空間光學(xué)載荷在軌隔振器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于空間光學(xué)載荷在軌隔振的隔振器，該隔振器包括兩個(gè)彈性阻尼環(huán)、兩個(gè)法蘭、一個(gè)帶柔性軸承的連接桿或普通連接桿，彈性阻尼環(huán)包括支撐塊、彈簧片、阻尼層、外連接塊和內(nèi)連接塊，阻尼層通過(guò)硫化技術(shù)填充在兩層彈簧片之間構(gòu)成一個(gè)彈簧片組，兩個(gè)彈簧片組的兩端均固定在支撐塊上；外連接塊的一端固定在外面那個(gè)彈簧片組的阻尼層內(nèi)，內(nèi)連接塊的一端固定在里面那個(gè)彈簧片組的阻尼層內(nèi)；兩個(gè)法蘭分別與兩個(gè)彈性阻尼環(huán)的外連接塊固連，連接桿的兩端分別與兩個(gè)彈性阻尼環(huán)的內(nèi)連接塊固連。本發(fā)明通過(guò)帶有柔性軸承的連接桿連接隔振器兩端的彈性阻尼環(huán)，可有效降低隔振器的軸向扭轉(zhuǎn)剛度，且不會(huì)產(chǎn)生間隙、碰撞等問(wèn)題；體積小，性能可靠。
【專利說(shuō)明】空間光學(xué)載荷在軌隔振器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種空間光學(xué)載荷在軌隔振器，特別是能有效抑制空間設(shè)施傳遞給光 學(xué)載荷的振動(dòng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 高分辨率光學(xué)遙感器具有十分重要的商業(yè)及軍事價(jià)值，一直是各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)技 術(shù)。目前國(guó)際上高分辨光學(xué)遙感器均采用光電成像器件，其正常工作的基本前提是光生電 荷包的轉(zhuǎn)移與焦面上圖像的運(yùn)動(dòng)保持同步，任何的誤匹配都將導(dǎo)致圖像模糊，因此要想獲 得清晰的圖像，必須保證在曝光時(shí)間內(nèi)像面的移動(dòng)小于〇. 3個(gè)像元，即需要保證光學(xué)遙感 器在成像時(shí)間內(nèi)所處環(huán)境非常穩(wěn)定?？臻g飛行器在軌飛行期間由于其上搭載各種運(yùn)動(dòng)設(shè) 施及活動(dòng)部件，如CMG(調(diào)姿陀螺）、低溫制冷器壓縮機(jī)、太陽(yáng)帆板轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，會(huì)對(duì)飛行器 產(chǎn)生振動(dòng)，這些振動(dòng)具有頻率范圍分布廣、振動(dòng)量級(jí)小等特點(diǎn)，且這些振動(dòng)會(huì)傳給光學(xué)遙感 器，進(jìn)而會(huì)影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，現(xiàn)在一般采取的措施是對(duì)光學(xué)載荷進(jìn)行隔振。
[0003] 隔振技術(shù)分為主動(dòng)隔振與被動(dòng)隔振技術(shù)，主動(dòng)隔振技術(shù)是在振動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)傳 感器檢測(cè)到的載荷振動(dòng)，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算，驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器對(duì)載荷施加一定的力和力矩，以抑制載 荷振動(dòng)。被動(dòng)隔振技術(shù)是利用彈簧阻尼單元對(duì)振動(dòng)源或被隔振對(duì)象進(jìn)行振動(dòng)隔離，具有可 靠性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種空間光學(xué)載荷的隔振。現(xiàn)有 的用于空間光學(xué)載荷的被動(dòng)式隔振器主要分為彈簧橡膠阻尼隔振器和液體隔振器。液體隔 振器由于受到阻尼液工作溫度的限制，只能在一定的溫度變化范圍內(nèi)工作。橡膠阻尼隔振 器對(duì)溫度環(huán)境的適應(yīng)性比液體隔振器要強(qiáng)，但其阻尼系數(shù)卻小很多，因而無(wú)法設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu) 體積小且阻尼系數(shù)大的彈簧橡膠隔振器?？臻g飛行器上用于安裝隔振器的空間是有限的， 且環(huán)境溫度的變化也較大，所以傳統(tǒng)隔振器不太適用于空間光學(xué)載荷的隔振。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、且阻尼系數(shù)大的用于 對(duì)空間光學(xué)載荷進(jìn)行在軌隔振的隔振器，利用該隔振器可以有效降低空間設(shè)施傳遞給光學(xué) 載荷的振動(dòng)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0006] 空間光學(xué)載荷在軌隔振器，包括兩個(gè)彈性阻尼環(huán)、兩個(gè)法蘭和一個(gè)連接桿，所述彈 性阻尼環(huán)包括支撐塊、彈簧片、阻尼層、外連接塊和內(nèi)連接塊，阻尼層通過(guò)硫化技術(shù)填充在 兩層彈簧片之間構(gòu)成一個(gè)彈簧片組，兩個(gè)彈簧片組的兩端均通過(guò)螺釘固定在支撐塊上；夕卜 連接塊的一端固定在外面那個(gè)彈簧片組的阻尼層內(nèi)，內(nèi)連接塊的一端固定在里面那個(gè)彈簧 片組的阻尼層內(nèi)；兩個(gè)法蘭分別通過(guò)定位銷與兩個(gè)彈性阻尼環(huán)的外連接塊連接，連接桿的 兩端分別通過(guò)定位銷與兩個(gè)彈性阻尼環(huán)的內(nèi)連接塊連接。
[0007] 上述連接桿為帶柔性軸承的連接桿或普通連接桿；所述帶柔性軸承的連接桿由連 接軸和柔性軸承構(gòu)成，連接軸的一端帶有連接法蘭，連接軸通過(guò)連接法蘭及螺釘與柔性軸 承連接。所述柔性軸承包括兩個(gè)一端帶有半圓形法蘭的半圓柱殼體，以及一個(gè)十字形的彈 簧片，所述兩個(gè)半圓柱殼體由所述十字形的彈簧片連接形成一個(gè)整體構(gòu)件。上述阻尼層為 硅橡膠阻尼層。
[0008] 本發(fā)明的空間光學(xué)載荷在軌隔振器通過(guò)連接桿連接隔振器兩端的彈性阻尼環(huán)，然 后由法蘭連接隔振器與隔振對(duì)象并將隔振器固定在安裝面上。每組彈簧片間填充有阻尼材 料，阻尼材料是以硅橡膠為主的高阻尼材料，經(jīng)硫化處理填充在每組彈簧片間。阻尼橡膠也 起到固定彈簧片與連接塊的作用。兩組彈簧片經(jīng)內(nèi)六角螺釘固定在支撐塊上，構(gòu)成回字形 彈性阻尼環(huán)。當(dāng)隔振器受到軸向作用力時(shí)，彈簧片發(fā)生變形，此時(shí)阻尼層因切應(yīng)變與彎曲應(yīng) 變產(chǎn)生阻尼力；當(dāng)隔振器受到側(cè)向和橫向作用力時(shí)，彈簧片與連接桿共同變形，此時(shí)阻尼層 也因切應(yīng)變與彎曲應(yīng)變產(chǎn)生阻尼力。當(dāng)由多個(gè)隔振器通過(guò)不同安裝方式（如匯聚式、斜置 式、輻射式）組成隔振系統(tǒng)對(duì)光學(xué)載荷進(jìn)行隔振時(shí)，有時(shí)需要釋放隔振器的軸向扭轉(zhuǎn)剛度， 而本發(fā)明中的柔性軸承則可以解決此問(wèn)題，且不會(huì)產(chǎn)生間隙、碰撞等非線性問(wèn)題。若不需要 釋放軸向扭轉(zhuǎn)剛度，則使用普通連接桿進(jìn)行連接安裝。
[0009] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0010] 1)體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。
[0011] 由兩個(gè)彈性阻尼環(huán)、兩個(gè)法蘭及一個(gè)帶柔性軸承的連接桿或普通連接桿組成，構(gòu) 件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，從而提高了隔振器的可靠性，滿足了航天產(chǎn)品的需求。
[0012] 2)移植性強(qiáng)，適用于各種空間光學(xué)載荷。
[0013] 可以針對(duì)不同形式的空間光學(xué)載荷進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。通過(guò)調(diào)整彈簧片的長(zhǎng)度、寬 度、厚度及阻尼層的厚度與連接桿的長(zhǎng)度、直徑等參數(shù)，使隔振器達(dá)到所要求設(shè)計(jì)的剛度值 及阻尼比。
[0014] 3)結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)大
[0015] 與傳統(tǒng)橡膠阻尼隔振器相比，利用了硫化技術(shù)使阻尼材料填充于彈簧片之間。當(dāng) 彈簧片受力發(fā)生變形時(shí)，會(huì)引起阻尼層及阻尼層表面分別產(chǎn)生彎曲應(yīng)變和切應(yīng)變，從而使 阻尼層的結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)增大。
[0016] 4)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。
[0017] 隔振器中的阻尼層是新型高阻尼硅橡膠材料，工作溫度在_50°C?150°C，耐高溫 性能優(yōu)異，且耐老化性能突出，故特別適合航天產(chǎn)品的工作環(huán)境。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明帶有柔性軸承連接桿的空間光學(xué)載荷在軌隔振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2是本發(fā)明帶有普通連接桿的空間光學(xué)載荷在軌隔振器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖3是本發(fā)明空間光學(xué)載荷在軌隔振器的半剖視圖。
[0021] 圖4是本發(fā)明中的柔性軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖中：1.彈性阻尼環(huán)；2.法蘭；3.帶柔性軸承的連接桿；4.普通連接桿；5.支撐 塊；6.螺釘；7.彈簧片；8.阻尼層；9.外連接塊；10.內(nèi)連接塊；11.連接軸；12.柔性軸承。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理和工作過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不限定本發(fā) 明。
[0024] 如圖1至圖4所示，空間光學(xué)載荷在軌隔振器由兩個(gè)彈性阻尼環(huán)1、一個(gè)帶柔性軸 承的連接桿3或一個(gè)普通連接桿4、兩個(gè)法蘭2組成，其中：彈性阻尼環(huán)1由支撐塊5、螺釘 6、 彈簧片7、阻尼層8、外連接塊9和內(nèi)連接塊10構(gòu)成。帶柔性軸承的連接桿3由連接軸11 和柔性軸承12構(gòu)成，連接軸11的一端帶有連接法蘭，連接軸11通過(guò)連接法蘭及螺釘與柔 性軸承12連接。柔性軸承12包括兩個(gè)一端帶有半圓形法蘭的半圓柱殼體，以及一個(gè)外形 呈十字形的彈簧片，所述兩個(gè)半圓柱殼體通過(guò)所述十字形的彈簧片連接，兩個(gè)半圓柱殼體 與十字形的彈簧片形成一個(gè)整體構(gòu)件。
[0025] 每?jī)蓪訌椈善?之間通過(guò)硫化技術(shù)填充硅橡膠阻尼層8,構(gòu)成一個(gè)彈簧片組。對(duì)阻 尼材料進(jìn)打硫化時(shí)，每組彈黃片之間夾有外連接塊9或內(nèi)連接塊10,硫化后的兩個(gè)彈黃片 7、 阻尼層8及外連接塊9或內(nèi)連接塊10構(gòu)成一個(gè)整體構(gòu)件，每?jī)蓚€(gè)彈簧片組通過(guò)螺釘6固 定在支撐塊5上，構(gòu)成一個(gè)回字形的彈性阻尼環(huán)1。
[0026] 連接桿分為帶有柔性軸承12及沒(méi)有柔性軸承兩種形式。當(dāng)由多個(gè)隔振器通過(guò)不 同安裝形式（如：匯聚式、斜制式、輻射式等）組成隔振系統(tǒng)對(duì)光學(xué)載荷進(jìn)行隔振時(shí)，隔振器 的軸向扭轉(zhuǎn)剛度有時(shí)會(huì)影響隔振系統(tǒng)的隔振效果，因此需要采用圖1所示的隔振器。如果 隔振器軸向扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)隔振系統(tǒng)沒(méi)有影響，則采用圖2所示的隔振器。
[0027] 彈性阻尼環(huán)1通過(guò)定位銷與法蘭2及帶柔性軸承的連接桿3或普通連接桿4連接。
[0028] 彈簧片7與連接桿（帶柔性軸承的連接桿3或普通連接桿4)均可以針對(duì)不同的 光學(xué)載荷進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整彈簧片的長(zhǎng)度、寬度、厚度及阻尼層的厚度與連接桿 的長(zhǎng)度、直徑等參數(shù)，使隔振器達(dá)到所要求設(shè)計(jì)的剛度值。
[0029] 阻尼層8可以根據(jù)不同的要求調(diào)整其厚度達(dá)到所需要的阻尼系數(shù)值。
[0030] 本說(shuō)明書未提及的技術(shù)內(nèi)容，均同現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 空間光學(xué)載荷在軌隔振器，其特征在于，該隔振器包括兩個(gè)彈性阻尼環(huán)（1)、兩個(gè)法 蘭（2)和一個(gè)連接桿，所述彈性阻尼環(huán)（1)包括支撐塊（5)、彈簧片（7)、阻尼層（8)、外連 接塊（9)和內(nèi)連接塊（10)，阻尼層（8)通過(guò)硫化技術(shù)填充在兩層彈簧片（7)之間構(gòu)成一個(gè) 彈簧片組，兩個(gè)彈簧片組的兩端均通過(guò)螺釘（6)固定在支撐塊（5)上；外連接塊（9)的一端 固定在外面那個(gè)彈簧片組的阻尼層（8)內(nèi)，內(nèi)連接塊（10)的一端固定在里面那個(gè)彈簧片組 的阻尼層（8)內(nèi)；兩個(gè)法蘭（2)分別通過(guò)定位銷與兩個(gè)彈性阻尼環(huán)（1)的外連接塊（9)連 接，連接桿的兩端分別通過(guò)定位銷與兩個(gè)彈性阻尼環(huán)（1)的內(nèi)連接塊（10)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)載荷在軌隔振器，其特征在于，所述連接桿為帶柔性 軸承的連接桿（3)或普通連接桿（4)。
3. 如權(quán)利要求2所述的空間光學(xué)載荷在軌隔振器，其特征在于，所述帶柔性軸承的連 接桿（3)由連接軸（11)和柔性軸承（12)構(gòu)成，連接軸的一端帶有連接法蘭，連接軸（11) 通過(guò)連接法蘭及螺釘與柔性軸承（12)連接。
4. 如權(quán)利要求3所述的空間光學(xué)載荷在軌隔振器，其特征在于，所述柔性軸承（12)包 括兩個(gè)一端帶有半圓形法蘭的半圓柱殼體，以及一個(gè)外形呈十字形的彈簧片，所述兩個(gè)半 圓柱殼體由所述十字形的彈簧片連接形成一個(gè)整體構(gòu)件。
5. 如權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)載荷在軌隔振器，其特征在于，所述阻尼層（8)為硅橡 膠阻尼層。
【文檔編號(hào)】F16F15/04GK104061276SQ201410315075
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】徐振邦, 楊劍鋒, 吳清文 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所