CN114165549A - 一种星上扰振源微振动的非线性减振装置 - Google Patents

Abstract

一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，底座上对称设置有导轨；导轨的自由端固定连接舱板的待减振位置；连杆的一端固定连接质量块，连杆的另一端套装在阻尼器的内部，阻尼器能够相对连杆沿轴向运动；阻尼器的自由端固定连接底座；导轨的一端连接底座，导轨的另一端套装有质量块，质量块能够沿导轨滑动，导轨上对应质量块的两侧位置分别设置有限位结构，用于限制导轨的滑动行程，避免质量块行程超出极限位置对舱板产生破坏；导轨、阻尼器和连杆上分别设置有位置对应的多个通孔；多根钢丝绳分别穿过通孔，钢丝绳的两端固定连接导轨。本发明解决了现有线性消振器存在的无法实现宽频隔振，影响原系统固有频率等问题。

Description

一种星上扰振源微振动的非线性减振装置

技术领域

本发明属于机械减振技术领域，特别是一种星上扰振源微振动的非线性减振装置。

背景技术

对激光通信卫星等高精度航天器，微振动是影响成像质量和指向精度等关键性能的重要因素，是高精度、高稳定度航天器研制中需要仔细探讨的问题，而动量轮/反作用轮是其最主要的星上扰振源。因此，为减小传递到光学载荷的扰动，需开展星上扰振源隔振方法研究，抑制动量轮/反作用轮等星上执行机构产生的含多种简谐振动成分的扰振。传统的线性消振器只能在特定的频率附近有效，无法实现宽频减振，并且会影响原系统固有频率。因此，针对星上扰振源的微振动控制是一个难以解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，解决了现有线性消振器存在的无法实现宽频隔振，影响原系统固有频率等问题，提供了一种可安装在卫星推进舱舱板处，质量小、可靠性高，几乎不影响卫星系统的固有频率，实现有效地星上扰振源微振动控制的减振装置。

本发明的技术解决方案是：

一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，包括：底座、导轨、钢丝绳、阻尼器、连杆、质量块；

底座为圆环形回转件结构，底座上对称设置有导轨；

导轨的自由端固定连接舱板的待减振位置；

连杆的一端固定连接质量块，连杆的另一端套装在阻尼器的内部，阻尼器能够相对连杆沿轴向运动；阻尼器的自由端固定连接底座；

导轨的一端连接底座，导轨的另一端套装有质量块，质量块能够沿导轨滑动，导轨上对应质量块的两侧位置分别设置有限位结构，用于限制导轨的滑动行程，避免质量块行程超出极限位置对舱板产生破坏；

导轨、阻尼器和连杆上分别设置有位置对应的多个通孔；多根钢丝绳分别穿过通孔，钢丝绳的两端固定连接导轨。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明能够在卫星推进舱舱板和动量轮系统的各阶固有频率下与之发生共振，从而可以实现有效地宽频减振。由于横向的钢丝绳3产生的是三次方非线性恢复力，并且整个装置质量较小，因此，几乎不改变卫星内结构的固有频率。装置中采用了导轨2和限位孔等设计，保证了装置的可靠性。整个装置结构简单、制造方便、成本低。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明轴侧图。

图中：1、底座；2、导轨；3、钢丝绳；4、阻尼器；5、连杆。

具体实施方式

在卫星推进舱舱板处，通过螺栓与本发明中的导轨2连接。当结构发生振动时，质量块6与导轨2及底座1之间发生相对位移，产生振动，横向拉紧的钢丝绳3将产生非线性恢复力，在与之相连的阻尼器4作用下，利用非线性振动原理，从而达到减振效果。

如图1、2所示，本发明一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，包括：底座1、导轨2、钢丝绳3、阻尼器4、连杆5、质量块6。底座1为圆环形回转件结构，底座1上对称设置有两根导轨2；导轨2与底座1之间通过螺纹副连接。导轨2的自由端固定连接舱板的待减振位置；导轨2的轴线垂直于舱板表面。

连杆5的一端固定连接质量块6，连杆5的另一端套装在阻尼器4的内部，阻尼器4能够相对连杆5沿轴向运动；阻尼器4的自由端固定连接底座1；

质量块6与连杆5之间通过螺纹副连接。

阻尼器4与底座1之间通过螺纹副连接。

阻尼器4和连杆5之间间隙配合；

导轨2的一端连接底座1，导轨2的另一端套装有质量块6，质量块6能够沿导轨2滑动，导轨2上对应质量块6的两侧位置分别设置有限位结构，用于限制导轨2的滑动行程，避免质量块行程超出极限位置对舱板产生破坏；

导轨2、阻尼器4和连杆5上分别设置有位置对应的多个通孔；多根钢丝绳3分别穿过通孔，钢丝绳3的两端固定连接导轨2。

多根钢丝绳3互相平行且垂直于导轨2的轴线。

质量块6的质量小于底座1、导轨2、钢丝绳3、阻尼器4、连杆5、质量块6总质量的10％。

实施例

如图1所示，一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，包括:底座1、导轨2、钢丝绳3、阻尼器4、连杆5、质量块6，所述底座1为圆环形，其上加工有四个螺纹孔(4根导轨2周向均布，一个阻尼器4对应两根导轨2)，所述导轨2为细圆柱形，上端加工有螺纹，与卫星推进舱舱板及底座1通过螺纹连接，两个导轨2上端加工有若干细孔，与若干钢丝绳3两端连接，导轨2中端与下端加工有限位螺栓孔；两个阻尼器4由航天专用的阻尼材料制成，对称布置，上端与底座1通过螺纹连接，下端与质量块6通过螺纹连接；

所述连杆5为圆柱形，下端加工有螺纹，与质量块6通过螺纹连接，上端加工有若干细孔，使钢丝绳3从细孔中间穿过；

所述质量块6加工有两个直径略大于导轨2直径的光孔，使得导轨2从光孔中穿过。所述钢丝绳3由优质高碳钢制成，钢丝绳3横向拉紧，预紧力尽量小。所述质量块6应小于需本发明非线性减振装置总质量的10％。

本发明工作原理是：

当卫星推进舱舱板由于受到飞轮转动所产生的动力学载荷开始振动后，质量块6与底座1和导轨2之间发生相对位移，在导轨2的导向作用下产生振动。导轨2上加工有限位螺栓孔，保证质量块6在一定行程内振动，不会对舱板系统产生破坏。由于质量块6通过连杆5与若干横向拉紧的钢丝绳3相连，因此钢丝绳3将产生三次方非线性恢复力。通过增减钢丝绳3数目，可以调节非线性恢复力大小。由于横向拉紧的钢丝绳3产生的是非线性刚度，因此减振频带宽，而且几乎不改变原系统固有频率。钢丝绳3的预紧力应尽可能小，使钢丝绳实现三次非线性刚度，从而使得线性刚度尽可能小。质量块6与底座1都与两个对称布置的阻尼器4。阻尼器4和2个连杆5之间仍然是间隙配合。因此，质量块6与底座1之间发生相对位移后，阻尼器4可以有效地耗散能量，从而实现有效地星上扰振源微振动控制。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

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 (8)

1.一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于，包括：底座(1)、导轨(2)、钢丝绳(3)、阻尼器(4)、连杆(5)、质量块(6)；

底座(1)为圆环形回转件结构，底座(1)上对称设置有导轨(2)；

导轨(2)的自由端固定连接舱板的待减振位置；

连杆(5)的一端固定连接质量块(6)，连杆(5)的另一端套装在阻尼器(4)的内部，阻尼器(4)能够相对连杆(5)沿轴向运动；阻尼器(4)的自由端固定连接底座(1)；

导轨(2)的一端连接底座(1)，导轨(2)的另一端套装有质量块(6)，质量块(6)能够沿导轨(2)滑动，导轨(2)上对应质量块(6)的两侧位置分别设置有限位结构，用于限制导轨(2)的滑动行程，避免质量块行程超出极限位置对舱板产生破坏；

导轨(2)、阻尼器(4)和连杆(5)上分别设置有位置对应的多个通孔；多根钢丝绳(3)分别穿过通孔，钢丝绳(3)的两端固定连接导轨(2)。

2.根据权利要求1所述的一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于：导轨(2)与底座(1)之间通过螺纹副连接。

3.根据权利要求2所述的一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于：导轨(2)的轴线垂直于舱板表面。

4.根据权利要求3所述的一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于：质量块(6)与连杆(5)之间通过螺纹副连接。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于：阻尼器(4)与底座(1)之间通过螺纹副连接。

6.根据权利要求5所述的一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于：阻尼器(4)和连杆(5)之间间隙配合。

7.根据权利要求6所述的一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于：多根钢丝绳(3)互相平行且垂直于导轨(2)的轴线。

8.根据权利要求7所述的一种星上扰振源微振动的非线性减振装置，其特征在于：质量块(6)的质量小于底座(1)、导轨(2)、钢丝绳(3)、阻尼器(4)、连杆(5)、质量块(6)总质量的10％。

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