过动力吸振装置安装在蜂窝板上，该动力吸振装置与蜂窝板的配合简单，所需安装空间小。
最后，本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，只要对弹性元件的尺寸进行适应性修改，就可以满足飞轮转速不同时的减振需求，具有较高的通用性，应用前景广阔。
经过模态、振动等试验证明，本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置达到了吸振性能优异、质量轻、尺寸小、结构简单、制造成本低的目的，只要对各尺寸进行适应性修改，就能实现对飞轮不同转速下的吸振目的，从而提高了该动力减振装置的适应性。
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为本发明卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置的正视图；
图2为本发明卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置的俯视图；
图3为本发明卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置中吸振器组件的结构示意图；
图4为本发明卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置与飞轮的安装示意图。
图中：1-支架，2-吸振器转接，3-M3螺钉，4-弹性元件，5-M2螺钉，6-调谐质量，7-飞轮。
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。
图1～图4所示，本发明所提供的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，包括支架1，吸振器转接2，M3螺钉3，弹性元件4，M2螺钉5，调谐质量6。
支架1上方有6个直径为8.5mm的光孔用于和卫星飞轮连接，下方有6个直径为6.5mm的光孔用于和卫星蜂窝板连接；支架1采用圆柱和圆锥的组合构型，避免吸振器组件和支架1干涉。
弹性元件4和调谐质量6通过4个M2螺钉5连接成为吸振器组件，吸振器组件通过吸振器转接2、6个M3螺钉3连在支架1上。
本实施例中吸振器组件共有3个，且3个吸振器组件沿支架1圆周切线方向均匀分布。也可以为3个以上均匀分布。为了防止吸振器组件与飞轮干涉，吸振器组件安装后的高度应该低于支架1上表面。
吸振器组件在支架1上的分布半径为80mm。
弹性元件4为多槽型空心金属圆柱，用于提供吸振器的刚度。
本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置中调谐质量6采用不锈钢材料1Cr18Ni9Ti；支架1，吸振器转接2，弹性元件4采用铝合金材料2A14T6制成。
本发明用来降低卫星在轨运行时飞轮转动时引发的微振动响应，具体工作原理如下：
本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置通过设计弹性元件4在3个方向(X向、Y向和Z向)的刚度，将飞轮引起的振动能量转移到动力吸振装置上，达到降低飞轮引起的3个方向(X向、Y向和Z向)振动响应的目的。
本发明的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置用于降低飞轮等振源在轨运行时引发的微振动响应，并替代飞轮原有支架，保证星上高精度敏感载荷在轨运行时的稳定性、可靠性和安全性，具有质量轻、尺寸小、结构简单、装配方便、制造成本低、适用性强等优点，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 (10)

1.一种卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，包括支架、弹性元件以及调谐质量，卫星飞轮安装在支架上，弹性元件和调谐质量连接成为吸振器组件，吸振器组件固定在支架上，所述吸振器组件为2个以上，沿支架圆周切线方向均匀分布。
2.根据权利要求1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述支架采用圆柱和圆锥的组合构型，避免吸振器组件和支架干涉。
3.根据权利要求1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述支架上方和卫星飞轮连接，下方和卫星蜂窝板连接。
4.根据权利要求1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述吸振器组件通过吸振器转接和螺钉固定在支架上。
5.根据权利要求1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述弹性元件和调谐质量通过螺钉连接成为吸振器组件。
6.根据权利要求1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述吸振器组件为3个。
7.根据权利要求1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述吸振器组件安装后的高度低于支架上表面。
8.根据权利要求1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述吸振器组件在支架上的分布半径为30mm～130mm。
9.根据权利要1所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述弹性元件为多槽型空心金属圆柱，用于提供吸振器的刚度。
10.根据权利要求9所述的卫星飞轮用微振动圆周分布式动力吸振装置，其特征在于，所述弹性元件采用铝合金、不锈钢、或钛合金材料。
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