[發(fā)明專利]基于非對(duì)稱復(fù)合材料層合板的準(zhǔn)零剛度隔振器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710420181.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN107218343B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昊;孔祥森;張嬌;趙川;周靜;張棲誠(chéng);曹裕豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): F16F15/04
• 分類號(hào): F16F15/04;F16F15/02
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

本發(fā)明公開了一種基于非對(duì)稱復(fù)合材料層合板的準(zhǔn)零剛度隔振器，其包括懸臂剛性底座、彈簧保護(hù)筒、非對(duì)稱復(fù)合材料層合板本體、輸入桿、第一線性彈簧、第二線性彈簧、第一剛性連桿等，第一十字萬向節(jié)、第二十字萬向節(jié)、第三十字萬向節(jié)、第四十字萬向節(jié)都與懸臂剛性底座相連，第一十字萬向節(jié)位于第二十字萬向節(jié)的右邊，第三十字萬向節(jié)位于第二十字萬向節(jié)的左邊，第四十字萬向節(jié)位于第三十字萬向節(jié)的左邊等。本發(fā)明利用非對(duì)稱雙穩(wěn)定層合板的負(fù)剛度特性、質(zhì)量輕及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、可靠性高及傳遞率低的準(zhǔn)零剛度隔振器，且適用于空間環(huán)境，可用于航天器中精密單機(jī)的被動(dòng)隔振。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隔振器，特別是涉及一種基于非對(duì)稱復(fù)合材料層合板的準(zhǔn)零剛度隔振器。

背景技術(shù)

當(dāng)前航天技術(shù)已經(jīng)對(duì)社會(huì)、軍事、經(jīng)濟(jì)乃至政治產(chǎn)生重要的影響。隨著我國(guó)軍民項(xiàng)目對(duì)航天器指向精度和指向穩(wěn)定度要求的不斷升級(jí)，航天器姿態(tài)振蕩、航天器上回轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件對(duì)航天器平臺(tái)的微振動(dòng)干擾正逐漸成為制約高敏感度有效載荷使用的瓶頸。航天器上的微振動(dòng)具有幅值小、頻帶寬、時(shí)變性等特點(diǎn)。航天器微振動(dòng)難以由航天器自身控制系統(tǒng)控制，因此需要額外的控制裝置抑制其對(duì)高分辨率、高精度航天器的影響。因此，研究新型的無源隔振方法，集成并結(jié)合主動(dòng)和被動(dòng)隔振優(yōu)點(diǎn)，能兼顧隔振頻率、高頻衰減率和共振放大特性，同時(shí)適應(yīng)空間環(huán)境，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

目前，為保證航天器的高可靠性，選用被動(dòng)隔振設(shè)備進(jìn)行航天器微振動(dòng)控制仍然不失為一種重要途徑。然而，由于有效載荷對(duì)微振動(dòng)的極度敏感性以及其固有的寬頻性，對(duì)于隔振設(shè)備的一個(gè)苛刻要求便是同時(shí)滿足起始隔振頻率低、高頻衰減率高、共振放大系數(shù)小等指標(biāo)，而傳統(tǒng)的隔振設(shè)備顯然無法提供這樣的功能。

準(zhǔn)零剛度隔振技術(shù)是一項(xiàng)新興的非常有代表性的低頻隔振技術(shù)。它的基本思想是：利用正負(fù)剛度的組合，得到高的靜剛度和低的動(dòng)剛度。準(zhǔn)零剛度隔振器在平衡位置處的組合剛度趨于零，而系統(tǒng)的靜剛度又未降低，所以在小幅振動(dòng)下，系統(tǒng)同時(shí)具有高靜剛度和低動(dòng)剛度的特性，屬于非線性隔振器的范疇。高靜剛度使得系統(tǒng)的靜變形量很小；低動(dòng)剛度可以減小系統(tǒng)的固有頻率，從而可以擴(kuò)大隔振區(qū)間；這樣就保證了系統(tǒng)既具有軟彈簧的隔振優(yōu)點(diǎn)，又具有較小的固有頻率，權(quán)衡了靜位移與隔振效果之間的矛盾。國(guó)內(nèi)外已有的報(bào)道中，通常將三個(gè)線性或非線性的彈簧進(jìn)行組合，通過參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)零剛度隔振系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)的學(xué)者利用碟形彈簧的負(fù)剛度原理，設(shè)計(jì)了用于低頻精密隔振的隔振器，碟形彈簧在高厚比大于2時(shí)會(huì)有負(fù)剛度現(xiàn)象出現(xiàn)，所設(shè)計(jì)的隔振器經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證其固有頻率在0.2Hz以下。一些學(xué)者利用滑動(dòng)梁結(jié)構(gòu)在載荷到達(dá)一定程度后會(huì)出現(xiàn)負(fù)剛度的原理設(shè)計(jì)了低頻隔振器模型，并對(duì)其進(jìn)行了數(shù)值仿真及試驗(yàn)研究。一些學(xué)者使用同極相斥的磁彈簧代替產(chǎn)生負(fù)剛度的彈簧，對(duì)組成的準(zhǔn)零剛度隔振器進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。這些隔振器在低頻隔振方面有良好的效果，但是存在諸如材料與幾何非線性強(qiáng)，性能不穩(wěn)定、建模困難、工程造價(jià)較高以及重量較大等問題。

非對(duì)稱復(fù)合材料層合板具有負(fù)剛度特性，且可設(shè)計(jì)性較強(qiáng)。目前，結(jié)合非對(duì)稱復(fù)合材料層合板的負(fù)剛度特性進(jìn)行振動(dòng)抑制及隔振的研究尚未見報(bào)道。本發(fā)明將基于非對(duì)稱層合板，發(fā)展一種滿足航天器隔振性能要求、適應(yīng)空間環(huán)境的新型全頻帶隔振系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于非對(duì)稱復(fù)合材料層合板的準(zhǔn)零剛度隔振器，其能夠利用非對(duì)稱雙穩(wěn)定層合板的負(fù)剛度特性、質(zhì)量輕及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了總體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、可靠性高及傳遞率低的準(zhǔn)零剛度隔振器，且適用于空間環(huán)境，可用于航天器中精密單機(jī)的被動(dòng)隔振。