六自由度半主動減振平臺的制作方法
【專利說明】
[0001]技術領域:
本發明涉及減振臺，具體涉及一種六自由度半主動減振平臺。
[0002]【背景技術】:
目前，各類人造衛星已經應用在通訊、導航、環境監測、地質勘探、測繪和軍事等領域。然而，衛星在發射過程中經受的振動環境非常惡劣，這往往會造成衛星發射失敗。另外，隨著航空航天業的發展和技術的不斷進步，衛星上攜帶的精密化儀器設備對衛星的動力學環境提出了更高的要求。如果不采用振動控制措施，惡劣的力學環境將會導致衛星攜帶的精密儀器精度大大降低甚至設備破壞，衛星與火箭之間的連接結構通常是錐殼式適配器或鋼架式結構，結構的剛度較大、阻尼小，環境載荷直接從星箭界面傳遞到衛星，常常導致衛星的動力學環境超標。星箭減振技術是利用一套減振裝置代替原來的連接結構，通過振動控制來達到減振目的。被動減振控制實現起來比較容易，但很難在共振區和高頻區同時具有良好的減振效果；主動減振控制能夠達到很好的減振效果，但對能源需求量較大，這很難滿足空間環境的特殊要求；半主動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，就可以實現與主動減振控制相差不多的減振效果，運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，而現有星箭減振裝置大多存在結構重量大、可靠性低等問題，需要一種新的技術方案來解決上述問題為了解決上述技術問題特提供一種新的技術方案。
[0003]
【發明內容】
:
本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的不足之處，而提供一種六自由度半主動減振平臺，它使用方便、操作簡單、易于大規模推廣應用。
[0004]本發明采用的技術方案為:一種六自由度半主動減振平臺，包含上平臺下平臺、上球鉸、下球鉸、上球鉸座、下球鉸座以及支腿構件，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的上端面；所述的支腿構件包括位移傳感器、夾具、上軸套、磁流變阻尼器、套環、拉壓力傳感器、圓盤、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套環與磁流變阻尼器相連，拉壓力傳感器的另一端通過套環與螺桿相連，圓盤與螺桿通過螺紋連接在一起，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。
[0005]所述上平臺上設有環狀滑槽，上球鉸座的安裝位置在環狀滑槽中進行滑動調整；下平臺上設有環狀滑槽，下球鉸座的安裝位置在下平臺的環狀滑槽中進行滑動調整；支腿構件的長度通過旋動螺桿進行調節。
[0006]本發明的有益效果是:由于磁流變阻尼器在不通電的狀態下就具有一定的阻尼特性，因此本減振平臺具有很強的可靠性，即使半主動控制策略失效，減振平臺依靠彈簧和磁流變阻尼器的作用，仍然具有較好地被動減振效果；本減振平臺采用半主動控制策略，在保證結構布置緊湊、質量較輕的前提下，仍然具有較好的減振效果，這有利于星箭減振技術的推廣；本減振平臺的結構可以針對不同型號的衛星進行適當調整，來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的推廣。
[0007]【附圖說明】:
圖1是本發明結構示意圖。
[0008]圖2是本發明局部放大圖。
[0009]圖3是本發明支腿構件主視圖。
[0010]圖4是本發明加速傳遞率示意圖。
[0011]【具體實施方式】:
參照各圖，一種六自由度半主動減振平臺，包含上平臺1、下平臺5、上球鉸6、下球鉸16、上球鉸座2、下球鉸座4以及支腿構件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5的上端面；所述的支腿構件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11、拉壓力傳感器12、圓盤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的一端通過套環11與磁流變阻尼器10相連，拉壓力傳感器12的另一端通過套環11與螺桿14相連，圓盤13與螺桿14通過螺紋連接在一起，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。
[0012]減振平臺的下平臺5安裝在運載火箭的轉接框上，上平臺5通過衛星支架與衛星連接在一起，下平臺5受到來自運載火箭的動載荷，動載荷通過減振平臺后傳遞到衛星。在被動減振狀態下，測得上平臺1和下平臺5之間的加速度傳遞率如圖4中的虛線所示，減振平臺在高頻段有很好的減振效果，但在低頻段尤其是在共振區域的減振效果較差；在半主動減振控制狀態下，測得上平臺1和下平臺5之間的加速度傳遞率如圖4中的實線所示，加速度傳遞率在低頻段尤其是在共振區域被明顯抑制，在高頻區的減振效果幾乎沒有出現惡化。整體來看，該減振平臺對星箭減振效果較好。
[0013]將上球鉸座2和下球鉸座4調整到適當的安裝位置后固定，再旋轉螺桿14來調整上平臺1到下平臺5的距離，保證上平臺1的下端面到上平臺5的上端面的垂直距離不變，這樣有利于保證被減振結構的幾何特性不變。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行動態調整，所述減振平臺將在被動減振狀態下進行工作。通過半主動控制策略確定輸入到磁流變阻尼器10的電流大小，并讓對應大小的電流輸入到磁流變阻尼器10，所述減振平臺將在半主動減振控制狀態下進行工作。位移傳感器7檢測磁流變阻尼器10的出桿的位移信號，并將位移信號傳回到控制系統；貼在上平臺1的上端面的加速度傳感器檢測上平臺1的加速度信號，并將加速度信號傳回到控制系統；拉壓力傳感器12檢測磁流變阻尼器10的阻尼力信號，并將阻尼力信號傳回到控制系統。控制系統對傳回的位移信號、加速度信號、阻尼力信號進行處理，之后通過半主動控制策略進行分析和運算，確定輸入到磁流變阻尼器10的電流大小，磁流變阻尼器10通入電流后產生對應的阻尼力。
【主權項】
1.一種六自由度半主動減振平臺，包含上平臺(1)、下平臺(5)、上球鉸(6)、下球鉸(16)、上球鉸座(2)、下球鉸座(4)以及支腿構件(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(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(5)的上端面；所述的支腿構件(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(11)、拉壓力傳感器(12)、圓盤(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)的一端通過套環(11)與磁流變阻尼器(10)相連，拉壓力傳感器(12)的另一端通過套環(11)與螺桿(14)相連，圓盤(13)與螺桿(14)通過螺紋連接在一起，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.根據權利要求1所述的六自由度半主動減振平臺，其特征在于:所述上平臺(1)上設有環狀滑槽(18)，上球鉸座(2)的安裝位置在環狀滑槽(18)中進行滑動調整；下平臺(5)上設有環狀滑槽(18)，下球鉸座(4)的安裝位置在下平臺(5)的環狀滑槽(18)中進行滑動調整；支腿構件(3)的長度通過旋動螺桿(14)進行調節。
【專利摘要】一種六自由度半主動減振平臺，涉及減振臺，包含上平臺下平臺、上球鉸、下球鉸、上球鉸座、下球鉸座以及支腿構件，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的上端面；由于磁流變阻尼器在不通電的狀態下就具有一定的阻尼特性，因此本減振平臺具有很強的可靠性，即使半主動控制策略失效，減振平臺依靠彈簧和磁流變阻尼器的作用，仍然具有較好地被動減振效果；本減振平臺采用半主動控制策略，在保證結構布置緊湊、質量較輕的前提下，仍然具有較好的減振效果，這有利于星箭減振技術的推廣。
【IPC分類】F16F13/00, F16F9/53
【公開號】CN105240445
【申請號】CN201510787582
【發明人】陳照波, 程明, 潘忠文, 楊樹濤, 焦映厚, 于東
【申請人】哈爾濱工業大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年11月17日