CN106596016A - 航天器超静环境模拟试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航天器超静环境模拟试验系统，其包括行车、吸声结构、隔声墙、质量块、空气弹簧隔振器、隔振路轨、试验室地基、隔声门、维修通道、隔振沟、细砂垫层，隔声墙与试验室地基通过隔振路轨连接，质量块与试验室地基通过空气弹簧隔振器连接，吸声结构和隔声墙固定连接，行车位于质量块上方，试验室地基内部设置维修通道，隔声门与吸声结构连接，隔振沟与细砂垫层连接。本发明提高地面振动和横向振动的隔离效果，提高墙体隔声效果，加强空气声的隔离效果；有效降低测试区域内的背景噪声，满足微振动试验的本底噪声要求和抑制环境干扰的要求；提高了测试区域对固体声的隔离效果，为高精度大型航天器提供了先进的微振动测试手段。

Description

航天器超静环境模拟试验系统

技术领域

本发明涉及一种境模拟试验系统，具体地，涉及一种航天器超静环境模拟试验系统。

背景技术

航天器运行期间，星上转动部件高速转动、大型可控构件驱动机构步进运动、变轨调姿期间推力器点火工作、大型柔性结构进出阴影冷热交变诱发扰动等都会使星体产生抖动响应。大多数航天器都存在微振动扰动源。由于微振动力学环境效应幅值小，对大部分星载设备不会产生明显影响，通常予以忽略。但对高精度遥感卫星，微振动扰动将严重影响其指向精度、稳定度及分辨率等重要性能指标。

由于飞轮、相机镜头等活动部件客观存在动不平衡力，这些活动部件可能成为局部结构甚至整星的扰振源，可能引发相应频段内航天器微振动。如果在设计阶段未对微振动足够重视，星上活动部件激励所引起的航天器微振动问题会造成遥感航天器的成像质量下降。因此，有必要对活动部件处于工作状态时整星的微振动响应进行深入研究，而在这之前，必须对微振动测试技术进行深入研究。

由于微振动信号频率低、幅值小，采用普通的测试手段和仪器测试时，真实信号往往会混杂在噪声中，对进一步的数据处理和分析造成困难，甚至导致错误结论，因此建立超静环境模拟试验室，有效、快捷的采集微振动数据，为减振/抑振的设计提供数据保障，对微振动测试技术的研究十分必要。通过分析组件级和系统级微振动试验结果，能够预估航天器平台微振动扰动，为整星微振动试验提供参考；另一方面，结合整星微振动试验数据，能够预估状态下，航天器平台微振动扰动对星载敏感载荷成像性能的影响。

航天器研制过程中，整星级微振动试验系统目的在于直接考核敏感载荷主要性能指标是否满足要求。为了尽可能降低外界振动、噪声的影响，保证测试信号的准确性和可靠性，整星级微振动试验必须在超静环境试验室内完成。

未来的航天事业进一步向着“高、精、尖”的趋势发展，随着众多携带高分辨相机、高精度载荷的航天器不断开始研发，对于超静环境模拟试验系统和微振动问题的深入研究成为需要迫切面对和解决的关键性课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种航天器超静环境模拟试验系统，其提高地面振动和横向振动的隔离效果，提高墙体隔声效果，加强空气声的隔离效果；有效降低测试区域内的背景噪声，满足微振动试验的本底噪声要求和抑制环境干扰的要求；提高了测试区域对固体声的隔离效果，为高精度大型航天器提供了先进的微振动测试手段。

根据本发明的一个方面，提供一种航天器超静环境模拟试验系统，其包括行车、吸声结构、隔声墙、质量块、空气弹簧隔振器、隔振路轨、试验室地基、隔声门、维修通道、隔振沟、细砂垫层，隔声墙与试验室地基通过隔振路轨连接，质量块与试验室地基通过空气弹簧隔振器连接，吸声结构和隔声墙固定连接，行车位于质量块上方，试验室地基内部设置维修通道，隔声门与吸声结构连接，隔振沟与细砂垫层连接。

优选地，所述吸声结构采用金属吸声尖劈结构。

优选地，所述隔声墙上设有一个挂轨和一个龙骨。

优选地，所述隔声门包括隔声门板和吸声门板，采用电动开启形式，采用组合拼装式门框结构。

优选地，所述行车采用特殊吸声结构进行声学处理，配备防滴油装置。

优选地，所述隔振路轨采用全金属不锈钢路轨，在隔振路轨的缝隙之间填充吸声材料，隔振路轨上铺设钢板，钢板上建造隔声墙。

优选地，所述隔声墙设有穿墙隔声套管。

优选地，所述空气弹簧隔振器通过调节内部气囊的压力和容量使垂直方向在负载范围内拥有恒定的1Hz以下的固有频率并通过水平调节阀来自动控制工作面的水平。

优选地，所述质量块和试验室地基上面的隔振路轨中间设置盖板，盖在所述维修通道的上方，质量块采用钢筋混凝土结构，使用钢模浇筑；试验室地基基础下面设置地桩，再铺设细砂。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明为完成航天器微振动试验提供超静环境配套条件，模拟航天器状态和超静环境，采用砂石地基，大大提高地面振动的隔离效果，试验室地基周围的隔振沟又进一步提高了横向振动的隔离效果，利用隔振路轨实现隔离低频的振动干扰；采用定制的高强度隔声屋顶、复合结构墙体，墙体之间采用吸声材料填充，隔绝结构传递，提高墙体隔声效果，加强空气声的隔离效果；采用金属吸声尖劈覆盖在四周隔声墙和房顶上，有效降低测试区域内的背景噪声，满足微振动试验的本底噪声要求和抑制环境干扰的要求；通过质量块进一步隔离试验室地基传递的高频振动和冲击；通过空气弹簧隔振器对试验室地基传递的低频振动进行隔离，配合质量块实现双级隔振设计；提高了测试区域对固体声的隔离效果，为高精度大型航天器提供了先进的微振动测试手段。

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为本发明航天器超静环境模拟试验系统的结构示意图。

图2为本发明中试验室地基的结构示意图。

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2所示，本发明航天器超静环境模拟试验系统包括行车1、吸声结构2、隔声墙3、质量块4、空气弹簧隔振器5、隔振路轨6、试验室地基7、隔声门8、维修通道9、隔振沟10、细砂垫层11，隔声墙3与试验室地基7通过隔振路轨6连接，质量块4与试验室地基7通过空气弹簧隔振器5连接，吸声结构2和隔声墙3固定连接，行车1位于质量块4上方，试验室地基7内部设置维修通道9，隔声门8与吸声结构2连接，隔振沟10与细砂垫层11连接。

所述吸声结构2采用金属吸声尖劈结构，吸声材料本身具备难燃性、高温稳定性和柔韧性，不挥发、不脱落，满足本底噪声要求。

所述隔声墙3上设有一个挂轨和一个龙骨，用于确保安装之后的结构稳定性，同时便于所述吸声结构2的安装、拆卸和维护。

所述隔声门8包括隔声门板和吸声门板，具有隔声和吸声功能，其隔声量等同于墙体隔声水平，采用电动开启形式，采用组合拼装式门框结构，保证关闭的密封性。

所述行车1配置在超静环境试验室内，便于航天器吊装和转运等准备工作，采用特殊吸声结构进行声学处理，配备防滴油装置。

所述隔振路轨6采用全金属不锈钢路轨，在隔振路轨6的缝隙之间填充吸声材料，隔振路轨6上铺设钢板，钢板上建造隔声墙3，保证在潮湿、高温、高油等恶劣环境下不会发生生锈、腐蚀、失效等问题，为有效隔绝弹性基础的振动对整个试验室地面的影响，在所述隔振路轨6之间的空隙填充吸声材料，保证隔振效率达到最优。

所述隔声墙3设有穿墙隔声套管，用于密封，为试验室里各种试验所需的信号线缆做穿墙处理，避免外面噪声传入试验室内，保证室内本底噪声要求。

所述空气弹簧隔振器5通过调节内部气囊的压力和容量使垂直方向在负载范围内拥有恒定的1Hz以下的固有频率并通过水平调节阀来自动控制工作面的水平，用于隔离地面传递的低频振动，增加使用方便性。

所述质量块4和试验室地基7上面的隔振路轨6中间设置盖板，盖在所述维修通道9的上方，质量块4采用钢筋混凝土结构，使用钢模浇筑；试验室地基7基础下面设置地桩，再铺设细砂，用于隔离竖直方向传递的振动和隔离来自地面的高频振动。

本发明工作原理：使用时，航天器、卫星等试验对象借助行车停放在质量块的上表面，空气弹簧隔振器充气使质量块与试验室地基分离并保持水平，关闭隔声门，用于进一步隔离来自地面的振动，质量块用于安装测试对象。在实际试验过程中，来自周围环境的振动、噪声信号比较复杂，不仅要求隔离如大地脉动、机器运转、车辆行驶、人员走动等引起的地面振动，还要求对空调气流、声音等引起的振动能够有效隔离。对于地面传递的频率较高的振动信号，通过试验室地基和质量块可以进行有效的衰减，对于地面传递的频率较低的振动信号，通过空气弹簧隔振器可以进行隔离，对于空气传递的振动信号，隔声墙和隔声门可以进行有效的衰减，吸声结构进一步降低试验室内的噪声扰动，保证试验区域的背景噪声水平，便于开展高精度的微振动试验、测试和研究；试验室地基内部设置维修通道，用于维护所述空气弹簧隔振器。试验室地基的四周分别设置四条隔振沟，用于隔离来自地面的水平振动。

另一方面，这种航天器超静环境模拟试验系统将试验设备和人员与试验区域分离，隔离试验设备运行和人员走动产生的振动干扰。当试验产品内部的运动部件工作过程中产生扰动时，质量块和空气弹簧隔振器会把振动信号与地面隔离，便于振动响应测量设备进行采集，吸声结构能保证空气中传递的振动信号不产生反射和叠加，隔声墙能将周围环境中的空气振动隔离，避免噪声信号的干扰，有利于高精度的振动信号采集与分析。

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 (9)

1.一种航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，包括行车、吸声结构、隔声墙、质量块、空气弹簧隔振器、隔振路轨、试验室地基、隔声门、维修通道、隔振沟、细砂垫层，隔声墙与试验室地基通过隔振路轨连接，质量块与试验室地基通过空气弹簧隔振器连接，吸声结构和隔声墙固定连接，行车位于质量块上方，试验室地基内部设置维修通道，隔声门与吸声结构连接，隔振沟与细砂垫层连接。

2.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述吸声结构采用金属吸声尖劈结构。

3.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述隔声墙上设有一个挂轨和一个龙骨。

4.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述隔声门包括隔声门板和吸声门板，采用电动开启形式，采用组合拼装式门框结构。

5.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述行车采用特殊吸声结构进行声学处理，配备防滴油装置。

6.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述隔振路轨采用全金属不锈钢路轨，在隔振路轨的缝隙之间填充吸声材料，隔振路轨上铺设钢板，钢板上建造隔声墙。

7.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述隔声墙设有穿墙隔声套管。

8.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述空气弹簧隔振器通过调节内部气囊的压力和容量使垂直方向在负载范围内拥有恒定的1Hz以下的固有频率并通过水平调节阀来自动控制工作面的水平。

9.根据权利要求1所述的航天器超静环境模拟试验系统，其特征在于，所述质量块和试验室地基上面的隔振路轨中间设置盖板，盖在所述维修通道的上方，质量块采用钢筋混凝土结构，使用钢模浇筑；试验室地基基础下面设置地桩，再铺设细砂。