CN106122371A - 卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，包括上平台、隔振与类铰链式缓冲装置、转接件和下平台；上平台沿圆周方向设置有六个均匀分布的凸台；隔振与类铰链式缓冲装置的数量为六个；隔振与类铰链式缓冲装置的上端分别连接凸台；下平台沿圆周方向设置有3组均匀分布的凹槽，每个凹槽的两端分别连接一个转接件，隔振与类铰链式缓冲装置包括隔振组件和缓冲组件,缓冲组件设置在隔振组件内侧。本发明中的缓冲组件能够使得本发明安全通过发射主动段、飞轮安装界面振动响应放大倍数不超过指标要求、不影响支架在轨隔振性能；隔振组件对卫星飞轮六个方向的振动进行抑制，达到降低敏感载荷安装板振动响应的目的。

Description

卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架

技术领域

本发明涉及飞轮支架，具体地，涉及一种卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架。

背景技术

我国卫星敏感载荷精度越来越高，对平台微振动环境要求越来越苛刻。因此，对平台微振动环境的分析和抑制显得尤为重要。国外研究发现，飞轮振动是影响卫星有效载荷性能指标的主要因素。目前飞轮振动控制采用的方法有阻尼减振、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；吸振的减振带宽较窄；隔振则主要针对少方向的振动进行抑制，多向振动抑制难题尚未解决，且隔振后达不到微小振动量级。

通过在飞轮和星体之间安装被动隔振支架能实现振动控制的目的，但隔振支架刚度低，无法安全通过发射主动段。在隔振支架中增加解锁装置会增加系统质量、资源需求、布局难度，且降低系统可靠性，因此需要增加一种缓冲装置使得隔振支架能够通过主动段，使隔振支架不发生破坏，且不影响其在轨的工作性能。

对于上述缺陷，若能够提供一种卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架即可有效解决上述问题。经现有技术的文献检索发现，目前还没有用于卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，

发明内容

本发明的目的是提供一种卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，降低了卫星在轨运行时飞轮转动引起的敏感载荷安装板六个方向上的振动，并使其降到微小振动量级；实现了结构的轻量化设计和包络尺寸的优化设计，节省整星资源；用隔振支架代替原有的飞轮支架，减低成本；其主动段引起的飞轮安装界面振动响应放大倍数不超过指标要求；使得支架安全通过发射主动段，不发生破坏；缓冲装置不影响支架在轨的隔振性能；具有六向隔振、主动段缓冲、质量轻、尺寸小、制造容易、成本较低、性能优异的优点。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，包括上平台、隔振与类铰链式缓冲装置、转接件和下平台；所述上平台沿圆周方向设置有六个均匀分布的凸台；所述隔振与类铰链式缓冲装置的数量为六个；所述隔振与类铰链式缓冲装置的上端分别连接所述凸台；所述下平台沿圆周方向设置有3组均匀分布的凹槽，每个凹槽的两端分别连接一个转接件，所述隔振与类铰链式缓冲装置包括隔振组件和缓冲组件,所述缓冲组件设置在所述隔振组件内侧，所述隔振组件的上端连接所述上平台，所述隔振组件的下端连接所述下平台，所述上平台用于安装卫星飞轮,所述下平台用于安装卫星蜂窝板,所述隔振组件包括隔振器、动片、阻尼片和定片；所述动片、阻尼片和定片设置在隔振器外侧,所述隔振器3可实现3个方向平动和3个方向转动，所述缓冲组件包括上撑杆、下撑杆、第一缓冲片、第二缓冲片、第三缓冲片、第一第一封盖、第二第一封盖和销轴,所述第一缓冲片分别嵌入第一第一封盖和第二第一封盖的内圆腔体中；第一第一封盖和第二第一封盖通过下撑杆连接为一体；所述销轴穿过上撑杆上的定位孔以及第一第一封盖、第二第一封盖、第一缓冲片、第二缓冲片和第三缓冲片的通孔，并与上撑杆连接；所述第二缓冲片套接在销轴的两端；所述第三缓冲片粘贴在第一第一封盖和第二第一封盖上，所述上撑杆带动销轴在销轴与第一缓冲片之间的第一间隙、第一缓冲片与第二缓冲片之间的第二间隙、第二缓冲片与第一封盖、第二封盖之间的第三间隙、动杆与第三缓冲片之间的第四间隙中运动。

其中，所述上平台采用镂空式结构。

其中，相邻的两个隔振与类铰链式缓冲装置的轴线交于上平台上侧一点；相邻的两个隔振与类铰链式缓冲装置的轴线所在的平面与上平台的上表面的夹角为30°至150°。

其中，所述隔振与类铰链式缓冲装置的轴线与上平台上表面的夹角为30°至150°。

其中，六个隔振与类铰链式缓冲装置的中上撑杆的轴线与上平台1的相对应凸台的交点分布在同一个圆上，分布圆的半径为50～300mm。

其中，所述第一缓冲垫为圆柱环构型，第一缓冲垫的外径与第一封盖或第二封盖内圆腔体的外径一致，第一缓冲垫的高度与第一封盖或第二封盖内圆腔体的外径一致。

其中，所述第一间隙的宽度为0.1～1mm，所述第二间隙为的宽度为0.2～3mm，所述第三间隙的宽度为0.1～1mm，所述第四间隙的宽度为0.2～3mm。

其中，所述销轴的定位孔、第一封盖和第二封盖上内圆腔体、销轴、第一缓冲片、第二缓冲片和第三缓冲片保持同轴状态，所述销轴主要实现绕轴转动和沿销轴的径向平动。

其中，所述第一封盖和第二封盖的侧边分别设置有圆形刚性限位腔，销轴穿过两个刚性限位腔，且与限位腔同轴，该限位腔进一步保护隔振器不发生破坏。

其中，所述上平台、转接件、下平台、隔振器、动片、定片、上撑杆、下撑杆、第一封盖、第二封盖和销轴采用铝合金、不锈钢或钛合金等材料；所述阻尼片、第一缓冲片、第二缓冲片、第三缓冲片采用橡胶材料。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明中隔振与类铰链式缓冲组合支架具有缓冲和隔振两种功能，缓冲组件能够使得本发明安全通过发射主动段、飞轮安装界面振动响应放大倍数不超过指标要求、不影响支架在轨隔振性能；隔振组件对卫星飞轮6个方向的振动进行抑制，达到降低敏感载荷安装板振动响应的目的；

2、本发明从飞轮隔振和载荷减振的实际需求出发，可同时对卫星飞轮6个方向上的振动进行抑制，从而达到降低敏感载荷安装板的振动响应，减振效果在90％以上，性能优异。

3、本发明从发射主动段的实际需求出发，对卫星飞轮3个方向上的发射主动段振动响应进行控制，飞轮安装面的振动响应放大倍数为1至4倍，满足指标要求；同时保护支架在发射主动段不发生破坏，且不影响支架在轨段的隔振性能；

4、本发明采用数值优化和结构优化设计理念，可代替飞轮原有支架，具有质量轻、尺寸小、结构简单、装配方便、制造成本低等优点；

5、本发明中只要对上平台、隔振与类铰链式缓冲装置和下平台的相关尺寸进行适应性修改，就可以满足不同型号卫星飞轮和不同载荷的隔振需求，具有较高的通用性，应用前景广阔。

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隔振与类铰链式缓冲组合支架的结构示意图；

图2为本发明卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架的半剖视图；

图3为图2中A的放大示意图。

图4为本发明卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架与飞轮的安装示意图。

图中：1-上平台；2-上撑杆；3-隔振器；4-动片；5-阻尼片；6-定片；7-下撑杆；8-转接件；9-下平台；10-凹槽；11-上平台表面；12为凸台；13-第一缓冲片；14-第二缓冲片；15-第三缓冲片；16-第一封盖；17-第二封盖；18-销轴；19-第四间隙；20-第三间隙；21-第二间隙；22-第一间隙；23-卫星飞轮。

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。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，包括上平台1、隔振与类铰链式缓冲装置、转接件8和下平台9；所述上平台1沿圆周方向设置有六个均匀分布的凸台；所述隔振与类铰链式缓冲装置的数量为六个；所述隔振与类铰链式缓冲装置的上端分别连接所述凸台；所述下平台9沿圆周方向设置有3组均匀分布的凹槽，每个凹槽的两端分别连接一个转接件8，所述隔振与类铰链式缓冲装置包括隔振组件和缓冲组件,所述缓冲组件设置在所述隔振组件内侧，所述隔振组件的上端连接所述上平台1，所述隔振组件的下端连接所述下平台9，所述上平台1用于安装卫星飞轮,所述下平台9用于安装卫星蜂窝板,所述隔振组件包括隔振器3、动片4、阻尼片5和定片6；所述动片4、阻尼片5和定片6设置在隔振器3外侧,所述隔振器3可实现3个方向平动和3个方向转动，所述缓冲组件包括上撑杆2、下撑杆7、第一缓冲片13、第二缓冲片14、第三缓冲片15、第一第一封盖6、第二第一封盖7和销轴18,所述第一缓冲片13分别嵌入第一第一封盖6和第二第一封盖7的内圆腔体中；第一第一封盖6和第二第一封盖7通过下撑杆7连接为一体；所述销轴18穿过上撑杆7上的定位孔以及第一第一封盖6、第二第一封盖7、第一缓冲片13、第二缓冲片14和第三缓冲片15的通孔，并与上撑杆7连接；所述第二缓冲片14套接在销轴18的两端；所述第三缓冲片15粘贴在第一第一封盖6和第二第一封盖7上，所述上撑杆2带动销轴18在销轴与第一缓冲片之间的第一间隙、第一缓冲片与第二缓冲片之间的第二间隙、第二缓冲片与第一封盖、第二封盖之间的第三间隙、动杆与第三缓冲片之间的第四间隙中运动。

所述上平台采用镂空式结构。

相邻的两个隔振与类铰链式缓冲装置的轴线交于上平台1上侧一点；相邻的两个隔振与类铰链式缓冲装置的轴线所在的平面与上平台1的上表面的夹角为30°至150°，优选地，相邻的两个隔振与类铰链式缓冲装置的轴线所在的平面与上平台上表面的夹角为87°

所述隔振与类铰链式缓冲装置的轴线与上平台上表面的夹角为30°至150°，优选地，隔振与类铰链式缓冲装置的轴线与上平台上表面的夹角为42°。

六个隔振与类铰链式缓冲装置的中上撑杆的轴线与上平台1的相对应凸台的交点分布在同一个圆上，分布圆的半径为50～300mm，优选地，分布圆的半径为80mm。

所述第一缓冲垫为圆柱环构型，第一缓冲垫的外径与第一封盖或第二封盖内圆腔体的外径一致，第一缓冲垫的高度与第一封盖或第二封盖内圆腔体的外径一致。

所述第一间隙的宽度为0.1～1mm，所述第二间隙为的宽度为0.2～3mm，所述第三间隙的宽度为0.1～1mm，所述第四间隙的宽度为0.2～3mm，优选地，第一间隙的宽度为1mm；第二间隙的宽度为0.5mm；第三间隙的宽度为0.8mm；第四间隙的宽度为0.3mm。

所述销轴的定位孔、第一封盖和第二封盖上内圆腔体、销轴、第一缓冲片、第二缓冲片和第三缓冲片保持同轴状态，所述销轴主要实现绕轴转动和沿销轴的径向平动。

所述第一封盖和第二封盖的侧边分别设置有圆形刚性限位腔，销轴穿过两个刚性限位腔，且与限位腔同轴，该限位腔进一步保护隔振器不发生破坏。

所述上平台、转接件、下平台、隔振器、动片、定片、上撑杆、下撑杆、第一封盖、第二封盖和销轴采用铝合金、不锈钢或钛合金等材料；所述阻尼片、第一缓冲片、第二缓冲片、第三缓冲片采用橡胶材料。

上述隔振与类铰链式缓冲装置的隔振和缓冲方法包括如下方式：

S1、卫星飞轮转动引起所述卫星飞轮隔振支架用隔振与类铰链式缓冲组合支架中销轴的位移小于所述缓冲空间时，此时只有隔振器和阻尼片起到隔振作用，所述6个6自由度隔振器实现飞轮的6个方向隔振；

S2、卫星飞轮引起销轴的位移大于所述缓冲空间时，第一缓冲片，第二缓冲片，第三缓冲片发生变形起到缓冲作用，并防止隔振器因变形过大发生破坏。

本具体实施用来降低卫星在轨运行时飞轮转动时引发的敏感载荷安装板微振动响应以及保护支架不发生破坏，本具体实施提供的卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架用于降低卫星飞轮6个方向的振动响应。本具体实施提供的卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架用于降低飞轮等振源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。本具体实施提供的卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架用于对飞轮3个方向上的发射主动段振动响应进行控制，卫星飞轮安装面的振动响应放大倍数为1至4倍，满足指标要求；隔振与类铰链式缓冲装置保护支架不发生破坏的同时不影响支架在轨的隔振性能，保证飞轮在发射主动段的安全性和在轨段支架的稳定性和可靠性，

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)

1.一种卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，包括上平台、隔振与类铰链式缓冲装置、转接件和下平台；所述上平台沿圆周方向设置有六个均匀分布的凸台；所述隔振与类铰链式缓冲装置的数量为六个；所述隔振与类铰链式缓冲装置的上端分别连接所述凸台；所述下平台沿圆周方向设置有3组均匀分布的凹槽，每个凹槽的两端分别连接一个转接件，所述隔振与类铰链式缓冲装置包括隔振组件和缓冲组件,所述缓冲组件设置在所述隔振组件内侧，所述隔振组件的上端连接所述上平台，所述隔振组件的下端连接所述下平台，所述上平台用于安装卫星飞轮,所述下平台用于安装卫星蜂窝板,所述隔振组件包括隔振器、动片、阻尼片和定片；所述动片、阻尼片和定片设置在隔振器外侧，所述缓冲组件包括上撑杆、下撑杆、第一缓冲片、第二缓冲片、第三缓冲片、第一第一封盖、第二第一封盖和销轴,所述第一缓冲片分别嵌入第一第一封盖和第二第一封盖的内圆腔体中；第一第一封盖和第二第一封盖通过下撑杆连接为一体；所述销轴穿过上撑杆上的定位孔以及第一第一封盖、第二第一封盖、第一缓冲片、第二缓冲片和第三缓冲片的通孔，并与上撑杆连接；所述第二缓冲片套接在销轴的两端；所述第三缓冲片粘贴在第一第一封盖和第二第一封盖上，所述上撑杆带动销轴在销轴与第一缓冲片之间的第一间隙、第一缓冲片与第二缓冲片之间的第二间隙、第二缓冲片与第一封盖、第二封盖之间的第三间隙、动杆与第三缓冲片之间的第四间隙中运动。

2.根据权利要求1所述的卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，所述上平台采用镂空式结构。

3.根据权利要求1所述的卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，相邻的两个隔振与类铰链式缓冲装置的轴线交于上平台上侧一点；相邻的两个隔振与类铰链式缓冲装置的轴线所在的平面与上平台的上表面的夹角为30°至150°。

4.根据权利要求1所述的卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，所述隔振与类铰链式缓冲装置的轴线与上平台上表面的夹角为30°至150°。

5.根据权利要求1所述的卫星飞轮用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，六个隔振与类铰链式缓冲装置的中上撑杆的轴线与上平台1的相对应凸台的交点分布在同一个圆上，分布圆的半径为50～300mm。

6.根据权利要求1所述的卫星飞轮隔振支架用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，所述第一缓冲垫为圆柱环构型，第一缓冲垫的外径与第一封盖或第二封盖内圆腔体的外径一致，第一缓冲垫的高度与第一封盖或第二封盖内圆腔体的外径一致。

7.根据权利要求1所述的卫星飞轮隔振支架用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，所述第一间隙的宽度为0.1～1mm，所述第二间隙为的宽度为0.2～3mm，所述第三间隙的宽度为0.1～1mm，所述第四间隙的宽度为0.2～3mm。

8.根据权利要求1所述的卫星飞轮隔振支架用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，所述销轴的定位孔、第一封盖和第二封盖上内圆腔体、销轴、第一缓冲片、第二缓冲片和第三缓冲片保持同轴状态。

9.根据权利要求1所述的卫星飞轮隔振支架用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，所述第一封盖和第二封盖的侧边分别设置有圆形刚性限位腔，销轴穿过两个刚性限位腔，且与限位腔同轴。

10.根据权利要求1所述的卫星飞轮隔振支架用隔振与类铰链式缓冲组合支架，其特征在于，所述上平台、转接件、下平台、隔振器、动片、定片、上撑杆、下撑杆、第一封盖、第二封盖和销轴采用铝合金、不锈钢或钛合金；所述阻尼片、第一缓冲片、第二缓冲片、第三缓冲片采用橡胶材料。