無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，針對載荷的性能指標(biāo)要求，對隔振系統(tǒng)帶寬和解耦度進(jìn)行了分析，對比了不同布置形式和不同橫縱剛度比對系統(tǒng)性能的影響，提出了一種無傾角隔振系統(tǒng)布置方法。所述隔振系統(tǒng)包括橫向與縱向剛度比在0.4～0.8之間的3個柔性單元并聯(lián)支撐，以載荷質(zhì)心豎直線為軸均布，無傾角放置。本系統(tǒng)不需過渡連接塊，重量輕，質(zhì)心低，六自由度隔振性能優(yōu)異。本發(fā)明在能承載被隔振對象的重量、保證工藝性的同時，有效隔離振動的傳遞，達(dá)到隔振系統(tǒng)頻帶低以及系統(tǒng)解耦性好的目的。
【專利說明】無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及衛(wèi)星敏感載荷的隔振，尤其是通過設(shè)計(jì)隔振系統(tǒng)中柔性單元的布局，采取無傾角豎直放置方式，考慮工藝性和節(jié)能性的同時，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星敏感載荷的隔振，具體涉及一種無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的發(fā)展，載荷性能和精度的不斷提高，衛(wèi)星搭載的敏感載荷對衛(wèi)星平臺的穩(wěn)定性的要求越來越高。衛(wèi)星在軌工作時，轉(zhuǎn)動部件的運(yùn)動可能會與太陽陣、磁強(qiáng)計(jì)等撓性部件的彈性振動相耦合，引發(fā)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)平臺的振動，這必然會降低載荷的工作精度甚至可能導(dǎo)致其任務(wù)的失敗。
[0003]常規(guī)的隔振系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，不適合航天環(huán)境，因此，需要對衛(wèi)星平臺向敏感載荷的振動傳遞進(jìn)行隔離，設(shè)計(jì)一種既考慮工藝性又考慮節(jié)能性的隔振系統(tǒng)，是解決問題的主要途徑之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，它使用三個柔性單元對稱布置，三點(diǎn)無傾角并聯(lián)支撐，在具有承載能力的同時，具備良好的隔振性能，隔振系統(tǒng)頻帶較低以及系統(tǒng)解耦性較好的目的。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0006]一種無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1:分析載荷性能指標(biāo)要求；
[0008]步驟2:保證載荷穩(wěn)定性，確定三點(diǎn)支撐方式；
[0009]步驟3:根據(jù)衛(wèi)星平臺布局和載荷輸入條件，同時考慮接口位置和工藝性，確定隔振系統(tǒng)的隔振單元的安裝位置；
[0010]步驟4:尋找等價安裝點(diǎn)，3個彈性元件在其真實(shí)連接點(diǎn)的剛度合成后，與等價安裝點(diǎn)的剛度一致，即合成后的剛度矩陣在等價安裝點(diǎn)處為對角矩陣；
[0011]步驟5:計(jì)算系統(tǒng)帶寬及解耦度；
[0012]步驟6:分析柔性單元不同安裝角度對隔振性能的影響，確定無傾角安裝方式；
[0013]步驟7:分析比較隔振器不同橫向縱向剛度比對系統(tǒng)隔振性能的影響；
[0014]步驟8，選擇最優(yōu)的橫向縱向剛度比，同時考慮承載、隔振性能和工藝性，對隔振器進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，確定橫向剛度和縱向剛度。
[0015]優(yōu)選地，還包括如下步驟:
[0016]步驟9，對隔振系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
[0017]優(yōu)選地，隔振系統(tǒng)包括負(fù)責(zé)隔振的3個柔性單元并聯(lián)支撐。
[0018]優(yōu)選地，隔振器橫向與縱向剛度比在0.4?0.8之間，3個柔性單元以載荷質(zhì)心豎直線為軸均布，豎直放置無傾角。[0019]優(yōu)選地，所述柔性單元安裝于衛(wèi)星敏感載荷與衛(wèi)星平臺之間。
[0020]優(yōu)選地，隔振器與衛(wèi)星平臺和衛(wèi)星敏感載荷直接連接，不需要外加連接裝置。
[0021]優(yōu)選地，隔振器埋入衛(wèi)星平臺，以降低載荷高度。
[0022]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0023]1、采用三點(diǎn)支撐的方式，利用三點(diǎn)共面，使載荷底板平穩(wěn)，防止載荷自身變形，弓丨起多余振動；
[0024]2、豎直放置，設(shè)計(jì)構(gòu)型簡單，有良好的設(shè)計(jì)適應(yīng)性、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性和裝配工藝性，接口設(shè)計(jì)方便；
[0025]3、豎直放置可避免使用連接塊，將降低一半的隔振系統(tǒng)重量，減輕衛(wèi)星負(fù)擔(dān)；
[0026]4、豎直放置可將柔性單元埋入星體結(jié)構(gòu)，降低載荷質(zhì)心，使載荷更加穩(wěn)定；
[0027]5、雖然按照一定角度布置耦合性好，但是在實(shí)際裝配時，三隔振器軸線很難交匯，而且交匯點(diǎn)也很難保證與載荷質(zhì)心點(diǎn)重合，這樣難免使得耦合性能下降。使用豎直放置方式，垂直容易保證，且裝配方便，節(jié)約資源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0029]圖1為本發(fā)明布置示意圖。
[0030]圖中:
[0031]I為柔性隔振單元；
[0032]2為載荷；
[0033]3為衛(wèi)星平臺。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035]首先，根據(jù)被隔振載荷質(zhì)量309.5kg及衛(wèi)星頂板上的布局情況，柔性隔振單元數(shù)量為3個，安裝直徑的范圍為509.3mm?776.1mm，根據(jù)方案階段的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)安裝直徑為728mm (半徑 364mm)。
[0036]柔性隔振單元的布局形式如圖1所示。Z向隔振頻率設(shè)定14Hz左右(對應(yīng)的軸向剛度約800N/mm)，Z向壓縮量在1.27mm左右。在以上條件的基礎(chǔ)上尋找合適的橫向剛度以及隔振單元的支撐角度達(dá)到隔振系統(tǒng)頻帶較低以及系統(tǒng)解耦性較好的目的。
[0037]根據(jù)已知的參數(shù)分析在橫向剛度及柔性單元傾角變化情況下對帶寬以及系統(tǒng)最低頻率的影響。設(shè)定橫向剛度與軸向剛度的比值為U，其變化范圍為0.2?2.0 (根據(jù)工程能實(shí)現(xiàn)及實(shí)際使用的因素進(jìn)行綜合考慮)，支撐的角度變化從O到90°。
[0038]豎直安裝系統(tǒng)各階頻率及耦合情況如下表所示:最大分布半徑RmaX=410mm，質(zhì)心高度364mm，剛度為X方向640N/mm，Y方向640N/mm，Z方向889N/mm (剛度比u=0.72)。[0039]表I各階頻率及耦合情況
[0040]
【權(quán)利要求】
1.一種無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:分析載荷性能指標(biāo)要求； 步驟2:保證載荷穩(wěn)定性，確定三點(diǎn)支撐方式； 步驟3:根據(jù)衛(wèi)星平臺布局和載荷輸入條件，同時考慮接口位置和工藝性，確定隔振系統(tǒng)的隔振單元的安裝位置； 步驟4:尋找等價安裝點(diǎn)，3個彈性元件在其真實(shí)連接點(diǎn)的剛度合成后，與等價安裝點(diǎn)的剛度一致，即合成后的剛度矩陣在等價安裝點(diǎn)處為對角矩陣； 步驟5:計(jì)算系統(tǒng)帶寬及解耦度； 步驟6:分析柔性單元不同安裝角度對隔振性能的影響，確定無傾角安裝方式； 步驟7:分析比較隔振器不同橫向縱向剛度比對系統(tǒng)隔振性能的影響； 步驟8，選擇最優(yōu)的橫向縱向剛度比，同時考慮承載、隔振性能和工藝性，對隔振器進(jìn)行設(shè)計(jì)與仿真，確定橫向剛度和縱向剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，其特征在于，還包括如下步驟: 步驟9，對隔振系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，其特征在于，隔振系統(tǒng)包括負(fù)責(zé)隔振的3個柔性單元并聯(lián)支撐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，其特征在于，隔振器橫向與縱向剛度比在0.4?0.8之間，3個柔性單元以載荷質(zhì)心豎直線為軸均布，豎直放置無傾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，其特征在于，所述柔性單元安裝于衛(wèi)星敏感載荷與衛(wèi)星平臺之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，其特征在于，隔振器與衛(wèi)星平臺和衛(wèi)星敏感載荷直接連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無傾角衛(wèi)星敏感載荷的隔振方法，其特征在于，隔振器埋入衛(wèi)星平臺，以降低載荷高度。
【文檔編號】B64G1/38GK103448921SQ201310345398
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】鐘鳴, 周徐斌, 申軍烽, 蔣國偉, 陸國平, 沈海軍, 虞自飛 申請人:上海衛(wèi)星工程研究所