[发明专利]一种用于卫星平台的通用减振装置及其设计方法

说明书

本发明公开了用于卫星平台的通用减振装置，上连接环与卫星本体连接，下连接环与运载适配器连接，金属橡胶单元安装于上下连接环之间；金属橡胶单元中，支承座包括轴和支撑台，金属橡胶网块套于轴外侧，且通过支撑台隔开；外罩设于金属橡胶网块外侧，外罩下端与下连接环固定连接。本发明公开了减振装置的设计方法，根据初步确定的单个金属橡胶单元的承载面积、金属橡胶单元数量以及金属橡胶网块的弹性模量构建有限元模型，仿真验证得到设计最优值。本发明实现了有效的隔振和缓冲，在不影响卫星构型布局和总装流程的同时能够满足卫星对稳定性和可靠性的要求，能够适应航天应用的特殊环境要求。

技术领域

本发明属于卫星发射技术动力学环境抑制领域，具体涉及一种卫星平台的通用减振装置及其设计方法。

背景技术

卫星发射过程中的振动和冲击问题一直是各国航天工程界所关注的重点之一，当前国内针对整星的减振、隔振技术已经相继开展了一系列的研究和工程应用，部分隔振装置用于卫星的星箭适配器改进中，取得了较好的应用效果。但对于部分小卫星，尤其是500kg-1500kg的卫星仍采用刚性对接环来连接卫星与适配器。随着我国航天事业的发展，小卫星发射数量的增多，用于小卫星平台的减振装置研发势在必行。

对卫星实施减振可以明显降低卫星在发射过程中可能受到的损伤，还可以为卫星上设备提供良好的力学环境，提高对精密仪器的保护能力，对提升我国卫星能力具有重要的意义。

目前，卫星对接环与运载之间通过刚性包带连接。众所周知，卫星发射时需要对关键设备消除大部分的振动和冲击，从而提高卫星发射过程中的稳定性和可靠性，使其综合能力能满足各个环境的要求。现有技术中小卫星在实际发射过程中卫星的对接环为刚性连接，刚度大，阻尼弱，隔振减振效率差，影响卫星本体内关键设备的寿命。

卫星在发射过程中，其力学环境比较恶劣，为了降低力学环境带来的影响，需要对整星减振能力进行改善和优化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种用于卫星平台的通用减振装置，包括上连接环，下连接环和若干个金属橡胶单元；

上连接环与卫星本体固定连接，下连接环与运载适配器刚性连接，金属橡胶单元安装于上连接环和下连接环之间且个数＞1；

金属橡胶单元包括外罩、支承座和两个金属橡胶网块，将两个金属橡胶网块分别记为第一金属橡胶网块和第二金属橡胶网块；所述金属橡胶网块为螺旋状金属丝形成的网状结构；支承座包括轴和支撑台，轴上端与上连接环固定连接，支撑台与轴连接且垂直于轴轴向，第一金属橡胶网块和第二金属橡胶网块套于轴外侧，且第一金属橡胶网块和第二金属橡胶网块之间通过支撑台隔开；外罩设于金属橡胶网块外侧，外罩下端与下连接环固定连接。

本发明还提供一种用于卫星平台的通用减振装置的设计方法，首先跟据卫星总体参数，初步确定单个金属橡胶单元的承载面积及金属橡胶单元数量；然后根据单个金属橡胶单元的承载面积及金属橡胶单元数量，初步确定金属橡胶单元中金属橡胶网块的弹性模量；最后根据初步确定的单个金属橡胶单元的承载面积、金属橡胶单元数量以及金属橡胶单元中金属橡胶网块的弹性模量构建减振装置和卫星整体的有限元模型，对减振装置的减振效率进行仿真验证，得到金属橡胶单元的承载面积、金属橡胶单元数量以及金属橡胶单元中金属橡胶网块的弹性模量的最优值。

本发明实现了有效的隔振和缓冲，在不影响卫星构型布局和总装流程的同时能够满足卫星对稳定性和可靠性的要求，能够适应航天应用的特殊环境要求。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于卫星平台的通用减振装置，其特征在于，包括上连接环，下连接环和金属橡胶单元；

上连接环与卫星本体固定连接，下连接环与运载适配器刚性连接，金属橡胶单元安装于上连接环和下连接环之间且个数＞1；