RU147177U1

RU147177U1 - MAGNETO-LIQUID VIBRATOR

Info

Publication number: RU147177U1
Application number: RU2014105029/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Юрьевич Ермаков; Петр Павлович Телепнев; Дмитрий Александрович Кузнецов
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина"
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2014-10-27

Abstract

Магнитожидкостный виброизолятор, содержащий корпус, состоящий из смонтированных соосно подвижной и неподвижной частей, выполненных в виде полых цилиндров, соединенных между собой упругими элементами, и размещенные в полости корпуса постоянные магниты и магнитную рабочую среду, отличающийся тем, что подвижная часть корпуса выполнена с глухим торцем и буртиком на внешней поверхности со стороны указанного торца, неподвижная часть корпуса также выполнена с глухим торцем и буртиком с внешней стороны с открытого торца, при этом диаметр данного буртика больше диаметра буртика подвижной части корпуса, кроме того, неподвижная часть корпуса смонтирована с заходом глухим торцем в полость подвижной части с образованием зазора между стенками подвижной и неподвижной частей корпуса, упругие элементы выполнены в виде пластинчатых опор, каждая изогнута под прямыми углами с образованием зигзагообразной формы, и подвижная часть корпуса соединена с неподвижной частью вертикально закрепленными на их буртиках равномерно по окружностям пластинчатыми опорами, кроме того, постоянные магниты равномерно закреплены в вышеуказанном зазоре на внешней поверхности неподвижной части корпуса, как минимум, в два ряда и обращены одинаковыми полюсами в сторону внутренней поверхности подвижной части корпуса, магнитная рабочая среда представляет собой магнитную жидкость, обволакивающую постоянные магниты, а зазор с магнитной жидкостью и магнитами загерметизирован посредством мембраны, смонтированной между двумя частями корпуса.A magneto-liquid vibration isolator comprising a housing consisting of mounted coaxially movable and stationary parts made in the form of hollow cylinders interconnected by elastic elements, and permanent magnets and a magnetic working medium located in the cavity of the housing, characterized in that the movable part of the housing is made with a blind end and a flange on the outer surface from the side of the specified end, the fixed part of the housing is also made with a blind end and a flange on the outside from the open end, while the diameter of The flange is larger than the flange diameter of the movable part of the housing, in addition, the stationary part of the housing is mounted with a blind end into the cavity of the movable part to form a gap between the walls of the movable and stationary parts of the housing, the elastic elements are made in the form of plate supports, each bent at right angles to form in a zigzag shape, and the movable part of the body is connected to the fixed part vertically fixed on their shoulders uniformly around the circumferences by plate supports, in addition, constant the threads are uniformly fixed in the aforementioned gap on the outer surface of the fixed part of the housing, at least in two rows and face the same poles towards the inner surface of the movable part of the housing, the magnetic working medium is a magnetic fluid enveloping the permanent magnets, and the gap with the magnetic fluid and magnets sealed by a membrane mounted between two parts of the housing.

Description

Полезная модель относится к средствам виброзащиты прецизионной (высокоточной) аппаратуры в различных областях техники, в частности, для снижения вибровозмущений от двигателей-маховиков на космических аппаратах (КА) с целевой прецизионной аппаратурой.The utility model relates to vibration protection means of precision (high-precision) equipment in various fields of technology, in particular, to reduce vibration disturbances from flywheel engines on spacecraft (SC) with target precision equipment.

Известен амортизатор, содержащий цилиндрический корпус с закрепленными на его внутренних поверхностях постоянными магнитами, смонтированный внутри корпуса поршень также с закрепленными на нем постоянными магнитами, и магнитную рабочую среду, заполняющую полость корпуса (Патент RU №2002139, от 11.10.1990 г, МПК: F16F 6/00).A known shock absorber comprising a cylindrical body with permanent magnets fixed to its internal surfaces, a piston mounted inside the body also with permanent magnets fixed to it, and a magnetic working medium filling the body cavity (Patent RU No. 2002139, from 11.10.1990 g, IPC: F16F 6/00).

Недостатком данной конструкции является отсутствие связей источника виборовозмущений (электромаховичные исполнительные органы) с изолируемым объектом (корпус КА с установленной на нем прецизионной аппаратурой) в низкочастотной области для передачи управляющих моментов, что не позволяет использовать конструкцию амортизатора в конструкциях с электромаховичными исполнительными органами.The disadvantage of this design is the lack of connections of the source of vibration disturbances (electromachic actuators) with the insulated object (the spacecraft body with precision equipment installed on it) in the low-frequency region for transmitting control moments, which does not allow the use of the shock absorber design in constructions with electromachic actuators.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является амортизирующее устройство, содержащее корпус, состоящий из, смонтированных соосно, подвижной и неподвижной частей, выполненных в виде полых цилиндров, соединенных между собой упругими элементами и, размещенные в полости корпуса, постоянные магниты и магнитную рабочую среду (а.с. SU №1060831 от 01.03.1982 г., МПК F16F 6/00).The closest to the utility model in technical essence and the achieved result is a shock-absorbing device comprising a housing consisting of coaxially mounted, movable and fixed parts made in the form of hollow cylinders interconnected by elastic elements and placed in the cavity of the housing, permanent magnets and magnetic working medium (a.s. SU No. 1060831 of 03/01/1982, IPC F16F 6/00).

Недостатком данной конструкции является гашение вибровозмущений только в одном направлении (вдоль вертикальной оси), что не позволяет использовать амортизатор в конструкциях с электромаховичными исполнительными органами, создающими дополнительные силы в других направлениях, а также крутящие моменты.The disadvantage of this design is the suppression of vibration disturbances in only one direction (along the vertical axis), which does not allow the use of a shock absorber in designs with electromachic actuators, creating additional forces in other directions, as well as torques.

Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в обеспечении пространственной виброизоляции в области микровозмущений для механических систем с электромаховичными исполнительными органами.The utility model is aimed at achieving a technical result, which is to provide spatial vibration isolation in the field of microperturbations for mechanical systems with electromachic actuators.

Ниже при раскрытии полезной модели и рассмотрении ее конкретной реализации будут названы и другие виды достигаемого технического результата.Below, when revealing a useful model and considering its specific implementation, other types of achieved technical result will be named.

Предлагаемый магнитожидкостный виброизолятор, как и известное, взятое за прототип, устройство, включает корпус, состоящий из, смонтированных соосно, подвижной и неподвижной частей, выполненных в виде полых цилиндров, соединенных между собой упругими элементами и, размещенные в полости корпуса, постоянные магниты и магнитную рабочую среду.The proposed magneto-liquid vibration isolator, as well as the known device taken as a prototype, includes a housing consisting of coaxially mounted, movable and fixed parts made in the form of hollow cylinders interconnected by elastic elements and placed in the cavity of the housing, permanent magnets and magnetic working environment.

Для достижения указанного технического результата в предлагаемом магнитожидкостном виброизоляторе, в отличие от наиболее близкого к нему известного устройства, подвижная часть корпуса выполнена с глухим торцем и буртиком на внешней поверхности со стороны указанного торца, неподвижная часть корпуса также выполнена с глухим торцем и буртиком с внешней стороны с открытого торца, при этом диаметр данного буртика больше диаметра буртика подвижной части корпуса, кроме того, неподвижная часть корпуса смонтирована с заходом глухим торцем в полость подвижной части, с образованием зазора между стенками подвижной и неподвижной частей корпуса, упругие элементы выполнены в виде пластинчатых опор, каждая изогнута под прямыми углами с образованием зигзагообразной формы, и подвижная часть корпуса соединена с неподвижной частью вертикально закрепленными на их буртиках, равномерно по окружностям, пластинчатыми опорами, постоянные магниты равномерно закреплены в вышеуказанном зазоре на внешней поверхности неподвижной части корпуса, как минимум, в два ряда и обращены одинаковыми полюсами в сторону внутренней поверхности подвижной части корпуса, магнитная рабочая среда представляет собой магнитную жидкость обволакивающую постоянные магниты, зазор с магнитной жидкостью и магнитами загерметизирован посредством мембраны, смонтированной между двумя частями корпуса.To achieve the specified technical result in the proposed magneto-liquid vibration isolator, in contrast to the closest known device to it, the movable part of the body is made with a blind end and a flange on the outer surface from the specified end, the fixed part of the body is also made with a blind end and a flange on the outside from the open end, while the diameter of this shoulder is larger than the diameter of the shoulder of the movable part of the housing, in addition, the fixed part of the housing is mounted with a blind end in p The bulk of the movable part, with the formation of a gap between the walls of the movable and fixed parts of the body, the elastic elements are made in the form of plate supports, each is bent at right angles with the formation of a zigzag shape, and the mobile part of the body is connected to the fixed part vertically fixed to their shoulders, evenly around the circumferences , plate supports, permanent magnets are uniformly fixed in the above gap on the outer surface of the fixed part of the housing, at least in two rows and face the same toward the poles of the inner surface of the movable housing portion, the magnetic working fluid is a magnetic fluid enveloping the permanent magnets, the gap magnetic fluid and the magnet is sealed by a membrane mounted between two housing parts.

Выполнение упругих элементов в виде пластинчатых опор, каждая из которых изогнута под прямыми углами с образованием зигзагообразной формы и соединение данными опорами двух частей корпуса позволяет гасить высокочастотные возмущения, пропуская низкочастотные возмущения на корпус КА, обеспечивая тем самым передачу управляющих моментов от электромаховичных исполнительных органов и при этом, обеспечивая виброизоляцию прецизионной аппаратуры. Кроме того изогнутая форма опор позволяет разместить виброизолятор в ограниченном пространстве космического аппарата и повысить демпфирующие характеристики самих опор. Магнитная жидкость с постоянными магнитами обеспечивает демпфирование конструкции, а также магнитное поле при воздействии на опоры создает дополнительно магнитострикционный эффект, который повышает демпфирование в данных опорах.The execution of elastic elements in the form of plate supports, each of which is bent at right angles with the formation of a zigzag shape and the connection of two parts of the body with these supports allows you to dampen high-frequency perturbations, passing low-frequency perturbations to the spacecraft’s body, thereby ensuring transmission of control moments from electromachic actuators and at this, providing vibration isolation of precision equipment. In addition, the curved shape of the supports allows you to place the vibration isolator in the limited space of the spacecraft and increase the damping characteristics of the supports themselves. Magnetic fluid with permanent magnets provides damping of the structure, and the magnetic field when exposed to the supports creates an additional magnetostrictive effect, which increases the damping in these supports.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где:The essence of the technical solution is illustrated by drawings, where:

на фиг. 1 - общий вид устройства;in FIG. 1 - general view of the device;

на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Предлагаемый магнитожидкостный виброизолятор содержит корпус, состоящий из, смонтированных соосно, подвижной части 1 и неподвижной части 2, выполненных в виде полых цилиндров. Подвижная часть 1 корпуса выполнена с глухим торцем и буртиком на внешней поверхности со стороны указанного торца. Неподвижная часть 2 корпуса также выполнена с глухим торцем и буртиком с внешней стороны открытого торца. Неподвижная часть 2 корпуса смонтирована с заходом глухим торцем в полость подвижной части 1, с образованием зазора 3 между стенками подвижной 1 и неподвижной 2 частей корпуса. В вышеуказанном зазоре 3, на внешней поверхности неподвижной части 2 корпуса равномерно по окружности закреплены, как минимум в два ряда постоянные магниты 4, которые обращены одинаковыми полюсами в сторону внутренней поверхности подвижной части 1 корпуса для создания однородного магнитного поля по окружности. На магниты 4 нанесена магнитная жидкость 5 в количестве, обеспечивающем принятие формы замкнутых силовых линий. Зазор с магнитной жидкостью 5 и магнитами 4 загерметизирован посредством мембраны 6, смонтированной между двумя частями (поз. 1 и 2) корпуса. Подвижная часть 1 корпуса соединена с неподвижной частью 2 вертикально закрепленными на их буртиках, равномерно по окружностям, упругими элементами в виде пластинчатых опор 7. Каждая из опор 7 изогнута под прямыми углами с образованием зигзагообразной формы. Такая форма опор 7 позволяет разместить магнитожидкостный виброизолятор в ограниченном пространстве космического аппарата и повысить демпфирующие характеристики самих опор 7. При этом подвижная часть 1 выполняет роль опоры для электромаховичных исполнительных органов (двигателя-маховика - показан условно) 8, корректирующих положение космического аппарата с прецизионной аппаратурой в пространстве и создаваемые им дополнительные силы и моменты оказывают негативное влияние на указанную аппаратуру.The proposed magneto-liquid vibration isolator comprises a housing consisting of coaxially mounted, movable part 1 and fixed part 2, made in the form of hollow cylinders. The movable part 1 of the housing is made with a blind end and a flange on the outer surface from the side of the specified end. The fixed part 2 of the body is also made with a blind end and a flange on the outside of the open end. The fixed part 2 of the body is mounted with a blind end into the cavity of the movable part 1, with the formation of a gap 3 between the walls of the movable 1 and the stationary 2 parts of the body. In the aforementioned gap 3, on the outer surface of the stationary part 2 of the housing, at least two rows of permanent magnets 4 are fixed uniformly around the circumference, which are facing with the same poles towards the inner surface of the movable part 1 of the housing to create a uniform magnetic field around the circle. Magnets 4 are coated with magnetic fluid 5 in an amount that assumes the form of closed field lines. The gap with magnetic fluid 5 and magnets 4 is sealed by means of a membrane 6 mounted between two parts (pos. 1 and 2) of the housing. The movable part 1 of the housing is connected to the stationary part 2 vertically fixed on their shoulders, evenly around the circles, by elastic elements in the form of plate supports 7. Each of the supports 7 is bent at right angles with the formation of a zigzag shape. This form of supports 7 allows you to place a magneto-liquid vibration isolator in a limited space of the spacecraft and increase the damping characteristics of the supports themselves 7. In this case, the movable part 1 acts as a support for electromachic actuators (flywheel engine - conventionally shown) 8, correcting the position of the spacecraft with precision equipment in space and the additional forces and moments created by it have a negative effect on the indicated equipment.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При вращении роторов электромаховичных исполнительных органов 8 на корпус космического аппарата передаются возмущения. Данные возмущения можно условно разделить на два типа: полезные - управляющие моменты (в области низких частот до 5 Гц), действующие относительно оси вращения роторов, которые необходимы для корректировки положения космического аппарата в пространстве; негативные - силы и моменты (в среднечастотной области выше 20 Гц), передающиеся по корпусу космического аппарата на прецизионную аппаратуру и мешающие ее надлежащему функционированию.During the rotation of the rotors of the electromechanical actuators 8, perturbations are transmitted to the spacecraft body. These perturbations can be conditionally divided into two types: useful - control moments (in the low-frequency range up to 5 Hz) acting relative to the axis of rotation of the rotors, which are necessary to adjust the position of the spacecraft in space; negative - forces and moments (in the mid-frequency region above 20 Hz) transmitted along the spacecraft body to precision equipment and interfering with its proper functioning.

Если разложить эти возмущения по частотному спектру, то полезные составляющие будут лежать в низкочастотной области. Для того чтобы их сохранить и достоверно передать, необходимо подобрать упругие пластинчатые опоры 7 таким образом, чтобы первые собственные частоты виброизолятора с электромаховичным исполнительным органом 8 были немного выше низкочастотной области с полезными составляющими возмущений. В области частот близких к собственным частотам виброизолятора магнитная жидкость 5 за счет трения о внутреннюю стенку подвижной части 1 корпуса начинает поглощать значительную часть механической энергии, что дает возможность виброизолятору погасить резонансные возмущения. В более высокой области частот идет снижение вибраций за счет ослабления связей между подвижной 1 и неподвижной 2 частями корпуса виброизолятора посредством опор 7. При вращении исполнительных органов 8 создается крутящий момент, который передается на корпус КА, начиная вращать его в сторону обратную создаваемому моменту, обеспечивая управление аппаратом. Ориентация полюсов магнитов в одну сторону и обеспечение однородности магнитного поля позволяет работать виброизолятору симметрично и равномерно в различных направлениях относительно оси виброизолятора.If these perturbations are expanded in the frequency spectrum, then the useful components will lie in the low-frequency region. In order to preserve and reliably transmit them, it is necessary to select elastic plate supports 7 in such a way that the first natural frequencies of the vibration isolator with electromachic actuator 8 are slightly higher than the low-frequency region with useful disturbance components. In the frequency range close to the natural frequencies of the vibration isolator, the magnetic fluid 5, due to friction against the inner wall of the movable part 1 of the housing, begins to absorb a significant part of the mechanical energy, which makes it possible for the vibration isolator to absorb resonant disturbances. In the higher frequency range, vibration is reduced due to the weakening of the bonds between the movable 1 and the stationary 2 parts of the vibration isolator body by means of supports 7. When the executive bodies 8 are rotated, a torque is created that is transmitted to the spacecraft body, starting to rotate it in the opposite direction to the created moment, providing device control. Orientation of the poles of the magnets in one direction and ensuring the uniformity of the magnetic field allows the vibration isolator to work symmetrically and evenly in different directions relative to the axis of the vibration isolator.

Особенностью данного магнитожидкостного виброизолятора является способность снижать вибрационные воздействия от работы электромаховичных исполнительных органов, обеспечивая полную пространственную защиту прецизионной аппаратуры на борту, при этом позволяя осуществлять корректировку положения космического аппарата в пространстве.A feature of this magneto-liquid vibration isolator is the ability to reduce vibration effects from the operation of electromachic actuators, providing full spatial protection of precision equipment on board, while allowing for the adjustment of the position of the spacecraft in space.

Claims

A magneto-liquid vibration isolator comprising a housing consisting of mounted coaxially movable and stationary parts made in the form of hollow cylinders interconnected by elastic elements, and permanent magnets and a magnetic working medium located in the cavity of the housing, characterized in that the movable part of the housing is made with a blind end and a flange on the outer surface from the side of the specified end, the fixed part of the housing is also made with a blind end and a flange on the outside from the open end, while the diameter of The flange is larger than the flange diameter of the movable part of the housing, in addition, the stationary part of the housing is mounted with a blind end into the cavity of the movable part to form a gap between the walls of the movable and stationary parts of the housing, the elastic elements are made in the form of plate supports, each bent at right angles to form in a zigzag shape, and the movable part of the body is connected to the fixed part vertically fixed on their shoulders uniformly around the circumferences by plate supports, in addition, constant the threads are uniformly fixed in the aforementioned gap on the outer surface of the fixed part of the housing, at least in two rows and face the same poles towards the inner surface of the movable part of the housing, the magnetic working medium is a magnetic fluid enveloping the permanent magnets, and the gap with the magnetic fluid and magnets sealed by a membrane mounted between two parts of the housing.