[发明专利]一种用于太阳能帆板的被动式减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及带大型附件卫星的高精度、高稳定度控制技术，具体涉及一种被动式振动控制技术，尤其涉及一种用于太阳能帆板的被动式减振装置。

背景技术

随着航天事业的发展，航天器承担的任务越来越多，航天器结构朝着大型化、复杂化的方向发展。为降低发射成本，要求其结构尽可能轻，但又受到现有材料性能和特殊的太空工作环境限制，必然会导致空间结构在轨工作时的高柔性、低阻尼特性。

在轨工作时，一旦受到各种外部和内部的干扰很容易激起频率低、幅度大、周期长的振动，而由于其自身的低阻尼特性，激起的振动很难自行衰减。这种振动与航天器主体姿态运动相互耦合，会给卫星的指向精度带来严重影响(如美国的哈勃望远镜)，甚至会带来毁灭性的灾难。

航天器振动带来的惨重教训，几乎伴随着人类航天发展的整个过程，使得人们不得不越来越重视挠性航天器的力学问题和振动控制问题，提出了多种控制策略并逐步工程化，以保证航天器正常运行和航天使命的顺利完成。

被动控制技术简单易实现、不需要外界能量输入，系统总是稳定的，安全性好，可靠性高。它具有较长时间的应用历史和比较广泛的工程应用。动力学系统的动态特性主要取决于系统的刚度、质量和阻尼，改变阻尼会显著影响系统的响应。特别是在共振区内，增大阻尼可控制系统的响应。粘弹性材料(Viscoeastic Material，VEM)具有高阻尼特性，近年来使用粘弹性材料增加结构阻尼，己经成为被动控制技术的主要手段之一。

被动控制的典型结构是约束层阻尼(Constrained Layer Damping，CLD)结构。它是将粘弹性材料夹在需要控制的结构与约束层之间组成的结构。在这种结构中，粘弹性材料通过周期性的剪切变形来耗散振动能量以达到减振的目的。其优点是能够在不显著改变结构的质量和刚度的条件下实现削减共振峰值。由于它的高可靠性和鲁棒性，使得它在安全性和可靠性要求很高的航空航天工业中得到了广泛的应用。一些初步的研究结果表明，利用约束阻尼结构本身可以有效地实现结构振动峰值抑制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于太阳能帆板的被动式减振装置，可靠性高、寿命长、安装简单，可直接串接在太阳能帆板驱动机构和帆板支架之间，不需要大规模改动帆板结构，并且为太阳能帆板系统的各阶振动模态提供了额外的模态阻尼比，可以快速衰减太阳能帆板的挠性振动，达到提高卫星平台控制精度的目的。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种用于太阳能帆板的被动式减振装置，安装在太阳能帆板驱动机构与帆板支架之间，其特点是，包含：

中间柱；

分别与中间柱顶端及底端连接的上法兰、下法兰；

所述的上法兰连接太阳能帆板驱动机构；

所述的下法兰连接帆板支架；

阻尼器，设置在中间柱外侧，与上法兰和下法兰连接；

所述中间柱与阻尼器之间设有间隙；

当所述太阳能帆板振动时，阻尼器产生剪切变形，将振动产生的能量一部分储存起来，另一部分能量转化为热量耗散掉；

当所述太阳能帆板展开时，阻尼器在冲击作用下产生剪切变形，耗散储存的能量，削弱太阳能帆板展开到位时的冲击作用。

所述的中间柱为中空结构，具体为一柱体两端分别延伸有圆形的凸台；

所述两凸台分别连接上法兰及下法兰；

所述凸台上开设多个扇形槽，所述扇形槽平分凸台的圆周。

所述的阻尼器包含内剪切片、外剪切片及填充在内剪切片与外剪切片之间的粘弹性材料；

所述的内剪切片连接上法兰；

所述的外剪切片连接下法兰。

所述的内剪切片为空心式圆台结构，其内表面为圆柱面，外表面为锥形面。

所述的外剪切片为分体式空心圆柱结构，均分为四部分，其内表面为圆柱面，外表面为锥形面。

被动式减振装置，进一步包含温控装置，所述温控装置包含依次连接的加热电阻丝、热敏电阻及控制器；

所述加热电阻丝贴置在外剪切片的外侧。