[发明专利]电能与力学环境管理多功能结构

摘要

本发明提供一种电能与力学环境管理多功能结构，包括主结构模块、四个可充/放电源模块、减振系统以及传感器模块；主结构模块包括框架、上盖板和下盖板；每个电源模块的四周与用于容纳该电源模块的方格空腔壁之间、每个电源模块的底面与下盖板、以及每个电源模块的顶面与上盖板之间分别设置有弹性垫。优点为本发明通过将电源模块以弹性约束的方式嵌入结构内部，使该结构实现了承载、供电、减振等多功能高度融为一体，且结构中采用了碳纤维复合材料等多种轻质材料及空心框架结构，有效减轻了结构重量；同时由于省出了原有电源所占空间，增大了有效载荷可利用空间。因此，本发明大幅提高了系统平台的载荷/质量比、载荷/体积比及功能/结构比。

主权项

一种电能与力学环境管理多功能结构，其特征在于，包括一个主结构模块、四个可充/放电的电源模块、一套减振系统以及一套传感器模块；所述主结构模块包括框架(10)、上盖板(11)和下盖板(12)；其中，所述框架(10)的整体外形呈田字构型，具有四个方格空腔，所述框架(10)具有关于x、y和z三轴的全方位对称性；所述下盖板(12)固定于所述框架(10)的底面；所述上盖板(11)固定于所述框架(10)的顶面；所述框架(10)、所述上盖板(11)和所述下盖板(12)组成主承力结构，具有结构承载的功能；所述电源模块包括4个，分别记为电源模块Ⅰ(20)、电源模块Ⅱ(21)、电源模块Ⅲ(22)和电源模块Ⅳ(23)；每个所述电源模块通过弹性支撑以嵌埋方式设置于框架(10)、上盖板(11)和下盖板(12)所形成的封闭方格空腔内，并且，每个方格空腔内唯一安装1个所述电源模块；其中，弹性支撑包括弹性块(30)和弹性垫(31)；此外，电源模块的正、负极线通过强电电缆引出，连接到设置于所述框架(10)的外侧壁的强电电连接器(24)上形成充放电接口；所述电源模块既具有多次充电与多次放电的功能，又具有充当振子消耗振动能量的功能；另外，每个所述电源模块的四周与用于容纳该电源模块的方格空腔壁之间设置有弹性块(30)；每个所述电源模块的底面与所述下盖板(12)之间设置有弹性垫(31)，每个所述电源模块的顶面与所述上盖板(11)之间也设置有弹性垫(31)；所述电源模块、所述弹性块(30)和所述弹性垫(31)构成减振系统，相当于“弹簧‑振子”模型，其中，所述弹性块(30)和所述弹性垫(31)相当于具有一定刚度和阻尼的弹性支撑；所述电源模块相当于具有一定质量的振子，该减振系统一方面通过弹性支撑的变形吸振耗能，另一方面由作为振子的电源模块将结构振动能量转化为振子动能的方式来消耗振动能量，二者综合作用的结果降低了振动在多功能结构中的传递，并有效管理电源模块的力学环境；所述传感器模块包括若干个温度传感器和若干个加速度传感器；其中，所述温度传感器设置于所述电源模块的内腔和外侧壁，用于监测所述电源模块的温度；所述加速度传感器设置于所述框架(10)的内壁、所述上盖板(11)的内壁和所述下盖板(12)的内壁，用于测量所述框架(10)、所述上盖板(11)和所述下盖板(12)的振动情况，为多功能结构内部电能与振动管理提供了检测与监控手段。