[发明专利]一种腔串辅助减振装置及其设计方法

说明书

本发明涉及一种腔串辅助减振装置及其设计方法，安装在超导加速器模组的恒温器中，所述恒温器内设置有腔串支架，所述腔串辅助减振装置包括至少一根钢丝绳，所述钢丝绳两端均设置有伸缩装置，所述伸缩装置分别与所述恒温器的内壁及所述腔串支架固定连接。本发明的腔串辅助减振装置及其设计方法，通过多根钢丝绳连接腔串支架和恒温器，从而增加腔串结构的刚度，减小其振动；通过空心螺栓可调节钢丝绳的松紧程度，从而使其安装更方便。

技术领域

本发明涉及加速器减振领域，更具体地涉及一种腔串辅助减振装置及其设计方法。

背景技术

硬X射线自由电子激光装置加速器模组的9-cell超导腔要求具有8GeV电子束的能量，并严格控制位置抖动公差，一般来说不超过光束大小的10％。这些光束不稳定性是在光束加速期间由各种来源产生的，如大地振动、液压波动、热声震荡等。在模组低温下的振动测试过程中发现除了大地引起的振动外，引起超导腔微米量级振动的主要原因是结构内部管线的液压波动引起的。

如图1所示，1.3GHz超导加速器模组总长约12米，主要包括恒温器100，其内部设置有氦回气管200、内部管道300和由8个9-cell超导铌腔、耦合器、调谐器、束流检测设备、四级铁等组成的腔串结构400，腔串结构400通过腔串支架500悬挂在氦回气管200的下方，内部管道300也安装在腔串支架500上，氦回气管200与三个低导热支撑结构(Post)600相连，Post则通过可调节的悬挂支架固定在恒温器100上，中间的Post固定，而两侧的Post则可以左右(即长度方向)滑动，以补偿冷缩影响；该模组则通过U型夹固定在地面上。由于内部错综复杂的管线振动会引起腔串结构在三方向的振荡进而引起束流的改变，因此需要提高恒温器100内部结构的刚度来减小振动位移。

现有技术中通常采用螺旋式弹簧及碟簧结构等辅助支撑装置来提高结构的刚度。但是，在超导加速器模组中，其减振效果需要达到微米量级，这将使得辅助支撑装置的刚度很大，而螺旋式弹簧及碟簧结构在较大刚度时的结构尺寸大，导致安装不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种腔串辅助减振装置及其设计方法，既能满足微米量级的减振要求，又能方便地安装。

本发明一方面提供一种腔串辅助减振装置，安装在超导加速器模组的恒温器中，所述恒温器内设置有腔串支架，所述腔串辅助减振装置包括至少一根钢丝绳，所述钢丝绳两端均设置有伸缩装置，所述伸缩装置分别与所述恒温器的内壁及所述腔串支架固定连接。

进一步地，所述伸缩装置包括空心螺栓、锁紧螺母和锁头，所述空心螺栓与所述锁头螺纹连接，并通过所述锁紧螺母锁紧。

进一步地，所述钢丝绳的端部伸入所述空心螺栓的内部，并与所述空心螺栓滑动连接。

进一步地，所述钢丝绳一端的锁头上连接有第一耳板，另一端的锁头上连接有第二耳板，所述第一耳板与所述恒温器的内壁焊接，所述第二耳板则与所述腔串支架螺栓连接。

进一步地，所述第一耳板和第二耳板均通过螺钉与所述锁头固定连接。

进一步地，所述第一耳板采用不锈钢材料，所述第二耳板采用G10材料。

进一步地，所述钢丝绳为多根并对称地位于所述腔串支架的两侧。

进一步地，所述钢丝绳与恒温器的宽度方向平行。

本发明另一方面提供一种腔串辅助减振装置的设计方法，包括以下步骤：

S1：通过有限元分析判断地面支撑下的腔串结构和恒温器的振动特性，同时利用采集器和加速度传感器对振动特性进行同步监测验证；

S2：通过对不同的钢丝绳数量及布局、不同钢丝绳刚度下的工况进行瞬态动力学分析，确定腔串辅助减振装置的钢丝绳的数量、布局方式及最小刚度；

S3：通过钢丝绳的布局方式确定钢丝绳的最大长度；