六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及減振臺(tái)，具體涉及一種六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]目前，各類人造衛(wèi)星已經(jīng)應(yīng)用在通訊、導(dǎo)航、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探、測(cè)繪和軍事等領(lǐng)域。然而，衛(wèi)星在發(fā)射過(guò)程中經(jīng)受的振動(dòng)環(huán)境非常惡劣，這往往會(huì)造成衛(wèi)星發(fā)射失敗。另外，隨著航空航天業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，衛(wèi)星上攜帶的精密化儀器設(shè)備對(duì)衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)環(huán)境提出了更高的要求。如果不采用振動(dòng)控制措施，惡劣的力學(xué)環(huán)境將會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星攜帶的精密儀器精度大大降低甚至設(shè)備破壞，衛(wèi)星與火箭之間的連接結(jié)構(gòu)通常是錐殼式適配器或鋼架式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的剛度較大、阻尼小，環(huán)境載荷直接從星箭界面?zhèn)鬟f到衛(wèi)星，常常導(dǎo)致衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)環(huán)境超標(biāo)。星箭減振技術(shù)是利用一套減振裝置代替原來(lái)的連接結(jié)構(gòu)，通過(guò)振動(dòng)控制來(lái)達(dá)到減振目的。被動(dòng)減振控制實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，但很難在共振區(qū)和高頻區(qū)同時(shí)具有良好的減振效果;主動(dòng)減振控制能夠達(dá)到很好的減振效果，但對(duì)能源需求量較大，這很難滿足空間環(huán)境的特殊要求;半主動(dòng)減振控制通常是利用智能材料的智能特性，在不需要提供很多能源的情況下，就可以實(shí)現(xiàn)與主動(dòng)減振控制相差不多的減振效果，運(yùn)載火箭和航天器之間的適配器基本上屬于剛性連接件，基本上不具有減振作用，而現(xiàn)有星箭減振裝置大多存在結(jié)構(gòu)重量大、可靠性低等問(wèn)題，需要一種新的技術(shù)方案來(lái)解決上述問(wèn)題為了解決上述技術(shù)問(wèn)題特提供一種新的技術(shù)方案。
[0005]【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0006]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，而提供一種六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)，它使用方便、操作簡(jiǎn)單、易于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
[0007]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)，包含上平臺(tái)下平臺(tái)、上球鉸、下球鉸、上球鉸座、下球鉸座以及支腿構(gòu)件，所述的上球鉸安裝在上球鉸座上，上球鉸座固定在上平臺(tái)的下端面，下球鉸安裝在下球鉸座上，下球鉸座固定在下平臺(tái)的上端面;所述的支腿構(gòu)件包括位移傳感器、夾具、上軸套、磁流變阻尼器、套環(huán)、拉壓力傳感器、圓盤(pán)、螺桿、下軸套和彈簧，上軸套的一端與上球鉸相連，上軸套的另一端與磁流變阻尼器相連，夾具將位移傳感器固接在上軸套上，拉壓力傳感器的一端通過(guò)套環(huán)與磁流變阻尼器相連，拉壓力傳感器的另一端通過(guò)套環(huán)與螺桿相連，圓盤(pán)與螺桿通過(guò)螺紋連接在一起，下軸套的一端與螺桿相連，下軸套的另一端與下球鉸相連，所述的彈簧一端與上軸套連接，彈簧另一端與下軸套連接。
[0008]所述上平臺(tái)上設(shè)有環(huán)狀滑槽，上球鉸座的安裝位置在環(huán)狀滑槽中進(jìn)行滑動(dòng)調(diào)整；下平臺(tái)上設(shè)有環(huán)狀滑槽，下球鉸座的安裝位置在下平臺(tái)的環(huán)狀滑槽中進(jìn)行滑動(dòng)調(diào)整;支腿構(gòu)件的長(zhǎng)度通過(guò)旋動(dòng)螺桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:由于磁流變阻尼器在不通電的狀態(tài)下就具有一定的阻尼特性，因此本減振平臺(tái)具有很強(qiáng)的可靠性，即使半主動(dòng)控制策略失效，減振平臺(tái)依靠彈簧和磁流變阻尼器的作用，仍然具有較好地被動(dòng)減振效果;本減振平臺(tái)采用半主動(dòng)控制策略，在保證結(jié)構(gòu)布置緊湊、質(zhì)量較輕的前提下，仍然具有較好的減振效果，這有利于星箭減振技術(shù)的推廣;本減振平臺(tái)的結(jié)構(gòu)可以針對(duì)不同型號(hào)的衛(wèi)星進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，來(lái)滿足不同的減振性能要求，因此具有一定的普適性，這也是利于星箭減振技術(shù)的推廣。
[0010]【附圖說(shuō)明】:
[ΟΟ??]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型局部放大圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型支腿構(gòu)件主視圖。
[0014]圖4是本實(shí)用新型加速傳遞率不意圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】:
[0016]參照各圖，一種六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)，包含上平臺(tái)1、下平臺(tái)5、上球鉸6、下球鉸16、上球鉸座2、下球鉸座4以及支腿構(gòu)件3，其特征在于:所述的上球鉸6安裝在上球鉸座2上，上球鉸座2固定在上平臺(tái)1的下端面，下球鉸16安裝在下球鉸座4上，下球鉸座4固定在下平臺(tái)5的上端面;所述的支腿構(gòu)件3包括位移傳感器7、夾具8、上軸套9、磁流變阻尼器10、套環(huán)11、拉壓力傳感器12、圓盤(pán)13、螺桿14、下軸套15和彈簧17，上軸套9的一端與上球鉸6相連，上軸套9的另一端與磁流變阻尼器10相連，夾具8將位移傳感器7固接在上軸套9上，拉壓力傳感器12的一端通過(guò)套環(huán)11與磁流變阻尼器10相連，拉壓力傳感器12的另一端通過(guò)套環(huán)
11與螺桿14相連，圓盤(pán)13與螺桿14通過(guò)螺紋連接在一起，下軸套15的一端與螺桿14相連，下軸套15的另一端與下球鉸16相連。
[0017]減振平臺(tái)的下平臺(tái)5安裝在運(yùn)載火箭的轉(zhuǎn)接框上，上平臺(tái)5通過(guò)衛(wèi)星支架與衛(wèi)星連接在一起，下平臺(tái)5受到來(lái)自運(yùn)載火箭的動(dòng)載荷，動(dòng)載荷通過(guò)減振平臺(tái)后傳遞到衛(wèi)星。在被動(dòng)減振狀態(tài)下，測(cè)得上平臺(tái)1和下平臺(tái)5之間的加速度傳遞率如圖4中的虛線所示，減振平臺(tái)在高頻段有很好的減振效果，但在低頻段尤其是在共振區(qū)域的減振效果較差;在半主動(dòng)減振控制狀態(tài)下，測(cè)得上平臺(tái)1和下平臺(tái)5之間的加速度傳遞率如圖4中的實(shí)線所示，加速度傳遞率在低頻段尤其是在共振區(qū)域被明顯抑制，在高頻區(qū)的減振效果幾乎沒(méi)有出現(xiàn)惡化。整體來(lái)看，該減振平臺(tái)對(duì)星箭減振效果較好。
[0018]將上球鉸座2和下球鉸座4調(diào)整到適當(dāng)?shù)陌惭b位置后固定，再旋轉(zhuǎn)螺桿14來(lái)調(diào)整上平臺(tái)1到下平臺(tái)5的距離，保證上平臺(tái)1的下端面到上平臺(tái)5的上端面的垂直距離不變，這樣有利于保證被減振結(jié)構(gòu)的幾何特性不變。不給磁流變阻尼器10輸入電流，磁流變阻尼器10本身具有一定的阻尼特性，但它的阻尼力大小不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，所述減振平臺(tái)將在被動(dòng)減振狀態(tài)下進(jìn)行工作。通過(guò)半主動(dòng)控制策略確定輸入到磁流變阻尼器10的電流大小，并讓對(duì)應(yīng)大小的電流輸入到磁流變阻尼器10，所述減振平臺(tái)將在半主動(dòng)減振控制狀態(tài)下進(jìn)行工作。位移傳感器7檢測(cè)磁流變阻尼器10的出桿的位移信號(hào)，并將位移信號(hào)傳回到控制系統(tǒng)；貼在上平臺(tái)1的上端面的加速度傳感器檢測(cè)上平臺(tái)1的加速度信號(hào)，并將加速度信號(hào)傳回到控制系統(tǒng);拉壓力傳感器12檢測(cè)磁流變阻尼器10的阻尼力信號(hào)，并將阻尼力信號(hào)傳回到控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)對(duì)傳回的位移信號(hào)、加速度信號(hào)、阻尼力信號(hào)進(jìn)行處理，之后通過(guò)半主動(dòng)控制策略進(jìn)行分析和運(yùn)算，確定輸入到磁流變阻尼器10的電流大小，磁流變阻尼器10通入電流后產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的阻尼力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)，包含上平臺(tái)(1)、下平臺(tái)(5)、上球鉸(6)、下球鉸(16),上球鉸座(2)、下球鉸座(4)以及支腿構(gòu)件(3)，其特征在于:所述的上球鉸(6)安裝在上球鉸座(2)上，上球鉸座(2)固定在上平臺(tái)(1)的下端面，下球鉸(16)安裝在下球鉸座(4)上，下球鉸座(4)固定在下平臺(tái)(5)的上端面;所述的支腿構(gòu)件(3)包括位移傳感器(7)、夾具(8)、上軸套(9)、磁流變阻尼器(10)、套環(huán)(11)、拉壓力傳感器(12)、圓盤(pán)(13)、螺桿(14)、下軸套(15)和彈簧(17)，上軸套(9)的一端與上球鉸(6)相連，上軸套(9)的另一端與磁流變阻尼器(10)相連，夾具(8)將位移傳感器(7)固接在上軸套(9)上，拉壓力傳感器(12)的一端通過(guò)套環(huán)(11)與磁流變阻尼器(10)相連，拉壓力傳感器(12)的另一端通過(guò)套環(huán)(11)與螺桿(14)相連，圓盤(pán)(13)與螺桿(14)通過(guò)螺紋連接在一起，下軸套(15)的一端與螺桿(14)相連，下軸套(15)的另一端與下球鉸(16)相連，所述的彈簧(17)—端與上軸套(9)連接，彈簧(17)另一端與下軸套(15)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)，其特征在于:所述上平臺(tái)(1)上設(shè)有環(huán)狀滑槽(18)，上球鉸座(2)的安裝位置在環(huán)狀滑槽(18)中進(jìn)行滑動(dòng)調(diào)整；下平臺(tái)(5)上設(shè)有環(huán)狀滑槽(18)，下球鉸座(4)的安裝位置在下平臺(tái)(5)的環(huán)狀滑槽(18)中進(jìn)行滑動(dòng)調(diào)整;支腿構(gòu)件(3)的長(zhǎng)度通過(guò)旋動(dòng)螺桿(14)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【專利摘要】一種六自由度半主動(dòng)減振平臺(tái)，涉及減振臺(tái)，包含上平臺(tái)下平臺(tái)、上球鉸、下球鉸、上球鉸座、下球鉸座以及支腿構(gòu)件，所述的上球鉸安裝在上球鉸座上，上球鉸座固定在上平臺(tái)的下端面，下球鉸安裝在下球鉸座上，下球鉸座固定在下平臺(tái)的上端面；由于磁流變阻尼器在不通電的狀態(tài)下就具有一定的阻尼特性，因此本減振平臺(tái)具有很強(qiáng)的可靠性，即使半主動(dòng)控制策略失效，減振平臺(tái)依靠彈簧和磁流變阻尼器的作用，仍然具有較好地被動(dòng)減振效果；本減振平臺(tái)采用半主動(dòng)控制策略，在保證結(jié)構(gòu)布置緊湊、質(zhì)量較輕的前提下，仍然具有較好的減振效果，這有利于星箭減振技術(shù)的推廣。
【IPC分類】F16F9/53, F16F13/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205089885
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520913732
【發(fā)明人】陳照波, 程明, 潘忠文, 楊樹(shù)濤, 焦映厚, 于東
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月17日