一种整星系统减振与能量采集一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及航天工程技术领域，具体为一种整星系统减振与能量采集一体化装置。所述一体化装置的锥壳型卫星适配器外壳内设有导杆，在导杆上设有轨道，质量块可沿轨道上下运动，在质量块的两侧设置的线性能量采集组件经转动副与外壳的侧壁连接，在质量块的下方还设有一线性能量采集组件，在质量块的上方设有非线性能量采集组件，非线性能量采集组件经导杆与外壳的上底面连接；线性能量采集组件和非线性能量采集组件的电容均与传感器电连接；稳定状态时，在线性能量采集组件和非线性能量采集组件共同作用下，质量块设置在锥壳型卫星适配器外壳的中心位置。本发明专利技术增加了航天器的稳定性，从而减少有害隔振对航天器的影响。从而减少有害隔振对航天器的影响。从而减少有害隔振对航天器的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种整星系统减振与能量采集一体化装置


[0001]本专利技术涉及航天工程
，具体为一种整星系统减振与能量采集一体化装置。

技术介绍

[0002]在航天工程领域中，航天器在运行过程中会受到不同形式的载荷作用，包括周期、随机及瞬态等激励。前人基于整星隔振技术，在航天器中加入隔振装置能在一定程度上降低载荷对结构的危害。整星隔振器安装于火箭与卫星适配器之间，利用其弹性和阻尼效果产生隔振作用，在卫星发射的主动飞行段减少火箭向卫星的振动传递。在低频共振时，阻尼起到抑制响应峰值的作用，在中高频率段则是利用相对柔性的隔振器减少振动的传递。隔振器的设计需要从抑制响应峰值和隔离中高频振动两方面综合考虑。
[0003]近些年，利用非线性能量汇(Nonlinear energy sink，NES)实现机构振动控制的技术受到了广大国内外学者的研究。NES主要包含立方非线性刚度、阻尼材料和磁性块组成，能够实现振动能量从主系统单向且不可逆地传递至非线性部分，达到有效的减振目标。传递至非线性吸振器上的能量最终被非线性部分的阻尼材料和磁性材料所耗散。非线性能量汇可以实现宽频减振，但其对系统固有频率的影响相对较小，由于非线性的引入，使得系统具有强硬化特性，以至于出现了宽频范围的跳跃现象，严重影响了有效隔振带宽，从而导致使用该减振装置的整星系统收到损坏。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种新型的整星系统减振与能量采集一体化装置，本专利技术可以有效的对于宽频振动产生振动抑制的效果，以保证航天器上的有效载荷可以有更好的使用环境。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0006]一种整星系统减振与能量采集一体化装置，包括锥壳型卫星适配器外壳，在所述锥壳型卫星适配器外壳内设有：
[0007]导杆，所述导杆垂直设置在所述锥壳型卫星适配器外壳的下底面上方，在所述导杆上设有轨道；
[0008]质量块，在所述导杆上设有质量块，所述质量块可沿所述轨道上下运动；
[0009]线性能量采集组件，在所述质量块的两侧各设有一个线性能量采集组件，两个所述线性能量采集组件对称设置在所述质量块两侧，上述两个所述线性能量采集组件经转动副与所述锥壳型卫星适配器外壳的侧壁连接，在所述质量块的下方设有一线性能量采集组件，所述线性能量采集组件包括平行设置的线性弹簧和超磁伸缩材料，在所述超磁伸缩材料上并联有一电容；
[0010]非线性能量采集组件，在所述质量块的上方设有非线性能量采集组件，所述非线性能量采集组件包括平行设置的非线性弹簧、线性阻尼结构和超磁伸缩材料，在所述超磁
伸缩材料上通过导线并联有一电容；
[0011]支撑杆，所述支撑杆垂直设置在所述锥壳型卫星适配器外壳的上底面下方，所述支撑杆的下端设有一个连接板，所述非线性能量采集组件和上述导杆固定设置在上述连接板下方；
[0012]传感器，所述线性能量采集组件和所述非线性能量采集组件的电容均与所述传感器电连接；
[0013]并配置成：
[0014]稳定状态时，在所述线性能量采集组件和所述非线性能量采集组件共同作用下，所述质量块设置在所述锥壳型卫星适配器外壳的中心位置。
[0015]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，三个所述线性能量采集组件形成准零刚度体系；
[0016]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，稳定状态时，三个线性能量采集组件的线性弹簧之间的夹角为1200，所述线性弹簧与其相连的转动副平行。
[0017]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述质量块为金属或合金材质，所述质量块的重量为0.3Kg
‑
3kg。
[0018]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述线性能量采集组件的两端分别是一个连接片，所述线性弹簧的两端分别与所述连接片连接，所述超磁伸缩材料的两端分别与所述连接片连接。
[0019]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述非线性能量采集组件中的非线性弹簧的一端与所述支撑杆的下端连接板连接，所述非线性弹簧的另一端与所述质量块连接；
[0020]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述非线性能量采集组件中的线性阻尼结构的一端与所述连接板连接，所述线性阻尼结构的另一端与所述质量块连接；
[0021]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述非线性能量采集组件中的超磁伸缩材料的一端与所述连接板连接，所述超磁伸缩材料的另一端与所述质量块连接。
[0022]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述非线性能量采集组件中的线性阻尼结构的材料为高阻尼合金。
[0023]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述高阻尼合金为铜
‑
锌
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铝系合金、铁
‑
铬
‑
钼系合金或锰
‑
铜系合金。
[0024]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，在所述导杆的轨道为直线型，在所述质量块上设有轨道配合结构；
[0025]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述轨道为凸条，所述轨道配合结构为凹槽；或所述轨道为凹槽，所述轨道配合结构为凸条；所述凸条和所述凹槽的形状相匹配。
[0026]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述支撑杆的材质是铝合金；
[0027]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述支撑杆的上端与所述锥壳型卫星适配器外壳的上底面的中心固定连接。
[0028]上述的整星系统减振与能量采集一体化装置中，所述质量块的下方的线性能量采集组件设置在所述锥壳型卫星适配器外壳的下底面的中心位置
[0029]借由上述技术方案，本专利技术提出的一种整星系统减振与能量采集一体化装置至少具有下列优点：
[0030](1)利用准零刚度系统高静低动的优良特性，可以使航天器振动的频率响应速度加快，增加隔振和吸振能力，降低航天器系统的共振峰值。非线性弹簧，实现宽频振动抑制，两侧及下方线性弹簧实现横向振动抑制，这种被动隔振系统与经典结构相比，增加了航天器的稳定性，从而减少有害隔振对航天器的影响。
[0031](2)搭建能量采集装置，利用超磁伸缩材料的导电性能和电磁转换技术，实现了从对航天器有害的振动转化成可供电的电源装置的转换。能量采集器收集电能，通过传感器用于锥壳内装置的检测反馈和监控反馈供电，从而缓解航天器能量限制的问题。
[0032](3)传统的被动吸振和隔振装置通过阻尼将振动耗散，在航天器上资源有限的条件下是极大的浪费，本装置将能量收集储存并合理利用，可用于无光照条件下卫星自主供能。
[0033](4)装置制造方便，成本较低，同时又能解决工程中的实际问题。
[0034]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整星系统减振与能量采集一体化装置，其特征在于，包括锥壳型卫星适配器外壳，在所述锥壳型卫星适配器外壳内设有：导杆，所述导杆垂直设置在所述锥壳型卫星适配器外壳的下底面上方，在所述导杆上设有轨道；质量块，在所述导杆上设有质量块，所述质量块可沿所述轨道上下运动；线性能量采集组件，在所述质量块的两侧各设有一个线性能量采集组件，两个所述线性能量采集组件对称设置在所述质量块两侧，上述两个所述线性能量采集组件经转动副与所述锥壳型卫星适配器外壳的侧壁连接，在所述质量块的下方设有一线性能量采集组件，所述线性能量采集组件包括平行设置的线性弹簧和超磁伸缩材料，在所述超磁伸缩材料上并联有一电容；非线性能量采集组件，在所述质量块的上方设有非线性能量采集组件，所述非线性能量采集组件包括平行设置的非线性弹簧、线性阻尼结构和超磁伸缩材料，在所述超磁伸缩材料上通过导线并联有一电容；支撑杆，所述支撑杆垂直设置在所述锥壳型卫星适配器外壳的上底面下方，所述支撑杆的下端设有一个连接板，所述非线性能量采集组件和上述导杆固定设置在上述连接板下方；传感器，所述线性能量采集组件和所述非线性能量采集组件的电容均与所述传感器电连接；并配置成：稳定状态时，在所述线性能量采集组件和所述非线性能量采集组件共同作用下，所述质量块设置在所述锥壳型卫星适配器外壳的中心位置。2.根据权利要求1所述的整星系统减振与能量采集一体化装置，其特征在于，三个所述线性能量采集组件形成准零刚度体系；稳定状态时，三个线性能量采集组件的线性弹簧之间的夹角为1200，所述线性弹簧与其相连的转动副平行。3.根据权利要求1所述的整星系统减振与能量采集一体化装置，其特征在于，所述质量块为金属或合金材质，所述质量块的重量为0.3Kg
‑
3kg。4.根据权利要求1所述的整星系统减振...

【专利技术属性】
技术研发人员：臧健，刘朋朋，张业伟，汤舸，禹太花，张振，肖荣欢，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：