[发明专利]一种适用于卫星设备隔振的变刚度大承载隔振器

说明书

本发明公开了一种适用于卫星设备隔振的变刚度大承载隔振器。其主要由隔振模块、绳索模块和连接模块组成。所述隔振模块位于隔振器内部，绳索模块通过与连接模块连接形成与隔振模块并联的承载路径。连接模块上下两端分别卫星设备与卫星结构相连。绳索组件具有大变形下大承载、高刚度特点，能够很好的适应发射过程的大载荷环境。隔振模块具有微变形下高阻尼、低刚度特点，能够很好的满足在轨阶段的高效隔振需求。该隔振器结构简单、空间环境适应性好、可靠性高、质量轻，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明公开了一种用于卫星设备隔振的变刚度隔振器，属于航天器减隔振技术领域。

背景技术

随着航天技术的快速发展，卫星设备的精度、敏感度和复杂度不断提升，一方面，在发射阶段的强振动环境下，卫星设备安装结构需具有高刚度、大承载能力，以承受发射段载荷，并防止火箭引起的强振动载荷损伤高精度设备；另一方面，卫星入轨后的在轨工作阶段，卫星设备安装结构需具有低刚度、高阻尼特性，以降低星上运动部件(如控制力矩陀螺、反作用轮、太阳翼驱动机构等)正常工作时引起的微振动干扰，保证卫星设备的高精度指标实现。发射段高刚度、在轨段低刚度是卫星设备安装结构面临的严重矛盾需求。工程中一般采取两种方法处理，(1)提高发射段刚度，通过降低在轨段隔振性能来保证卫星设备在发射段的安全；(2)采用压电陶瓷、电机或磁流变等主动控制措施，或者采用主被动一体措施等更为复杂的技术方案，在发射段和在轨段分别调整系统刚度适应两个阶段的矛盾需求。第一种方法需降低在轨段隔振性能要求，难以满足当前和未来卫星性能要求和设备精度越来越高的情况。对于第二种方法，其系统复杂、功耗大，且寿命和可靠性通常都较低，使用代价较大，大大限制了其工程应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于卫星设备隔振的变刚度大承载隔振器，实现卫星设备在发射段的可靠承载和在轨段的高效隔振。

本发明的具体实施方案是：

一种适用于卫星设备隔振的变刚度大承载隔振器，包括：隔振模块、绳索模块和连接模块；连接模块包括上支架和下支架；

隔振模块位于所述上支架和下支架之间，隔振模块的上端面与上支架连接，再安装在卫星设备的支撑部位，隔振模块的下端面与下支架连接，再安装在卫星结构上；绳索模块将上支架和下支架连接在一起；上支架下支架和绳索模块形成一个承载路径，同时，隔振模块成为另一个并联的承载路径，两个承载路径共同作用于卫星结构和卫星设备之间的隔振。

进一步的，隔振模块为上下端面平行的弹簧结构，隔振模块的上端面设置若干处上端面安装孔以及若干处上端面定位孔，上端面安装孔与连接模块上支架上设置的上支架安装孔相配合，为卫星设备提供安装孔位；上端面定位孔与上支架上设置的上支架定位孔相配合，保证隔振模块与上支架的安装位置精度；

隔振模块下端面设置若干处下端面安装孔以及若干处下端面定位孔，下端面安装孔与下支架上设置的下支架安装孔相配合，提供隔振器与卫星结构的安装孔位；下端面定位孔与下支架上设置的下支架定位孔相配合，保证隔振模块与下支架的安装位置精度。

进一步的，隔振模块采用金属螺旋弹簧或金属切槽弹簧实现。

进一步的，隔振模块采用高阻尼合金材料加工。

进一步的，绳索模块包括连接预紧组件和柔性承载组件；连接预紧组件包括球形垫和预紧螺母；球形垫安装于下支架预留的安装球窝中；隔振器安装到位后，施加预紧力后的柔性承载组件对预紧螺母施加一定的预紧载荷，在该载荷作用下，预紧螺母将球形垫压紧在下支架设置的安装球窝中；球形垫在下支架安装球窝中受到径向位置约束，使隔振器承受发射过程中的大量级振动载荷；同时，球形垫还具有转动自由度，通过自适应转动避免柔性承载组件承受弯矩载荷而受损，确保隔振器具有足够的承载能力。

进一步的，球形垫表面涂覆固体润滑层，用于球形垫转动时的润滑，避免真空环境下发生冷焊以及避免柔性承载组件产生弯曲内应力。