CN106052982A - 用于太阳帆板减振的粘弹性阻尼器的复刚度测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于太阳帆板减振的粘弹性阻尼器的复刚度测试系统，阻尼器外接一段支架作复刚度测试，外接支架连接阻尼器的一端放置位移传感器来检测阻尼器下法兰端面上相应轴上的变形位移，外接支架另一端放置力矩器来产生不同频率的简谐力。本发明具有两个力矩器，产生上下振动或扭转的力矩，能够测试阻尼器对太阳帆板振动与扭转两种情况的阻尼效果。

Description

用于太阳帆板减振的粘弹性阻尼器的复刚度测试系统
技术领域
本发明涉及带大型附件卫星的高精度高稳定度控制技术，是一种用于太阳帆板减振阻尼器性能验证的复刚度测试系统，其同样适用于扭转和弯曲振动形式的物件减振作用效果验证。
背景技术
随着航天事业的发展，航天器承担的任务越来越多，航天器结构朝着大型化、复杂化的方向发展。为降低发射成本，要求其结构尽可能轻，但又受到现有材料性能和特殊的太空工作环境限制，必然会导致空间结构在轨工作时的高柔性、低阻尼特性。
在轨工作时一旦受到各种外部和内部的干扰很容易激起频率低、幅度大、周期长的振动，而由于其自身的低阻尼特性，激起的振动很难自行衰减。这种振动与航天器主体姿态运动相互藕合，会给卫星的定位精度带来严重影响(如美国的哈勃望远镜)，甚至会带来毁灭性的灾难。
哈勃望远镜上针对太阳帆板根部添加了粘弹性阻尼器减振装置，亟需一种利用粘弹性剪切变形产生振动衰减作用的阻尼器的复刚度系数验证的测试设备。粘弹性材料夹在需要控制的结构与约束层之间组成的结构。在这种结构中，粘弹性材料通过周期性的剪切变形来消耗振动能量以达到减振的目的。复刚度是指结构在特定的激励下抵抗变形的能力。静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为复刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。
复刚度则需要根据每个频率点进行计算。复刚度等于复数力（频率的函数）与复数的位移（频率的函数）的比值。虚部除以实部的商的反正切称为损失角δ。损失角越大，阻尼作用越明显。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合于大型太阳帆板被动式减振的粘弹性阻尼器的复刚度测试系统，可以实现对低频、小振动环境下的高阻尼效果的验证作用。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于太阳帆板减振的粘弹性阻尼器的复刚度测试系统，其中包含：外接支架，其一端与阻尼器连接，另一端设置有力矩器来产生简谐力；对于与阻尼器的下法兰端面连接的轴，设置有位移传感器来检测该轴上的变形位移。
优选地，所述外接支架包含T型桁架；所述T型桁架设有连接成T型的横段和纵段，T型桁架的纵段末端与阻尼器的下法兰端面连接；所述力矩器位于T型桁架的横段处。
优选地，所述复刚度测试系统进一步包含：
固定底座，对复刚度测试系统的其他部件进行支撑；
纵向支架，其连接在固定底座上，对太阳帆板与卫星连接的根部位置进行模拟；所述阻尼器的上法兰端面与纵向支架的固定板连接。
优选地，所述力矩器包含两个音圈电机，对称地安装于T型桁架的横段与该横段下方的第一横向桁架之间；所述第一横向桁架与固定底座位于该第一横向桁架下方的位置相连接。
优选地，各个音圈电机通过与之连接的滑块，在第一横向桁架所设置的导轨上分别移动；通过两个音圈电机施加的激励，T型桁架受到的综合力矩作用于纵向支架上，来模拟太阳帆板的扭转或弯曲。
优选地，所述位移传感器是涡流传感器；在所述固定底座位于T型桁架的纵段末端下方的位置，设有第二横向桁架来安装两个涡流传感器，来测量T型桁架的纵段的变形位移。
优选地，所述复刚度测试系统进一步包含：正弦波发生器环节、功率放大环节、计算机测量系统；所述功率放大环节对正弦波发生器环节输出的正弦波信号进行处理后，传送给音圈电机来产生与正弦波信号的频率相应频率的简谐力，经T型桁架传递力矩给阻尼器及纵向支架，涡流传感器检测与阻尼器下法兰端面连接的T型桁架纵段的变形位移的结果发送给计算机测量系统进行处理。
优选地，所述简谐力的频率为0~10Hz。
优选地，所述阻尼器，是为太阳帆板进行减振的粘弹性阻尼器。
优选地，所述固定底座是一个方形桁架，所述固定底座下面设置有滑轮。
本发明与现有技术相比，其优点和有益效果是：
（1）本发明提供的系统能够针对太阳帆板的被动式减振阻尼器进行复刚度测试；可以满足振动与扭转两种测试的需求。
（2）本发明提供的系统具有通用性，通过设计不同阻尼器的接口，可以对不同类型的减振式阻尼器进行测试。
（3）本发明提供的系统采用通用的桁架结构，音圈电机、计算机测量系统、功率放大器环节等试验设备可以方便地在市场上购置，整个系统易于实现。
附图说明
图1是本发明所述复刚度测试系统的结构示意图。
图2是本发明所述复刚度测试系统的结构侧视图。
图3是本发明所述复刚度测试系统的结构俯视图。
图4是本发明所述复刚度测试系统的控制回路原理框图。
具体实施方式
本发明提供一种用于太阳帆板减振的粘弹性阻尼器的复刚度测试系统，为阻尼器外接一段支架做复刚度测试，为外接支架连接阻尼器的一端设置有位移传感器来检测阻尼器下法兰端面上相应轴上的变形位移；外接支架上的另一端设置有力矩器来产生不同频率（如0~10Hz）的简谐力。
由于太阳帆板在实际工作环境中不但会存在上下振动，也可能产生扭转运动，因此为了测试阻尼器对振动与扭转两种情况的阻尼效果，本发明的复刚度测试系统设置两个力矩器，既可以产生上下振动力矩，又可以产生扭转力矩。
配合参见图1~图3所示，在所述复刚度测试系统的一个具体示例中，包含：模拟太阳帆板连接固定部位的纵向支架1及固定板2、阻尼器3、T型桁架4、固定底座7、两个音圈电机5、两个涡流传感器10、计算机测量系统。
所述固定底座7是一个方形桁架，用于支撑复刚度测试系统的其他部件；该固定底座7下面采用4个滑轮，可以消除整个复刚度测试系统的外加约束。
所述纵向支架1，连接于固定底座7上的一端，用来模拟太阳帆板与卫星连接的根部位置。该纵向支架1处设置的固定板2，为模拟太阳帆板与卫星连接的根部位置提高局部刚度，并通过设置相应接口与阻尼器3的上法兰端面连接。
所述T型桁架4位于固定底座7之上，使该T型桁架4的纵段41末端的接口与阻尼器3的下法兰端面连接。本例中阻尼器3加接口的总长度为167mm，T型桁架4的纵段41的长度1m，用来做复刚度测试。
被测试的阻尼器3，是为太阳帆板提供减振作用的粘弹性阻尼器3。在与T型桁架4的纵段41末端相对应的固定底座7位置，设有第二横向桁架11来安装两个涡流传感器10，以检测发生在T型桁架4的纵段上的位移变化，测量振动位移的变形量。
两个音圈电机5作为振动驱动源，对称安装至T型桁架4的横段42与该横段下方的第一横向桁架6之间；该第一横向桁架6与其下方的固定底座7位置相连接。通过这两个音圈电机5施加的激励，T型桁架4受到综合力矩并作用在纵向支架1上，用于模拟太阳帆板的扭转或弯曲。
具体地，连接各个音圈电机5的滑块，可以分别在第一横向桁架6所设置的导轨上移动，来根据试验要求改变音圈电机5的位置，以模拟不同的力矩。
通过设置若干组装件8，对固定底座7的各个桁架进行连接组装，以及将固定底座7分别与纵向支架1、第一横向桁架6等进行连接组装。所需要的桁架的数目和结构形式等，可以参见图1~图3所示。
复刚度测试系统的控制箱9可以设置在固定底座7下层的桁架上。系统的控制回路原理如附图4所示。控制箱9中包含的正弦波发生器环节、功率放大环节、计算机测量系统，及其相互间信号传输的通讯环节。
功率放大环节对正弦波发生器环节输出的如0.02~10Hz的正弦波信号进行处理后，传送给音圈电机5以使其产生相应频率的简谐力；简谐力经T型桁架4传递模拟太阳帆板振动或扭转的力矩给纵向支架1处的阻尼器3，位移传感器使用涡流传感器10来检测与阻尼器3下法兰端面连接的T型桁架4纵段41的变形位移，并将测得的结果发送给计算机测量系统进行处理。
所述的计算机测量系统，控制整个系统的数据采集和处理，求取被测阻尼器3产生的振动衰减量，计算衰减因子获得阻尼器3的复刚度系数。所述计算机测量系统的本控采用80C51F005芯片做主控微机，具有8路12位A/D与2路D/A接口做模拟输入/输出通道使用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于太阳帆板减振的粘弹性阻尼器的复刚度测试系统，其特征在于，包含：外接支架，其一端与阻尼器连接，另一端设置有力矩器来产生简谐力；对于与阻尼器的下法兰端面连接的轴，设置有位移传感器来检测该轴上的变形位移。
2.如权利要求1所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述外接支架包含T型桁架；所述T型桁架设有连接成T型的横段和纵段，T型桁架的纵段末端与阻尼器的下法兰端面连接；所述力矩器位于T型桁架的横段处。
3.如权利要求2所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述复刚度测试系统进一步包含：
固定底座，对复刚度测试系统的其他部件进行支撑；
纵向支架，其连接在固定底座上，对太阳帆板与卫星连接的根部位置进行模拟；所述阻尼器的上法兰端面与纵向支架的固定板连接。
4.如权利要求3所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述力矩器包含两个音圈电机，对称地安装于T型桁架的横段与该横段下方的第一横向桁架之间；
所述第一横向桁架与固定底座位于该第一横向桁架下方的位置相连接。
5.如权利要求4所述的复刚度测试系统，其特征在于，
各个音圈电机通过与之连接的滑块，在第一横向桁架所设置的导轨上分别移动；通过两个音圈电机施加的激励，T型桁架受到的综合力矩作用于纵向支架上，来模拟太阳帆板的扭转或弯曲。
6.如权利要求3或4或5所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述位移传感器是涡流传感器；在所述固定底座位于T型桁架的纵段末端下方的位置，设有第二横向桁架来安装两个涡流传感器，来测量T型桁架的纵段的变形位移。
7.如权利要求6所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述复刚度测试系统进一步包含：正弦波发生器环节、功率放大环节、计算机测量系统；
所述功率放大环节对正弦波发生器环节输出的正弦波信号进行处理后，传送给音圈电机来产生与正弦波信号的频率相应频率的简谐力，经T型桁架传递力矩给阻尼器及纵向支架，涡流传感器检测与阻尼器下法兰端面连接的T型桁架纵段的变形位移的结果发送给计算机测量系统进行处理。
8.如权利要求1所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述简谐力的频率为0~10Hz。
9.如权利要求1所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述阻尼器，是为太阳帆板进行减振的粘弹性阻尼器。
10.如权利要求1所述的复刚度测试系统，其特征在于，
所述固定底座是一个方形桁架，所述固定底座下面设置有滑轮。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470435A (zh) * 2018-11-09 2019-03-15 中国直升机设计研究所 机轮刚度阻尼试验台
CN112525508A (zh) * 2020-11-24 2021-03-19 北京航空航天大学 圆环形金属橡胶阻尼器的准静态径向刚度测试装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100235880B1 (ko) * 1997-08-30 1999-12-15 정몽규 스티어링 지지계의 비틀림 강성 측정장치
JP2007155725A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Top Engineering Co Ltd ホイールの摩耗測定装置及び測定方法
CN101699249A (zh) * 2009-11-05 2010-04-28 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种测试阻尼器阻尼率的装置
CN201600231U (zh) * 2010-01-27 2010-10-06 中国人民解放军国防科学技术大学 基于柔性铰链机构的角振动测试台
CN204882241U (zh) * 2015-07-29 2015-12-16 北京汽车研究总院有限公司 一种刚度测试装置及系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100235880B1 (ko) * 1997-08-30 1999-12-15 정몽규 스티어링 지지계의 비틀림 강성 측정장치
JP2007155725A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Top Engineering Co Ltd ホイールの摩耗測定装置及び測定方法
CN101699249A (zh) * 2009-11-05 2010-04-28 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种测试阻尼器阻尼率的装置
CN201600231U (zh) * 2010-01-27 2010-10-06 中国人民解放军国防科学技术大学 基于柔性铰链机构的角振动测试台
CN204882241U (zh) * 2015-07-29 2015-12-16 北京汽车研究总院有限公司 一种刚度测试装置及系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470435A (zh) * 2018-11-09 2019-03-15 中国直升机设计研究所 机轮刚度阻尼试验台
CN112525508A (zh) * 2020-11-24 2021-03-19 北京航空航天大学 圆环形金属橡胶阻尼器的准静态径向刚度测试装置及方法
CN112525508B (zh) * 2020-11-24 2021-09-03 北京航空航天大学 圆环形金属橡胶阻尼器的准静态径向刚度测试装置及方法

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