[发明专利]一种用于整星振动抑制的非线性能量阱吸振装置

说明书

本发明公开了一种用于整星振动抑制的非线性能量阱吸振装置，包括两个几何线性弹簧、一个支撑线性弹簧、质量块、导轨、支架和底板组成；该吸振装置沿适配器锥壳壁进行安装；通过质量块沿导轨运动带动三个线性弹簧运动实现较纯的立方刚度特性，从而构成非线性能量阱装置来达到吸振的效果。本发明通过在卫星适配器锥壳壁上布置了非线性能量阱吸振装置并在沿导轨方向引入线性弹簧，达到了纵向和横向振动抑制的作用；同时该非线性能量阱装置结构简单，易于调节和安装，具有鲁棒性好、能有效宽带振动抑制和不需用外加电源等优点。

技术领域

本发明属于火箭发射主动段卫星振动控制技术领域，涉及一种用于整星振动抑制的非线性能量阱吸振装置。

背景技术

在运载火箭发射的主动段，卫星所处的环境最为恶劣。在此阶段，卫星会同时受到多种载荷的影响，且这些载荷多分布在较宽的频域范围内。这些振动载荷往往会导致卫星及其上敏感元件失灵，而运载火箭的最核心部位就是卫星，卫星受到损坏则意味着火箭发射任务的失败。由于非线性能量阱吸振装置具有宽频吸振的优势，且具有质量和体积小等优点，因此基于非线性能量阱吸振装置的卫星振动抑制技术就成了运载火箭发射最重要的课题之一。通常非线性能量阱吸振装置由于自身重力作用会影响非线性刚度的特征，多采用水平放置来保障其具有非线性刚度，因此只能解决横向振动的问题，但是运载火箭发射的主动段，卫星多承受来自于纵向的载荷，目前非线性能量阱吸振装置无法很好的解决主动段纵向震动的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于整星振动抑制的非线性能量阱吸振装置，解决了现有技术中存在的非线性能量阱吸振装置无法抑制主动段卫星纵向振动的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于整星振动抑制的非线性能量阱吸振装置，包括底板，底板上相对的设置有两个导轨支架，导轨支架开有凹槽，凹槽中设置有导轨，导轨穿过所述两个导轨支架，导轨的两端用螺钉固定于导轨支撑之上，导轨支撑用螺钉螺栓固定于导轨支架之上；导轨上套接有质量块，质量块可以沿导轨来回运动；质量块的两端分别与几何线性弹簧的上挡板相连，几何弹簧的下挡板通过螺栓固定在铰接槽中，铰接槽设置在弹簧支架上，弹簧支架通过螺栓固定在底板上，本装置整体是一个以导轨为轴的对称结构；在质量块和导轨支架之间设置有支撑线性弹簧，支撑线性弹簧套接在导轨上，支撑线性弹簧的一端连接质量块，另一端固定在导轨支撑上表面设置的凸台上，其下方与凸台进行连接；凸台与导轨支架用两个螺钉连接。

底板开有长槽，底板的长槽和弹簧支架和导轨支架下端的孔用螺栓进行连接。

导轨表面均匀设置有多个孔，通过选择合适的导轨的孔和导轨支撑连接来调整导轨的长度。

几何线性弹簧固定于上挡板和下挡板之间，上挡板的导向孔和下挡板的导向轴之间进行间隙配合。

非线性能量阱吸振装置底板的两侧设置有凸台，所述凸台沿适配器锥壳壁对称焊接于适配器锥壳壁之上。

装置倾斜安装，所述装置的支撑线性弹簧需满足的条件为：

k₁·h＝mg sinθ，k₁＝2k·l_a/l，l_a＜0，u＜h

其中k₁为支撑弹簧(9)的刚度，h为支撑弹簧(9)的压缩量，m为质量块质量，k为几何弹簧(8)的刚度，l_a为几何弹簧(8)的的压缩量，l为几何弹簧(8)的原长，u为质量块偏离初始位置的位移，θ为卫星适配器锥壳母线和水平面的夹角。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用线性几何弹簧和线性支撑弹簧配合的方式，解决了非线性能量因为受自身重力因素影响弹簧立方刚度特性的问题，实现了较纯的立方刚度特性。