一种小卫星通用减振工装制造技术

本实用新型专利技术一种小卫星通用减振工装，包括:上法兰(1)，腹板(2)和下法兰(3),腹板(2)固定在上法兰(1)和下法兰(3)之间，上法兰(1)和下法兰(3)均为圆环形，上法兰通过金属丝减振器与卫星对接环连接，下法兰与运载适配器连接。在卫星对接环下面加入一套减振工装，该减振工装可以配有不同刚度的金属丝减振垫，适用于不同的运载环境，减小了固体运载的恶略力学环境对卫星结构和星上设备造成的影响，同时不与运载刚度耦合，而且不影响卫星构型布局及总装流程。

Universal vibration damping frock for small satellite

The utility model relates to a small satellite universal vibration tooling, including: the flange (1), the web (2) and a lower flange (3), the web (2) is fixed on the upper flange and the lower flange (1) (3), (1) the upper flange and the lower flange (3) are round the ring on the flange connected by wire damper and satellite docking ring, the lower flange is connected with the carrier adapter. A vibration in satellite docking ring installed below, the vibration fixture can be equipped with different wire cushion stiffness, suitable for different launch environment, reduce the bad mechanical Solid Launch Environmental Impact on the satellite structure and on-board equipment without cause, and vehicle stiffness coupling, and not effect of satellite configuration layout and assembly process.

【技术实现步骤摘要】
一种小卫星通用减振工装
本技术涉及一种适用于小卫星通用937型对接环的减振工装，属于减震

技术介绍
当前，为发展快速响应能力，开始使用固体运载火箭进行卫星的快速运输与发射。然而，固体运载火箭的力学环境条件比较恶劣，固体运载对小卫星平台提出的力学环境条件为正弦振动1.5g，随机振动18.5g，是当前小卫星力学环境条件的2-3倍。针对严酷的固体运载发射力学环境，如果不进行整星的减振或隔振，卫星结构和组件将难以通过力学环境的考核，将会影响我国空间快速响应能力的建设发展。对卫星实施减振不仅可以显著降低卫星在发射过程中可能遇到的损伤，而且还可以帮助降低卫星的结构重量和设备重量，为星上设备提高良好的力学环境，很好地提高卫星的性能和容量，对提升我国卫星能力具有重要意义。卫星使用固体火箭发射时，其发射力学环境比较恶劣，为了适应固体运载的力学环境，需要突破整星减振的关键技术。减振技术按主被动来分主要有主动振动控制，被动振动控制及混合振动控制。对于卫星减振来讲，由于主动振动控制和混合振动控制技术复杂，设备较大，卫星上应用较为困难，而被动减振技术一般较为简单，设备较小，易于实现，是卫星上减振技术发展研究的重点。
技术实现思路
本技术解决的技术问题为：针对现有固体运载恶略主动段环境，基于现有小卫星通用构型布局，设计一种小卫星通用937型对接环的减振工装，根据不同运载主动段环境，采用不同的刚度金属丝减振器对整星的进行隔振。该工装减小了固体运载的恶略环境对整星结构和星上设备造成的影响，能够适用现有低频率的小卫星平台的整星隔振。本技术解决的技术方案为：一种小卫星通用减振工装，包括:上法兰(1)，腹板(2)和下法兰(3),腹板(2)固定在上法兰(1)和下法兰(3)之间，上法兰(1)和下法兰(3)均为圆环形；腹板(2)为中空圆柱形，包括上端面(21)和下端面(22)，腹板(2)的上端面(21)的直径小于或等于下端面(22)的直径；腹板(2)的内壁与上法兰(1)和下法兰(3)的内壁平齐；上法兰(1)开设有若干孔，若干个孔均匀分布在上法兰(1)，用来安装不同刚度的减振器；下法兰(3)开设有若干孔，若干个孔均匀分布在下法兰(3)。当对小卫星通用减振工装进行振动试验时，下法兰(3)通过振动夹具连接振动台，上法兰连接卫星对接环，小卫星通用减振工装能够减小振动台传递给卫星的振动量级。当小卫星通用减振工装安装在卫星上正常工作时，下法兰(3)安装在运载适配器上，上法兰连接卫星对接环，小卫星通用减振工装能够改善火箭主动段卫星的力学环境。上法兰上的开孔数量M与上法兰承载的卫星重量G的关系为：G＝P×M式中P为单个金属丝减振器的承载能力，取6ˉ20kg。本技术与现有技术相比的优点在于：(1)本技术大幅降低固体运载恶略环境对卫星结构和星上产品的力学环境影响；(2)本技术独立安装，不影响卫星构型布局和总装流程，同时满足运载接口；(3)本技术根据不同固体运载的力学环境，可选取不同刚度的金属丝减振器，还可以适用于液体运载。附图说明图1为本技术减振工装的结构示意图；图2为本技术配有金属丝减振垫的减振工装和对接环组合体示意图；图3为本技术卫星安装金属丝减振垫的减振工装图；图4为本技术卫星刚性连接的垂直方向试验状态；图5为本技术卫星弹性连接的水平方向试验状态；图6为本技术无隔振(实线)、A型金属减振器(虚线)Z向0.6g正弦振动曲线对比，横坐标是频率(Hz)，纵坐标是加速度(g)；图7为本技术无隔振(实线)、A型金属减振器(虚线)Z向4.13g随机振动曲线对比，横坐标是频率(Hz)，纵坐标是加速度(g)。具体实施方式本技术的基本思路为：提出一种小卫星通用减振工装，包括:上法兰(1)，腹板(2)和下法兰(3),腹板(2)固定在上法兰(1)和下法兰(3)之间，上法兰(1)和下法兰(3)均为圆环形，上法兰通过金属丝减振器与卫星对接环连接，下法兰与运载适配器连接。在卫星对接环下面加入一套减振工装，该减振工装可以配有不同刚度的金属丝减振垫，适用于不同的运载环境，减小了固体运载的恶略力学环境对卫星结构和星上设备造成的影响，同时不与运载刚度耦合，而且不影响卫星构型布局及总装流程。下面结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细描述。如图1所示为本技术减振工装结构示意图。本技术提供的一种可安装不同刚度减振器的减振工装，包括上法兰(1)，腹板(2)和下法兰(3)。本技术的减振工装采用与对接环相同的结构形式，具有两个法兰面，下法兰作为减振工装与运载适配器连接的安装面，上法兰作为与卫星对接环安装面。如图2所示为本技术安装金属丝减振垫的减振工装与对接环连接组合体示意图，参见图2，根据总体刚度的设计需求，对接环与减振工装之间安装不同刚度的减振器或者直接刚性连接。本技术减振工装采用薄壁结构，下法兰和腹板厚度均为8mm，上法兰厚度为5mm，保证了减振工装的刚度和强度，除了该厚度的设计，还根据刚度和强度的需求，适应性更改。该减振工装在设计上采用最优的传力形式，整星的载荷传力路径为：减振工装下法兰→腹板→减振工装上法兰→卫星对接环下端面→卫星本体。减振工装的下法兰采用圆环外形，其厚度为8mm，安装面有效接触面积为0.164012m2，提供了的安装32个Ф13孔，安装时采用M12螺钉进行安装，保证减振工装与运载适配器的可靠性连接；上法兰与卫星对接环连接，并安装不同刚度的减振器，根据卫星刚度设计，开若干通孔，采用M6螺钉进行安装，不仅适应金属减振器安装，同时确保了与卫星对接环连接的可靠性。本技术的减振工装，采用整体锻铝机加成型的方式制造。采用2A14铝合金，该类铝合金密度低、强度高，具有较高的比强度和比模量，工艺性能良好，易于机加工，且所有轻金属中成本最低廉。通过卫星力学分析和正弦扫频试验，得到安装金属丝减振垫后，减振工装与卫星组合体的横向频率和纵向频率，须满足运载对卫星的刚度要求，并通过卫星鉴定级的试验验证，证明能够经受卫星发射主动段的载荷，具有较好的结构强度。如图5所示，减振工装与整星的装配流程如下所示：对接环与卫星主结构连接后，将整星安装在支架车上；减振工装，重量约10kg，直接安装在支架车上或振动台上(振动试验)；安装金属丝减振器：将卫星吊起，与减振工装对接，将金属丝减振器安装在对接环与减振工装之间(不安装金属丝减振器，可直接与减振工装连接)；进行振动试验时，可将整星吊起，与减振工装对接，安装金属丝减振器；不安装金属丝减振器，将卫星吊起，直接与减振工装连接。为了降低主动段运载对整星结构和星上产品的力学环境，同时不与运载刚度耦合，且不影响目前整星构型布局及总装流程，在整星对接环下面加入一套减振工装，该减振工装可以配有不同刚度的金属丝减振垫，适用于不同的运载环境，并通过卫星进行了试验验证如图2和图3，验证结果如下：采用重量为335kg的小卫星进行了验证试验，如图4和5，与对接环连接分别采用了刚性连接和配有小刚度的金属丝减振器的弹性连接，进行垂直方向和水平方向的振动试验。刚性连接是减振工装与对接环之间直接用48个M6螺钉连接；弹性连接是在减振工装上法兰面开设48个Ф20孔，与对接环之间安装A型金属丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小卫星通用减振工装，其特征在于：包括:上法兰(1)，腹板(2)和下法兰(3),腹板(2)固定在上法兰(1)和下法兰(3)之间，上法兰(1)和下法兰(3)均为圆环形；腹板(2)为中空圆柱形，包括上端面(21)和下端面(22)，腹板(2)的上端面(21)的直径小于或等于下端面(22)的直径；腹板(2)的内壁与上法兰(1)和下法兰(3)的内壁平齐；上法兰(1)开设有若干孔，若干个孔均匀分布在上法兰(1)，用来安装不同刚度的减振器；下法兰(3)开设有若干孔，若干个孔均匀分布在下法兰(3)。

【技术特征摘要】
1.一种小卫星通用减振工装，其特征在于：包括:上法兰(1)，腹板(2)和下法兰(3),腹板(2)固定在上法兰(1)和下法兰(3)之间，上法兰(1)和下法兰(3)均为圆环形；腹板(2)为中空圆柱形，包括上端面(21)和下端面(22)，腹板(2)的上端面(21)的直径小于或等于下端面(22)的直径；腹板(2)的内壁与上法兰(1)和下法兰(3)的内壁平齐；上法兰(1)开设有若干孔，若干个孔均匀分布在上法兰(1)，用来安装不同刚度的减振器；下法兰(3)开设有若干孔，若干个孔均匀分布在下法兰(3)。2.根据权利要求1所述的一种小卫星通用减振工装，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：扈勇强，辛强，杨新峰，邹轶群，
申请(专利权)人：航天东方红卫星有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11