CN109899433B - 用于阻尼动态加载的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请描述了用于阻尼两个主体之间的动态加载的系统和方法。示例性阻尼系统包括附接到第二主体上的非铁金属主体和附接到第三主体上的磁体堆叠。该磁体堆叠可移动地设置在非铁金属主体内或非铁金属主体周围，并且相邻的磁体以相反的极性关系布置，由此阻尼所述第二主体和所述第三主体的相对移动。阻尼动态加载的示例性方法包括沿轴线布置多个磁体以形成沿该轴线具有相反的极性关系的至少一对磁体。该方法还包括相对于非铁金属主体轴向移动至少一对磁体，以便阻尼附接到交通工具的有效载荷的动态加载。

Description

用于阻尼动态加载的系统和方法

技术领域

本公开总体涉及用于阻尼动态加载的系统，并且更具体地涉及一种系统，该系统具有附接到第二主体的非金属主体和附接到第三主体的磁体堆叠，其中磁体堆叠可移动地设置在非金属主体内或非金属主体周围，并且其中相邻的磁体以相反的极性关系布置，由此阻尼所述第二主体和所述第三主体的相对移动。

背景技术

附接到移动交通工具(例如，直升机、飞机、航天器、船舶、地面交通工具等)的设备或有效载荷经常经历动态加载。例如，设备或有效载荷可能经历严重且随机的振动加载。在将设备或有效载荷集成到交通工具上时，减少或消除这种动态加载是一项具有挑战性的设计考虑。用于减少或消除动态加载的一种常规方法是使设备或有效载荷变得足够坚硬且足够坚固以承受动态加载。用于减少或消除动态加载的另一种常规方法是使用减震器(诸如弹簧悬架)机械地隔离设备或有效载荷。

然而，用于减少或消除动态加载的常规方法具有许多缺点。例如，使设备或有效载荷变得足够坚硬且足够坚固以承受动态加载通常会显著增加交通工具的重量。此外，传统的减震器(诸如弹簧悬架)包括预加载弹簧和/或流体能量吸收器，这两者都有许多缺点。例如，预加载弹簧不仅会消除弹簧材料的余量，而且预加载弹簧也会随着时间的推移而发生实质性的磨损。另一个缺点是预加载弹簧在低振幅与高振幅下表现不同。流体能量吸收器的示例性缺点是它们显示出温度敏感性，因此具有流体能量吸收器的悬架将在不同温度下表现不同。另一个缺点是流体能量吸收器可能泄漏。

鉴于前述内容，需要有用于减少或消除动态加载的改进系统和方法。具体地，需要有不涉及使用预加载弹簧或流体能量吸收器的用于减少或消除动态加载的系统和方法。还需要有用于减少或消除动态加载的系统和方法，所述系统和方法与用于减少或消除动态加载的常规方法相比，较不易磨损且较不依赖于温度。还需要有在不同振幅下表现相同或基本相同的用于减少或消除动态加载的系统和方法。

发明内容

在一个示例中，描述了一种阻尼系统。该阻尼系统包括附接到第二主体的非铁金属主体和附接到第三主体的磁体堆叠。该磁体堆叠可移动地设置在非铁金属主体内或非铁金属主体周围，并且相邻的磁体以相反的极性关系布置，由此阻尼所述第二主体和所述第三主体的相对移动。

在示例中，非铁金属主体径向围绕磁体堆叠。

在示例中，非铁金属主体包括围绕磁体堆叠的铜管或铝管。

在示例中，磁体堆叠径向围绕非铁金属主体。

在示例中，该阻尼系统进一步包括耦接到磁体堆叠和非铁金属主体的弹簧，其中弹簧径向围绕磁体堆叠和非铁金属主体。

在示例中，磁体堆叠连接到弹簧的第一端，并且非铁金属主体连接到弹簧的第二端。

在示例中，该阻尼系统进一步包括第一部件和第二部件，以确保弹簧的基本线性运动，其中第一部件连接到弹簧的第一端，并且其中第二部件连接到弹簧的第二端。

在示例中，第一部件和第二部件包括球面轴承。

在示例中，该阻尼系统进一步包括保护罩，该保护罩包封弹簧、磁体堆叠和非铁金属主体。

在示例中，该弹簧是机加工弹簧，其在阈值高振幅和阈值低振幅之间呈现基本上线性的行为。

在示例中，非铁金属主体和磁体堆叠彼此径向间隔开，使得相对于彼此的轴向移动提供空气阻尼。

在示例中，该阻尼系统进一步包括柔性多孔材料，该柔性多孔材料设置在磁体堆叠和非铁金属主体之间以提供空气阻尼。

在另一个示例中，描述了一种系统，该系统包括附接到交通工具的框架的有效载荷和设置在有效载荷与框架之间的悬架。该悬架包括多个阻尼系统。每个阻尼系统包括：(i)附接到有效载荷或框架的非铁金属主体；以及(ii)附接到有效载荷或框架中的另一个的磁体堆叠，其中该堆叠可移动地设置在非铁金属主体内或非铁金属主体周围，并且其中相邻的磁体以相反的极性关系布置，由此阻尼有效载荷和框架的相对移动。

在示例中，每个阻尼系统进一步包括耦接到磁体堆叠和非铁金属主体的弹簧，其中弹簧径向围绕磁体堆叠和非铁金属主体。

在示例中，每个阻尼系统进一步包括保护罩，该保护罩包封弹簧、磁体堆叠和非铁金属主体。

在示例中，对于每个阻尼系统，非铁金属主体和磁体堆叠彼此径向地间隔开，使得相对于彼此的轴向移动提供空气阻尼。

本文描述的系统的各种示例可以以任何组合形式包括在此描述的系统的任何其他示例的任何部件、特征和功能。

在另一个示例中，描述了一种阻尼附接于交通工具的有效载荷上的动态加载的方法。该方法包括沿轴线布置多个磁体以形成磁体堆叠，其中至少一对磁体沿轴线具有相反的极性关系。该方法进一步包括相对于非铁金属主体轴向移动磁体堆叠，以便阻尼附接于交通工具的有效载荷的动态加载。

在示例中，该方法还包括：(i)将弹簧的第一端耦接到有效载荷；(ii)将弹簧的第二端耦接到交通工具；(iii)将磁体堆叠耦接到弹簧的第一端或第二端；以及(iv)将非铁金属主体耦接到弹簧的第一端或第二端中的另一个。

在示例中，该方法包括用弹簧径向围绕磁体堆叠和非铁金属主体。

在示例中，该方法包括用磁体堆叠径向围绕非铁金属主体或用非铁金属主体径向围绕磁体堆叠。

本文描述的方法的各种示例可以以任何组合形式包括在此描述的方法的任何其他示例的任何部件、特征和功能。

已经讨论的特征、功能和优点可以在各种示例中独立地实现，或者可以在其他示例中组合，其进一步的细节可以参照以下描述和附图看到。

附图说明

在所附权利要求中阐述了被认为是说明性示例的特点的新颖特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性示例的以下详细描述将最好地理解说明性示例以及优选使用模式、进一步目标和描述，其中：

图1A示出了根据示例性实施方式的阻尼系统的透视图。

图1B示出了根据示例性实施方式的图1A的阻尼系统的横截面视图。

图2示出了根据示例性实施方式的示例性非铁主体和磁体堆叠的透视图。

图3A示出了根据示例性实施方式的磁体堆叠的示例性磁场，其中相邻的磁体以相反的极性关系布置。

图3B示出了根据示例性实施方式的磁体堆叠的示例性磁场，其中相邻的磁体以对齐的极性关系布置。

图4示出了根据示例性实施方式的图表，其示出：(i)不具有磁体堆叠的阻尼系统的示例性测量传递函数，(ii)具有磁体堆叠的阻尼系统的示例性测量传递函数，其中相邻的磁体以相对的极性关系布置，和(iii)具有磁体堆叠的阻尼系统的示例性测量传递函数，其中相邻的磁体以对齐的极性关系布置。

图5示出了根据示例性实施方式的阻尼系统的横截面视图。

图6示出了根据示例性实施方式的系统的透视图。

图7示出了根据示例性实施方式的图6的系统的一些部件的透视图。

图8示出了根据示例性实施方式的阻尼附接于交通工具的有效负载上的动态加载的示例性方法的流程图。

图9示出了根据示例性实施方式的与图8中的方法一起使用的示例性方法的流程图。

图10示出了根据示例性实施方式的与图8中的方法一起使用的另一示例性方法的流程图。

图11示出了根据示例性实施方式的与图8中的方法一起使用的另一示例性方法的流程图。

具体实施方式

现在将在下文参考附图更全面地描述所公开的示例，其中展示了一些但非全部的公开示例。实际上，可以描述几个不同的示例，并且不应该将其解释为受限于本文阐述的示例。相反，所描述的这些示例使得本公开将是彻底的和完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本公开的范围。

如上所述，用于减少或消除动态加载的当前系统和当前方法具有许多缺点。根据本公开的方法和系统有益地提供了用于减少或消除动态加载的改进方法和系统。在一个示例中，描述了一种阻尼系统，该阻尼系统包括附接到第二主体的非铁金属主体和附接到第三主体的磁体堆叠。该磁体堆叠可移动地设置在非铁金属主体内或非铁金属主体周围，并且相邻的磁体以相反的极性关系布置，以便阻尼所述第二主体和所述第三主体的相对移动。在示例中，该阻尼系统还包括耦接到磁体堆叠和非铁金属主体的弹簧。所公开的阻尼系统有益地提供一种不涉及使用预加载弹簧或流体能量吸收器的用于减少或消除动态加载的改进系统。与用于减少或消除动态加载的当前系统和方法相比，所公开的阻尼系统较不易磨损且较不依赖于温度。

现在参考图1A至图1B，其示出了根据示例性实施方式的阻尼系统100。如图1B所示，阻尼系统100包括附接到第二主体104的非铁金属主体102和附接到第三主体108的磁体堆叠106。磁体堆叠106可移动地设置在非铁金属主体102内。具体地，非铁金属主体102径向围绕磁体堆叠106并且相对于磁体堆叠106轴向可移动。在示例中，非铁金属主体102是围绕磁体堆叠106的管。非铁金属主体102可以由任何合适的非铁材料制成。在示例中，非铁金属主体102包括铜或铝。

尽管在图1A至图1B的示例中，磁体堆叠106可移动地设置在非铁金属主体102内，但是在其他示例中，磁体堆叠106可移动地设置在非铁金属主体102周围。在示例中，磁体堆叠106径向围绕非铁金属主体102。例如，图2示出了磁体堆叠106可移动地设置在非铁金属主体102a周围。在该示例中，非铁金属主体102a包括在磁体堆叠106内可移动的金属杆。

回到图1B，磁体堆叠106包括以相反的极性关系布置的磁体110和磁体112。磁体110、磁体112是环形磁体；然而，其他合适形状的磁体也是可能的。此外，尽管阻尼系统100中的磁体堆叠106包括两个磁体，但是在其他示例中，磁体堆叠包括多于两个磁体，其中所述多于两个磁体中的相邻磁体以相反的极性关系布置。

磁体110和磁体112可以由任何合适的磁性材料制成。在示例中，磁体110和磁体112包括稀土磁体(即，由稀土元素(诸如镧系元素中的元素，加上钪和钇)的合金制成的强永磁体)。

由于一个或另一个原因，第二主体104和第三主体108可能经历动态加载(例如，振动加载)，这导致两个主体104、108相对于彼此移动。在示例中，第二主体104和第三主体108中的一个是一件设备或有效载荷，而第二主体104和第三主体108中的另一个是交通工具(例如，直升机、飞机、航天器、船舶，地面交通工具等)。其他示例性主体也是可能的。通常，第二主体104和第三主体108可以是期望对其彼此之间的相对移动进行阻尼的任何主体。

当第二主体104和第三主体108相对于彼此移动时，该移动进而将导致非铁金属主体102相对于磁体堆叠106移动。此外，由于变化的电场和磁场，非铁金属主体102相对于磁体堆叠106的移动起到阻尼第二主体104和第三主体108的相对移动的作用。具体地，根据楞次定律，当磁体(例如，磁体堆叠106)在导体(例如，非铁金属主体102)附近移动时，将感生出在导体中流动的电流并且此电流将遵循一个路径，该电流将产生定向为抵抗原始磁场的变化的第二磁场。如果磁场强度正在增加，则电流将以产生与第一磁场相反的磁场的方式流动，以试图消除其增加的通量。如果磁场正在减小，则电流将沿相反的方向流动，使得其相关的磁场加强第一磁场以试图阻止第一磁场减小。该电磁现象用于减慢非铁金属主体102相对于磁体堆叠106的运动，这进而起到阻尼第二主体104和第三主体108的相对移动的作用。

与包括相对于磁体堆叠移动的非铁主体的已知系统相比，所公开的具有相反极性关系的相邻磁体的布置提供了增强的阻尼效果。例如，具有磁性缓冲器(dashpot)的音圈致动器包括永磁体和导电部件(例如，线圈绕组)以产生与施加到导电部件的电流成比例的力。音圈致动器中的这种磁性缓冲器可以通过足够大的磁体和导电部件实现一些阻尼。然而，由于这些常规磁性缓冲器用作音圈致动器，因此系统在单个方向上需要大的静磁场。为了在单个方向上实现大的静磁场，这些磁性缓冲器包括单个磁体或具有对齐的极性关系的磁体堆叠。与包含具有对齐的极性关系的相邻磁体的布置的现有系统相比，所公开的具有相反极性关系的相邻磁体的布置提供了增强的阻尼效果。

由这种布置提供增强的阻尼效果，因为相反的极性关系导致与非铁金属主体102的局部场相互作用增加，这进而导致更多的阻尼。图3A和图3B示出了增加的局部场相互作用的示例。具体地，图3A示出以相反的极性关系布置的两个0.5英寸直径、0.5英寸高的环形磁体的分析场预测，而图3B示出以对齐的极性关系布置的两个0.5英寸直径、0.5英寸高的环形磁体的分析场预测。

如图3A所示，磁体110、磁体112的相反的极性关系包括磁体110、磁体112的北极在界面114处彼此相邻。然而，在其他示例中，磁体110、磁体112的相反的极性关系包括磁体110、磁体112的南极在界面114处彼此相邻。此外，如图3B所示，对齐的极性关系包括磁体116的南极和相邻磁体118的北极在界面120处彼此相邻。然而，在其他示例中，对齐的极性关系包括磁体116的北极在界面120处与磁体118的南极相邻。

通过比较图3A和图3B可以明显看出，具有相反极性关系的相邻磁体的布置极大地降低了磁体堆叠的总场强，但是极大地增加了与非铁金属主体102的局部场相互作用。更具体地，相反的磁体110、112之间的界面114处的磁场强度远大于对齐的磁体116、118的界面120处的磁场强度。具有相反极性关系的磁体之间的(一个或多个)界面处的大磁场强度(或多个磁场强度)与附近的导体相互作用，在阻尼系统100中产生比包含具有对齐极性关系的磁体的系统更有效的损耗机制和更多的阻尼。

回到图1B，阻尼系统100还包括耦接到磁体堆叠106和非铁金属主体102的弹簧130。弹簧130径向围绕磁体堆叠106和非铁金属主体102二者。磁体堆叠106连接到弹簧的第一端134，并且非铁金属主体102连接到弹簧的第二端136。在示例中，弹簧130是机加工弹簧，其被设计成以拉伸载荷操作(例如，弹簧在对其施加拉伸载荷时伸展)以及以压缩载荷操作(例如，弹簧在对其施加压缩载荷时压缩)。弹簧130可以由任何合适的材料制成。在示例中，弹簧130包括提供高强度、高韧性、高延展性和高耐腐蚀性的高强度不锈钢。示例性高强度不锈钢包括

不锈钢、Custom

不锈钢和Custom

不锈钢。其他示例性材料也是可能的，包括但不限于马氏体时效钢和Inconel合金。

由于磁体堆叠106连接到弹簧130的第一端134并且非铁金属主体102连接到弹簧130的第二端136，因此非铁金属主体102将在弹簧130的拉伸和压缩期间相对于磁体堆叠106移动。这种相对移动有助于在弹簧的拉伸和压缩期间阻尼弹簧130的移动。

图4示出了通过测量质量块上的加速度计与锤子的并置激励之间的传递函数而得到的附接到具有对齐和相反磁场的磁性堆叠的弹簧的示例性弹簧质量块共振。还示出了未附接到任何磁体的弹簧的响应。具体地，图4示出了一种图表，其示出：(i)没有磁体堆叠的阻尼系统的示例性测量传递函数160，(ii)具有磁体堆叠的阻尼系统的示例性测量传递函数162，其中相邻磁体以相反的极性关系布置，以及(iii)具有磁体堆叠的阻尼系统的示例性测量传递函数164，其中相邻磁体以对齐的极性关系布置。

从图4可以明显看出，具有其中相邻磁体以相反的极性关系布置的磁体堆叠的阻尼系统比具有其中相邻磁体以对齐的极性关系布置的磁体堆叠的阻尼系统吸收更多的能量。在这个特别示例中，测得的阻尼比的差异表明相反的磁体的效率是对齐的磁体的14倍，其中对齐的磁体将阻尼比从1％增加到1.5％，而相反的磁体将阻尼比基本增加到8％。

回到图1B，阻尼系统100还包括第一部件140和第二部件142，以确保弹簧130的基本线性运动。第一部件140连接到弹簧130的第一端134，而第二部件142连接到弹簧130的第二端136。这些部件用作弹簧130的端部上的力矩释放边界，这有助于确保非铁金属主体102仅相对于磁体轴向移动。更具体地，第一部件140和第二部件142限制或防止除轴向移动之外的移动(例如，弯曲或旋转)作用于弹簧130上。在一个示例中，第一部件140和第二部件142包括球面轴承。在另一个示例中，第一部件140和第二部件142是工程挠曲件，其在轴向上是刚性的但在旋转时是柔性的。弹簧130的基本线性运动有助于为阻尼系统100提供一致且可预测的阻尼水平。

如本文所用，弹簧130的基本线性运动表明弹簧沿轴线166的运动(参见图1B)遵循线性路径并且不会偏离该线性路径超过阈值量。在一个示例中，阈值量在大约+/-0.001英寸和+/-0.005英寸之间。然而，在其他示例实施例中，阈值可以更大，诸如在大约+/-0.005英寸和+/-0.010英寸之间的阈值。在其他示例中，阈值可以大于大约0.010英寸。其他示例也是可能的。在一个示例中，阈值取决于弹簧刚度和加载。

如上所述，非铁金属主体102附接到第二主体104，并且磁体堆叠106附接到第三主体108。非铁金属主体102可以以任何合适的方式附接到第二主体104，并且磁体堆叠106可以以任何合适的方式附接到第三主体108。在示例中，非铁金属主体102通过其他部件附接到第二主体104，并且磁体堆叠106通过其他部件附接到第三主体108。例如，在示例中，非铁金属主体102用螺栓固定到第二部件142，并且第二部件142用螺栓固定到第二主体104。此外，在示例中，磁体堆叠106用螺栓固定到第一部件140，并且第一部件140用螺栓固定到第三主体108。这些部件可以以其他方式彼此附接，包括但不限于用任何合适的紧固件(例如，螺栓、铆钉、螺母和/或钉子)、经由焊接和/或用粘合剂连结在一起。

在示例中，非铁金属主体102直接附接到第二主体104，并且磁体堆叠106直接附接到第三主体108。这些部件可以以任何合适的方式直接彼此附接，包括但不限于用任何合适的紧固件(例如，螺栓、铆钉、螺母和/或钉子)、经由焊接和/或用粘合剂连结在一起。

弹簧130的第一端134和第二端136可以以类似的方式附接到非铁金属主体102和磁体堆叠106。更具体地，这些部件可以以任何合适的方式彼此附接，包括但不限于用任何合适的紧固件(例如，螺栓、铆钉、螺母和/或钉子)、经由焊接和/或用粘合剂连结在一起。

阻尼系统100还包括保护罩148，该保护罩148包封弹簧130、磁体堆叠106和非铁金属主体102。用保护罩148包封弹簧130、磁体堆叠106和非铁金属主体102有助于保护阻尼系统100免受环境因素(诸如，空气、雨水、沙子等)的影响。此外，保护罩148可以包括提供用于通风的路径的排放路径(例如，孔、槽或间隙)，从而当阻尼系统100经历高度变化时允许阻尼系统100通风。保护罩148可以由任何合适的材料制成。在示例中，该保护罩包括弹性体(例如，橡胶、氯丁橡胶、硅树脂等)。

除了通过可移动地设置在非铁金属主体102内或非铁金属主体102周围的磁体堆叠106提供阻尼之外，阻尼系统100可以被配置为提供额外的阻尼。在示例中，非铁金属主体102和磁体堆叠106彼此径向地间隔开，使得相对于彼此的轴向移动提供空气阻尼。例如，参考图1B，非铁金属主体102和磁体堆叠106之间的间距150相对小，这产生了在空气被推入和推出磁体堆叠106的近端152处的体积时进行空气阻尼的机会。由于磁体堆叠106的轴向移动而在磁体堆叠106的近端152处压缩和膨胀的空气产生吸力，该吸力进一步阻尼第二主体104和第三主体108之间的相对移动。在一个示例性实施例中，非铁金属主体102和磁体堆叠106径向间隔开大约0.01-0.015英寸。在其他示例中，间距可以小于大约0.01英寸。在其他示例中，间距可以大于约0.015英寸。通常，可以调整该间距以提供特定应用所期望的阻尼。

在示例中，阻尼系统100进一步包括设置在磁体堆叠106和非铁金属主体102之间的柔性多孔材料，以提供额外的空气阻尼。例如，图5示出了添加到磁性堆叠106的远端156的柔性多孔材料154以产生额外的空气阻尼。在一个示例中，多孔材料包括微孔材料(具有小于2nm的孔径)、中孔材料(具有在2nm和50nm之间的孔径)或者大孔材料(具有大于50nm的孔径)。多孔材料中的孔的尺寸可以基于由柔性多孔材料提供的所期望的空气阻尼来选择。

在示例中，选择弹簧130、磁体堆叠106或非铁金属主体102中的至少一个的特性，以便对主体104、108之间的相对移动提供期望水平的阻尼。例如，磁体堆叠106中的磁体的数量影响由阻尼系统100提供的阻尼的大小。因此，在示例中，可以基于所期望的阻尼来选择磁体的数量。此外，磁体堆叠106中的磁体的强度影响由阻尼系统100提供的阻尼的大小。因此，在示例中，可以基于所期望的阻尼来选择磁体的强度。在示例中，磁体堆叠中的磁体具有大约10磅的提升力。例如，在示例中，磁体堆叠中的磁体具有5至15磅的提升力。其他示例也是可能的。通常，可以选择磁体的强度以便提供特定应用所期望的阻尼。

此外，间距150的量影响由阻尼系统100提供的空气阻尼水平。因此，在示例中，可以调整磁体堆叠106和非铁金属主体102的形状和尺寸以提供达到所期望的空气阻尼水平的间距量。

在示例中，选择弹簧130的结构特性以使高振幅和低振幅之间的非线性行为最小化。换句话说，选择弹簧130的结构特性以使得弹簧在阈值高振幅和阈值低振幅之间呈现出基本线性行为。这有助于确保阻尼系统100在高振幅和低振幅下有相同或基本相同的表现。在示例中，阈值低振幅为0.001英寸，并且阈值高振幅为0.25英寸。其他阈值低振幅和阈值高振幅也是可能的。通常，可以选择阈值高振幅和阈值低振幅以便为特定应用提供贯穿高振幅和低振幅的基本线性行为。

在另一个示例中，选择弹簧130、磁体堆叠106或非铁金属主体102中的至少一个的结构特性，以便为不同的运动频率提供不同的阻尼水平。

图6至图7示出根据示例性实施方式的系统200。系统200包括附接到交通工具205的框架204的有效载荷202。系统200还包括设置在有效载荷202和框架204之间的悬架206。如图7所示，悬架206(未示出其盖板)包括多个阻尼系统208a-h。在示例中，每个阻尼系统208a-h都与图1A至图1B的阻尼系统100相同或相似。例如，每个阻尼系统208a-h包括附接到有效载荷202或框架204的非铁金属主体102。此外，每个阻尼系统208a-h包括附接到有效载荷202或框架204中的另一个的磁体堆叠106。磁体堆叠106可移动地设置在非铁金属主体102内或非铁金属主体102周围，并且磁体堆叠106中的相邻磁体以相反的极性关系布置，由此阻尼有效载荷202和框架204的相对移动。

在图6至图7的示例中，交通工具205是直升机，并且有效载荷202是红外发光二极管探照灯。包括多个阻尼系统208a-h的悬架206用于阻尼直升机和红外发光二极管探照灯之间的相对移动(例如，由振动载荷引起的相对移动)。其他示例性有效载荷和交通工具也是可能的。通常，有效载荷和交通工具可以是任何有效载荷和交通工具组合，其中期望该有效载荷和交通工具之间的相对运动受到阻尼。受到阻尼的相对运动可以为附接到交通工具的有效载荷提供减缓载荷稳定性和/或指向稳定性。在示例中，有效载荷是诸如望远镜或相机的光学系统，并且交通工具是直升机、飞机、太空飞行器、船舶或地面车辆。

图8示出根据示例性实施方式的阻尼附接于交通工具的有效载荷上的动态加载的示例性方法300的流程图。图8中所示的方法300介绍了可以与图1A至图1B中所示的阻尼系统100和/或图6至图7中所示的系统200一起使用的方法的一个示例。在一些实例中，所公开的系统的部件可以被配置为执行一些功能，以使得这些部件实际被配置和构造成能够实现这种性能。在其他示例中，所公开的系统的部件可以被布置为适于、能够或适合于执行一些功能，诸如当以特定方式操作时。方法300可以包括一个或多个操作、功能或动作，如框302至框304中的一个或多个所示。尽管以连续顺序示出了这些框，但是这些框也可以并行执行，和/或以与本文描述的顺序不同的顺序执行。而且，可以基于所期望的实施方式将各种框组合成更少的框、划分成附加的框，和/或移除一些框。

应当理解，对于本文公开的这个和其他过程和方法，流程图示出了本示例的一种可能的实施方式的功能和操作。可替代的实施方式被包括在本公开的示例的范围内，其中功能可以以示出或讨论的顺序执行，包括基本上同时或相反的顺序，这取决于所涉及的功能，如本领域技术人员合理地理解的那样。

在框302处，方法300包括沿轴线(例如，图1B中所示的x轴166)布置多个磁体(例如，磁体110、112)以形成磁体堆叠106，其中至少一对磁体(例如，一对磁体110和112)沿轴线166具有相反的极性关系。在框304处，方法300包括相对于非铁金属主体102轴向移动磁体堆叠106，以便阻尼附接到交通工具205的有效载荷202的动态加载。

图9示出根据示例性实施方式的与方法300一起使用的示例性方法的流程图。在框306处，方法300包括将弹簧130的第一端134耦接到有效载荷202。在框308处，方法300包括将弹簧130的第二端136耦接到交通工具205。在框310处，方法300包括将磁体堆叠106耦接到弹簧130的第一端134或第二端136。在框312处，方法300包括将非铁金属主体102耦接到弹簧130的第一端134或第二端136中的另一个。

图10示出了根据示例性实施方式的与方法300一起使用的另一示例性方法的流程图。在框314处，方法300包括用弹簧130径向围绕磁体堆叠106和非铁金属主体102。

图11示出了根据示例性实施方式的与图8中的方法一起使用的另一示例性方法的流程图。在框316处，方法300包括用磁体堆叠106径向围绕非铁金属主体102或者用非铁金属主体102径向围绕磁体堆叠106。

本文所描述的示例性系统和方法提供了用于减少或消除动态加载的改进的系统和方法。由于所公开的阻尼系统和方法不涉及使用预加载的弹簧或流体能量吸收器，因此所公开的阻尼系统和方法比用于减少或消除动态加载的常规系统和方法更不易于磨损并且更不依赖于温度。特别地，所公开的阻尼系统的机加工弹簧比常规系统和方法的预加载弹簧更不易于磨损。此外，所公开的阻尼系统的部件几乎是温度不敏感的，因此所公开的阻尼系统在不同的温度下的操作是相同或基本相同的。

如上所述，用于减小或消除动态加载的传统系统和方法的预加载弹簧在低振幅下也与在高振幅下表现不同。有利地，所公开的阻尼系统可以设计成在高振幅下和低振幅下表现相同或基本相同。与常规系统和方法相比，这允许所公开的阻尼系统提供更一致和可预测的阻尼水平。

所公开的阻尼系统和方法还涉及磁体堆叠，其中相邻磁体具有相反的极性关系。与包括相对于磁体堆叠移动的非铁主体的已知系统相比，所公开的具有相反极性关系的相邻磁体的布置提供了增强的阻尼效果。

除非另有说明，否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅用作标记，并不旨在对这些术语所涉及的项目施加顺序、位置或分级要求。另外，对例如“第二”项目的引用不要求或排除存在例如“第一”或较低编号的项目和/或例如“第三”或更高编号的项目。

术语“基本”是指所引用的特征、参数或值不需要精确地实现，而是可以存在不排除该特征旨在提供的效果的一定量的偏差或变化(包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素)。

本文所公开的系统和方法的不同示例包括各种部件、特征和功能。应当理解，本文所公开的系统和方法的各种示例可以包括所公开的系统和方法的任何其他示例的任何部件、特征和功能的任何组合，并且所有这些可能性都旨在包含于本公开的范围内。

已经出于说明和描述的目的介绍了对不同的有利布置的描述，并不旨在穷举或限于所公开的形式的示例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，与其他的有利示例相比，不同的有利示例可以描述不同的优点。选择和描述所选择的示例是为了最好地解释该示例的原理、实际应用，并且使本领域的其他普通技术人员能够理解本公开的具有适合于预期特定用途的各种修改的各种示例。

此外，本公开包括根据以下条款所述的实施例。

条款1.一种阻尼系统，包括：

附接到第二主体的非铁金属主体；和

附接到第三主体的磁体堆叠，其中该磁体堆叠可移动地设置在非铁金属主体内或非铁金属主体周围，并且相邻磁体以相反的极性关系布置，由此阻尼第二主体和第三主体的相对移动。

条款2.根据条款1所述的阻尼系统，其中非铁金属主体径向围绕磁体堆叠。

条款3.根据条款2所述的阻尼系统，其中非铁金属主体包括围绕磁体堆叠的铜管或铝管。

条款4.根据条款1所述的阻尼系统，其中磁体堆叠径向围绕非铁金属主体。

条款5.根据条款1所述的阻尼系统，还包括：

弹簧，其耦接到磁体堆叠和非铁金属主体，其中该弹簧径向围绕磁体堆叠和非铁金属主体。

条款6.根据条款5所述的阻尼系统，其中磁体堆叠连接到弹簧的第一端，并且其中非铁金属主体连接到弹簧的第二端。

条款7.根据条款6所述的阻尼系统，还包括：

第一部件和第二部件，以确保弹簧的基本线性运动，其中第一部件连接到弹簧的第一端，并且其中第二部件连接到弹簧的第二端。

条款8.根据条款7所述的阻尼系统，其中第一部件和第二部件包括球面轴承。

条款9.根据条款5所述的阻尼系统，还包括保护罩，该保护罩包封弹簧、磁体堆叠和非铁金属主体。

条款10.根据条款5所述的阻尼系统，其中弹簧是在阈值高振幅和阈值低振幅之间呈现出基本线性行为的机加工弹簧。

条款11.根据条款1所述的阻尼系统，其中非铁金属主体和磁体堆叠彼此径向间隔开，使得相对于彼此的轴向移动提供空气阻尼。

条款12.根据条款1所述的阻尼系统，还包括柔性多孔材料，该柔性多孔材料设置在磁体堆叠和非铁金属主体之间以提供空气阻尼。

条款13.一种系统，其包括：

有效载荷，其附接到交通工具的框架；以及

悬架，其设置在有效载荷和框架之间，该悬架包括多个阻尼系统，其中每个阻尼系统包括：

非铁金属主体，其附接到有效载荷或框架；以及

磁体堆叠，其附接到有效载荷或框架中的另一个，其中该堆叠可移动

地设置在非铁金属主体内或非铁金属主体周围，并且其中相邻磁体以相反

的极性关系布置，由此阻尼有效载荷和框架的相对移动。

条款14.根据条款13所述的系统，其中每个阻尼系统还包括耦接到磁体堆叠和非铁金属主体的弹簧，其中该弹簧径向围绕磁体堆叠和非铁金属主体。

条款15.根据条款14所述的系统，其中每个阻尼系统还包括保护罩，该保护盖包封弹簧、磁体堆叠和非铁金属主体。

条款16.根据条款13所述的系统，其中，对于每个阻尼系统，非铁金属主体和磁体堆叠彼此径向间隔开，使得相对于彼此的轴向移动提供空气阻尼。

条款17.一种阻尼附接于交通工具的有效载荷上的动态加载的方法，该方法包括：

沿轴线布置多个磁体以形成磁体堆叠，其中至少一对磁体沿轴线具有相反的极性关系；以及

相对于非铁金属主体轴向移动磁体堆叠，以便阻尼附接于交通工具的有效载荷的动态加载。

条款18.根据条款17所述的方法，还包括：

将弹簧的第一端耦接到有效载荷；

将弹簧的第二端耦接到交通工具；

将磁体堆叠耦接到弹簧的第一端或第二端；和

将非铁金属主体耦接到弹簧的第一端或第二端中的另一个。

条款19.根据条款17所述的方法，还包括：

用弹簧径向围绕磁体堆叠和非铁金属主体。

条款20.根据条款17所述的方法，还包括：

用磁体堆叠径向围绕非铁金属主体或用非铁金属主体径向围绕磁体堆叠。

应当理解，本公开不限于所示的具体示例，并且修改和其他示例旨在包含于所附权利要求的范围内。另外，尽管前面的描述和相关附图在元件和/或功能的某些说明性组合的背景中描述了本公开的示例，但是应当理解，在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以由可替代的实施方式提供元件和/或功能的不同组合。

Claims (9)

1.一种阻尼系统(100)，其包括：

非铁金属主体(102)，其附接到第二主体(104)；

柔性多孔材料(154)；以及

磁体堆叠(106)，其附接到第三主体(108)，

其中所述磁体堆叠可移动地设置在所述非铁金属主体内或所述非铁金属主体周围，并且其中相邻的磁体以相反的极性关系布置，由此阻尼所述第二主体和所述第三主体的相对移动，并且

其中所述柔性多孔材料(154)设置在所述磁体堆叠(106)和所述非铁金属主体(102)之间以提供空气阻尼。

2.根据权利要求1所述的阻尼系统(100)，其中所述非铁金属主体(102)径向围绕所述磁体堆叠(106)。

3.根据权利要求1所述的阻尼系统(100)，其中所述磁体堆叠(106)径向围绕所述非铁金属主体(102)。

4.根据权利要求1所述的阻尼系统(100)，其进一步包括：

弹簧(130)，其耦接到所述磁体堆叠(106)和所述非铁金属主体(102)，其中所述弹簧径向围绕所述磁体堆叠和所述非铁金属主体。

5.根据权利要求1所述的阻尼系统(100)，其中所述非铁金属主体(102)和所述磁体堆叠(106)彼此径向间隔开，使得相对于彼此的轴向移动提供空气阻尼。

6.一种阻尼附接于交通工具(205)的有效载荷(202)上的动态加载的方法(300)，所述方法包括：

沿轴线(166)布置(302)多个磁体(110、112)以形成磁体堆叠(106)，其中至少一对磁体沿所述轴线具有相反的极性关系；

在所述磁体堆叠(106)和非铁金属主体(102)之间设置柔性多孔材料(154)以提供空气阻尼；以及

相对于所述非铁金属主体(102)轴向移动(304)所述磁体堆叠，以便阻尼附接于所述交通工具的所述有效载荷的动态加载。

7.根据权利要求6所述的方法(300)，其进一步包括：

将弹簧(130)的第一端(134)耦接(306)到所述有效载荷(202)；

将所述弹簧的第二端(136)耦接(308)到所述交通工具(205)；

将所述磁体堆叠(106)耦接(310)到所述弹簧的所述第一端或所述第二端；以及

将所述非铁金属主体(102)耦接(312)到所述弹簧的所述第一端或所述第二端中的另一个。

8.根据权利要求7所述的方法(300)，其进一步包括：

用所述弹簧(130)径向围绕所述磁体堆叠(106)和所述非铁金属主体(102)。

9.根据权利要求7所述的方法(300)，其进一步包括：

用所述磁体堆叠(106)径向围绕所述非铁金属主体(102)或用所述非铁金属主体径向围绕所述磁体堆叠。

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