一种卫星发射过程中用于卫星减振的整星六维隔振装置

摘要

本发明提供了一种卫星发射过程中用于卫星减振的整星六维隔振装置，其包括：运动平台；固定平台；四条连接支链，所有连接支链均包括第一连杆、第二连杆、竖杆隔振子系统，第一连杆和第二连杆通过竖杆隔振子系统连接；中央支链的一端通过万向铰连接于固定平台的等边三角形的几何中心，另一端通过球副连接于运动平台的几何中心；三条侧部支链的一端分别通过圆柱副连接于固定平台的等边三角形的三条外杆，外杆上均设有横杆隔振子系统，横杆隔振子系统由一个线性横杆弹簧和一个磁流变阻尼器并联形成，线性横杆弹簧一端固定，另一端连接于圆柱副；三条侧部支链的另一端分别通过球副连接于运动平台。本发明可以在较宽的频带内起到隔振的作用，使安装于动态载体上的设备的工作环境得到明显的改善。

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星发射过程中用于卫星减振的整星六维隔振装置。

背景技术

在卫星发射过程中，卫星沿加速度方向的负载最大。但是，由于风 力的原因，使发射火箭出现弯曲模态，这会导致卫星有一个横向的位移。 其次，卫星为高圆筒形状，其重心比较高，若隔振平台的倾覆刚度不大， 就有可能使卫星在摇晃的过程中碰到整流罩。一般情况下，载体振动由 环境和发动机转动等原因共同引起，因此动态载体的振动具有比较宽的 频带，从而使设备同时具有低频大幅振动和高频振动。

另外，在卫星发射过程中，卫星受到多种的结构振动和声激振动， 结构振动一般为几赫兹都几十赫兹，而声激振动一般为几百到上千赫 兹，由此可见，卫星所受到的振动是非常复杂的。卫星在发射过程中受 到的各种振动和载荷会大大地降低卫星发射的成功率。

中国专利申请200910024448.6公开了一种用带有气缸的两个史都 华（Stewart）机构和上、下平台组成的多维隔振装置，其由带有气缸 的两个Stewart机构和上、下平台组成，具有六个自由度，可多维隔振。 Stewart机构由动、静平台和6条支腿组成，Stewart机构的支腿从上 至下由弹簧座、弹簧、气缸、活塞组成。气缸有上、下出气日。Stewart 机构上部为动平台，下部为静平台。动、静平台分别与两Stewart机构 的上平面和下平面固连。

中国专利200510049525.5公开了一种基于并联六自由度平台的复 合振动液压缓冲器，由缓冲器固定平台、六个双作用单自由度液压缓冲 器、缓冲器活动平台和连接铰链组成，缓冲器活动平台同被控对象连接， 固定平台安装在机座或其它固定平面上，六个双作用单自由度液压缓冲 器通过连接铰链连接活动平台和固定平台，并支撑活动平台做六维运 动。该液压缓冲器能够同时承受六个方向的振动和冲击，能够跟踪被控 对象的连续运动，它为多自由度复合振动缓冲系统提供了一种紧凑的、 理想的集成方案，可广泛应用于各种多维力缓冲系统，以及平台的复合 振动减隔振系统中。

中国专利申请20121032d161.7公开了一种适用于安装在动态载体 上的设备的五维隔振装置。其由设备安装平台、中间平台、载体连接平 台、六个包含隔振子系统的支链以及一个不含隔振子系统的约束支链组 成，可以实现空间二移动两转动方向的振动隔离。支链中的隔振子系统 由一个线性弹簧和一个磁流变阻尼器并联组成，通过改变磁流变阻尼器 的阻尼系数实现整个平台的控制。

与传统的卫星隔振技术相比，整星隔振技术具有如下的优点：有利 于改善卫星发射阶段的载荷环境；有利于减轻卫星在轨时的结构质量； 部分重要的精密仪器可以得到应用；整星隔振系统互换性很强，仅略微 调整整星隔振器就可以应用到不同型号的卫星和不同型号的运载火箭 中；为其它工程领域的隔振技术提供技术和理论支持。

并联机构运用于隔振方面具有天然的优势：工作空间小，可以有效 地抑制振动；刚度大，可以承载质量大的物体；结构简单，在分支之间 安装隔振装置方便。由于并联机构具有以上的优点，本发明以卫星的多 维振动为研究背景，基于整星隔振的思想，并结合并联机构的优点设计 出一款六维隔振机构。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种卫星发射过程中用 于卫星减振的整星六维隔振装置，其可使传递到卫星上的振动尽可能的 小，保证卫星能够正常工作。

为了实现上述目的，本发明提供了一种卫星发射过程中用于卫星减 振的整星六维隔振装置，该隔振装置包括：

运动平台；

固定平台，该固定平台包括三条外杆、三条内杆和三组横杆隔振子系 统；三条外杆首尾相接形成等边三角形；三条内杆一端分别连接于等边三 角形的三个顶点，另一端分别连接于等边三角形的几何中心；

四条连接支链，其包括一条中央支链以及三条侧部支链；所有连接支 链均包括第一连杆、第二连杆、竖杆隔振子系统，第一连杆和第二连杆通 过竖杆隔振子系统连接；竖杆隔振子系统由一个线性竖杆弹簧和一个磁流 变阻尼器并联形成；

其中，中央支链的一端通过万向铰连接于固定平台的等边三角形的几 何中心，另一端通过球副连接于运动平台的几何中心；

三条侧部支链的一端分别通过圆柱副连接于固定平台的等边三角形的 三条外杆，外杆上均设有横杆隔振子系统，横杆隔振子系统由一个线性横 杆弹簧和一个磁流变阻尼器并联形成，线性横杆弹簧一端固定，另一端连 接于圆柱副；三条侧部支链的另一端分别通过球副连接于运动平台。

使用时，将本发明的隔振装置安装于载体与设备（卫星）之间，可以 经济、可靠地改善动态载体上设备的动力学环境。安装本发明所述的隔振 装置后，弹性元件（弹簧）可以阻断高频段振动能量的传递，使高频振动 充分衰减；同时阻尼元件可以有效地吸收振动能量，使低频、大幅振动得 到抑制。

本发明中，固定平台通常为下平台，运动平台通常为上平台，连接支 链通常纵向或接近纵向设置，横杆弹簧通常横向或接近横向设置。

在共振区，阻尼系数具有重要的作用，它决定着运动平台振动能量衰 减的速度与幅度，适当的阻尼系数可以有效地抑制运动平台的振动。在磁 流变阻尼器中，通过改变输入电流来改变磁流变液体的阻尼系数，最终获 得不同的阻尼力。

本发明中，侧部支链中包含竖杆隔振子系统，竖杆隔振子系统通过轴 线的伸缩运动吸收振动能量；侧部支链通过圆柱副连接于固定平台的外杆 （等边三角形的边），使得侧部支链与固定平台的连接端可以沿着外杆滑 动，横杆隔振子系统随着侧部支链在横杆轴线方向的伸缩滑动而吸收振动 能量；多组隔振子系统能共同作用能有效的隔离六维振动。

根据本发明另一具体实施方式，三个侧部支链均匀布置。

根据本发明另一具体实施方式，运动平台为圆形或者椭圆形。

根据本发明另一具体实施方式，运动平台具有三个移动自由度和三个 转动自由度。

安装本发明所述的隔振装置后，弹性元件（弹簧）可以阻断高频段振 动能量的传递，使高频振动充分衰减；同时阻尼元件可以有效地吸收振动 能量，使低频、大幅振动得到抑制。因而本发明可以在较宽的频带内起到 隔振的作用，使安装于动态载体上的设备（卫星）的工作环境得到明显的 改善。

附图说明

图1为实施例1的整星六维隔振装置的结构示意图；

图2为实施例1中的中央支链的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-图2所示，本实施例的六维隔振平台用于卫星发射过程中的 卫星减振，其包括固定平台1（下平台）、运动平台2（上平台）、四条连接 支链。

其中，固定平台1包括三条外杆101和三条内杆102以及三组横杆隔 振子系统6；三条外杆101首尾相接形成等边三角形；三条内杆102一端分 别连接于等边三角形的三个顶点，另一端分别连接于等边三角形的几何中 心；横杆隔振子系统6由线性横杆弹簧601和磁流变阻尼器602构成。

运动平台2为圆形。

四条连接支链包括一条中央支链3和三条侧部支链4。

中央支链3包括第一连杆301、第二连杆302、竖杆隔振子系统5，第 一连杆301和第二连杆302通过竖杆隔振子系统5连接；竖杆隔振子系统5 由一个线性竖杆弹簧501和一个磁流变阻尼器502并联形成。中央支链3 的一端通过万向铰305连接于固定平台1的等边三角形的几何中心，另一 端通过球副306连接于运动平台2的几何中心。

侧部支链4包括第一连杆401、第二连杆402、竖杆隔振子系统5，第 一连杆401和第二连杆402通过竖杆隔振子系统5连接；竖杆隔振子系统 由一个线性竖杆弹簧501和一个磁流变阻尼器502并联形成。三个侧部支 链4的一端分别通过圆柱副405连接于固定平台1的等边三角形的三条外 杆101。三条侧部支链4的另一端分别通过球副406连接于运动平台2。

外杆101上均设有横杆隔振子系统6，横杆隔振子系统6由一个线性横 杆弹簧601和一个磁流变阻尼器602并联形成，线性横杆弹簧601一端固 定，另一端连接于圆柱副405。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于:运动平台为椭圆形。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范 围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作 些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵 盖。