CN107917311A - 一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置 - Google Patents

一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置 Download PDF

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宋俊儒
贾馨
范龙飞
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Abstract

一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，包括外部隔振装置(1)、隔振器(2)、隔振平台(3)、穿罐外部装置(4)、真空环境模拟器(7)，通过外部隔振装置(1)对外部振动进行削减，通过隔振器(2)隔绝振动，达到了对顶端隔振对象(5)、底端隔振对象(6)的精密隔振功能，该装置克服了吸纳有隔振结构所需塔架巨大，不便测试，难以满足竖直大型测试系统的静谧隔振需求的问题，解决了现有悬挂隔振结构上、下部隔振特性不一致的问题，可靠性高。

Description

一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置
技术领域
本发明涉及一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，属于抗振精密测量领域。
背景技术
目前，真空环境模拟器的隔振装置有如下结构：(1)底部支承隔振结构，在环境模拟器外部下方的隔振器支撑隔振平台，环境模拟器和测试系统作为隔振对象安装在隔振平台上，测试系统作为隔振对象直接或者通过塔架安装在环境模拟器内的内部平台上。该结构是目前我国大部分环境模拟器所采用的结构。这种结构能够削弱地面振动对测试的影响，但不能削弱源自环境模拟器的振动对测试系统的影响；(2)底部支承隔振结构，隔振器支撑在环境模拟器外部下方隔振平台，隔振平台支撑在环境模拟器内部的内部平台，测试系统作为隔振对象直接或者通过塔架安装在内部平台上，隔振平台和内部平台之间通过内外过渡结构连接。该结构目前已在韩国的KARI、以色列的Elop空间相机测试真空环境模拟器中,国内中科院长春光学精密机械与物理研究所的某超大真空环境模拟器的隔振也采用这种结构。该结构实现了环境模拟器与测试系统的分离，能够同时消除地面振动和源自环境模拟器的振动对测试系统的影响，适用于空间相机光轴水平测试；(3)底部支承隔振结构，在环境模拟器内部下方的隔振器支撑在环境模拟器内部隔振平台，测试系统作为隔振对象直接或者通过塔架安装在隔振平台上。目前NASA的立式模拟空间环境SES采用这种结构，使用耐低温的高性能隔振器，实现了对詹姆斯·韦伯太空望远镜探测器模块的测试。洛克希德马丁公司采用这种结构在卧式真空罐内部建造了大型光学测试与集成设施LOTIS，该设施只可用于对空间光学系统的光轴水平的真空测试。这种结构的主要缺点是隔振器置于环境模拟器之内，对隔振器性能要求高，且需要采取保温措施才能正常工作。
上述隔振结构适用于测试仪器和测试对象水平排布的大、小各型测试系统和竖直排布的小型测试系统。对于竖直排布大型测试系统，如用于大型空间相机检测的光轴竖直测试系统，由于系统结构过长，以上各种底部隔振结构无法满足测试系统顶端和底部之间隔振一致性的要求，且所需塔架巨大、不便测试系统安装。综上，上述底部隔振结构难以满足竖直大型测试系统的精密隔振需要，同时无法满足在大型真空环境模拟器中对大负载、长路径大型竖直测试系统的精密隔振需要，且目前国内外仅见俄罗斯和美国的两种方案实现对竖直大型测试系统的精密隔振。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提出一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，利用外部隔振装置、隔振器隔绝振动，通过设计真空环境模拟器解决了现有技术中无法满足的难以适应大型测试系统的精密隔振需要的难题。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，：包括外部隔振装置、隔振器、隔振平台、穿罐外部装置、真空环境模拟器，所述外部隔振装置位于真空环境模拟器外侧，所述隔振平台安装于真空环境模拟器内部，所述隔振器安装于外部隔振装置上方，其中，所述穿罐外部装置通过隔振器支撑于隔振器上方，所述隔振平台包括中部主承力桁架、第一负载安装结构、第二负载安装结构，所述中部主承力桁架穿过真空环境模拟器内部，第一负载安装结构固定于中部主承力桁架上方，第二负载安装结构固定于中部主承力桁架下方，所述穿罐外部装置分别固定于中部主承力桁架两端，其中，所述顶端隔振对象安装于隔振平台外部、真空环境模拟器内部的第一负载安装结构上方，所述底端隔振对象安装于隔振平台内部第二负载安装结构底端上方。
所述穿罐外部装置包括穿罐外连接结构、穿罐过渡结构，所述穿罐外连接结构通过隔振器支撑于隔振器上方，于靠近真空环境模拟器一侧与穿罐过渡结构一端连接，穿罐过渡结构另一端与中部主承力桁架相连。
所述外部隔振装置为金属结构或钢筋混凝土结构。
所述隔振器为压缩空气弹簧隔振器。
所述隔振平台的基频为隔振器的10～15倍。
所述隔振平台材料为真空兼容303或304不锈钢。
所述穿罐过渡结构与与真空环境模拟器连接处采用金属波纹管或人造橡胶薄膜进行密封。
所述顶端隔振对象为平行光管或干涉仪或标准平面反射镜或摄影测量系统。
优选的，所述底端隔振对象为光学遥感器或太空望远镜或光学遥感器及太空望远镜任一组成部分。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提供的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，采用内外复合结构，通过环境模拟器外部的隔振器仅对环境模拟器内部的隔振平台和隔振对象实现隔振，环境模拟器不作为隔振对象的一部分，因此采用较少隔振器就可以实现较大隔振有效负载；
(2)本发明提供的精密隔振装置中，真空环境模拟器与隔振系统分离，削弱源自环境模拟器的振动对测试系统的影响；通过隔振基础对环境振动初步衰减后再经过隔振器进一步衰减，可实现满足光学测试需要的高精密隔振；
(3)本精密隔振装置的隔振基础和隔振器工作在真空环境模拟器之外的常温常压理想使用环境中，即不占用模拟环境空间，又便于调整维修、可靠性好，同时可依据需要增加隔振装置隔振器，无需特别设计，扩大负载范围。
附图说明
图1本发明提供的精密隔振装置的第一实施例示意图；
图2本发明提供的精密隔振装置的第二实施例示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对发明做详细描述。
如图1所示，精密隔振装置包括外部隔振装置1、隔振器2、隔振平台3、穿罐外部装置4、顶端隔振对象5、底端隔振对象6、真空环境模拟器7，。其中外部隔振装置1为金属结构或钢筋混凝土结构，能够初步隔绝环境振动向隔振系统的传递；隔振器2为压缩空气弹簧隔振器，安装在隔振基础1上且支撑穿罐外部装置4两端，隔绝残余环境振动向支隔振平台3的传递。隔振平台的基频为隔振器的10～15倍。所述穿罐外部装置4包括穿罐外连接结构401、穿罐过渡结构402。穿罐外连接结构401均通过隔振器2支撑于隔振器2上方，并分别于靠近真空环境模拟器7一侧与穿罐过渡结构402相连，同时连接处通过金属波纹管或人造橡胶薄膜进行密封。所述隔振平台3包括中部主承力桁架301、第一负载安装结构302、第二负载安装结构303，材料为真空兼容耐腐蚀303或304不锈钢。所述穿罐外连接结构401通过穿罐过渡结构402与中部主承力桁架301两端相连，其中，所述中部主承力桁架301穿过真空环境模拟器7内部，所述顶端隔振对象5安装于隔振平台3外部、真空环境模拟器7内部的第一负载安装结构302上方，所述底端隔振对象6安装于隔振平台3内部第二负载安装结构303底端上方。顶端隔振对象5有两种，一种是测试仪器，另一种是被测对象。具体可以为平行光管或干涉仪或标准平面反射镜或摄影测量系统，底端隔振对象6有两种，一种是测试仪器，另一种是被测对象。具体可以为光学遥感器或太空望远镜或光学遥感器及太空望远镜任一组成部分
其中，外部隔振装置1初步隔绝环境振动向隔振系统的传递，隔振器2安装于外部隔振装置1上方对穿罐外部装置4两端，穿罐外连接结构401起支撑作用，隔振器2隔绝残余环境振动向隔振平台3传递，隔振平台3作为一个刚性整体，整个装置中心为隔振平台3中心位置，使顶端隔振对象5和底端隔振对象6获得相同的隔振特性，从而达到隔振效果。
如图2所示的一个实施例中，没有第一负载安装结构402，顶端隔振对象5固定在中部主承力桁架301上。
外部隔振装置1、隔振器2和穿罐外部装置4的穿罐外连接结构401位于真空环境模拟器7外部，不占用真空环境模拟器7内部空间。穿罐过渡结构402紧贴真空环境模拟器7外壁，与穿罐外连接结构401相连，第一外界环境振动被隔振基础1衰减、被隔振器2隔绝，无法通过穿罐外部装置4、隔振平台3向顶端隔振对象5和底端隔振对象6传递，实现了对顶端隔振对象5和底端隔振对象6的精密隔振。顶端隔振对象5和底端隔振对象6通过隔振平台3构成一个刚性整体，整体的重心在顶端隔振对象5和底端隔振对象6上下中间。隔振器2布置在整体的重心高度面上，使顶端隔振对象5和底端隔振对象6获得相同的隔振特性，从而达到隔振效果。隔振器2在真空环境模拟器7外部的常温常压环境中，不受真空环境模拟器7内部极端环境影响。
可见，本发明是通过穿罐方式实现一种内外复合的中部隔振结构，实现对大型真空环境模拟器内部竖直测试系统的精密隔振，，具有隔振有效负载大、高精密、高可靠、低成本和使用灵活的优点。可用于航空、航天、船舶、兵器、电子、核工业、仪器仪表行业等环境模拟器内测试领域
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：包括外部隔振装置(1)、隔振器(2)、隔振平台(3)、穿罐外部装置(4)、真空环境模拟器(7)，所述外部隔振装置(1)位于真空环境模拟器(7)外侧，所述隔振平台(3)安装于真空环境模拟器(7)内部，所述隔振器(2)安装于外部隔振装置(1)上方，其中，所述穿罐外部装置(4)通过隔振器(2)支撑于隔振器(2)上方，所述隔振平台(3)包括中部主承力桁架(301)、第一负载安装结构(302)、第二负载安装结构(303)，所述中部主承力桁架(301)穿过真空环境模拟器(7)内部，第一负载安装结构(302)固定于中部主承力桁架(301)上方，第二负载安装结构(303)固定于中部主承力桁架(301)下方，所述穿罐外部装置(4)分别固定于中部主承力桁架(301)两端，其中，顶端隔振对象(5)安装于第一负载安装结构(302)上方，所述底端隔振对象(6)安装于第二负载安装结构(303)底端上方。
2.根据权利要求1所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述穿罐外部装置(4)包括穿罐外连接结构(401)、穿罐过渡结构(402)，所述穿罐外连接结构(401)通过隔振器(2)支撑于隔振器(2)上方，于靠近真空环境模拟器(7)一侧与穿罐过渡结构(402)一端连接，穿罐过渡结构(402)另一端与中部主承力桁架(301)相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述外部隔振装置(1)为金属结构或钢筋混凝土结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述隔振器(2)为压缩空气弹簧隔振器。
5.根据权利要求1或2所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述隔振平台(3)的基频为隔振器(2)的10～15倍。
6.根据权利要求1或2所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述隔振平台(3)材料为真空兼容303或304不锈钢。
7.根据权利要求2所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述穿罐过渡结构(402)与真空环境模拟器(7)连接处采用金属波纹管或人造橡胶薄膜进行密封。
8.根据权利要求1或2所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述顶端隔振对象(5)为平行光管或干涉仪或标准平面反射镜或摄影测量系统。
9.根据权利要求1或2所述的一种应用于大型真空环境模拟器的精密隔振装置，其特征在于：所述底端隔振对象(6)为光学遥感器或太空望远镜或光学遥感器及太空望远镜任一组成部分。
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