用于航天飞轮上的颗粒阻尼器制造技术

用于航天飞轮上的颗粒阻尼器属于航空航天技术领域，目的在于解决现有技术存在的被动隔振刚度低的问题以及主动隔振耗电量大、成本高和风险大的问题。本发明专利技术的用于航天飞轮上的颗粒阻尼器包括：颗粒包容管，所述颗粒包容管一端开口；设置在颗粒包容管内部的颗粒档杆；设置在颗粒档杆与颗粒包容管底部形成的空间内的多个颗粒式的阻尼芯子；以及用于调整阻尼芯子初始压力的预压调整机构。本发明专利技术将飞轮产生的能量转化为阻尼芯子、包容管的内能和阻尼芯子的机械能。相比于其他减振器，颗粒阻尼减振器自身刚度较高，完全满足发射段复杂的力学环境；阻尼芯子对太空的恶劣环境适应性很强。

Particle dampers used in spaceflight flywheels

The particle damper used on the space flywheel belongs to the field of Aeronautics and Astronautics. The purpose is to solve the problems of passive isolation and rigidity existing in the existing technology, as well as the problem of active vibration isolation, large electricity consumption, high cost and great risk. The present invention for aerospace particle damper on flywheel includes: the particles particles inclusive, inclusive tube is arranged in the opening; particle particles in the interior of the tube inclusive lever; in the damping core particles and particles containing a plurality of lever type particles at the bottom of the tube in the space formed by the pressure adjusting mechanism; and for the adjustment of the initial pressure damping core pre. The invention transforms the energy produced by the flywheel into the mechanical energy of the damping mandrel, the inner energy of the containment tube and the damped core. Compared with other shock absorbers, the particle damping shock absorber has high stiffness, which fully meets the complex mechanical environment of the launch section, and the damping core has strong adaptability to the harsh environment of space.

【技术实现步骤摘要】
用于航天飞轮上的颗粒阻尼器
本专利技术属于航空航天
，具体涉及一种能有效降低航天飞轮在轨扰动的用于航天飞轮上的颗粒阻尼器。
技术介绍
亚米级光学卫星对成像的力学环境要求比较严格，而飞轮正常工作时产生的振动，已经超出了光学卫星成像所能接受的力学要求，所以需要对飞轮产生的振动进行减振。飞轮产生的振动量级在10-3-10-1g，而频率分布很广，在几赫兹到几百赫兹之间，并且飞轮产生的振动在低频范围内对成像干扰比较严重。由隔振原理可知，只有激振器的扰动频率高于减振器固有频率的倍才能起到减振效果，而减低频振动时往往会被动将减振器的固有频率做的很低，导致减振器自身刚度较小，这样低刚度的被动减振器很难适应卫星发射段的复杂的力学环境。主动隔振技术发展迅猛，但是需要引入主动控制系统，使卫星的耗电量大幅度的增加，并且自身隔振机构系统庞大，大大增加了卫星的发射成本不利于卫星的小型化，其核心部件做动器一旦发生故障将使整个隔振系统失效，增加了风险较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于航天飞轮上的颗粒阻尼器，解决现有技术存在的被动隔振刚度低的问题以及主动隔振耗电量大、成本高和风险大的问题。为实现上述目的，本专利技术的用于航天飞轮上的颗粒阻尼器包括：颗粒包容管，所述颗粒包容管一端开口；设置在颗粒包容管内部的颗粒档杆；设置在颗粒档杆与颗粒包容管底部形成的空间内的多个颗粒式的阻尼芯子；以及用于调整阻尼芯子初始压力的预压调整机构。所述预压调整机构包括套在所述颗粒档杆的杆体上的预压弹簧以及预压调节螺母；所述预压弹簧两端分别与颗粒档杆的上圆盘下表面和密封装置上表面接触，所述颗粒档杆的杆体穿过密封装置与所述预压调节螺母螺纹连接。所述预压调整机构还包括设置在预压弹簧两端的上弹簧压片和下弹簧压片。所述密封装置为与颗粒包容管螺纹连接的密封端盖。所述阻尼芯子包括三个，三个阻尼芯子的材料和直径均不同。所述颗粒包容管为铝制结构。本专利技术的有益效果为：本专利技术的用于航天飞轮上的颗粒阻尼器通过密封端盖上的支脚连接在飞轮支架上或蜂窝板上。本专利技术的阻尼芯子安放在颗粒包容管中，并由颗粒挡杆支撑着颗粒芯子，防止阻尼芯子逸出，预压弹簧可以调节初始压力，并通过颗粒挡杆对阻尼芯子施加初始压力。预压弹簧的两端分别连接着颗粒挡杆和密封端盖，为了防止弹簧出现径向串动，分别用上弹簧压片和下弹簧压片约束弹簧两端的径向串动。当阻尼器长时间工作时，可能出现部分阻尼芯子的碎屑，可以通过密封端盖将碎屑密封在颗粒包容管中，防止碎屑溢出污染卫星环境。本专利技术将飞轮产生的能量转化为阻尼芯子、包容管的内能和阻尼芯子的机械能。相比于其他减振器：钢丝绳、三向等刚度金属橡胶减振器，颗粒阻尼减振器自身刚度较高，完全满足发射段复杂的力学环境；阻尼芯子对太空的恶劣环境适应性很强，比如：橡胶减振器在太空环境中老化非常严重；阻尼芯子为常见材料，颗粒阻尼器加工容易，成本低，由于颗粒阻尼器较其他阻尼器小，所以在卫星上安装方便，能有效降低减振结构的质量。附图说明图1为本专利技术的用于航天飞轮上的颗粒阻尼器结构示意图；其中：1、颗粒包容管，2、颗粒档杆，3、阻尼芯子，4、预压弹簧，5、预压调节螺母，6、上弹簧压片，7、下弹簧压片，8、密封端盖。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。参见附图1，本专利技术的用于航天飞轮上的颗粒阻尼器包括：颗粒包容管1，所述颗粒包容管1一端开口；设置在颗粒包容管1内部的颗粒档杆2；设置在颗粒档杆2与颗粒包容管1底部形成的空间内的多个颗粒式的阻尼芯子3；以及用于调整阻尼芯子3初始压力的预压调整机构。所述预压调整机构包括套在所述颗粒档杆2的杆体上的预压弹簧4以及预压调节螺母5；所述预压弹簧4两端分别与颗粒档杆2的上圆盘下表面和密封装置上表面接触，所述颗粒档杆2的杆体穿过密封装置与所述预压调节螺母5螺纹连接。所述预压调整机构还包括设置在预压弹簧4两端的上弹簧压片6和下弹簧压片7。所述密封装置为与颗粒包容管1螺纹连接的密封端盖8。所述阻尼芯子3包括三个，三个阻尼芯子3的材料和直径均不同。本实施例选用的阻尼芯子3分别为1mm铝球、1.5mmPVC塑料球和0.5mm铜球。所述颗粒包容管1为铝制结构。本专利技术的颗粒阻尼器主要用于卫星飞轮微振动在轨减振,利用刚体的碰撞原理来减弱扰动的能量。当飞轮正常工作产生振动时，飞轮的振动能量会引发颗粒阻尼器里面的阻尼芯子3做受迫振动，将振源的振动能量转移为阻尼芯子3的机械能及内能。飞轮的振动能量与转速成正比，即转速越高振动能量越大，当转速一定时，通过调节阻尼器的预压弹簧4的初始压力，来调节振动阻尼芯子3从外部振动获得的机械能及摩擦产生的内能。(1)当预压力较大时，阻尼芯子3之间没有相互脱离，此时可以将颗粒芯子视为一个质量块，在预压弹簧4作用下一起做受迫振动，可将阻尼器等效为弹簧阻尼装置，其阻尼来源主要是阻尼芯子3与包容管壁之间的摩擦，其运动刚度由预压弹簧4提供，飞轮产生的振动能量主要转化为阻尼芯子3和颗粒包容管1的内能。(2)当预压力适中时，阻尼芯子3部分脱离，可将阻尼器视为弹簧阻尼装置和球体自由碰撞的结合体。其阻尼来源是大部分的阻尼芯子3与颗粒包容管1壁之间的摩擦、部分阻尼芯子3与管壁之间的碰撞、部分阻尼芯子3自由碰撞的机械能和摩擦产生的内能，飞轮产生的振动能量将主要转化为阻尼芯子3、颗粒包容管1的内能和小部分阻尼芯子3的内能与机械能。(3)当预压力较小时，阻尼芯子3之间完全脱离，阻尼芯子3之间将发生自由碰撞，其阻尼来源主要是阻尼芯子3自由碰撞产生的机械能，阻尼芯子3碰撞时与管壁之间产生的摩擦，阻尼芯子3之间碰撞产生的摩擦，飞轮振动能量主要转化为阻尼芯子3、颗粒包容管1内能和阻尼芯子3的机械能。减振过程中根据飞轮产生振动能量的大小来调节预压装置的初始位置，决定着阻尼芯子3进入三种振动状态的难以程度。其中(3)中阻尼芯子3所处的运动状态减振效果最好，当初始压力较低时，阻尼芯子3在低频段的响应比较好，其减振性能好。为了满足不同初始减振频率的要求，可以通过预压装置的初始压力，进而控制阻尼芯子3的运动状态来满足减振要求。将多个阻尼器放置在振动的传递路径上会取得很好的减振效果。有效的降低了飞轮的振动量级，满足了光学卫星在轨成像的力学环境要求。本专利技术在已发设的视频验证星(长光卫星技术有限公司)上进行了空间减振验证，安装位置为星上X、Y、Z、斜向飞轮支架上和相机支腿安装位置附近。星上飞轮按X、Y、Z、斜向飞轮顺序分别开启以及四个方向一起开启，并由安装在相机支腿上、相机主次镜位置的微振动测量仪测量飞轮产生的微振动，测试结果表明，在影响成像的微振动频率段上减振效果明显,减振后的力学环境满足成像要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于航天飞轮上的颗粒阻尼器，其特征在于，包括：颗粒包容管(1)，所述颗粒包容管(1)一端开口；设置在颗粒包容管(1)内部的颗粒档杆(2)；设置在颗粒档杆(2)与颗粒包容管(1)底部形成的空间内的多个颗粒式的阻尼芯子(3)；以及用于调整阻尼芯子(3)初始压力的预压调整机构。

【技术特征摘要】
1.用于航天飞轮上的颗粒阻尼器，其特征在于，包括：颗粒包容管(1)，所述颗粒包容管(1)一端开口；设置在颗粒包容管(1)内部的颗粒档杆(2)；设置在颗粒档杆(2)与颗粒包容管(1)底部形成的空间内的多个颗粒式的阻尼芯子(3)；以及用于调整阻尼芯子(3)初始压力的预压调整机构。2.根据权利要求1所述的用于航天飞轮上的颗粒阻尼器，其特征在于，所述预压调整机构包括套在所述颗粒档杆(2)的杆体上的预压弹簧(4)以及预压调节螺母(5)；所述预压弹簧(4)两端分别与颗粒档杆(2)的上圆盘下表面和密封装置上表面接触，所述颗粒档杆(2)的杆体穿过密封装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨睿，
申请(专利权)人：长光卫星技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22