CN112032245A - 一种用于星载加速度计组合的减振系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加速度计组合使用的减振系统，涉及卫星姿态控制技术领域，该减振系统可以有效降低来自星箭分离、发动机关机、星上(或者飞行器上)各种动作和航天器在正常和紧急着陆条件下引起的冲击和振动，提升加速度计组合的可靠性和使用寿命。该减振系统包括，多个减振器、加速度计安装支架、加速度计组合底座，卫星受到的冲击和振动通过安装舱板传递至加速度计组合底座，再经由多个减振器传递至加速度计安装支架。由于减振器可以耗散掉大部分冲击和振动能量，从而保护了加速度计安装支架内部的电子元器件。该减振系统还具有散热功能可确保相关电子元器件处于较低的工作温度。该减振系统使用的材料均采用成熟产品，能够适应宇航要求。

Description

一种用于星载加速度计组合的减振系统

技术领域

本发明涉及卫星单机结构技术领域，属于卫星姿态轨迹控制系统中的加速度计组合的减振系统。

背景技术

加速度计组合是卫星上一个独立的单机，用于星上的姿态敏感系统，开机后可以测量卫星的三轴加速度信息，并提供给上级系统。星载加速度计需要面对来自星箭分离、发动机关机、星上(或者飞行器上)各种动作和航天器在正常和紧急着陆条件下引起的冲击和振动，这些冲击和振动对星载加速度计的准确度以及寿命都会造成负面影响。

星载加速度计组合的减振系统主要功能是将来自星箭运行条件下引起的冲击、随机振动能量耗散。利用减振系统的能量传递从而降低加速度计在实际工作过程中所承受的大量级冲击及振动，改善加速度计的工作环境，提升加速度计的可靠性。传统的减振系统方案有诸多缺点：

1、传统的减振系统布局形式常采用八点减振的形式，而四点减振形式多采用结构凸耳的形式安装减振器，减振系统的体积较大，本发明的减振系统的减振器采用内嵌式的结构，有利于减少减振系统的体积；

2、传统的减振系统布局形式对安装结构的加工精度要求较高，尤其是形位公差，不利于结构件加工的成本控制和周期控制；

3、传统的减振系统通常采用金属橡胶减振器，由于橡胶的散热性较差，使得产品内部的热学性能有所下降，不利于电子器件的正常工作；

4、传统的减振系统通常采用金属橡胶减振器，本身会存在类似橡胶老化等一系列的潜在失效模式，会降低减振系统的可靠性和寿命；

5、传统的减振系统通常固联于产品的侧壁，而不是直接固联在产品的安装底板上，不利于加速度计支架位置的散热；

6、传统的整机级平面四点布局减振系统，通常直接将减振器安装于整机的凸耳结构上，由于整机质心与整机形心位置不重合，会存在线角振动耦合的情况，不利于加速度计的速度信息输出。

针对上诉现有的技术缺陷，本发明提供一种用于星载加速度计组合的减振系统，改善减振器体积过大，减振器寿命短和散热差的问题，可有效提升大冲击环境下加速度计使用的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于解决加速度计自身无法承受大量级的冲击和振动问题。本发明的减振系统对传统的减振系统进行优化，解决一些传统减振系统的技术缺陷，使得本发明的用于星载加速度计组合的减振系统整体性能得到提升。

本发明提供了一种用于星载加速度计组合的减振系统，包括多个减振器、加速度计安装支架、加速度计组合底座；每个所述减振器均包含上层减振器和下层减振器，每个所述下层减振器的顶端均与加速度计安装支架固定连接，每个所述下层减振器的底端与所述加速度计组合底座固定连接；每个所述上层减振器的底端均与加速度计安装支架固定连接；所述加速度计组合底座固定连接在卫星安装舱板上振动能量通过卫星舱板传递至加速计组合底座，接着传递至减振器并经由减振器被耗散。

本案中多个所述减振器可以有效衰减卫星工作环境中传递至加速度计组合底座的大量级冲击和振动，从而降低冲击和振动对加速度计安装支架的影响。

其中，通过减振器的布局优化，本发明的减振系统中的加速度计安装支架上设有专门用于安装减振器的凸耳结构，该凸耳结构上设有凹槽用于将减振器嵌入其中并用螺钉固定连接，该结构的设计有利于减小减振系统的体积。

其中，多个所述减振器通过螺纹连接固定在所述加速度计组合底座底上且数量是4个，采用平面四点减振布局结构。

其中，本优选例中在安装所述加速度计安装支架上后，还需要在支架中安装加速度计、电子元件等，这导致了支架整体前后的质心位置变化。质心的偏移严重影响减振系统的减振效率，比如会产生线角振动耦合问题，同样这也影响了加速度计信息输出的准确性，为了克服这个问题，在加速度计和电子元件安装完成后需要对支架进行配重，通过配重调节所述加速度计安装支架和内部安装的器件前后质心位置保持一致。

其中，所述减振器材质为导热金属，可将所述加速度计安装支架内部加速度计及电子元件工作产生的热量通过热传导方式传递至所述加速度计组合底座，进而传递至卫星安装舱板上。

其中，所述减振系统还包含壳体，所述壳体固定在所述加速度计组合底座上，将所述多个减振器、加速度计安装支架包裹在其中。

本系统的减振布局形式可以降低对加速度计组合底座加工精度的要求，从而降低了加工成本。

本发明较传统的减振系统方案，其优点和有益效果是：

优化了减振布局减小了产品的总体体积及质量；金属减振器集减振和散热于一体；本发明的减振系统中可以调节支架质心使其与减振中心一致，有效解决线角振动耦合问题；本发明对减振器的安装底座加工精度要求较少，可以有效降低加工成本和加工周期，且使用的材料均采用成熟产品，有利于成本控制与生产周期控制。

附图说明

图1是本发明的减振系统设计方案侧视图；

图2是本发明的减振系统设计方案俯视图；

图3是本发明的减振系统的原理图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提供的一种星载加速度计组合使用的减振系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

如图1示出的本发明的减振系统设计方案侧视图和图2示出的本发明的减振系统设计方案俯视图。如图1和2所示，本发明提供了一种用于星载加速度计组合的减振系统，本发明提供了一种用于星载加速度计组合的减振系统，包括多个减振器1、加速度计安装支架2、加速度计组合底座3；每个所述减振器1均包含上层减振器和下层减振器，每个所述下层减振器的顶端均与加速度计安装支架2固定连接，每个所述下层减振器的底端与所述加速度计组合底座3固定连接；每个所述上层减振器的底端均与加速度计安装支架2固定连接；所述加速度计组合底座3固定连接在卫星安装舱板上。

为了更好的表述该减振系统的工作方式，如图3示出本发明减振系统减振方式流程图。如图3所示，星上的大量级冲击、振动首先通过卫星安装舱板传递至所述加速度计组合底座3上，接着加速度计组合底座3上的冲击、振动经由安装在加速度计组合底座3上的多个减振器1再传递至加速度计安装支架2，在此过程中，冲击、振动的能量通过多个减振器1后被大部分耗散掉，从而最终传递到加速度计安装支架2上的电子元件上的冲击、振动能量被大量减弱，有效达到了减振效果。

较佳地，减振器1数量为4个，采用平面四点减振布局结构，所述加速度计安装支架2上设有专门用于安装减振器的凸耳结构，该凸耳结构上设有凹槽用于将减振器1嵌入其中并用螺钉固定连接，该结构的设计有利于减小减振系统的体积。

其中，本优选例中在安装所述加速度计安装支架上后，还需要在加速度计安装支架2上安装加速度计、电子元件等，这导致了加速度计安装支架前后的质心位置发生变化。质心的偏移严重影响减振系统的减振效率，比如会产生线角振动耦合问题，同样这也影响了加速度计信息输出的准确性。为了克服这个问题，在加速度计和电子元件安装完成后需要对支架进行配重，通过配重调节保证所述加速度计安装支架2前后质心位置保持一致。

优选的，多个减振器1材质为导热金属，所述加速度计安装支架2内部的电子元件工作产生的热量通过热传导方式经加速度计安装支架2传递给多个减振器1，接着由多个减振器1传递给加速度计组合底座3，最终传递至整星的安装舱板上，从而保证了电子元器件处于较低的工作温度范围。

其中，所述减振系统还包含壳体，所述壳体固定在所述加速度计组合底座3上，将所述多个减振器1、加速度计安装支架2包裹在其中。

其中，较佳地，所述加速度计组合底座对加工精度要求较低，可以有效降低加工成本和周期。

其中，本发明使用的材料均采用成熟产品，以适应宇航要求。

本发明采用的平面四点减振的布局方案且采用的减震器的安装角采用内嵌式的结构，解决了传统的八点减振方式布局带来的减振系统体积较大等问题。本发明的减振系统较传统减振系统体积更小，而且本系统具有良好的散热，用金属减振器代替了传统的金属橡胶，进一步加强了导热效果，增加了系统的寿命。

本发明对减振器的安装底座加工精度要求较少，可以有效降低加工成本和加工周期，且使用的材料均采用成熟产品，有利于成本与生产周期控制。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种用于星载加速度计组合的减振系统，其特征在于，包括：多个减振器(1)、加速度计安装支架(2)、加速度计组合底座(3)；

每个所述减振器(1)均包含上层减振器和下层减振器；每个所述下层减振器的顶端均与加速度计安装支架(2)固定连接，每个所述下层减振器的底端与所述加速度计组合底座(3)固定连接；每个所述上层减振器的底端均与加速度计安装支架(2)固定连接；

所述加速度计组合底座(3)固定连接在卫星安装舱板上；

振动能量通过卫星舱板传递至加速计组合底座(3)，接着传递至减振器(1)，并经由减振器(1)被耗散。

2.如权利要求1所述的减振系统，其特征在于，所述的加速度计组合底座(3)通过螺钉固定连接在卫星安装舱板上；所述的加速度计安装支架(2)通过螺钉分别与各个下层减振器、各个上层减振器固定连接。

3.如权利要求2所述的减振系统，其特征在于，所述加速度计安装支架(2)上设置有用于螺钉固定的凸耳结构。

4.如权利要求3所述的减振系统，其特征在于，所述的凸耳结构上设置有用于安装减振器的凹槽，所述减振器(1)嵌入该凹槽中并用螺钉固定连接。

5.如权利要求1所述的减振系统，其特征在于，多个所述减振器(1)数量是4个，采用平面四点减振布局结构。

6.如权利要求1所述的减振系统，其特征在于，所述加速度计安装支架(2)上安装包括：加速度计、电子元件。

7.如权利要求6所述的减振系统，其特征在于，所述加速度计安装支架(2)上安装完包括加速度计、电子元件后，对加速度计安装支架进行配重，保证其质心前后一致。

8.如权利要求1所述的减振系统，其特征在于，多个所述减振器(1)材质为导热金属，将所述加速度计安装支架(2)内部加速度计及电子元件工作产生的热量通过热传导方式传递至所述加速度计组合底座(3)，进而传递至卫星安装舱板上。

9.如权利要求1所述的减振系统，其特征在于，还包含壳体，所述壳体固定在所述加速度计组合底座(3)上，将所述多个减振器(1)、加速度计安装支架(2)包裹在其中。

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