[發(fā)明專利]星載變阻尼減振裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110244402.2
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102338187A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭夏銳;白紹竣;劉義良
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間機電研究所
• 主分類號: F16F9/53
• 分類號: F16F9/53;F16F13/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于航天光學(xué)遙感器的寬頻帶變阻尼減振裝置。

背景技術(shù)

航天光學(xué)遙感器在發(fā)射階段所處的力學(xué)環(huán)境惡劣，需要承受寬頻帶、大幅值的隨機振動。從振動的頻譜分布上看，既包含幾赫茲到幾百赫茲的低頻結(jié)構(gòu)振動，也包含幾百到幾千赫茲的高頻聲激振動。遙感器在在軌工作階段，星上的飛輪、制冷器和其他運動部件的擾動可能對光學(xué)遙感器的成像質(zhì)量造成影響。普通的被動隔振措施很難同時滿足發(fā)射階段和在軌工作階段的隔振要求。

阻尼減振裝置是振源和振動體的柔性環(huán)節(jié)，外部力激振或運動激振在通過減振裝置傳遞后衰減，實現(xiàn)減振效果。目前常用的阻尼減振裝置有采用電流變液等粘滯流體阻尼為液體的阻尼減振器。

粘滯流體阻尼減振器是工程中常用的一種減振裝置，它在阻尼缸內(nèi)封裝高密度液體，在活塞上設(shè)置小孔或者空隙，當(dāng)振動發(fā)生時，液體流經(jīng)小孔或空隙產(chǎn)生阻尼達到隔振效果。專利申請?zhí)朇N200710193513“液壓限位式變阻尼減震器”公開了一種變阻尼減振器，但粘滯流體阻尼不可調(diào)，阻尼變化范圍較窄，較難滿足寬頻帶范圍下的減振要求，同時在振動過大裝置失效時，無法提供保護支撐。

當(dāng)采用電流變液作為介質(zhì)時，由于電流變液是懸浮液體，當(dāng)電流變液受到電場作用時，表觀粘度急劇增大，屈服強度成倍增加，表現(xiàn)為類似固體的性質(zhì)；而當(dāng)撤除外加電場時，流體又恢復(fù)原來的流動性質(zhì)，而且這種轉(zhuǎn)換是無級可逆可控的，具備較好的可控性能和力學(xué)性能。專利申請?zhí)朇N96236145“電流變液與壓電陶瓷復(fù)合的自適應(yīng)阻尼器”公開了一種利用壓電陶瓷進行反饋的電流變液自適應(yīng)阻尼器。但該裝置中壓電陶瓷輸出電壓為瞬態(tài)電壓，對定量控制阻尼系數(shù)帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、振動頻率實時反饋的星載變阻尼減振裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：星載變阻尼減振裝置，包括活塞組件、活塞筒、彈性支撐裝置、阻尼發(fā)生裝置和傳感裝置；活塞組件包括導(dǎo)桿、支撐板、承力板、阻尼活塞和限位板；支撐板、承力板、阻尼活塞、限位板由上至下同軸排列、通過導(dǎo)桿固接；所述阻尼活塞由上下兩塊阻尼活塞板組成，上下兩塊阻尼活塞板上都均勻開有4-8個阻尼孔，阻尼孔的圓心位于同一圓周上；活塞筒組件包括支撐缸、密封連接板、阻尼缸、副缸和限位塊；支撐缸、密封連接板、阻尼缸及副缸從上至下軸向排列通過連接螺栓連接為一體，限位塊放置在副缸底部；彈性支撐裝置包括上彈性支撐和下彈性支撐；上彈性支撐設(shè)置在活塞組件的承力板上下，承力板通過上彈性支撐與支撐缸和密封連接板連接；下彈性支撐設(shè)置在活塞組件的限位板上下，限位板通過下彈性支撐與阻尼缸和副缸連接；阻尼發(fā)生裝置包括電流變液、輸入電源、可調(diào)諧電源控制器、正電極和負電極；正電極與負電極成對設(shè)置，共三對，分別設(shè)置在阻尼缸頂部、兩塊阻尼活塞板上下表面以及阻尼缸底部；電流變液充滿整個阻尼缸；可調(diào)諧電源控制器接受傳感裝置的振動變化后調(diào)節(jié)輸入電源電壓大小向正電極和負電極供電；傳感裝置包括光纖光柵傳感器、光子晶體光纖和光纖光柵解調(diào)器；光纖光柵傳感器設(shè)置在活塞組件的支撐板底部，光纖光柵解調(diào)器設(shè)置在活塞筒組件的支撐缸頂部，光纖光柵傳感器和光纖光柵解調(diào)器通過光子晶體光纖連接，信號輸入光纖光柵解調(diào)器解調(diào)出振動頻率。

所述電流變液為微納米結(jié)構(gòu)的6％鉻離子摻雜TiO₂電流變液顆粒，固體TiO₂顆粒所占體積百分比為20％-30％，TiO₂顆粒的直徑為1.5-2.5μm，表面生長有直徑30-50nm的長條刺狀結(jié)構(gòu)，連續(xù)相基液為甲基硅油。

所述光子晶體光纖為空芯帶隙型光子晶體光纖。

所述光子晶體光纖的整體空氣填充率為85％-95％。

所述光子晶體光纖的光纖包層直徑為70μm-100μm。

本發(fā)明的工作原理為：本發(fā)明采用光纖光柵傳感器作為振動感應(yīng)器，信號通過光子晶體光纖傳輸?shù)浇庹{(diào)器。可調(diào)諧電源控制器接受振動信息變化后調(diào)節(jié)輸出電壓大小，從而改變電流變液的阻尼系數(shù)。當(dāng)支撐板收到外部振動激勵時，導(dǎo)桿連同彈性支撐裝置、阻尼活塞板、限位板一起運動，電流變液在兩塊阻尼活塞板上的小孔間流動，產(chǎn)生擠壓阻尼，同時在阻尼活塞板與阻尼缸內(nèi)壁間產(chǎn)生剪切阻尼，隨著電流變液阻尼系數(shù)變化，實現(xiàn)可調(diào)諧變阻尼減振。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為：

(1)本發(fā)明采用調(diào)節(jié)光纖光柵作為振動感應(yīng)器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，可以實現(xiàn)振動頻率的實時反饋。