无倾角卫星敏感载荷的隔振方法
【专利摘要】本发明涉及一种无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，针对载荷的性能指标要求，对隔振系统带宽和解耦度进行了分析，对比了不同布置形式和不同横纵刚度比对系统性能的影响，提出了一种无倾角隔振系统布置方法。所述隔振系统包括横向与纵向刚度比在0.4～0.8之间的3个柔性单元并联支撑，以载荷质心竖直线为轴均布，无倾角放置。本系统不需过渡连接块，重量轻，质心低，六自由度隔振性能优异。本发明在能承载被隔振对象的重量、保证工艺性的同时，有效隔离振动的传递，达到隔振系统频带低以及系统解耦性好的目的。
【专利说明】无倾角卫星敏感载荷的隔振方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及卫星敏感载荷的隔振，尤其是通过设计隔振系统中柔性单元的布局，采取无倾角竖直放置方式，考虑工艺性和节能性的同时，实现卫星敏感载荷的隔振，具体涉及一种无倾角卫星敏感载荷的隔振方法。
【背景技术】
[0002]随着航天技术的发展，载荷性能和精度的不断提高，卫星搭载的敏感载荷对卫星平台的稳定性的要求越来越高。卫星在轨工作时，转动部件的运动可能会与太阳阵、磁强计等挠性部件的弹性振动相耦合，引发卫星结构平台的振动，这必然会降低载荷的工作精度甚至可能导致其任务的失败。
[0003]常规的隔振系统设计结构复杂，质量大，不适合航天环境，因此，需要对卫星平台向敏感载荷的振动传递进行隔离，设计一种既考虑工艺性又考虑节能性的隔振系统，是解决问题的主要途径之一。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，它使用三个柔性单元对称布置，三点无倾角并联支撑，在具有承载能力的同时，具备良好的隔振性能，隔振系统频带较低以及系统解耦性较好的目的。
[0005]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0006]一种无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，包括如下步骤:
[0007]步骤1:分析载荷性能指标要求；
[0008]步骤2:保证载荷稳定性，确定三点支撑方式；
[0009]步骤3:根据卫星平台布局和载荷输入条件，同时考虑接口位置和工艺性，确定隔振系统的隔振单元的安装位置；
[0010]步骤4:寻找等价安装点，3个弹性元件在其真实连接点的刚度合成后，与等价安装点的刚度一致，即合成后的刚度矩阵在等价安装点处为对角矩阵；
[0011]步骤5:计算系统带宽及解耦度；
[0012]步骤6:分析柔性单元不同安装角度对隔振性能的影响，确定无倾角安装方式；
[0013]步骤7:分析比较隔振器不同横向纵向刚度比对系统隔振性能的影响；
[0014]步骤8，选择最优的横向纵向刚度比，同时考虑承载、隔振性能和工艺性，对隔振器进行设计与仿真，确定横向刚度和纵向刚度。
[0015]优选地，还包括如下步骤:
[0016]步骤9，对隔振系统进行试验验证。
[0017]优选地，隔振系统包括负责隔振的3个柔性单元并联支撑。
[0018]优选地，隔振器横向与纵向刚度比在0.4?0.8之间，3个柔性单元以载荷质心竖直线为轴均布，竖直放置无倾角。[0019]优选地，所述柔性单元安装于卫星敏感载荷与卫星平台之间。
[0020]优选地，隔振器与卫星平台和卫星敏感载荷直接连接，不需要外加连接装置。
[0021]优选地，隔振器埋入卫星平台，以降低载荷高度。
[0022]本发明相比于现有技术，具有以下的优点和积极效果:
[0023]1、采用三点支撑的方式，利用三点共面，使载荷底板平稳，防止载荷自身变形，弓丨起多余振动；
[0024]2、竖直放置，设计构型简单，有良好的设计适应性、实现经济性和装配工艺性，接口设计方便；
[0025]3、竖直放置可避免使用连接块，将降低一半的隔振系统重量，减轻卫星负担；
[0026]4、竖直放置可将柔性单元埋入星体结构，降低载荷质心，使载荷更加稳定；
[0027]5、虽然按照一定角度布置耦合性好，但是在实际装配时，三隔振器轴线很难交汇，而且交汇点也很难保证与载荷质心点重合，这样难免使得耦合性能下降。使用竖直放置方式，垂直容易保证，且装配方便，节约资源。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0029]图1为本发明布置示意图。
[0030]图中:
[0031]I为柔性隔振单元；
[0032]2为载荷；
[0033]3为卫星平台。
【具体实施方式】
[0034]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0035]首先，根据被隔振载荷质量309.5kg及卫星顶板上的布局情况，柔性隔振单元数量为3个，安装直径的范围为509.3mm?776.1mm，根据方案阶段的设计，设计安装直径为728mm (半径 364mm)。
[0036]柔性隔振单元的布局形式如图1所示。Z向隔振频率设定14Hz左右(对应的轴向刚度约800N/mm)，Z向压缩量在1.27mm左右。在以上条件的基础上寻找合适的横向刚度以及隔振单元的支撑角度达到隔振系统频带较低以及系统解耦性较好的目的。
[0037]根据已知的参数分析在横向刚度及柔性单元倾角变化情况下对带宽以及系统最低频率的影响。设定横向刚度与轴向刚度的比值为U，其变化范围为0.2?2.0 (根据工程能实现及实际使用的因素进行综合考虑)，支撑的角度变化从O到90°。
[0038]竖直安装系统各阶频率及耦合情况如下表所示:最大分布半径RmaX=410mm，质心高度364mm，刚度为X方向640N/mm，Y方向640N/mm，Z方向889N/mm (刚度比u=0.72)。[0039]表I各阶频率及耦合情况
[0040]
【权利要求】
1.一种无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:分析载荷性能指标要求； 步骤2:保证载荷稳定性，确定三点支撑方式； 步骤3:根据卫星平台布局和载荷输入条件，同时考虑接口位置和工艺性，确定隔振系统的隔振单元的安装位置； 步骤4:寻找等价安装点，3个弹性元件在其真实连接点的刚度合成后，与等价安装点的刚度一致，即合成后的刚度矩阵在等价安装点处为对角矩阵； 步骤5:计算系统带宽及解耦度； 步骤6:分析柔性单元不同安装角度对隔振性能的影响，确定无倾角安装方式； 步骤7:分析比较隔振器不同横向纵向刚度比对系统隔振性能的影响； 步骤8，选择最优的横向纵向刚度比，同时考虑承载、隔振性能和工艺性，对隔振器进行设计与仿真，确定横向刚度和纵向刚度。
2.根据权利要求1所述的无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，其特征在于，还包括如下步骤: 步骤9，对隔振系统进行试验验证。
3.根据权利要求1所述的无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，其特征在于，隔振系统包括负责隔振的3个柔性单元并联支撑。
4.根据权利要求3所述的无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，其特征在于，隔振器横向与纵向刚度比在0.4?0.8之间，3个柔性单元以载荷质心竖直线为轴均布，竖直放置无倾角。
5.根据权利要求1所述的无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，其特征在于，所述柔性单元安装于卫星敏感载荷与卫星平台之间。
6.根据权利要求1所述的无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，其特征在于，隔振器与卫星平台和卫星敏感载荷直接连接。
7.根据权利要求1所述的无倾角卫星敏感载荷的隔振方法，其特征在于，隔振器埋入卫星平台，以降低载荷高度。
【文档编号】B64G1/38GK103448921SQ201310345398
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】钟鸣, 周徐斌, 申军烽, 蒋国伟, 陆国平, 沈海军, 虞自飞 申请人:上海卫星工程研究所