專利名稱：星載變阻尼減振裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于航天技術領域，特別涉及一種用于航天光學遙感器的寬頻帶變阻尼減振裝置。
背景技術：
航天光學遙感器在發(fā)射階段所處的力學環(huán)境惡劣，需要承受寬頻帶、大幅值的隨機振動。從振動的頻譜分布上看，既包含幾赫茲到幾百赫茲的低頻結構振動，也包含幾百到幾千赫茲的高頻聲激振動。遙感器在在軌工作階段，星上的飛輪、制冷器和其他運動部件的擾動可能對光學遙感器的成像質量造成影響。普通的被動隔振措施很難同時滿足發(fā)射階段和在軌工作階段的隔振要求。阻尼減振裝置是振源和振動體的柔性環(huán)節(jié)，外部力激振或運動激振在通過減振裝置傳遞后衰減，實現(xiàn)減振效果。目前常用的阻尼減振裝置有采用電流變液等粘滯流體阻尼為液體的阻尼減振器。粘滯流體阻尼減振器是工程中常用的一種減振裝置，它在阻尼缸內封裝高密度液體，在活塞上設置小孔或者空隙，當振動發(fā)生時，液體流經(jīng)小孔或空隙產(chǎn)生阻尼達到隔振效果。專利申請?zhí)朇N200710193513 “液壓限位式變阻尼減震器”公開了一種變阻尼減振器， 但粘滯流體阻尼不可調，阻尼變化范圍較窄，較難滿足寬頻帶范圍下的減振要求，同時在振動過大裝置失效時，無法提供保護支撐。當采用電流變液作為介質時，由于電流變液是懸浮液體，當電流變液受到電場作用時，表觀粘度急劇增大，屈服強度成倍增加，表現(xiàn)為類似固體的性質；而當撤除外加電場時，流體又恢復原來的流動性質，而且這種轉換是無級可逆可控的，具備較好的可控性能和力學性能。專利申請?zhí)朇N96236145 “電流變液與壓電陶瓷復合的自適應阻尼器”公開了一種利用壓電陶瓷進行反饋的電流變液自適應阻尼器。但該裝置中壓電陶瓷輸出電壓為瞬態(tài)電壓，對定量控制阻尼系數(shù)帶來困難。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術不足，提供一種體積小、結構簡單、 控制精度高、振動頻率實時反饋的星載變阻尼減振裝置。本實用新型的技術解決方案為星載變阻尼減振裝置，包括活塞組件、活塞筒、彈性支撐裝置、阻尼發(fā)生裝置和傳感裝置；活塞組件包括導桿、支撐板、承力板、阻尼活塞和限位板；支撐板、承力板、阻尼活塞、限位板由上至下同軸排列、通過導桿固接；所述阻尼活塞由上下兩塊阻尼活塞板組成，上下兩塊阻尼活塞板上都均勻開有4-8個阻尼孔，阻尼孔的圓心位于同一圓周上；活塞筒組件包括支撐缸、密封連接板、阻尼缸、副缸和限位塊；支撐缸、密封連接板、阻尼缸及副缸從上至下軸向排列通過連接螺栓連接為一體，限位塊放置在副缸底部；彈性支撐裝置包括上彈性支撐和下彈性支撐；上彈性支撐設置在活塞組件的承力板上下，承力板通過上彈性支撐與支撐缸和密封連接板連接；下彈性支撐設置在活塞組件的限位板上下，限位板通過下彈性支撐與阻尼缸和副缸連接；阻尼發(fā)生裝置包括電流變液、輸入電源、可調諧電源控制器、正電極和負電極；正電極與負電極成對設置，共三對，分別設置在阻尼缸頂部、兩塊阻尼活塞板上下表面以及阻尼缸底部；電流變液充滿整個阻尼缸；可調諧電源控制器接受傳感裝置的振動變化后調節(jié)輸入電源電壓大小向正電極和負電極供電；傳感裝置包括光纖光柵傳感器、光子晶體光纖和光纖光柵解調器；光纖光柵傳感器設置在活塞組件的支撐板底部，光纖光柵解調器設置在活塞筒組件的支撐缸頂部，光纖光柵傳感器和光纖光柵解調器通過光子晶體光纖連接，信號輸入光纖光柵解調器解調出振動頻率。所述電流變液為微納米結構的6%鉻離子摻雜TiA電流變液顆粒，固體TiA顆粒所占體積百分比為20% -30% ,TiO2顆粒的直徑為1. 5-2. 5 μ m，表面生長有直徑30-50nm的長條刺狀結構，連續(xù)相基液為甲基硅油。所述光子晶體光纖為空芯帶隙型光子晶體光纖。所述光子晶體光纖的整體空氣填充率為85% -95%。所述光子晶體光纖的光纖包層直徑為70 μ m-100 μ m。本實用新型的工作原理為本實用新型采用光纖光柵傳感器作為振動感應器，信號通過光子晶體光纖傳輸?shù)浇庹{器。可調諧電源控制器接受振動信息變化后調節(jié)輸出電壓大小，從而改變電流變液的阻尼系數(shù)。當支撐板收到外部振動激勵時，導桿連同彈性支撐裝置、阻尼活塞板、限位板一起運動，電流變液在兩塊阻尼活塞板上的小孔間流動，產(chǎn)生擠壓阻尼，同時在阻尼活塞板與阻尼缸內壁間產(chǎn)生剪切阻尼，隨著電流變液阻尼系數(shù)變化，實現(xiàn)可調諧變阻尼減振。本實用新型與現(xiàn)有技術相比有益效果為(1)本實用新型采用調節(jié)光纖光柵作為振動感應器，與現(xiàn)有技術相比，重量輕、結構簡單、靈敏度高，可以實現(xiàn)振動頻率的實時反饋。(2)本實用新型采用光子晶體光纖作為傳感信號的傳輸介質，與現(xiàn)有技術相比，可以減小光纖布線所產(chǎn)生的彎曲損耗，尤其是振動運動環(huán)境下的拉伸損耗，提高控制精度。本實用新型進一步采用空芯帶隙型光子晶體光纖作為傳輸介質具備較好的抗彎曲特性，且重量輕、體積小、不受電磁干擾，能夠滿足空間應用中復雜布線的要求。(3)本實用新型采用復合阻尼活塞設計、阻尼活塞板由上下兩塊阻尼活塞板組成， 上下兩塊阻尼活塞板上均勻開有4-8個阻尼孔。能夠同時利用電流變液的剪切力和擠壓力，增大阻尼系數(shù)。(4)本實用新型采用副缸加限位塊設計，在電氣失效或振動過大的狀態(tài)下，仍然能夠提供被動支撐，不會引起星載設備的單點失效，可靠性高。(5)本實用新型采用鉻離子摻雜的表面生長有長條刺狀結構的T^2電流變液作為粘滯介質，能夠增大電流變液的阻尼系數(shù)，擴大了振動頻帶的抑制范圍。

圖1為本實用新型的整體結構剖視圖；圖2為本實用新型阻尼腔的結構剖視圖；圖3為空芯帶隙型光子晶體光纖結構示意圖；[0022]圖4為本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型星載變阻尼減振裝置包括活塞組件、活塞筒組件、彈性支撐裝置、阻尼發(fā)生裝置和傳感裝置。活塞組件包括支撐板1、承力板15、阻尼活塞19、限位板22和導桿12 ；所述支撐板 1、承力板15、阻尼活塞19、限位板22同軸由上至下排列、通過導桿12固定連接。阻尼活塞 19由兩塊阻尼活塞板組成，構成復合阻尼結構；每塊阻尼活塞上圓周分布4-8個阻尼孔18， 阻尼孔18的圓心位于同一圓周上；由于采用復合阻尼結構增大了阻尼系數(shù)。當電流變流通過活塞上的阻尼孔18時產(chǎn)生擠壓阻尼，同時在阻尼活塞19和阻尼缸8之間產(chǎn)生剪切阻尼， 并耗能獲得阻尼減振的效果?；钊步M件包括支撐缸16、密封連接板7、阻尼缸8、副缸10和限位塊23 ；所述支撐缸16、密封連接板7、阻尼缸8和副缸10從上至下軸向排列通過連接螺栓6連接為一體， 在密封連接板7和阻尼缸8之間設置密封圈17，限位塊23放置在副缸10底部；支撐板1受到外部激勵后在活塞筒組件內軸向運動，當振動過大引起電氣失效時，限位塊23和限位板 22仍然能夠提供被動支撐。彈性支撐裝置包括上彈性支撐5和下彈性支撐11。上彈性支撐5設置在承力板 15上下，承力板15通過上彈性支撐5與支撐缸4和密封連接板7連接；下彈性支撐11設置在限位板22上下，限位板22通過下彈性支撐11與阻尼缸8和副缸M連接；所述上彈性支撐5和下彈性支撐11的彈性系數(shù)由負載決定。阻尼發(fā)生裝置包括電流變液9、可調諧電源控制器14、正電極20和負電極21 ；電流變液9充滿整個阻尼缸8 ；可調諧電源控制器14接受光纖光柵解調器4的振動響應后調節(jié)輸入電源13的電壓大小向正電極20、負電極21供電；正電極20與負電極21成對設置， 共三對，分別設置在阻尼缸8頂部、阻尼活塞19上、下表面和阻尼缸8的底部。所述的阻尼活塞19由上下兩塊阻尼活塞板組成，上下兩塊阻尼活塞板上都均勻開有4-8個阻尼孔18， 阻尼孔18的圓心位于同一圓周上。本實施例中，阻尼孔18為4個。所述電流變液9為微納米結構的6%鉻離子摻雜T^2電流變液顆粒，連續(xù)相基液位甲基硅油，TiO2顆粒的直徑為1.511111，表面生長有直徑30歷-5011111的長條刺狀結構。同時，不同濃度的鉻、鑭等介質能夠獲得不同阻尼系數(shù)范圍。傳感裝置包括光纖光柵傳感器2、光子晶體光纖3、光纖光柵解調器4 ；光纖光柵傳感器設置在支撐板1底部，光纖光柵解調器4設置在支撐缸4頂部，兩者通過空芯帶隙型子晶體光纖3連接，信號輸入光纖光柵解調器4解調出振動頻率。圖3是光子晶體光纖3的結構示意圖，本實用新型的光子晶體光纖3選用空芯帶隙型光子晶體光纖。圖中，空芯空氣孔31、二維光子晶體結構32。本實用新型的光子晶體光纖3的纖芯由空氣孔構成，光纖整體空氣填充率達到85% -95%，光纖包層直徑為 70 μ m-100 μ m。本實施例中為10. 9 μ m的空氣孔，空氣填充率為90 %，光纖包層直徑70 μ m。圖4為本實用新型的工作流程圖。工作流程為振動激勵信號被光纖光柵傳感器 2探測，信號通過光子晶體光纖3傳輸?shù)焦饫w光柵解調器4。電源控制器接受振動信息變化后通過可調諧電源控制器14調節(jié)輸入電壓大小，從而改變正、負電極對上電壓的大小，電流變液9的阻尼系數(shù)由于電壓大小的改變而改變，電流變液9在兩塊阻尼活塞19上的阻尼孔18間流動，產(chǎn)生擠壓阻尼，同時在阻尼活塞板19與阻尼缸8內壁間產(chǎn)生剪切阻尼，隨著電流變液阻尼系數(shù)變化，導桿12連同彈性支撐裝置、阻尼活塞板19、限位板22—起運動，實現(xiàn)可調諧變阻尼減振。本實施例中，由于采用光纖傳感裝置進行傳感與信號傳輸，傳感部分重量小于 200g，能夠實現(xiàn)寬頻振動的反饋，振動頻率反饋范圍5Hz-6000Hz，控制精度提高。當然，對本實用新型的各組成部件、位置關系及連接方式在不改變其功能的情況下，進行的等效變換或替代，也落入本實用新型的保護范圍。本實用新型說明書未公開的技術屬本領域公知技術。
權利要求1.星載變阻尼減振裝置，其特征在于包括活塞組件、活塞筒組件、彈性支撐裝置、阻尼發(fā)生裝置和傳感裝置；活塞組件包括支撐板(1)、導桿(12)、承力板(15)、阻尼活塞(19) 和限位板(22)；支撐板(1)、承力板(15)、阻尼活塞(19)、限位板(22)由上至下同軸排列、 通過導桿(1 固定連接；阻尼活塞(19)由上下兩塊阻尼活塞板組成，上下兩塊阻尼活塞板上都均勻開有4-8個阻尼孔(18)，阻尼孔(18)的圓心位于同一圓周上；活塞筒組件包括支撐缸(16)、密封連接板(7)、阻尼缸(8)、副缸(10)和限位塊(23)；支撐缸(16)、密封連接板(7)、阻尼缸(8)及副缸(10)從上至下軸向排列，固定連接為一體，限位塊放置在副缸(10)底部；彈性支撐裝置包括上彈性支撐( 和下彈性支撐(11)；上彈性支撐( 設置在活塞組件的承力板(15)上下，承力板(15)通過上彈性支撐(5)與支撐缸(16)和密封連接板(7)連接；下彈性支撐(11)設置在活塞組件的限位板0 上下，限位板0 通過下彈性支撐(11)與阻尼缸(8)和副缸(10)連接；阻尼發(fā)生裝置包括電流變液(9)、可調諧電源控制器(14)、正電極OO)和負電極；正電極OO)與負電極成對設置，共三對， 分別設置在阻尼缸(8)頂部、兩塊阻尼活塞板上下表面以及阻尼缸(8)底部；電流變液(9) 充滿整個阻尼缸(8)；可調諧電源控制器(14)接受傳感裝置的振動變化后調節(jié)輸入電源電壓大小向正電極OO)和負電極供電；傳感裝置包括光纖光柵傳感器O)、光子晶體光纖(3)和光纖光柵解調器；光纖光柵傳感器( 設置在活塞組件的支撐板(1)底部，光纖光柵解調器(4)設置在活塞筒組件的支撐缸(16)頂部，光纖光柵傳感器( 和光纖光柵解調器(4)通過光子晶體光纖( 連接，信號輸入光纖光柵解調器(4)解調出振動頻率。
2.根據(jù)權利要求1的星載變阻尼減振裝置，其特征在于所述光子晶體光纖(3)為空芯帶隙型光子晶體光纖。
3.根據(jù)權利要求1或2的星載變阻尼減振裝置，其特征在于所述光子晶體光纖(3) 的整體空氣填充率為85% -95%。
4.根據(jù)權利要求1或2的星載變阻尼減振裝置，其特征在于所述光子晶體光纖(3)的光纖包層直徑為70 μ m-100 μ m。
專利摘要本實用新型公開的星載變阻尼減振裝置，包括活塞組件、活塞筒、彈性支撐裝置、阻尼發(fā)生裝置和傳感裝置；傳感裝置包括光纖光柵傳感器(2)、光子晶體光纖(3)和光纖光柵解調器(4)。本實用新型采用調節(jié)光纖光柵作為振動感應器，與現(xiàn)有技術相比，重量輕、結構簡單、靈敏度高，可以實現(xiàn)振動頻率的實時反饋。同時，本實用新型采用光子晶體光纖作為傳感信號的傳輸介質，可以減小光纖布線所產(chǎn)生的彎曲損耗，尤其是振動運動環(huán)境下的拉伸損耗，提高控制精度。
文檔編號F16F9/53GK202338591SQ201120310588
公開日2012年7月18日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權日2011年8月23日
發(fā)明者劉義良, 白紹竣, 郭夏銳 申請人:北京空間機電研究所