KR20150045035A - External restraint strut damping device for vibration isolation - Google Patents

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KR20150045035A
KR20150045035A KR20130124011A KR20130124011A KR20150045035A KR 20150045035 A KR20150045035 A KR 20150045035A KR 20130124011 A KR20130124011 A KR 20130124011A KR 20130124011 A KR20130124011 A KR 20130124011A KR 20150045035 A KR20150045035 A KR 20150045035A
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damping device
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KR20130124011A
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임재혁
김홍배
김경원
황도순
김성훈
김선원
김창호
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한국항공우주연구원
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Abstract

Disclosed is an external constrained-layer damper for isolating the vibration of a strut. The constrained-layer damper may comprise: the strut; a housing covering one side of the strut; a connection part mounted between the strut and the housing and absorbing vibration; and a weight part installed on one side of the housing and mounted to damp the vibration. The constrained-layer damper is capable of isolating the vibration of the blade of a helicopter or the vibration of an artificial satellite by damping the vibration using the weight part on the outside of the housing, thereby preventing the quality of equipment from being deteriorated by the vibration.

Description

스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치{External restraint strut damping device for vibration isolation}[0001] The present invention relates to an external restraint strut damping device for vibration isolation,

본 발명은 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 진동을 절연시키기 위하여 질량동조 감쇠법을 이용한 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an external constraint damping device for strut vibration isolation, and more particularly to an external constraint damping device for strut vibration isolation using a mass tuning damping method for isolating vibration.

항공우주분야에서 구속감쇠기법은 가장 잘 알려진 진동절연 기법중의 하나로 항공기 착륙장치, 헬리콥터 블레이드 등의 진동을 절연시키키 위하여 사용된다.Constrained damping is one of the most well-known vibration isolation techniques used in aerospace to isolate vibration from aircraft landing gear and helicopter blades.

진동을 절연시키기 위해서는, 진동절연을 대상으로 구조물에 점탄성 재료로 이뤄진 시트를 입혀 진동 발생시 진동에너지를 감쇠시키는 방법이 있다. In order to insulate vibration, there is a method of damping vibration energy when a vibration is generated by applying a sheet made of a viscoelastic material to a structure for vibration insulation.

진동 발생시 진동에너지를 감쇠시키기 위한 방법은 자유경계감쇠, 구속감쇠, 다층구속감쇠가 있는데, 자유경계감쇠는 진동절연을 하기 위해 점탄성 재료로 구성된 시트를 부착시켜 진동에너지를 시트의 굽힘 변형을 유발하여 소산시키는 방법이며, 구속감쇠는 점탄성 재료 시트 위에 상대적으로 강성이 강한 하우징을 덧대어 구속시키면 점탄성 재료는 전단변형을 수행하게 되어 진동에너지가 소산되는 방법이다. 다층구속감쇠는 서로 다른 종류의 점탄성 재료 시트를 다수개 적층하여 구속하는 방법이다.There are free boundary attenuation, constrained attenuation, and multilayer constrained attenuation as the methods for attenuating the vibration energy at the time of vibration. Free boundary attenuation causes the bending deformation of the sheet by attaching a sheet made of viscoelastic material for vibration isolation. And the constraint attenuation is a method in which the viscoelastic material is subjected to shear deformation by restricting a relatively rigid housing on the viscoelastic material sheet to dissipate the vibration energy. The multilayer constraint attenuation is a method of stacking a plurality of viscoelastic material sheets of different kinds and restraining them.

이러한 점탄성 재료를 구비한 스트럿은 실린더 형태의 원형 트러스트로 인공위성 개발 시 사용되게 되는데, 특정부의 강성을 높히거나, 무거운 연료탱크를 지지할 시 사용된다. Struts with these viscoelastic materials are used in the development of artificial satellites in the form of cylindrical cylinders, which are used to increase the stiffness of certain parts or to support heavy fuel tanks.

특히 관측위성과 같이 영상을 촬영하는 인공위성의 경우 미소진동에 의하여 영상의 품질이 쉽게 저하될 수 있기 때문에, 스트럿의 진동을 최소화 하기 위한 연구가 필요한데, 대표적인 예로 구속감쇠기법을 이용한 내장형 진동감쇠 스트럿(1)이 있다. 이는, 스트럿(3)을 복합재료로 만들고 내부에 점탄성 재료(2)를 삽입하여 스트럿 자체가 구속감쇠기능을 하도록 한 구성이다.In particular, the satellites that capture images, such as observing satellites, can easily degrade the image quality due to micro-vibrations. Therefore, research is needed to minimize the vibrations of the struts. Typical examples are embedded vibration damping struts 1). This is a structure in which the strut 3 is made of a composite material and the viscoelastic material 2 is inserted into the strut 3 so that the strut itself functions as a constraint damping function.

다른 예로는 스트럿 내부에 진동 감쇠기능을 구비하여 강성조절을 하는 스트럿이 있다.Another example is a strut having a vibration damping function inside the strut to control the stiffness.

그런데, 이러한 스트럿의 문제는, 구속감쇠 기능을 할 수는 있지만은, 스트럿의 배치위치에 따라 진동크기가 예측과 다를 경우 시, 각 부위마다 진동하중의 절연을 위한 스트럿이 다르게 배치되어야 하는데, 진동크기는 큰데 점탄성재료의 에너지 감쇠계수가 낮을 경우가 있으며, 이는 제작된 완성품을 새로운 것으로 다시 제작해야 하는 번거로움이 있다. However, the problem of such a strut is that the strut for isolating the vibration load must be arranged differently in each portion when the magnitude of the vibration is different from the prediction depending on the arrangement position of the strut, The energy damping coefficient of the viscoelastic material is low, and it is troublesome to reproduce the manufactured finished product as a new one.

또한, 진동 절연을 하기 위하여, 설계 시 사전에 미리 미소발생을 예측하거나 스트럿 내에 장치를 구비하는데, 이는 미소진동을 정확히 예측하기가 매우 어려우며, 예측 시 고려해볼 인자들이 많음으로써 예측이 틀릴 가능성이 많이 있다.In addition, in order to perform vibration insulation, it is necessary to predetermine a micro-generation in advance or to provide a device in a strut before designing it. Since it is very difficult to accurately predict micro-vibration and there are many factors to be considered in prediction, have.

따라서, 완성된 제작품을 설계를 변경하거나, 제작 수정, 시간, 비용 등을 최대한 줄이며, 바로 감쇠 특성에 맞게 설계 변경을 가능하게 하는 진동 감쇠를 할 수 있는 스트럿 개발이 시급한 실정이다.
Therefore, there is an urgent need to develop a strut capable of attenuating vibrations that can change the design of the finished product, modify the manufacturing, reduce the time, cost, etc. to the utmost, and make the design change in accordance with the attenuation characteristic.

본 발명의 목적은 헬리 콥터의 블레이드 혹은 인공위성의 진동을 절연시킬 수 있는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide an external constraint damping device for strut vibration insulation that can isolate vibration of a helicopter blade or satellite.

본 발명의 또 다른 목적은 이미 조립이 끝난 스트럿 구조물에도 설계변경 혹은 구조물의 해체없이 하우징 외부에 무게부를 달아 진동을 감쇠시킬 수 있는 외장형 구속감쇠 장치를 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide an external constraint damping device capable of attenuating vibrations by attaching a weight to an outside of a housing without changing a design or dismantling a structure to a strut structure already assembled.

본 발명의 또 다른 목적은 하우징과 무게부는 체결 가능하게 함으로써, 무게부의 무게를 조정하여 진동을 감쇠시킬 수 있는 외장형 구속감쇠 장치를 제공하기 위한 것이다.
It is still another object of the present invention to provide an external constraint damping device capable of attenuating vibrations by adjusting the weight of the weight portion by making the housing and the weight portion fastenable.

본 발명에 따른 진동 절연을 하는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치에 있어서, 구속감쇠장치는 스트럿의 일측을 감싸는 하우징, 스트럿과 하우징 사이에 장착되어 진동을 흡수시키는 연결부, 하우징 일측에 탈착되는 무게부로 구성될 수 있다.A constraint damping device for vibration isolation of a strut according to the present invention is characterized in that the constraint damping device comprises a housing surrounding one side of a strut, a connecting part for absorbing vibration mounted between the strut and the housing, ≪ / RTI >

무게부는 동조질량감쇠방식을 이용한 것이며, 하우징은 금속 재질, 연결부는 점탄성재료일 수 있다.The weight portion may be a tuned mass damping system, the housing may be made of a metal material, and the connecting portion may be a viscoelastic material.

무게부에는 제1체결홀부가 형성되며, 제1체결홀부에 제1체결부가 삽입하여 너트로 조임으로써 결합 혹은 분리할 수 있도록 구성이 가능하다.A first fastening hole portion is formed in the weight portion, and the first fastening hole portion is inserted into the first fastening hole portion and fastened with a nut so that the fastening hole portion can be coupled or separated.

무게부의 중심은 하우징의 지름만큼의 거리의 홀이 형성된, 원통형 형상인 일 수 있으며, 소정등분 절개되어 진동에 따른 무게를 조절함으로써, 하우징에 장착시킬 수 있다.The center of the weight portion may be a cylindrical shape having a hole at a distance corresponding to the diameter of the housing, and may be mounted on the housing by being cut by a predetermined angle so as to adjust the weight according to vibration.

이는, 스트럿의 외부에 질량동조 감쇠기능인 무게부를 조절하여 장착시킬 수 있기 때문에 예측 시의 설계와 다르더라도 즉각 즉각 대응하여 진동 발생을 줄일 수 있는 장점이 있다.
This is because it is possible to adjust the weight portion, which is a mass tuning damping function, to the outside of the strut, so that it is possible to immediately reduce the occurrence of vibration even if it differs from the design at the time of prediction.

본 발명에 따르면, 하우징 외부에 무게부를 달아 진동을 감쇠시킬 수 있으며, 이로 인하여, 헬리 콥터의 블레이드의 혹은 인공위성의 진동을 절연시킴으로써, 진동에 의한 장치의 품질이 저하되는 것을 방지 할 수 있다.According to the present invention, vibration can be attenuated by attaching a weight to the outside of the housing, thereby preventing the vibration of the apparatus from being deteriorated by isolating the vibration of the blade of the helicopter or the artificial satellite.

또한, 하우징과 무게부는 외부에서 체결 가능하게 함으로써, 무게부의 무게를 쉽게 조절할 수 있기 때문에 진동 저감이 필요할 시 즉각 즉각 대응하여 진동 발생을 줄일 수 있다. In addition, since the weight of the weight portion can be easily adjusted by making the housing and the weight portion fastenable from the outside, vibration can be reduced immediately by immediately responding to vibration reduction.

또한, 이미 조립이 끝난 스트럿 구조물에도 설계변경 혹은 구조물의 해체없이 하우징 외부에 진동저감에 대응되는 무게부의 교체가 가능하기 때문에 예측할 시의 설계와 다르더라도 수정이 간편하여 비용 및 제작비가 적게 든다.
In addition, since the strut structure that has already been assembled can be replaced with the weight portion corresponding to the vibration reduction outside the housing without changing the design or dismantling the structure, it can be easily modified even if it differs from the design for the predicted time.

도1은 종래의 구속감쇠기법을 이용한 내장형 진동감쇠 스트럿의 구성도이다.
도2는 본 발명인 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치의 단면도이다.
도3은 무게부의 사용 상태도이다.
도4는 스트럿에 무게부를 구비한 하우징의 체결 상태도이다.1 is a block diagram of a built-in vibration damping strut using a conventional constrained damping technique.
2 is a cross-sectional view of an external constraint damping device for strut vibration isolation of the present invention.
Fig. 3 is a state of use of the weight portion. Fig.
4 is a fastening state view of a housing having a weight portion on a strut.

도2는 본 발명인 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치의 단면도이며, 도3은 무게부의 사용 상태도이며, 도4는 스트럿에 무게부를 구비한 하우징의 체결 상태도이다. 이를 참조하여 설명한다.FIG. 2 is a cross-sectional view of an external constraint damping device for strut vibration isolation according to the present invention, FIG. 3 is a state of use of a weight portion, and FIG. 4 is a fastening state of a housing having a weight portion on a strut. Referring to FIG.

스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치(100)는 스트럿(10), 연결부(11), 하우징(20), 무게부(30)로 구성될 수 있다.The external constraint damping device 100 for strut vibration isolation may comprise a strut 10, a connecting portion 11, a housing 20, and a weight portion 30.

이에, 스트럿(10)의 진동절연이 필요한 곳에 스트럿 두께를 연결부(11)가 양측으로 감싸 진동을 절연시킨다. 연결부(11)는 점탄성 재질인 것으로 구성될 수 있으며, 점탄성 재질인 연결부 위에 하우징(20)을 덧데어 고정시킨다. 이는 점탄성 재료 위에 상대적으로 강성이 강한 하우징을 덧대어 구속시키면서, 점탄성 재료는 전단변형을 수행하게 되어 진동에너지가 소산되면서 구속 감쇠 작용을 할 수 있다.Therefore, the struts are wrapped around the joint portions 11 on both sides to isolate the vibration of the strut 10 where vibration isolation of the strut 10 is required. The connecting portion 11 may be made of a viscoelastic material, and the housing 20 is fixed on the connecting portion, which is made of a viscoelastic material. This is because the viscoelastic material is subjected to shear deformation by restraining the relatively strong rigid housing on the viscoelastic material, and the vibration energy is dissipated and the constraining damping action can be performed.

더 높은 진동감쇠를 위하여 하우징 외면에 진동을 흡수하기 위하여 무게부를 장착시킬 수 있도록 구성이 가능하다.It is possible to mount the weight portion in order to absorb the vibration on the outer surface of the housing for higher vibration damping.

무게부(30)는 스트럿(10)에 전달되고 있는 진동을 효과적으로 흡수하도록 구성되며 이는, 스트럿의 진동과 반대방향으로 질량체가 흔들려 진동을 감소시키는 질량동조 감쇠(Mass Tuned Damping) 작용이 되면서 진동감쇠가 된다. 이는, 스트럿의 진동에 의하여 장치가 파손되거나 변형되는 것을 방지하기 위한 구성이다.The weight portion 30 is configured to effectively absorb the vibration being transmitted to the strut 10, which is a mass tuned damping action that reduces vibration by shaking the mass in the opposite direction to the vibrations of the strut, . This is a structure for preventing the device from being damaged or deformed by the vibration of the strut.

스트럿(10)의 양 측에 점탄성 재질이 감싸며, 양측의 점탄성 재질에 하우징이 감싸 구성된다. 도4 "A"에 도시된 바와 같이, 하우징 중앙에 무게부를 장착시켜, 진동에 대응되는 무게부를 구비하여 진동 크기가 클 경우 무게부의 질량이 큰 것, 진동의 크기가 작을 경우 무게부의 질량이 작은 것을 사용하여 진동을 감쇠A viscoelastic material is wrapped on both sides of the strut (10), and a housing is wrapped around the viscoelastic material on both sides. As shown in Fig. 4A, when the weight portion corresponding to the vibration is mounted by attaching the weight portion to the center of the housing, the mass of the weight portion is large when the vibration size is large, the mass of the weight portion is small when the vibration size is small Attenuate vibration using

시킬 수 있다..

무게부(30)는 원통형 형상일 수 있으며, 하우징(20)의 외면 지름만큼의 홀이 형성된다. 무게부(30)는 일정 등분으로 절개 되어, 제2등분 무게부(31), 제3등분 무게부(32), 제4등분 무게부(33)로 2, 3, 4등분으로 분배되어 구성될 수 있다. The weight portion 30 may have a cylindrical shape, and holes corresponding to the outer diameter of the housing 20 are formed. The weighing section 30 is divided into a predetermined equal number and divided into second, third and fourth equal parts by the second equal part 31, the third equal part 32 and the fourth equal part 33 .

이는 진동 위치에 따라 질량이 다른 무게부(30)를 위치에 따라 다르게 장착 시킬 수 있도록 구성된 것이며, 보다 섬세하게 진동을 감쇠시키기 위한 것이다. This is configured to mount the weight portion 30 different in weight according to the position depending on the vibration position, and to damp vibrations more finely.

또한, 무게부는 하우징 외주부를 따라 탈부착이 가능하게 구성되며, 무게부의 측면에는 무게부를 고정할 수 있도록 제1체결홀부(41)가 형성될 수 있다. In addition, the weight portion can be detachably attached along the outer periphery of the housing, and the first fastening hole portion 41 can be formed on the side surface of the weight portion to fix the weight portion.

하우징 외주부에 무게부가 장착되며, 무게부가 좌우 이동할 수 없도록 장착부를 덧데어 고정시킬 수 있도록 구성이 가능하다. The weight portion is attached to the outer circumferential portion of the housing, and the mounting portion can be folded and fixed so that the weight portion can not move left and right.

장착부와 무게부의 홀은 대응되게 형성되며, 제1체결홀부(41)에 제1체결부(40)가 삽입하고 너트로 조인함으로써, 무게부(30)를 떨어뜨리거나 이동할 수 없도록 고정시킬 수 있다. 제1체결홀부는 일정등분 형성된 무게부의 양측에 형성될 수 있다. The weight portion 30 can be fixed so that it can not be dropped or moved by the first fastening portion 40 being inserted into the first fastening hole portion 41 and being fastened with a nut . The first fastening hole portion may be formed on both sides of the weight portion formed with a constant width.

이러한 구속감쇠 장치의 스트럿은 인공위성 개발 시, 특정부의 강성을 높히거나, 무거운 연료탱크를 지지할 시 주로 사용된다. 특히 관측위성과 같이 영상을 촬영하는 인공위성의 경우 미소진동에 의하여 영상의 품질이 쉽게 저하될 수 있기 때문에 스트럿의 진동감쇠가 매우 중요하다. 본 발명에서는 하우징(20) 외주부에 무게부(30)를 장착시키기 때문에, 진동발생이 예측했었던 것과 다를 경우 시, 무게부(30)를 다른 질량으로 교체함으로써 진동의 정확한 크기를 판단할 수 있으며, 이에 진동에 대응되게 진동을 감쇠시킬 수 있는 무게부를 교체함으로써, 진동을 절연시킬 수 있는 장점이 있다.The strut of this constrained damping device is mainly used in the development of satellites to increase the stiffness of a specific part or to support a heavy fuel tank. Especially, in the case of satellites that take images like observing satellites, the quality of the image can be easily degraded by micro vibration, so the attenuation of the strut is very important. In the present invention, since the weight portion 30 is attached to the outer circumferential portion of the housing 20, when the vibration occurrence is different from that predicted, the correct size of the vibration can be determined by replacing the weight portion 30 with another mass, Therefore, there is an advantage that the vibration can be insulated by replacing the weight portion capable of attenuating vibration corresponding to the vibration.

또한, 이미 조립이 끝난 스트럿 구조물에도 설계변경 혹은 구조물의 해체없이 하우징 외주부에 무게부를 자유 자재로 탈부착 함으로써, 기존에 설계했던 예측량과 다를 경우 또 다른 주문 제작을 해야하거나, 일정값을 다시 설계해야 하는 번거로움이 없으며, 시험이 작동될 때 빠르게 대응하여 진동을 감쇠시킬 수 있는 장점이 있다.
In addition, the strut structure that has already been assembled can freely attach and detach the weight portion to the outer periphery of the housing without changing the design or dismantling the structure, and if it differs from the previously predicted amount, There is no hassle, and there is an advantage that vibration can be attenuated quickly when the test is operated.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention belongs. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, are included in the scope of the present invention.

10: 스트럿 11: 연결부
20: 하우징 30: 무게부
40: 제1체결부 41: 제1체결홀부10: Strut 11: Connection
20: housing 30: weight part
40: first fastening part 41: first fastening hole part

Claims (7)

스트럿의 일측을 감싸는 하우징;
상기 스트럿과 상기 하우징 사이에 탈착되는 연결부; 및
상기 하우징 일측에 탈착되는 무게부;
로 구성된 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치.A housing surrounding one side of the strut;
A connecting part detached between the strut and the housing; And
A weight portion detachably attached to one side of the housing;
An external constraint damping device for strut vibration isolation consisting of. 제1항에 있어서,
상기 무게부는 동조질량감쇠(Tuned Mass Damper)방식을 이용한 것을 특징으로 하는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치.The method according to claim 1,
Wherein the weight portion is a tuned mass damper. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제1항에 있어서,
상기 연결부는 점탄성재료인 것을 특징으로 하는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치.The method according to claim 1,
Wherein the connecting portion is a viscoelastic material. 제1항에 있어서,
상기 하우징은 금속재질인 것을 특징으로 하는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치.The method according to claim 1,
Wherein the housing is made of a metallic material. 제1항에 있어서,
상기 무게부에는 제1체결홀부가 형성되며, 상기 제1체결홀부에 제1체결부가 삽입하여 너트로 조임으로써, 결합 혹은 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치.The method according to claim 1,
Wherein the weight portion is formed with a first fastening hole portion and the first fastening hole portion is inserted into the first fastening hole portion and fastened with a nut so that it can be engaged or disengaged. 제1항에 있어서,
상기 무게부의 중심은 상기 하우징의 지름만큼의 거리의 홀이 형성되며, 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치.The method according to claim 1,
Wherein a center of the weight portion is formed with a hole having a distance corresponding to a diameter of the housing, and has a cylindrical shape. 제1항에 있어서,
상기 무게부는 소정등분 절개되어 나누어 사용할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 스트럿 진동절연을 위한 외장형 구속감쇠 장치.

The method according to claim 1,
Wherein the weight portion is formed so as to be divided into a predetermined portion and used for dividing the external portion.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112068419A (en) * 2020-07-28 2020-12-11 北京航空航天大学 Flexible satellite pointing tracking control method containing six-degree-of-freedom vibration isolation platform

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