CN110594355A - 一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于减振控制技术领域，特别涉及一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列及其制作方法。动力吸振器阵列包括空间科学实验柜及设置于空间科学实验柜上的多个电子学、热控抽屉，空间科学实验柜的后侧设有与各电子学、热控抽屉相对应的抽屉安装板，抽屉安装板上间隔设有多个动力吸振器结构，动力吸振器结构包括由内至外依次设置的阻尼层、约束层及硬涂层。本发明对空间科学实验柜整体结构无改变，结构形式合理，吸振效果明显，大大减小空间实验柜的振动响应。
Description
技术领域
本发明属于减振控制技术领域，特别涉及一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列及其制作方法。
背景技术
空间科学实验柜主要应用于空间站开展大规模多学科的空间科学研究、空间技术验证和空间应用，其随着运载火箭发射升空，在发射和在轨飞行过程中，空间科学实验柜将要经受动力学环境作用，导致其底部电子学抽屉安装位置振动响应过大。因为其内部配有专门的科学实验元器件起到对整个科学实验系统的中枢控制作用，其对振动敏感，一旦发生焊点脱焊或芯片损坏将会造成不可预估的损失，必须确保在火箭发射以及在轨工作过程的结构安全。因此，急需一种吸振效果明显，大大减小实验柜的振动响应的动力吸振器阵列结构，以适用于不能改变结构的空间科学实验柜中。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列及其制作方法，不改变空间科学实验柜结构，并吸振效果明显。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，包括空间科学实验柜及设置于所述空间科学实验柜上的多个电子学、热控抽屉，所述空间科学实验柜的后侧设有与各所述电子学、热控抽屉相对应的抽屉安装板，所述抽屉安装板上间隔设有多个动力吸振器结构，所述动力吸振器结构包括由内至外依次设置的黏弹性阻尼层、约束层及硬涂层。
所述黏弹性阻尼层的材料为丁腈橡胶；所述约束层的材料为铝；所述硬涂层的材料为NiCrAIY。
所述黏弹性阻尼层的厚度为1mm；所述约束层的厚度为3mm；所述硬涂层的厚度为15μm。
所述黏弹性阻尼层、约束层及硬涂层依次通过粘接的方式连接。
所述动力吸振器结构包括前端、中端及后端，其中中端为长方形结构，前端和后端为半圆形结构。
所述多个动力吸振器结构长度相等、且端部对齐。
一种所述用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列的制作方法，所述方法包括以下几个步骤：
1)在抽屉安装板的背面涂抹胶水，粘接黏弹性阻尼层；
2)在约束层上涂抹胶水，且敷设在黏弹性阻尼层上；
3)所述黏弹性阻尼层和约束层固定好后，用保鲜膜包裹起来，并利用平整的板进行按压，按压时间为20小时以上；
4)在约束层的表面通过胶水敷设硬涂层；
5)退火处理。
在步骤1)中，粘接黏弹性阻尼层后，利用铲子扎破阻尼材料上的气泡，并利用沾有酒精的纱布将气泡赶走。
在步骤4)中，敷设硬涂层之前，先去除约束层表面的氧化物，并用抛光仪对约束层的表面进行抛光处理。
在步骤5)中，退火处理的方式是：样品分别在873k、973k、1073k、1173k、1273k的温度下，通过3×10-3Pa的压力进行退火处理。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明结构简单、易于实现。
2.本发明对空间科学实验柜整体结构无改变，结构形式合理。
3.本发明黏弹性阻尼层和硬涂层动力吸振器阵列吸振效果明显，大大减小空间实验柜的振动响应。
附图说明
图1为本发明中的结构示意图；
图2为本发明中动力吸振器结构的结构示意图；
图3为应用本发明的空间科学实验柜的俯视图；
图4为图3的A-A剖视图。
图中：1为空间科学实验柜，2为电子学、热控抽屉，3为抽屉安装板，4为动力吸振器结构，41为前端，42为后端，43为中端，5为黏弹性阻尼层，6为约束层，7为硬涂层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-4所示，本发明提供的一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，包括空间科学实验柜1及设置于空间科学实验柜1上的多个电子学、热控抽屉2，空间科学实验柜1的后侧设有与各电子学、热控抽屉2相对应的抽屉安装板3，抽屉安装板3上间隔设有多个动力吸振器结构4，动力吸振器结构4包括由内至外依次设置的黏弹性阻尼层5、约束层6及硬涂层7。
进一步地，阻尼层的材料为丁腈橡胶；约束层的材料为铝；硬涂层的材料为NiCrAIY。
进一步地，阻尼层的厚度为1mm；约束层的厚度为3mm；硬涂层的厚度为15μm。
进一步地，黏弹性阻尼层5、约束层6及硬涂层7依次通过粘接的方式连接。
动力吸振器结构4的形状为椭圆形结构，包括前端41、中端43及后端42，其中中端43为长方形结构，前端41和后端42为半圆形结构。多个动力吸振器结构4长度相等、且端部对齐。
一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列的制作方法，包括以下几个步骤：
1)在抽屉安装板3的背面涂抹胶水，粘接黏弹性阻尼层5；
粘接黏弹性阻尼层5后，利用铲子扎破阻尼材料上的气泡，并利用沾有酒精的纱布将气泡赶走。
2)在约束层6上涂抹胶水，且敷设在黏弹性阻尼层5上；
3)黏弹性阻尼层5和约束层6固定好后，用保鲜膜包裹起来，并利用平整的板进行按压，按压时间为20小时以上；
4)在约束层6的表面通过胶水敷设硬涂层7；
敷设硬涂层7之前，先去除约束层6表面的氧化物，并用抛光仪对约束层6的表面进行抛光处理。
5)退火处理；
退火处理的方式是：样品分别在873k、973k、1073k、1173k、1273k的温度下，通过3×10-3Pa的压力进行退火处理2小时。
本发明的实施例中，每个抽屉安装板3上分布着四个动力吸振器结构4，四个动力吸振器结构4的同侧端保持在同一水平线上。
黏弹性阻尼层5为一体成型的结构，且前端41和后端42为半圆形结构，中端43为长方形结构，前端41、后端42和中端43的底部保持在同一水平面上。黏弹性阻尼层5的厚度为1mm，材料为丁腈橡胶。敷设前，在抽屉的前后安装背板3上分别涂抹胶水。将阻尼材料敷设到安装背板3时，注意保证阻尼的平整粘贴，利用铲子扎破阻尼材料上的气泡，并利用沾有酒精的纱布将气泡赶走。
约束层6为一体成型的结构，且前端41和后端42为半圆形结构，中端43为长方形结构，前端41、后端42和中端43的底部保持在同一水平面上，约束层6的厚度为3mm，材料为铝。敷设前，在约束层6上涂抹胶水，将约束层6敷设在黏弹性阻尼层5上。
黏弹性阻尼层5和约束层6固定好后，用保鲜膜包裹起来，并利用平整的板进行按压，按压时间为20小时以上。
硬涂层7为一体成型的结构，且前端41和后端42为半圆形结构，中端43为长方形结构，前端41、后端42和中端43的底部保持在同一水平面上，硬涂层7的厚度为15μm，材料为NiCrAIY。敷设前，用砂纸去除约束层6表面的氧化物，并用抛光仪对约束层表面进行抛光处理。加工时，样品分别在873k、973k、1073k、1173k、1273k的温度下，通过3×10-3Pa的压力退火处理2小时。
对附加动力吸振器阵列的空间科学实验柜进行XYZ三个方向正弦扫频分析，得到加速度响应结果，与无附加的结构响应结果进行对比，如表1所示。
表1如下：
从上表可以看出，加速度响应从原始结构的40g到附加动力吸振器阵列减振后降低到17.5g，加速度响应下降56.3％。
本发明的动力吸振器阵列结构简单、易于实现，减振性能好，可以应用到空间科学实验柜抽屉的前后安装背板上，并且对空间科学实验柜结构无改变，吸振效果明显，大大减小空间实验柜的振动响应。另外，黏弹性阻尼层和硬涂层剪切变形耗能也能起到一定作用，与吸振叠加使用效果更好，可大大减小振动响应。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，包括空间科学实验柜(1)及设置于所述空间科学实验柜(1)上的多个电子学、热控抽屉(2)，其特征在于，所述空间科学实验柜(1)的后侧设有与各所述电子学、热控抽屉(2)相对应的抽屉安装板(3)，所述抽屉安装板(3)上间隔设有多个动力吸振器结构(4)，所述动力吸振器结构(4)包括由内至外依次设置的黏弹性阻尼层(5)、约束层(6)及硬涂层(7)。
2.根据权利要求1所述的用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，其特征在于，所述黏弹性阻尼层(5)的材料为丁腈橡胶；所述约束层的材料为铝；所述硬涂层的材料为NiCrAIY。
3.根据权利要求2所述的用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，其特征在于，所述黏弹性阻尼层(5)的厚度为1mm；所述约束层的厚度为3mm；所述硬涂层的厚度为15μm。
4.根据权利要求2所述的用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，其特征在于，所述黏弹性阻尼层(5)、约束层(6)及硬涂层(7)依次通过粘接的方式连接。
5.根据权利要求1所述的用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，其特征在于，所述动力吸振器结构(4)包括前端(41)、中端(43)及后端(42)，其中中端(43)为长方形结构，前端(41)和后端(42)为半圆形结构。
6.根据权利要求5所述的用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列，其特征在于，所述多个动力吸振器结构(4)长度相等、且端部对齐。
7.一种如权利要求1-6任一项所述用于空间科学实验柜的动力吸振器阵列的制作方法，其特征在于，所述方法包括以下几个步骤：
1)在抽屉安装板(3)的背面涂抹胶水，粘接黏弹性阻尼层(5)；
2)在约束层(6)上涂抹胶水，且敷设在黏弹性阻尼层(5)上；
3)所述黏弹性阻尼层(5)和约束层(6)固定好后，用保鲜膜包裹起来，并利用平整的板进行按压，按压时间为20小时以上；
4)在约束层(6)的表面通过胶水敷设硬涂层(7)；
5)退火处理。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，粘接黏弹性阻尼层(5)后，利用铲子扎破阻尼材料上的气泡，并利用沾有酒精的纱布将气泡赶走。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤4)中，敷设硬涂层(7)之前，先去除约束层(6)表面的氧化物，并用抛光仪对约束层(6)的表面进行抛光处理。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤5)中，退火处理的方式是：样品分别在873k、973k、1073k、1173k、1273k的温度下，通过3×10-3Pa的压力进行退火处理。
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