[實用新型]一種適用于空間飛行器的大面積復合阻尼減振結構

有效

• 申請號: 201320554340.X
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN203516585U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 李海巖;李成祥;郭劍;張耀磊;路鷹;呂靜;王玉林;王彬;孫健;劉敏華;彭小波
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F16F15/04
• 分類號: F16F15/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本實用新型涉及一種適用于空間飛行器的大面積復合阻尼減振結構，屬于空間飛行器結構減振技術領域。

背景技術

空間飛行器的主結構設計中通常包含大面積薄板結構，且儀器設備布置于薄板結構上，而飛行器在發射主動段及自主飛行過程中，均承受多種復雜的動力學環境載荷，主要包括發動機的推力脈動、跨聲速飛行時引起的氣動噪聲、發動機點火和關機等，上述原因造成了儀器設備較為嚴酷的振動環境。為了改善產品設備的振動環境，傳統的設計主要包括通過適配器對火箭有效載荷進行整體減振、或對單機設備進行局部減振等基本方式。其中，整體減振設計主要是對衛星等飛行器的適配器結構采取阻尼減振措施，存在尺寸大、工藝復雜等問題，且不適用于飛行器與運載器之間無適配器對接的情況；而對單機設備安裝減振器的局部減振，同樣存在由于安裝減振器而影響產品精度及產品散熱問題。

實用新型內容

本實用新型的技術解決問題是：克服現有技術的不足，解決空間飛行器大面積薄板結構的整體減振問題，并基于空間飛行器的等電位要求，設計了復合阻尼板的等電位結構形式，同時解決了由于使用阻尼材料而造成的敏感設備的安裝精度問題。

本實用新型的技術解決方案是：

一種適用于空間飛行器的大面積復合阻尼減振結構，其特征在于包括：安裝板、約束板、阻尼層、導電膠、螺栓、螺母、待減振設備安裝法蘭；

阻尼層夾在安裝板和約束板之間且阻尼層與安裝板和約束板粘接為一個整體結構，該整體結構上打有多個灌膠通孔和沉孔，所述灌膠通孔內填充導電膠，螺栓穿過所述沉孔，與螺母相配合將待減振設備安裝法蘭和安裝板固定在一起。

所述阻尼層采用粘彈性材料。所述粘彈性材料為ZN-1丁基橡膠。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：

（1）本實用新型結構顯著增加了整個結構的阻尼效應，使得空間飛行器大面積薄板結構在諧振頻率范圍內的振動響應峰值降低60%左右，進而有效改善了安裝于薄板結構上的單機設備的振動環境。

（2）本實用新型結構設計了復合阻尼板的等電位結構形式，克服了由于非金屬材料不導電而造成空間飛行器結構可能存在孤立導體的問題，同時通過復合阻尼板安裝孔的沉頭設計，保證了敏感設備在復合阻尼板結構上的安裝精度。

附圖說明

圖1為本實用新型結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型針對空間飛行器大面積薄板結構的減振要求，提出了復合阻尼板減振結構，突破了傳統減振方式，有效降低了飛行器關鍵結構的振動響應，為飛行器環境改善提出了嶄新的設計思路；同時，基于空間飛行器的等電位要求，本實用新型創新設計了復合阻尼層的等電位結構形式，且解決了敏感設備在復合阻尼層的安裝精度問題。

為降低空間飛行器中的大面積薄板結構的振動響應峰值，本實用新型的總體設計思路是在薄板結構上粘貼阻尼膠片及約束板，由于約束板的約束,使結構振動時阻尼層承受較大的剪切變形和一部分拉壓變形，從而在合成的交變應力作用下，通過粘彈性阻尼材料長鏈分子的分子鏈的破壞而損耗振動能量，進而有效降低薄板結構振動響應。此方法可靠性高、魯棒性強；在沒有顯著改變系統的剛度和質量的情況下,有效降低了振動響應共振峰值的幅度。

在空間等離子體環境下，空間飛行器結構應采取等電位設計。本實用新型是在安裝板與約束板間采取封閉導電膠的方式，使約束板與安裝板及整個飛行器結構滿足等電位要求。另外，本方法同時設計在約束板及阻尼膠片上加工較大直徑的通孔，使緊固件沉頭安裝，直接壓緊在安裝板上，保證了敏感設備在復合阻尼板的安裝精度。

如圖1所示，本實用新型提供了一種適用于空間飛行器的大面積復合阻尼減振結構，包括：安裝板1、約束板2、阻尼層3、導電膠4、螺栓5、螺母6、待減振設備安裝法蘭7；安裝板1、約束板2和阻尼層3均為薄板結構。

阻尼層3夾在安裝板1和約束板2之間且阻尼層3與安裝板1和約束板2粘接為一個整體結構，該整體結構上打有多個灌膠通孔8和沉孔9，所述灌膠通孔8內填充導電膠4，螺栓5穿過所述沉孔9，與螺母6相配合將待減振設備安裝法蘭7和安裝板1固定在一起。阻尼層3采用粘彈性材料，例如ZN-1丁基橡膠。

以某型空間飛行器為例，通過地面試驗驗證了此種方法的減振效果。試驗結果表明，在未采取本實用新型結構的條件下，安裝板上關鍵測點在150Hz-300Hz的頻率范圍內的功率譜密度最大值為1.3g²/Hz；在采取復合阻尼減振方法后，安裝板測點的功率譜密度也降低為0.4g²/Hz。由此可見，本實用新型結構顯著改善了空間飛行器在低頻范圍內關鍵部位的振動響應，為飛行器結構及產品設備提供了良好的使用環境。