[发明专利]卫星动量轮被动隔振的弹性平面索网隔振结构和隔振平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种轻质被动隔振结构，具体涉及一种用于卫星动量轮在轨微振动控制的装置，该装置是由具有预紧力的弦索网线交叉编织而成的弹性平面索网隔振结构，属于减振领域。

背景技术

当今航天技术已对社会、军事、经济产生重要影响，各种卫星（如测绘卫星、侦察卫星、深空探测卫星、激光通信卫星等）对卫星指向性和观测分辨率的要求不断升级，如成像侦察卫星搭载的合成孔径雷达为了实现0.98m的最优分辨率，天线所能容许的指向精度必须在0.5角秒之内。同时，航天器上的动量轮、控制力矩陀螺、反作用喷气装置等运动部件又会不同程度地使航天器平台受到振动，引起精密的光学敏感器件和观测载荷的性能指标大幅降低，甚至失去观测目标，如干涉仪受外部环境1×10^-3 g以上的振动干扰，就可能失去成像能力。因此，必须采取适当措施保证敏感载荷处于“超静”的振动量级环境下，以实现高精度高分辨率成像。卫星在轨振动所包括的振动源包括动量轮等高速转动部件、太阳翼驱动机构、红外相机摆镜等摆动部件，研究表明，动量轮工作时产生的扰动是影响有效载荷成像质量的主要扰动源。动量轮是高精度长寿命卫星姿态控制的执行机构，具有燃料消耗少，控制精度高，对光学探测仪无环境污染，寿命长，质量轻，体积小等优点。微振动测试表明，整星的微振动环境在1×10^-3 g量级，与敏感载荷工作环境要求差距比较大（敏感载荷一般要求1×10^-4 g，悬浮加速度计要求1×10^-6～-9 g）。因为不平衡量的存在，高速旋转的动量轮引起底部安装板的响应一般为50×10^-3 g左右，引起探测仪与平台界面上的振动响应量级最高可达5×10^-3 g，远超出探测仪正常工作的允许范围。因此，必须对卫星平台的微振动干扰进行严格控制。

目前降低动量轮扰动的主要措施方案包括如下几种：一是降低振源的振动输出能量，如降低动量轮质量不平衡所产生的微振动；二是控制微振动传递过程，如利用局部刚度优化和局部阻尼处理等手段；三是通过减隔振、吸振技术降低传递到敏感载荷位置的能量。上述三种方案中，降低振源输出能量方面的研究主要集中在采用控制补偿方式抑制磁悬浮飞轮的振动，但是目前的技术能力仅能达到目前的最小静不平衡和动不平衡量；控制微振动传递过程主要通过局部刚度优化，在结构应变较大区域铺设约束阻尼层，减弱结构共振时的峰值，实现振动能量的最大耗散和衰减，但是当扰动源的频率远低于结构板的一阶固有频率（100Hz以上）时，该方案难以完全发挥约束阻尼层的减振优势，而且加强结构局部刚度，增加了卫星结构的质量，这些质量对于卫星在轨运行是多余的，因而增加了发射成本，特别是降低了卫星宝贵的有效载荷的能力；利用减隔振技术和吸振技术降低微振动的研究可以有效抑制传递到敏感载荷安装界面的响应水平。

减隔振技术和吸振技术包括两种，一种是针对敏感载荷进行隔振处理，另一种是针对干扰源进行减隔振和吸振处理。在干扰源如动量轮被动隔振方面，D. Kamesh等人【D. Kamesh, R. Pandiyan, A. Ghosal, Modeling, Journal of Sound and Vibration, 329 (2010) : 3431-3450.】采用柔性支架对动量轮进行被动隔振，并进一步在支架上附加压电作动器对支架实施主动隔振，取得了较好的隔振效果【D. Kamesh, R. Pandiyan, A. Ghosal, Journal of Sound and Vibration, 331 (2012): 1310-1330.】。但是柔性支架结构具有重量不够轻，刚度难以调节及无法将振动转化为分布力的不足。

发明内容

对于平面索网类结构，当其弦索结构被张紧力张紧时，其在垂直于弦索的方向会产生刚度，提供弹性，可以用于隔振设计。相对于柔性支架结构，平面索网类结构具有质量轻、刚度可调节及可将振动力转化为分布力的优势，因此，其能够提高卫星结构的有效载荷，且设计简单，隔振性能更优。基于此，本发明提供一种用于卫星动量轮被动隔振的弹性平面索网隔振结构和隔振平台。

本发明的技术方案如下：

一种用于卫星动量轮在轨微振动控制的弹性平面索网隔振结构，包括由具有预紧力的弦索网线交叉编织而成的弹性平面索网。

较佳地，所述弹性平面索网的弦索网线为纵横交叉编织。

较佳地，所述弹性平面索网设置为疏密度可以调节。

较佳地，所述弹性平面索网设置为弦索网线预紧力可以调节。