一種用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，包括腔體、彈簧、環(huán)形永磁體、阻尼和永磁體；所述環(huán)形永磁體與腔體的內(nèi)壁固連在一起，所述彈簧一端與腔體的頂部連接，另一端穿過環(huán)形永磁體的內(nèi)圓與永磁體連接；所述阻尼一端與腔體的頂部連接，另一端穿過環(huán)形永磁體的內(nèi)圓與永磁體連接。本發(fā)明特有的結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝在航天器內(nèi)部對減振要求高的部位，使其適合于對工作于微重力環(huán)境的結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動抑制，因此對于工作于太空環(huán)境中航天器內(nèi)的結(jié)構(gòu)振動抑制具有良好效果。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低。
【專利說明】一種用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械減振領(lǐng)域，特別是一種用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的日益發(fā)展，在軌航天器的微重力環(huán)境下的振動抑制問題也變得越來越突出，嚴(yán)重影響了空間相機(jī)精度等精密儀器的可靠性和穩(wěn)定性，甚至引發(fā)嚴(yán)重的災(zāi)難事故。航天器在外太空所處的特殊微重力工作環(huán)境，其工況比重力環(huán)境下更為復(fù)雜，并且在軌航天器結(jié)構(gòu)柔性大、阻尼小且寬頻，固有頻率不能輕易改變，對電磁干擾極為敏感，因此，針對在軌航天器的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)振動抑制是難以解決的問題。目前國際上已有四種微重力振動隔離系統(tǒng)被用于空間科學(xué)實驗，分別是懸浮瞬態(tài)加速度抑制器(STABLE);實驗柜主動隔振系統(tǒng)(ARIS);微重力隔振系統(tǒng)(MM);手套箱集成微重力隔振系統(tǒng)(g-UMIT)。但是這些微重力振動隔離系統(tǒng)還存在只能針對低頻或高頻振動實現(xiàn)抑制，很難實現(xiàn)寬頻振動抑制，自身可靠性不足，隔振質(zhì)量較大等問題。對于實驗柜主動隔振系統(tǒng)，由于在軌航天器柔性越來越大，模態(tài)密集，主動控制無法適應(yīng)密頻及控制系統(tǒng)可靠性低等原因無法應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出一種用 于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，目的在于解決處于微重力環(huán)境下的航天器內(nèi)部關(guān)鍵結(jié)構(gòu)振動抑制問題。本裝置可安裝在航天器內(nèi)部，質(zhì)量小，幾乎不該變航天器中結(jié)構(gòu)的固有頻率，對航天器中電子元件無電磁影響，可實現(xiàn)寬頻振動抑制的非線性消振裝置。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，包括腔體、彈簧、環(huán)形永磁體、阻尼和永磁體；所述環(huán)形永磁體與腔體的內(nèi)壁固連在一起，所述彈簧一端與腔體的頂部連接，另一端穿過環(huán)形永磁體的內(nèi)圓與永磁體連接；所述阻尼一端與腔體的頂部連接，另一端穿過環(huán)形永磁體的內(nèi)圓與永磁體連接。
[0005]進(jìn)一步地，所述腔體為圓柱形薄壁腔體，一端封閉，一端開口。
[0006]進(jìn)一步地，所述彈簧為強(qiáng)非線性螺旋形彈簧，即彈性力與運動參數(shù)成強(qiáng)非線性關(guān)系的彈黃。
[0007]進(jìn)一步地，所述環(huán)形永磁體在腔體中的位置為彈簧處于靜平衡狀態(tài)下長度的中點。
[0008]進(jìn)一步地，所述環(huán)形永磁體的磁極位于其上下兩個端面，上端面為S極，下端面為N極。
[0009]進(jìn)一步地，所述永磁體為圓柱形，其半徑小于腔體的內(nèi)徑，能夠在腔體內(nèi)上下運動。
[0010]進(jìn)一步地，所述永磁體的磁極位于其上下兩個端面，上端面為N極，下端面為S極。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下實質(zhì)性特點和優(yōu)點:
本發(fā)明特有的結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝在航天器內(nèi)部對減振要求高的部位，使其適合于對工作于微重力環(huán)境的結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動抑制，因此對于工作于太空環(huán)境中航天器內(nèi)的結(jié)構(gòu)振動抑制具有良好效果。整個裝置質(zhì)量較小，幾乎不改變航天器內(nèi)結(jié)構(gòu)的固有頻率。本裝置中的彈簧為強(qiáng)非線性彈簧，因此可以實現(xiàn)寬頻振動抑制。本裝置中的腔體采用電磁屏蔽的材料制成，因此對航天器中電子元件無電磁干擾。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施例做進(jìn)一步的說明。
[0014]如圖1所示，一種用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，包括腔體1、彈簧2、環(huán)形永磁體3、阻尼4和永磁體5 ;所述環(huán)形永磁體3與腔體I的內(nèi)壁固連在一起，所述彈簧2 —端與腔體I的頂部連接，另一端穿過環(huán)形永磁體3的內(nèi)圓與永磁體5連接；所述阻尼4 一端與腔體I的頂部連接，另一端穿過環(huán)形永磁體3的內(nèi)圓與永磁體5連接。
[0015]所述腔體I為圓柱形薄壁腔體，一端封閉，一端開口。所述彈簧2為強(qiáng)非線性螺旋形彈簧，彈簧剛度值由根據(jù)需要抑制振動的具體結(jié)構(gòu)由仿真分析或?qū)嶒灲Y(jié)果給定。所述環(huán)形永磁體3在腔體I中的位置為彈簧2處于靜平衡狀態(tài)下長度的中點。所述環(huán)形永磁體3的磁極位于其上下兩個端面，上端面為S極，下端面為N極。所述阻尼4的阻尼值根據(jù)需要抑制振動的具體結(jié)構(gòu)由仿真分析或?qū)嶒灲Y(jié)果給定。所述永磁體5為圓柱形，其半徑小于腔體I的內(nèi)徑，能夠在腔體I內(nèi)上下運動。所述永磁體5的磁極位于其上下兩個端面，上端面為N極,下端面為S極。
[0016]本發(fā)明的工作原理為:腔體I固定在航天器內(nèi)，當(dāng)航天器內(nèi)結(jié)構(gòu)發(fā)生振動時，腔體I和環(huán)形永磁體3將一起隨之發(fā)生振動。由于環(huán)形永磁體3下端面為N極，永磁體5上端面為N極，因此環(huán)形永磁體3與永磁體5之間的磁力為排斥力，在磁力作用下，永磁體5將相對于腔體I作豎直方向的受迫振動，通過與腔體I及永磁體5連接的阻尼4和彈簧2所構(gòu)成的非線性動力學(xué)系統(tǒng)完成寬頻帶下的振動抑制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，其特征在于，包括腔體(I)、彈簧(2)、環(huán)形永磁體(3)、阻尼(4)和永磁體(5);所述環(huán)形永磁體(3)與腔體(I)的內(nèi)壁固連在一起，所述彈簧(2)—端與腔體(I)的頂部連接,另一端穿過環(huán)形永磁體(3)的內(nèi)圓與永磁體(5)連接；所述阻尼(4) 一端與腔體(I)的頂部連接，另一端穿過環(huán)形永磁體(3)的內(nèi)圓與永磁體(5 )連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所示的用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，其特征在于，所述腔體(I)為圓柱形薄壁腔體，一端封閉，一端開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所示的用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，其特征在于，所述彈簧(2)為強(qiáng)非線性螺旋形彈簧，即彈性力與運動參數(shù)成強(qiáng)非線性關(guān)系的彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所示的用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，其特征在于，所述環(huán)形永磁體(3)在腔體(I)中的位置為彈簧(2)處于靜平衡狀態(tài)下長度的中點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所示的用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，其特征在于，所述環(huán)形永磁體(3)的磁極位于其上下兩個端面，上端面為S極，下端面為N極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所示的用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，其特征在于，所述永磁體(5)為圓柱形，其半徑小于腔體(I)的內(nèi)徑，能夠在腔體(I)內(nèi)上下運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所示的用于抑制航天器在軌微振動的非線性消振裝置，其特征在于，所述永磁體(5)的磁極位于其上下兩個端面，上端面為N極，下端面為S極。
【文檔編號】F16F15/04GK103758921SQ201410007981
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】陳立群, 張業(yè)偉, 丁虎, 楊凱 申請人:上海大學(xué)