本實(shí)用新型涉及一種適用于小衛(wèi)星通用937型對接環(huán)的減振工裝，屬于減震技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，為發(fā)展快速響應(yīng)能力，開始使用固體運(yùn)載火箭進(jìn)行衛(wèi)星的快速運(yùn)輸與發(fā)射。然而，固體運(yùn)載火箭的力學(xué)環(huán)境條件比較惡劣，固體運(yùn)載對小衛(wèi)星平臺提出的力學(xué)環(huán)境條件為正弦振動(dòng)1.5g，隨機(jī)振動(dòng)18.5g，是當(dāng)前小衛(wèi)星力學(xué)環(huán)境條件的2-3倍。針對嚴(yán)酷的固體運(yùn)載發(fā)射力學(xué)環(huán)境，如果不進(jìn)行整星的減振或隔振，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和組件將難以通過力學(xué)環(huán)境的考核，將會影響我國空間快速響應(yīng)能力的建設(shè)發(fā)展。

對衛(wèi)星實(shí)施減振不僅可以顯著降低衛(wèi)星在發(fā)射過程中可能遇到的損傷，而且還可以幫助降低衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)重量和設(shè)備重量，為星上設(shè)備提高良好的力學(xué)環(huán)境，很好地提高衛(wèi)星的性能和容量，對提升我國衛(wèi)星能力具有重要意義。

衛(wèi)星使用固體火箭發(fā)射時(shí)，其發(fā)射力學(xué)環(huán)境比較惡劣，為了適應(yīng)固體運(yùn)載的力學(xué)環(huán)境，需要突破整星減振的關(guān)鍵技術(shù)。

減振技術(shù)按主被動(dòng)來分主要有主動(dòng)振動(dòng)控制，被動(dòng)振動(dòng)控制及混合振動(dòng)控制。對于衛(wèi)星減振來講，由于主動(dòng)振動(dòng)控制和混合振動(dòng)控制技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備較大，衛(wèi)星上應(yīng)用較為困難，而被動(dòng)減振技術(shù)一般較為簡單，設(shè)備較小，易于實(shí)現(xiàn)，是衛(wèi)星上減振技術(shù)發(fā)展研究的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題為：針對現(xiàn)有固體運(yùn)載惡略主動(dòng)段環(huán)境，基于現(xiàn)有小衛(wèi)星通用構(gòu)型布局，設(shè)計(jì)一種小衛(wèi)星通用937型對接環(huán)的減振工裝，根據(jù)不同運(yùn)載主動(dòng)段環(huán)境，采用不同的剛度金屬絲減振器對整星的進(jìn)行隔振。該工裝減小了固體運(yùn)載的惡略環(huán)境對整星結(jié)構(gòu)和星上設(shè)備造成的影響，能夠適用現(xiàn)有低頻率的小衛(wèi)星平臺的整星隔振。

本實(shí)用新型解決的技術(shù)方案為：一種小衛(wèi)星通用減振工裝，包括:上法蘭(1)，腹板(2)和下法蘭(3),腹板(2)固定在上法蘭(1)和下法蘭(3)之間，上法蘭(1)和下法蘭(3)均為圓環(huán)形；

腹板(2)為中空圓柱形，包括上端面(21)和下端面(22)，腹板(2)的上端面(21)的直徑小于或等于下端面(22)的直徑；腹板(2)的內(nèi)壁與上法蘭(1)和下法蘭(3)的內(nèi)壁平齊；

上法蘭(1)開設(shè)有若干孔，若干個(gè)孔均勻分布在上法蘭(1)，用來安裝不同剛度的減振器；

下法蘭(3)開設(shè)有若干孔，若干個(gè)孔均勻分布在下法蘭(3)。

當(dāng)對小衛(wèi)星通用減振工裝進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，下法蘭(3)通過振動(dòng)夾具連接振動(dòng)臺，上法蘭連接衛(wèi)星對接環(huán)，小衛(wèi)星通用減振工裝能夠減小振動(dòng)臺傳遞給衛(wèi)星的振動(dòng)量級。

當(dāng)小衛(wèi)星通用減振工裝安裝在衛(wèi)星上正常工作時(shí)，下法蘭(3)安裝在運(yùn)載適配器上，上法蘭連接衛(wèi)星對接環(huán)，小衛(wèi)星通用減振工裝能夠改善火箭主動(dòng)段衛(wèi)星的力學(xué)環(huán)境。

上法蘭上的開孔數(shù)量M與上法蘭承載的衛(wèi)星重量G的關(guān)系為：

G＝P×M

式中P為單個(gè)金屬絲減振器的承載能力，取6ˉ20kg。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本實(shí)用新型大幅降低固體運(yùn)載惡略環(huán)境對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和星上產(chǎn)品的力學(xué)環(huán)境影響；

(2)本實(shí)用新型獨(dú)立安裝，不影響衛(wèi)星構(gòu)型布局和總裝流程，同時(shí)滿足運(yùn)載接口；

(3)本實(shí)用新型根據(jù)不同固體運(yùn)載的力學(xué)環(huán)境，可選取不同剛度的金屬絲減振器，還可以適用于液體運(yùn)載。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型減振工裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型配有金屬絲減振墊的減振工裝和對接環(huán)組合體示意圖；

圖3為本實(shí)用新型衛(wèi)星安裝金屬絲減振墊的減振工裝圖；

圖4為本實(shí)用新型衛(wèi)星剛性連接的垂直方向試驗(yàn)狀態(tài)；

圖5為本實(shí)用新型衛(wèi)星彈性連接的水平方向試驗(yàn)狀態(tài)；

圖6為本實(shí)用新型無隔振(實(shí)線)、A型金屬減振器(虛線)Z向0.6g正弦振動(dòng)曲線對比，橫坐標(biāo)是頻率(Hz)，縱坐標(biāo)是加速度(g)；

圖7為本實(shí)用新型無隔振(實(shí)線)、A型金屬減振器(虛線)Z向4.13g隨機(jī)振動(dòng)曲線對比，橫坐標(biāo)是頻率(Hz)，縱坐標(biāo)是加速度(g)。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的基本思路為：提出一種小衛(wèi)星通用減振工裝，包括:上法蘭(1)，腹板(2)和下法蘭(3),腹板(2)固定在上法蘭(1)和下法蘭(3)之間，上法蘭(1)和下法蘭(3)均為圓環(huán)形，上法蘭通過金屬絲減振器與衛(wèi)星對接環(huán)連接，下法蘭與運(yùn)載適配器連接。在衛(wèi)星對接環(huán)下面加入一套減振工裝，該減振工裝可以配有不同剛度的金屬絲減振墊，適用于不同的運(yùn)載環(huán)境，減小了固體運(yùn)載的惡略力學(xué)環(huán)境對衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和星上設(shè)備造成的影響，同時(shí)不與運(yùn)載剛度耦合，而且不影響衛(wèi)星構(gòu)型布局及總裝流程。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示為本實(shí)用新型減振工裝結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型提供的一種可安裝不同剛度減振器的減振工裝，包括上法蘭(1)，腹板(2)和下法蘭(3)。

本實(shí)用新型的減振工裝采用與對接環(huán)相同的結(jié)構(gòu)形式，具有兩個(gè)法蘭面，下法蘭作為減振工裝與運(yùn)載適配器連接的安裝面，上法蘭作為與衛(wèi)星對接環(huán)安裝面。

如圖2所示為本實(shí)用新型安裝金屬絲減振墊的減振工裝與對接環(huán)連接組合體示意圖，參見圖2，根據(jù)總體剛度的設(shè)計(jì)需求，對接環(huán)與減振工裝之間安裝不同剛度的減振器或者直接剛性連接。

本實(shí)用新型減振工裝采用薄壁結(jié)構(gòu)，下法蘭和腹板厚度均為8mm，上法蘭厚度為5mm，保證了減振工裝的剛度和強(qiáng)度，除了該厚度的設(shè)計(jì)，還根據(jù)剛度和強(qiáng)度的需求，適應(yīng)性更改。

該減振工裝在設(shè)計(jì)上采用最優(yōu)的傳力形式，整星的載荷傳力路徑為：減振工裝下法蘭→腹板→減振工裝上法蘭→衛(wèi)星對接環(huán)下端面→衛(wèi)星本體。

減振工裝的下法蘭采用圓環(huán)外形，其厚度為8mm，安裝面有效接觸面積為0.164012m²，提供了的安裝32個(gè)Ф13孔，安裝時(shí)采用M12螺釘進(jìn)行安裝，保證減振工裝與運(yùn)載適配器的可靠性連接；上法蘭與衛(wèi)星對接環(huán)連接，并安裝不同剛度的減振器，根據(jù)衛(wèi)星剛度設(shè)計(jì)，開若干通孔，采用M6螺釘進(jìn)行安裝，不僅適應(yīng)金屬減振器安裝，同時(shí)確保了與衛(wèi)星對接環(huán)連接的可靠性。

本實(shí)用新型的減振工裝，采用整體鍛鋁機(jī)加成型的方式制造。采用2A14鋁合金，該類鋁合金密度低、強(qiáng)度高，具有較高的比強(qiáng)度和比模量，工藝性能良好，易于機(jī)加工，且所有輕金屬中成本最低廉。

通過衛(wèi)星力學(xué)分析和正弦掃頻試驗(yàn)，得到安裝金屬絲減振墊后，減振工裝與衛(wèi)星組合體的橫向頻率和縱向頻率，須滿足運(yùn)載對衛(wèi)星的剛度要求，并通過衛(wèi)星鑒定級的試驗(yàn)驗(yàn)證，證明能夠經(jīng)受衛(wèi)星發(fā)射主動(dòng)段的載荷，具有較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

如圖5所示，減振工裝與整星的裝配流程如下所示：對接環(huán)與衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)連接后，將整星安裝在支架車上；減振工裝，重量約10kg，直接安裝在支架車上或振動(dòng)臺上(振動(dòng)試驗(yàn))；安裝金屬絲減振器：將衛(wèi)星吊起，與減振工裝對接，將金屬絲減振器安裝在對接環(huán)與減振工裝之間(不安裝金屬絲減振器，可直接與減振工裝連接)；進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，可將整星吊起，與減振工裝對接，安裝金屬絲減振器；不安裝金屬絲減振器，將衛(wèi)星吊起，直接與減振工裝連接。

為了降低主動(dòng)段運(yùn)載對整星結(jié)構(gòu)和星上產(chǎn)品的力學(xué)環(huán)境，同時(shí)不與運(yùn)載剛度耦合，且不影響目前整星構(gòu)型布局及總裝流程，在整星對接環(huán)下面加入一套減振工裝，該減振工裝可以配有不同剛度的金屬絲減振墊，適用于不同的運(yùn)載環(huán)境，并通過衛(wèi)星進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證如圖2和圖3，驗(yàn)證結(jié)果如下：

采用重量為335kg的小衛(wèi)星進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，如圖4和5，與對接環(huán)連接分別采用了剛性連接和配有小剛度的金屬絲減振器的彈性連接，進(jìn)行垂直方向和水平方向的振動(dòng)試驗(yàn)。

剛性連接是減振工裝與對接環(huán)之間直接用48個(gè)M6螺釘連接；

彈性連接是在減振工裝上法蘭面開設(shè)48個(gè)Ф20孔，與對接環(huán)之間安裝A型金屬絲減振器，采用M6螺釘進(jìn)行安裝：A型金屬絲重量8.5g，減振墊設(shè)計(jì)預(yù)壓量10％，單支減振器剛度821633N/m，單個(gè)承重8.3kg的頻率為50Hz。

根據(jù)衛(wèi)星的正弦特征級掃描的數(shù)據(jù)，得到衛(wèi)星的特征頻率如下表1所示。

表1衛(wèi)星基本頻率(Hz)

根據(jù)衛(wèi)星縱向和橫向正弦試驗(yàn)和隨機(jī)試驗(yàn)的測量數(shù)據(jù)，對比減振工裝剛性連接和安裝減振器彈性連接對比，進(jìn)行減振分析：

1.減振工裝與對接環(huán)之間安裝減振器后，對衛(wèi)星上較大響應(yīng)的測點(diǎn)都起到了減振作用，最大響應(yīng)點(diǎn)的正弦減振效率約55％，最大響應(yīng)點(diǎn)的隨機(jī)減振效率約75％，如圖6和7；

2.試驗(yàn)類型減振對比：衛(wèi)星隨機(jī)試驗(yàn)的減振效率大于正弦試驗(yàn)；衛(wèi)星布局位置減振對比：衛(wèi)星頂部減振效果好于底部減振效果；

試驗(yàn)前后特征級曲線對照符合很好，衛(wèi)星主頻處的頻率在大量級試驗(yàn)前后沒有漂移，說明減振工裝和減振器組合體剛度較好，未發(fā)生明顯變形。