[实用新型]用于航天器整体振动抑制的非线性能量阱减振装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械减振领域，特别是一种用于航天器整体振动抑制的非线性能量阱减振装置。

背景技术

航天器在发射过程中会受到恶劣的宽频动力学环境激励，这种环境激励往往使航天器在飞行过程中发生剧烈的振动，这种振动会对航天器造成较大的损坏，因此航天器隔振技术是航天器动力学与控制的重要研究方向。航天器整体隔振装置能够改善航天器发射过程中的动力学环境，航天器整体隔振装置分为嵌入式整体隔振装置和替代式整体隔振装置。嵌入式整体隔振装置往往只针对低频或高频振动实现抑制，很难实现宽频振动抑制；替代式整体隔振装置主要应用主动控制对液压作动器或气动作动器进行振动抑制，但主动控制自身可靠性问题及作动器质量较大的问题导致替代式整体隔振装置的应用受到限制。

实用新型内容

本实用新型解决了现有航天器整体隔振平台存在的质量大、可靠性低及宽频振动抑制等问题，提供了一种可安装在航天器适配器上，质量小、可靠性高，并能自适应追踪系统的固有频率，实现航天器的自适应被动整体宽频振动抑制的减振装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了一种用于航天器整体振动抑制的非线性能量阱减振装置，包括至少两套非线性减振机构、适配器、上悬臂和下悬臂，其中上悬臂和下悬臂分别安装在适配器的上下两端，所述非线性减振机构沿适配器和上、下悬臂四周均匀安装在适配器上。

作为本实用新型的进一步改进，所述非线性减振机构主要由导轨、小质量块、线性弹簧、非线性弹簧和阻尼元件组成，所述导轨固定安装在适配器上，其上端连接上悬臂，下端连接下悬臂；所述小质量块上设置有通孔，所述导轨穿过小质量块上的通孔，所述小质量块可沿导轨上下滑动；所述导轨内侧设置有线性弹簧和非线性弹簧，所述线性弹簧一端连接上悬臂，另一端连接小质量块，所述非线性弹簧一端连接下悬臂，另一端连接小质量块，所述线性弹簧和非线性弹簧设置在一条直线上；所述导轨外侧设置有阻尼元件，所述阻尼元件一端连接小质量块，另一端连接下悬臂，所述阻尼元件与非线性弹簧相对导轨对称。

作为本实用新型的进一步改进，所述非线性减振机构为四套或八套。

作为本实用新型的进一步改进，所述导轨与上、下悬臂之间，线性弹簧与上悬臂之间，非线性弹簧、阻尼元件与下悬臂之间，小质量块与线性弹簧、非线性弹簧、阻尼元件之间，均采用螺栓固定连接。

本实用新型具有的有益效果：

1、该减振装置主要由小质量块、弹簧、导轨及阻尼元件组成，实现对航天器适配器的减振，整个装置结构简单、质量小。

2、该减振装置利用非线性能量阱能够自适应航天器隔振系统的固有频率与之发生共振，并且耗散的能量随之增多，从而抑制航天器的振动，减振效果好。

3、本实用新型可有效减轻航天器的结构质量，从而提高有效载荷部分在总质量所占的比重。

4、本实用新型还可以应用于载荷条件要求高的精密元件，应用范围广。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1、上悬臂；2、导轨；3、线性弹簧；4、适配器；5、小质量块；6、非线性弹簧；7、阻尼元件；8、下悬臂。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示的一种用于航天器整体振动抑制的非线性能量阱减振装置，由至少两套减振机构组成，所述非线性减振机构安装在航天器适配器4上，所述非线性减振机构沿适配器4上、下悬臂周向呈均匀分布。非线性减振机构主要由导轨2、小质量块5、线性弹簧3、非线性弹簧6和阻尼元件7组成，所述导轨2固定安装在适配器4上，导轨2上端连接上悬臂1，下端连接下悬臂8；所述小质量块5上设置有通孔，所述导轨2穿过小质量块5上的通孔，所述小质量块5可沿导轨2上下滑动；所述导轨2内侧设置有线性弹簧3和非线性弹簧6，所述线性弹簧3一端连接上悬臂1，另一端连接小质量块5，所述非线性弹簧6一端连接下悬臂8，另一端连接小质量块5，所述线性弹簧3和非线性弹簧6设置在一条直线上；所述导轨2外侧设置有阻尼元件7，所述阻尼元件7一端连接小质量块5，另一端连接下悬臂8，所述阻尼元件7与非线性弹簧3相对导轨对称。

本实施例中，安装在航天器适配器4上的非线性减振装置为四套或八套。

本实施例中，导轨与上、下悬臂之间，线性弹簧3与上悬臂1之间，非线性弹簧6与下悬臂8、阻尼元件7与下悬臂8之间，小质量块5与线性弹簧3、小质量块5与非线性弹簧6及小质量块5与阻尼元件7之间，均采用螺栓固定连接。

本实用新型中，小质量块5在初始状态下位于导轨2的中部。

本实用新型工作原理：航天器系统受到动力学载荷开始振动后，小质量块5由于适配器4振动从而引起非线性弹簧6及线性弹簧3变形，开始沿导轨2上下滑动，此时连接小质量块5的阻尼元件7受到小质量块5的作用开始耗散能量。随着航天器振动的加剧，该减振装置能够自适应航天器隔振系统的固有频率与之发生共振，并且耗散的能量随之增多，从而达到抑制航天器振动的目的。