RU125363U1 - ACTIVE TWO-GRADE VIBRATION PROTECTION DEVICE - Google Patents

ACTIVE TWO-GRADE VIBRATION PROTECTION DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU125363U1
RU125363U1 RU2012119269/08U RU2012119269U RU125363U1 RU 125363 U1 RU125363 U1 RU 125363U1 RU 2012119269/08 U RU2012119269/08 U RU 2012119269/08U RU 2012119269 U RU2012119269 U RU 2012119269U RU 125363 U1 RU125363 U1 RU 125363U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
active
base plate
magnetoelectric
stage
service
Prior art date
Application number
RU2012119269/08U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Жанович Безбах
Владимир Алексеевич Мелик-Шахназаров
Денис Васильевич Сифиянчук
Владимир Иванович Стрелов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук (ИК РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук (ИК РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской академии наук (ИК РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU125363U1 publication Critical patent/RU125363U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области приборостроения, механики систем с авторегулированием, а более конкретно, к конструкции активных виброзащитных устройств. Предлагаемое активное двухкаскадное виброзащитное устройство, содержит механическую часть, имеющую опорную плиту с четырьмя упругими опорами, поддерживающими несущую плиту, на которой установлены восемь акселерометров и восемь сервисных магнитоэлектрических движителей. На несущую плиту установлены упругие опоры, поддерживающие дополнительную несущую плиту, на которой установлены восемь акселерометров и восемь сервисных магнитоэлектрических движителей, двух электронных шестиканальных авторегуляторов, соединенных так, что обе несущие плиты представляют собой включенные последовательно парциальные активные виброзащитные устройства, подавляющие шесть мод колебаний несущих плит, так что модуль функции передачи двухкаскадного устройства является произведением модулей функций передачи парциальных активных виброзащитных устройств. Илл.5 The invention relates to the field of instrumentation, mechanics of systems with auto-regulation, and more specifically, to the design of active vibration-proof devices. The proposed active two-stage vibroprotection device contains a mechanical part having a base plate with four elastic supports supporting the base plate, on which eight accelerometers and eight service magnetoelectric propellers are mounted. Elastic supports are installed on the base plate supporting an additional base plate, on which eight accelerometers and eight service magnetoelectric propellers are installed, two electronic six-channel autoregulators connected in such a way that both base plates are included in series partial active vibration dampers suppressing six modes of carrier plates , so that the module of the transfer function of a two-stage device is the product of the modules of the functions of transfer of partial a ktivnyh vibroprotective devices. Ill.5

Description

Полезная модель относится к области приборостроения, механики систем с авторегулированием, а более конкретно, к конструкции активных виброзащитных устройств.The invention relates to the field of instrumentation, mechanics of systems with auto-regulation, and more specifically, to the design of active vibration-proof devices.

Многие современные измерительные приборы и технологическая аппаратура нуждаются в эффективной защите от вибраций. К ним относятся: 1) рентгеновская дифрактометрия высокого разрешения (плосковолновая топография, малоугловое рассеяние в пленочных технологиях, метод стоячих волн и т.д.); 2) микрозондовая аппаратура, микроскопы, наноманипуляторы для исследований и технологий в области микро- и наноэлектроники, наномеханики; 3) лазерные экспериментальные и технологические устройства; 4) аппаратура, для выращивания биологических и неорганических кристаллов (этот список может быть продолжен). Столь же велика потребность в активной защите от вибраций чувствительной аппаратуры на космических аппаратах, самолетах, и других транспортных средствах.Many modern measuring devices and technological equipment need effective protection against vibrations. These include: 1) high-resolution X-ray diffractometry (flat-wave topography, small-angle scattering in film technologies, standing wave method, etc.); 2) microprobe apparatus, microscopes, nano-manipulators for research and technologies in the field of micro- and nanoelectronics, nano-mechanics; 3) laser experimental and technological devices; 4) apparatus for growing biological and inorganic crystals (this list can be continued). Equally great is the need for active protection from the vibrations of sensitive equipment on spacecraft, airplanes, and other vehicles.

Дорогостоящие массивные фундаменты в подвальных помещениях не всегда способны изолировать аппаратуру от колебаний, которые возбуждаются грузовыми автомобилями, автобусами, троллейбусами, железнодорожными составами. В таких случаях активные виброзащитные панели являются единственным средством защиты от вибраций. Они существенно снижают требования к уровню шумов на месте расположения чувствительной аппаратуры.Expensive massive foundations in basements are not always able to isolate equipment from vibrations that are excited by trucks, buses, trolley buses, trains. In such cases, active vibration protection panels are the only means of protection against vibrations. They significantly reduce the requirements for noise at the location of sensitive equipment.

Известно активное виброзащитное устройство, состоящее из механической части, содержащей опорную плиту с четырьмя упругими опорами, поддерживающих несущую плиту, на которой установлены восемь акселерометров и восемь сервисных магнитоэлектрических движителей (Патент РФ РФ №2337390 «Активная виброзащитная панель (бокс) с компенсацией сигнала наклона акселерометров для стационарных условий и транспортных средств», МПК G05D 19/00, приоритет от 09.10.2006 г.) Данный патент выбран в качестве прототипа предлагаемого устройства.The active vibroprotection device is known, consisting of a mechanical part containing a base plate with four elastic supports supporting a carrier plate, on which eight accelerometers and eight service magnetoelectric propellers are installed (RF Patent No. 2337390 "Active vibration-proof panel (box) with compensation of the accelerometer tilt signal for stationary conditions and vehicles ", IPC G05D 19/00, priority from 09.10.2006) This patent is selected as a prototype of the proposed device.

Основным недостатком прототипа является то, что, несмотря на расширение границы активного диапазона в сторону низких частот (от ≈2 Гц до ≈0,2 Гц) и увеличение максимального коэффициента подавления колебаний (от ≈40 дБ до ≈60 дБ), которые достигаются в этой конструкции, существует ряд конкретных применений, для которых достигнутые параметры являются недостаточными из-за невозможности с помощью отдельных активных виброзащитных устройств получить необходимые характеристики.The main disadvantage of the prototype is that, despite the expansion of the border of the active range towards low frequencies (from ≈2 Hz to ≈0.2 Hz) and an increase in the maximum oscillation suppression factor (from ≈40 dB to ≈60 dB), which are achieved in this design, there are a number of specific applications for which the achieved parameters are insufficient due to the inability of using separate active vibration-proof devices to obtain the necessary characteristics.

Технической задачей настоящей полезной модели является создание активного виброзащитного устройства, обеспечивающего увеличение диапазона регулируемых параметров, что позволит защитить приборы особо чувствительные к вибрациям (допустимый уровень вибраций ≤10-6 g), которые по необходимости устанавливаются на опорах с высоким уровнем вибрации (≥10-3 g), а также гарантировать защиту чувствительных к вибрациям приборов на транспортных средствах.The technical task of the present utility model is the creation of an active vibroprotection device providing an increase in the range of adjustable parameters, which will protect devices especially sensitive to vibrations (permissible vibration level ≤ 10-6 g), which, if necessary, are installed on supports with high vibration level (≥10 - 3 g) and also guarantee the protection of vibration-sensitive devices on vehicles.

Следует отметить, что круг экспериментальной и технологической аппаратуры, особо чувствительной к вибрации достаточно широк, к нему, например, относятся: 1) рентгеновская дифрактометрия высокого разрешения (плосковолновая топография, малоугловое рассеяние в пленочных технологиях, метод стоячих волн и т.д.), 2) микрозондовая аппаратура, микроскопы, наноманипуляторы для исследований и наномеханики и микро- и наноэлектроники, 3) лазерные экспериментальные и технологические устройства, 4) аппаратура, для выращивания биологических и неорганических кристалловIt should be noted that the range of experimental and technological equipment that is particularly sensitive to vibration is wide enough; for example, it includes: 1) high-resolution X-ray diffractometry (flat-wave topography, small-angle scattering in film technologies, the standing wave method, etc.), 2) microprobe apparatus, microscopes, nano-manipulators for research and nanomechanics and micro- and nanoelectronics, 3) laser experimental and technological devices, 4) apparatus for growing biological and inorganic Sgiach crystals

На земле наиболее неблагоприятными для размещения чувствительной аппаратуры являются здания, расположенные вблизи от транспортных магистралей или содержащие собственные источники шумов. На транспортных средствах (самолет, вертолет, автомобиль) существенны вибрации в диапазоне частот от (2-4)Гц до (50-100)Гц, поэтому для эффективной защиты чувствительных приборов, таких, например, как точные гравиметры, нужны виброзащитные устройства с крутизной характеристики не менее 50 дБ/дек, что не достижимо при использовании известных конструкций.On the ground, the most unfavorable for the placement of sensitive equipment are buildings located close to highways or containing their own sources of noise. On vehicles (aircraft, helicopter, car), vibrations are essential in the frequency range from (2-4) Hz to (50-100) Hz, therefore, for effective protection of sensitive devices, such as precise gravimeters, vibration-proof devices with a slope are needed characteristics of at least 50 dB / dec, which is not achievable when using known designs.

Техническим результатом является расширение области применения активного виброзащитного устройства и повышение надежности работы чувствительных контрольно-измерительных приборов.The technical result is the expansion of the scope of the active vibroprotection device and increase the reliability of sensitive instrumentation.

Поставленные техническая задача и результат достигаются в результате того, что в активном виброзащитном устройстве, содержащем механическую часть, имеющую опорную плиту с четырьмя упругими опорами, поддерживающими несущую плиту, на которой установлены восемь акселерометров и восемь сервисных магнитоэлектрических движителей, на несущую плиту установлены упругие опоры, поддерживающие дополнительную несущую плиту, на которой установлены восемь акселерометров и восемь сервисных магнитоэлектрических движителей, двух электронных шестиканальных авторегуляторов. Названные авторегуляторы соединены так, что обе несущие плиты представляют собой включенные последовательно парциальные активные виброзащитные устройства, подавляющие шесть мод колебаний несущих плит, так что модуль функции передачи двухкаскадного устройства является произведением модулей функций передачи парциальных активных виброзащитных устройств.The stated technical problem and the result are achieved as a result of the fact that in an active vibroprotection device containing a mechanical part having a base plate with four elastic supports supporting a carrier plate on which eight accelerometers and eight service magnetoelectric propulders are installed, the elastic supports are mounted on the carrier plate, supporting additional carrier plate, on which eight accelerometers and eight service magnetoelectric propellers are installed, two electronic six channel autoregulators. The mentioned autoregulators are connected in such a way that both carrier plates are included in series partial active vibration-proof devices that suppress six modes of oscillations of the carrier plates, so that the transfer function module of a two-stage device is a product of the transfer function modules of the partial active vibration protection devices.

Сущность полезной модели поясняется схемами и графиками, представленными на фигурах.The essence of the utility model is illustrated by diagrams and graphs presented in the figures.

Фиг.1 - Одномодовая конструкция двухкаскадного активного виброзащитного устройства;Figure 1 - Single-mode design of a two-stage active vibroprotection device;

Фиг.2 - Частотная зависимость модуля петлевой функции передачи парциального виброзащитного устройства;Figure 2 - Frequency dependence of the module loop transfer function of a partial vibration-proof device;

Фиг.3 - Частотная характеристика коэффициента передачи парциального виброзащитного устройства;Figure 3 - Frequency response coefficient of the partial vibration protection device;

Фиг.4 - Частотная зависимость полного коэффициента передачи двухкаскадного виброзащитного устройства;4 — Frequency dependence of the total transmission coefficient of a two-stage vibration-proof device;

Фиг.5 - Частотная зависимость полного коэффициента передачи двухкаскадного виброзащитного устройства, адаптированного для микрогравиметра авиационного базирования.FIG. 5 — Frequency dependence of the total transmission coefficient of a two-stage vibration-proofing device adapted for an aircraft-based microgravimeter.

Предлагаемая конструкция двухкаскадного активного виброзащитного устройства, значительно расширяет область применения рассматриваемой аппаратуры.The proposed design of a two-stage active vibroprotective device greatly expands the scope of the equipment in question.

Одномодовая конструкция двухкаскадного активного виброзащитного устройства представлена схематически на Фиг.1. Здесь 1 - опорная плита, 2 - защищаемый объект, 3 - упругая опора, 4 - несущая плита, 5 - акселерометр, 6 - сервисный магнитоэлектрический движитель, 7 - электрическая цепь авторегулирования/управления, 8 - упругая опора, 9 - дополнительная несущая плита, 10 - акселерометр, 11 - сервисный магнитоэлектрический движитель и 12 - электрическая цепь авторегулирования/управления. Из схемы следует, что механическая часть устройства содержит два узла, которые представляют собой парциальные активные виброзащитные устройства, соединенные последовательно, причем несущая плита 4 нижнего узла является опорной плитой верхнего узла, в котором применена дополнительная несущая плита 9.The single-mode design of a two-stage active vibroprotection device is shown schematically in FIG. Here 1 is a base plate, 2 is a protected object, 3 is an elastic support, 4 is a carrier plate, 5 is an accelerometer, 6 is a service magnetoelectric propulsion device, 7 is an auto-regulation / control electrical circuit, 8 is an elastic support, 9 is an additional base plate, 10 is an accelerometer, 11 is a service magnetoelectric propulsion unit, and 12 is an auto-regulation / control electrical circuit. From the scheme it follows that the mechanical part of the device contains two nodes, which are partial active vibration-proof devices connected in series, with the base plate 4 of the lower node being the base plate of the top node, in which the additional base plate 9 is applied.

Активное двухкаскадное виброзащитное устройство функционирует следующим образом. Опорную плиту 1 жестко устанавливают на рабочую поверхность (стол, фундамент, корпус транспортного средства) с недопустимо высоким для защищаемой аппаратуры уровнем вибрации, так что задачей устройства является изоляция защищаемого объекта 2 от вибраций опорной плиты 1. На опорной плите 1 установлены упругие опоры 3, поддерживающие несущую плиту 4, к которой крепятся акселерометр 5 и подвижный упор магнитоэлектрического движителя 6. Вместе с электрическими цепями 7 указанные узлы образуют замкнутую цепь управления, содержащую упругий осциллятор (несущая плита 4, установленная на упругих опорах 3), акселерометр 5, электронные цепи 7 и сервисный магнитоэлектрический движитель 6. В данной механоэлектрической цепи колебания несущей плиты 4 подавляются, причем активный диапазон частот и максимальный коэффициент подавления колебаний (или коэффициента передачи) определяются параметрами электрических цепей управления 7.Active two-stage vibroprotection device operates as follows. The support plate 1 is rigidly installed on the working surface (table, foundation, vehicle body) with an unacceptably high vibration level for the protected equipment, so the task of the device is to isolate the protected object 2 from the vibrations of the support plate 1. On the support plate 1 there are installed elastic supports 3, supporting carrier plate 4, to which the accelerometer 5 and the movable stop of the magnetoelectric propulsion unit 6 are attached. Together with the electrical circuits 7, these nodes form a closed control circuit containing an elastic oscillation A controller (carrier plate 4 mounted on elastic supports 3), an accelerometer 5, electronic circuits 7 and a service magnetoelectric propeller 6. In this mechanoelectric circuit, oscillations of the carrier plate 4 are suppressed, and the active frequency range and maximum oscillation suppression ratio (or transmission coefficient) are determined parameters of electrical control circuits 7.

Последовательно с рассмотренным выше первым каскадом активного виброзащитного устройства установлен второй каскад, опирающийся на несущую плиту 4. На несущей плите 4 установлены упругие опоры 8, поддерживающие несущую плиту 9, к которой крепятся акселерометр 10 и подвижный упор магнитоэлектрического движителя 11. Вместе с электрическими цепями 12 указанные узлы образуют замкнутую цепь управления, содержащую упругий осциллятор (несущая плита 9, установленная на упругих опорах 8), акселерометр 10, электронные цепи 12 и сервисный магнитоэлектрический движитель 11. В данной механоэлектрической цепи колебания несущей плиты 9 подавляются, причем активный диапазон частот и максимальный коэффициент подавления колебаний (или коэффициента передачи) определяются параметрами электрических цепей управления 12.Consistently with the first cascade of the active vibroprotection device discussed above, a second cascade is installed, supported on the carrier plate 4. Elastic supports 8 are mounted on the carrier plate 4 supporting the carrier plate 9 to which the accelerometer 10 and the movable stop of the magnetoelectric propulsion device 11 are attached. These nodes form a closed control circuit containing an elastic oscillator (carrier plate 9 mounted on elastic supports 8), an accelerometer 10, electronic circuits 12 and a service magnetoelectric All propulsion 11. In this mechano-electric circuit, the oscillations of the carrier plate 9 are suppressed, and the active frequency range and maximum oscillation suppression factor (or transmission coefficient) are determined by the parameters of the electric control circuits 12.

При последовательном включении двух парциальных активных виброзащитных устройств полный коэффициент передачи равен произведению коэффициентов передачи парциальных виброзащитных устройств.When two partial active vibroprotective devices are connected in series, the total transmission coefficient is equal to the product of the transmission coefficients of the partial vibration protection devices.

В реальной конструкции на каждой несущей плите (4 и 9) установлены восемь акселерометров и восемь сервисных движителей. Измеряются все моды колебаний несущих плит и с помощью шести цепей управления (на каждое парциальное устройство) подавляются все шесть мод колебаний несущих плит, три торсионные и три поступательные. Полная высота двухкаскадного устройства будет составлять ≈120 мм.In the actual design, eight accelerometers and eight service drivers are installed on each base plate (4 and 9). All modes of oscillation of carrier plates are measured and with the help of six control circuits (for each partial device) all six modes of oscillation of carrier plates, three torsion and three translational, are suppressed. The total height of the two-stage device will be ≈120 mm.

Устойчивость и динамические характеристики каждого парциального авторегулятора определяются правильно рассчитанной петлевой функцией передачи Н(iω)=М(iω)·К(iω), где М(iω) - функция передачи электрических цепей, а K(iω) - полная функция передачи механической системы. Последняя может быть представлена как произведение K(iω)=КA(iω)·КM(iω)·КD(iω), где КA(iω), КM(iω), КD(iω) - функции передачи, соответственно, акселерометра, механического осциллятора/подвеса, магнитоэлектрического движителя. Обычно конструкции акселерометров и магнитоэлектрических движителей выбирают так, чтобы в активном диапазоне частот они не вносили существенного сдвига фазы в К(iω), в таком случае можно считать K(iω)=KA·КM(iω)·KD, где КA и КD коэффициенты передачи акселерометров и движителей, соответственно.The stability and dynamic characteristics of each partial auto regulator are determined by the correctly calculated loop transfer function H (iω) = M (iω) · K (iω), where M (iω) is the transfer function of electrical circuits, and K (iω) is the complete transfer function of the mechanical system . The latter can be represented as the product K (iω) = К A (iω) · K M (iω) · K D (iω), where K A (iω), K M (iω), K D (iω) are the transfer functions , respectively, accelerometer, mechanical oscillator / suspension, magnetoelectric propulsion. Usually, the designs of accelerometers and magnetoelectric propellants are chosen so that in the active frequency range they do not introduce a significant phase shift in K (iω), in which case K (iω) = K A · K M (iω) · K D , where K A and K D are the transmission coefficients of accelerometers and thrusters, respectively.

Петлевая функция передачи, рассчитанная с учетом отмеченных выше условий, может иметь следующий вид:The loopback transfer function, calculated taking into account the conditions noted above, may have the following form:

Figure 00000002
Figure 00000002

Здесь первый сомножитель отражает квадратичную частотную зависимость сигнала акселерометра, второй представляет функцию передачи интегратора, третий - корректора, а четвертый - механического осциллятора.Here, the first factor reflects the quadratic frequency dependence of the accelerometer signal, the second represents the transfer function of the integrator, the third the corrector, and the fourth the mechanical oscillator.

Частотная зависимость модуля петлевой функции передачи схематически показана на Фиг.2. Видно, что при частотах ниже частоты резонанса механического осциллятора 1/2πT0≈10 Гц, рассматриваемая зависимость описывается прямой с наклоном ≈30 дБ/дек, а выше частоты резонанса - прямой с наклоном ≈-20 дБ/дек. При такой частотной зависимости модуля петлевой функции передачи |Н(iω)| очевидно, что максимальное значение |Н(iω)|, которое достигается в точке резонанса, зависит от нижней границы активного диапазона частот. Из Фиг.2 видно, что при нижней границе активного диапазона частот ≈0,2 Гц, достигается максимум |Н(iω)|≈60 дБ (сплошная кривая), а при нижней границе ≈2 Гц, только <40 дБ (пунктирная кривая).The frequency dependence of the module of the loop transfer function is schematically shown in FIG. 2. It can be seen that at frequencies below the resonance frequency of the mechanical oscillator 1 / 2πT 0 ≈10 Hz, the dependence under consideration is described by a straight line with a slope of ≈30 dB / dec, and above the resonance frequency, a straight line with an inclination of ≈-20 dB / dec. With such a frequency dependence of the modulus of the loop transfer function | H (iω) | It is obvious that the maximum value of | H (iω) |, which is reached at the point of resonance, depends on the lower limit of the active frequency range. From Figure 2 it is seen that at the lower limit of the active frequency range of ≈0.2 Hz, a maximum of | H (iω) | ≈60 dB is reached (solid curve), and at the lower limit of ≈2 Hz, only <40 dB (dashed curve ).

Частотная зависимость модуля петлевой функции передачи |H(iω)|, показанная на Фиг.2, дает удовлетворительную частотную характеристику коэффициента подавления колебаний К(ω), показанную на Фиг.3 в том случае, когда виброзащитное устройство предназначено для изоляции защищаемого объекта от внешней среды, то есть от вибрации опорной плиты a(t). В этом случае, при частотах выше резонанса упругого осциллятора, полный коэффициент подавления колебаний представляет собой произведение коэффициентов подавления активной цепи и пассивного элемента (несущая плита, установленная на упругих опорах). Поскольку частотные зависимости этих двух сомножителей представляют собой прямые с наклоном противоположного знака, -20 дБ/дек и +20 дБ/дек, полная зависимость K(ω) выше частоты резонанса имеет вид плато, как показано на Фиг.3. Здесь, также, как на Фиг.2, сплошная кривая соответствует нижней границе активного диапазона частот ≈0,2 Гц, а пунктирная, ≈2 Гц.The frequency dependence of the module of the loop transfer function | H (iω) | shown in FIG. 2 gives a satisfactory frequency response of the oscillation suppression factor K (ω) shown in FIG. 3 in the case when the vibration protection device is intended to isolate the protected object from the external environment, that is, from the vibration of the base plate a (t). In this case, at frequencies higher than the resonance of the elastic oscillator, the total oscillation suppression factor is the product of the suppression factors of the active circuit and the passive element (carrier plate mounted on elastic supports). Since the frequency dependences of these two factors are straight lines with a slope of the opposite sign, -20 dB / dec and +20 dB / dec, the full dependence K (ω) above the resonance frequency has the form of a plateau, as shown in Figure 3. Here, also, as in Figure 2, the solid curve corresponds to the lower limit of the active frequency range of ≈0.2 Hz, and the dotted, ≈2 Hz.

Эффективность парциального активного виброзащитного устройства, показанная на Фиг.3, для используемого уровня техники является предельной. Поэтому для ряда применений, требующих большего коэффициента подавления и большей крутизны кривой в области ниже частоты механического резонанса, оптимальной может быть двухкаскадная конструкция активного виброзащитного устройства, значительно увеличивающая эффективность обычных активных виброзащитных устройств. Двухкаскадное включение парциальных активных виброзащитных устройств является механическим аналогом электрической цепи из двух соединенных последовательно фильтров верхних частот.The effectiveness of the partial active vibroprotection device shown in Figure 3 for the level of technology used is the limit. Therefore, for a number of applications that require a higher suppression ratio and a greater steepness of the curve in the region below the frequency of mechanical resonance, a two-stage active vibroprotection device can be optimal, greatly increasing the efficiency of conventional active vibroprotection devices. The two-stage activation of partial active vibration-proof devices is a mechanical analogue of the electrical circuit of two high-pass filters connected in series.

На Фиг.4 показана частотная зависимость полного коэффициента передачи K(ω) двухкаскадного устройства, который равен произведению коэффициентов передачи двух парциальных устройств. Сплошная кривая на графике соответствует нижней границе активного диапазона ≈2 Гц, а пунктирная, ≈0,2 Гц. Видно, что наклон кривых передачи в области частот ниже резонанса механического осциллятора достигает значения ≈-60 дБ/дек, а максимальный коэффициент подавления колебаний равен ≈60 дБ и ≈120 дБ, соответственно.Figure 4 shows the frequency dependence of the total transfer coefficient K (ω) of a two-stage device, which is equal to the product of the transfer coefficients of the two partial devices. The solid curve in the graph corresponds to the lower boundary of the active range ≈2 Hz, and the dotted, ≈0.2 Hz. It can be seen that the slope of the transmission curves in the frequency range below the resonance of the mechanical oscillator reaches ≈ –60 dB / dec, and the maximum oscillation suppression factor is ≈60 dB and ≈120 dB, respectively.

Двухкаскадные активные виброзащитные устройства с характеристиками, приведенными на Фиг.4, могут быть успешно использованы там, где эффективность обычных устройств недостаточна.Two-stage active vibroprotective devices with the characteristics shown in Figure 4 can be successfully used where the effectiveness of conventional devices is insufficient.

Во-первых, это защита особо чувствительной к вибрациям измерительной или технологической аппаратуры, располагающейся на опорах с повышенным уровнем вибраций. Важно, что двухкаскадная конструкция легко адаптируется под заданные уровни вибраций опоры и остаточный уровень вибраций несущей плиты путем оптимизации таких параметров парциальных виброзащитных устройств, как петлевая функция передачи Н(iω), мощность сервисных движителей, чувствительность цепей измерения вибраций. Может быть достигнут наклон кривой подавления колебаний до ≈60 дБ/дек, а максимальный коэффициент подавления колебаний (остаточный уровень вибрации несущей плиты) будет ограничиваться только тепловыми шумами механической конструкции [Аки К., Ричардс П. Количественная сейсмология, М.: Мир, 1983] и цепей измерения вибраций.Firstly, it is the protection of a particularly sensitive to vibrations measuring or technological equipment, which is located on supports with a high level of vibrations. It is important that the two-stage design easily adapts to the specified support vibration levels and the residual vibration level of the carrier plate by optimizing such parameters of partial vibration protection devices as the loop transfer function H (iω), the power of the service drivers, the sensitivity of the vibration measurement circuits. The slope of the oscillation suppression curve to ≈60 dB / dek can be achieved, and the maximum oscillation suppression coefficient (residual vibration level of the carrier plate) will be limited only by thermal noises of the mechanical design [Aki K., Richards P. Quantitative seismology, M .: Mir, 1983 ] and vibration measurement circuits.

Во-вторых, это защита чувствительной к вибрации аппаратуры на транспортных средствах. Примерами могут быть автономные навигационные системы, а также прецизионные гравиметры, использующиеся для геологической разведки с борта самолета или вертолета.Secondly, it is the protection of vibration-sensitive equipment on vehicles. Examples include autonomous navigation systems, as well as precision gravimeters used for geological surveys from an aircraft or helicopter.

Конкретным примером может служить двухкаскадное активное виброзащитное устройство, адаптированное к условиям защиты высокочувствительных гравиметров GT-1A/2A на борту самолетов (вертолетов). Гравиметры мирового уровня GT-1A/2A (производство ЗАО НТП «Гравтехнология») широко используются для аэрографических и геологоразведочных работ российскими и ведущими зарубежными кампаниями. Однако предельная чувствительность измерительной ячейки гравиметров не реализуется полностью из-за вибраций на борту самолетов (вертолетов). Так стояночная чувствительность ≈0,1 мГал в полете ухудшается до ≈0,6 мГал из-за недостаточной эффективности используемой пассивной защиты от бортовых вибраций. По оценке, использование активных виброзащитных устройств вместо пассивных может десятикратно понизить влияние бортовых вибраций на их чувствительность (или СКВ погрешность измерения силы тяжести). Установлены, согласованные с производителем гравиметров, основные требования к активным виброзащитным устройствам: 1) граничная частота активного диапазона ≈1 Гц по шести модам колебаний и 2) кривая подавления колебаний с наклоном не менее 40 дБ/дек, 3) конструкция активной системы не должна выходить за габариты пассивного демпфера.A specific example is a two-stage active vibroprotection device adapted to the protection conditions of highly sensitive gravimeters GT-1A / 2A on board aircraft (helicopters). World-class gravimeters GT-1A / 2A (manufactured by NTP Gravtekhnologiya CJSC) are widely used for airbrush and geological exploration by Russian and leading foreign companies. However, the maximum sensitivity of the measuring cell of gravimeters is not fully implemented due to vibrations on board aircraft (helicopters). So the parking sensitivity ≈0.1 mGal in flight deteriorates to ≈0.6 mGal due to the lack of effectiveness of the used passive protection against side vibrations. It is estimated that the use of active vibroprotective devices instead of passive ones may decrease the influence of onboard vibrations on their sensitivity (or SCR, the error in measuring gravity) by a factor of ten. Established, agreed with the manufacturer of gravimeters, the basic requirements for active vibration protection devices: 1) the limiting frequency of the active range ≈1 Hz in six modes of oscillation and 2) oscillation suppression curve with a slope of at least 40 dB / dec, 3) the design of the active system should not go for the dimensions of the passive damper.

Из Фиг.5 видно, что двухкаскадная конструкция виброзащитного устройства удовлетворяет указанным требованиям. На графике пунктирной линией обозначена частотная зависимость коэффициента передачи пассивной защиты, это прямая с наклоном -20 дБ/дек. Двухкаскадная активная защита обеспечивает, как видно, граничную частоту ≈1 Гц, наклон кривой подавления колебаний ≈-60 дБ/дек, и максимальный коэффициент подавления ≈60 дБ при частотах выше резонанса механического подвеса. Если учесть, что максимальные вибрации на борту самолета расположены в интервале частот от единиц Гц до ≈100 Гц, видно, что эффективность двухкаскадного устройства в данном случае весьма высока. (При необходимости она может быть повышена.).From Figure 5 it is seen that the two-stage design of the vibration-proof device meets the specified requirements. The dotted line on the graph indicates the frequency dependence of the passive protection transmission coefficient, which is a straight line with a slope of -20 dB / dek. The two-stage active protection provides, as you can see, the limiting frequency ≈1 Hz, the slope of the oscillation suppression curve of ≈-60 dB / dec, and the maximum suppression coefficient of ≈60 dB at frequencies above the resonance of the mechanical suspension. If we consider that the maximum vibrations on board the aircraft are located in the frequency range from Hz to ≈100 Hz, it is clear that the effectiveness of the two-stage device in this case is very high. (If necessary, it can be enhanced.).

Вышеизложенное свидетельствует о промышленной применимости полезной модели.The above indicates the industrial applicability of the utility model.

Claims (1)

Активное двухкаскадное виброзащитное устройство, содержащее механическую часть, имеющую опорную плиту с четырьмя упругими опорами, поддерживающими несущую плиту, на которой установлены восемь акселерометров и восемь сервисных магнитоэлектрических движителей, отличающееся тем, что на несущую плиту установлены упругие опоры, поддерживающие дополнительную несущую плиту, на которой установлены восемь акселерометров и восемь сервисных магнитоэлектрических движителей, двух электронных шестиканальных авторегуляторов, соединенных так, что обе несущие плиты представляют собой включенные последовательно парциальные активные виброзащитные устройства, подавляющие шесть мод колебаний несущих плит, так что модуль функции передачи двухкаскадного устройства является произведением модулей функций передачи парциальных активных виброзащитных устройств.
Figure 00000001
Active two-stage vibroprotection device containing a mechanical part having a base plate with four elastic supports supporting a carrier plate, on which eight accelerometers and eight service magnetoelectric propellers are installed, characterized in that elastic supports supporting an additional plate, supporting an additional plate, on which eight accelerometers and eight service magnetoelectric propellers, two electronic six-channel auto-regulators, connected in such a way, are installed then the two bearing plates are connected in series partial Active Vibration device suppressing vibration modes six bearing plate so that the transfer function module is a two-stage device is the product of the transfer functions of the partial modules active vibration isolation devices.
Figure 00000001
RU2012119269/08U 2012-05-12 ACTIVE TWO-GRADE VIBRATION PROTECTION DEVICE RU125363U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU125363U1 true RU125363U1 (en) 2013-02-27

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2298211C2 (en) Mode of gravitational gradiometry and arrangements for its realization
US20150308537A1 (en) Instrumented Platform for Vibration-Sensitive Equipment
CN111398633B (en) High-precision acceleration sensor background noise testing device and testing method
US5645260A (en) Active piezo-electric vibration isolation and directional bracket
US4531699A (en) Active vibration isolator
CN101427050A (en) Method and apparatus for an adaptive suspension support system
CN111398632B (en) Testing device and testing method for background noise of acceleration sensor
KR20120068119A (en) High damping horizontal dynamic absorber
RU125363U1 (en) ACTIVE TWO-GRADE VIBRATION PROTECTION DEVICE
Anderson et al. Ultraquiet platform for active vibration isolation
Balakrishna et al. Development of a wind tunnel active vibration reduction system
US6364064B1 (en) Piezoceramic elevator vibration attenuator
KR100952784B1 (en) Apparatus for Testing Dynamic Vibration Damping Type Active Vibration-Proof Apparatus
KR100941809B1 (en) Apparatus for Testing Dynamic Vibration Damping Type Active Vibration-Proof Apparatus
Herold et al. Vibration control of a medium-sized vehicle by a novel active engine mount
Melik-Shakhnazarov et al. New design of active vibroprotection devices
Fereidooni et al. Investigation of a parallel active vibration isolation mount for mitigating N/rev helicopter vibrations
Bushnell et al. Active rack isolation system development for the International Space Station
RU2395736C1 (en) Active insulator of vibration sources
CN206905782U (en) One kind measurement apparatus shock-damping structure
GB2343494A (en) Active vibration control
Sharma et al. EarthquakE EnginEEring
RU2337390C2 (en) Active vibroprotection panel (box) with accelerometre tilt signal compensation in stationary conditions and vehicles
Melik-Shakhnazarov et al. Active vibration isolation devices with inertial servo actuators
Esser et al. Active mass damping of electronic circuit boards