CN107559371B - 一种基于磁流变技术的半主动隔振器 - Google Patents

一种基于磁流变技术的半主动隔振器 Download PDF

Info

Publication number
CN107559371B
CN107559371B CN201710801996.XA CN201710801996A CN107559371B CN 107559371 B CN107559371 B CN 107559371B CN 201710801996 A CN201710801996 A CN 201710801996A CN 107559371 B CN107559371 B CN 107559371B
Authority
CN
China
Prior art keywords
corrugated pipe
damping
liquid filling
end cover
filling cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710801996.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107559371A (zh
Inventor
田利梅
魏大忠
罗睿智
武登云
田兴
张激扬
姚宁
宋萌
王虹
赵严
马文栋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Control Engineering
Original Assignee
Beijing Institute of Control Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Control Engineering filed Critical Beijing Institute of Control Engineering
Priority to CN201710801996.XA priority Critical patent/CN107559371B/zh
Publication of CN107559371A publication Critical patent/CN107559371A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107559371B publication Critical patent/CN107559371B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

一种基于磁流变技术的半主动隔振器，将磁流变液用于控制力矩陀螺、飞轮及载荷整机结构振动控制，可以实现半主动控制，可通过改变磁场来改变磁流体的阻尼及刚度，满足发射段抗力学环境要求和在轨段的振动隔离与抑制需求，体积小、重量轻、可靠性高。

Description

一种基于磁流变技术的半主动隔振器
技术领域
本发明涉及一种隔振器，特别是一种基于磁流变技术的半主动隔振器，适用于对星上执行机构或载荷宽频低振动进行隔离和抑制，属于航天器隔振技术领域。
背景技术
随着我国军事详查、精确掌握战场动态、精密制导、打击效果评估等领域的快速发展，卫星平台姿态精度和稳定度的要求日益提高，同时载荷等对平台的振动指标要求也越来越高。为了减小传递至卫星平台的振动，提高卫星平台姿态精度和稳定度，通常采用的有效方式为在执行机构(控制力矩陀螺)、载荷与卫星平台之间安装隔振器。，1990年发射的“哈勃”太空望远镜、1999年发射的Chandra-X射线望远镜以及正在建造的“韦伯”太空望远镜均在扰振源之一——姿态控制飞轮上安装了被动隔振装置。1999年发射的EOS-AM1卫星为减小有效载荷的振动，采用了在有效载荷安装座上增加粘弹性材料的被动减振方法以及采用压电作动器的主动隔振方法。2006年发射的TacSat2对地观测卫星安装了主被动集合的有效载荷隔振装置。2009年发射的WorldView-2卫星为了获得高品质的图像，同时对控制力矩陀螺与相机采取了隔振措施。
以控制力矩陀螺为例，控制力矩陀螺高速转子在高速旋转过程中，将产生宽频微幅振动，成为星上主要的振源之一，需要用隔振器将控制力矩陀螺产生的振动与卫星平台隔离。隔振器产品要具有较好的在轨微振动隔离性能，就要求隔振器具有比较低的刚度和适当小的阻尼；要具有较好的抗主动段力学环境性能却要求隔振器具有较高的刚度和大阻尼；这两个要求相互制约。
传统的隔振器主要是被动式结构，多以减小或削弱特定频点的设计为主，结构尺寸、构型及重量与被隔振对象相关。这种结构抗主动段力学性能能力弱，难以兼顾在轨和发射段的不同需求。J.Spanos提出了主被动结合的隔振器设计，主要采用以机械弹簧为被动部分，音圈电机作动器为主动部分的隔振器实现了对卫星动量轮的六自由度隔振，可以针对振动频率中相对低频的频率成分进行隔振，而且在可以抗主动段力学影响。但结构相对复杂。目前已有的专利或已申请的专利还未在轨应用，技术实现复杂，可靠性还有待验证。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于磁流变技术的半主动隔振器，通过改变电磁线圈的电流大小和方向来改变磁场方向、强度，从而调节磁流变液的阻尼力和刚度，适用于航天器上执行机构、载荷及其他有隔振需求的产品。
本发明的技术解决方案是：一种基于磁流变技术的半主动隔振器，其特征在于：包括密封端盖、安装端波纹管、激磁线圈、阻尼板、连接端波纹管、连接端盖；
所述安装端波纹管一端与连接端波纹管一端固定连接，所述安装端波纹管另一端采用密封端盖进行密封，所述连接端波纹管另一端采用连接端盖进行密封，所述安装端波纹管、连接端波纹管、密封端盖与连接端盖组成密闭的充液腔，所述充液腔内充有磁流体；
所述阻尼板位于所述充液腔内，将所述充液腔分为两部分；
所述阻尼板上装有用于所述两部分充液腔内磁流体的相互交换的阻尼孔；
所述激磁线圈环绕在安装端波纹管、连接端波纹管外部与阻尼板对应位置处。
进一步地，还包括安装座，所述安装座为一端开口的空心柱结构，所述安装端波纹管与连接端波纹管固定安装在所述安装座内。
所述安装座、安装端波纹管、密封端盖、阻尼板、连接端波纹管、连接端盖通过焊接的方式连成一体。
所述安装座与连接端波纹管为一体成型结构。
所述安装座设有用于激磁线圈走线的出线孔。
进一步地，还包括包裹在激磁线圈周围的线圈保护套。
所述阻尼孔至少两个。
所述阻尼孔的数量与单个阻尼孔截面积的乘积构成阻尼孔面积A，阻尼孔面积A与阻尼板所受阻尼力F、以及阻尼板的截面积A0满足如下关系式：
F＝kA3/A0 1.5，
其中，k为正常数。
所述磁流体为MRF-122EG磁流变液。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明将磁流变液用于控制力矩陀螺、飞轮及类似载荷的振动控制，结构简单可靠，可以实现半主动控制。针对控制力矩陀螺、飞轮产生的宽频微幅振动，具有隔振效果好、隔振范围宽的优点，可以实现对星上执行机构或载荷宽频低振动进行隔离和抑制；同时又可实现很好的抗力学环境性能；
(2)本发明设计了基于磁流变液的可变刚度、阻尼结构，这种结构通过改变电磁线圈的电流大小和方向来改变磁场方向、强度，用来调节磁流变液的阻尼力和刚度，可以极大地提高振动抑制与隔离的针对性和有效性；
(3)本发明设计了基于磁流变液的可变刚度、阻尼结构，可以实现较低的刚度和适当小的阻尼，实现了较好的在轨微振动隔离性能；
(4)本发明设计了基于磁流变液的可变刚度、阻尼结构，可以实现较高的刚度和大阻尼，实现了较好的抗主动段力学性能；解决了在轨段和发射段的振动隔离与抑制要求相互矛盾的问题；
(5)本发明设计了基于波纹管的磁流变液密封结构，这种结构在磁流体失效的情况下，还可作为减振弹簧和流体阻尼器使用，提高了可靠性。
附图说明
图1为本发明剖面示意图。
图2为本发明在不同磁场状态下的磁流体示意图。
具体实施方式
如图1所示基于磁流变技术的半主动隔振器，包括安装座1、密封端盖2、安装端波纹管3、线圈保护套4、激磁线圈5、连接端波纹管7、阻尼板6、连接端盖8。
安装端波纹管3和密封端盖2、阻尼板6构成第一充液腔，连接端波纹管7和连接端盖8、阻尼板6构成第二充液腔，第一充液腔和第二充液腔用于充满磁流体，典型的磁流体如美国Lord公司提供的型号MRF-122EG的磁流变液。
阻尼板6上设计有阻尼孔，磁流体通过阻尼孔在第一充液腔和第二充液腔进行交换，产生阻尼。阻尼孔至少2个，直径1mm。阻尼孔的个数和直径根据需要来进行设计，当阻尼板6的截面积确定的时候，需要大的阻尼效果时，可以适当减小阻尼孔的个数(至少2个)和直径。
阻尼力F与阻尼孔面积(所有阻尼孔的总面积A)以及阻尼板6的截面积A0关系如下：
F＝kA3/A0 1.5。
安装端波纹管3、密封端盖2、阻尼板6、连接端波纹管7、连接端盖8通过焊接的方式连成一体。焊接后，应检查漏率，确保使用时磁流体不发生泄漏。根据安装端波纹管3的波高、节距和厚度对隔振器的弹性进行调节。
密封端盖2上设计有密封螺孔，连接端盖8上设计有充液孔，充液孔用于往第一充液腔和第二充液腔内充入磁流体，充满后用密封螺孔进行密封(实际操作过程中建议产品竖直放置，密封螺孔在上，充液孔在下，便于排出腔内气体)。密封螺孔使用自密封螺钉(螺钉螺纹采用55°或者60°管螺纹，后者在螺钉螺纹上涂密封胶)进行锁紧和密封，防止磁流体的泄露。
安装座1用于固定减振器，设计有安装螺孔，安装螺孔螺纹大小根据发射时的力学冲击来选择，对于重量约10kg的减振对象，安装座1螺纹一般选择M6及以上即可满足需要。连接端盖8上也设计有安装螺孔，用于固定减振对象(控制力矩陀螺、飞轮或者其他载荷)。安装盖与连接端波纹管7通过螺钉或者焊接成一体(设计时也可将安装盖和连接端波纹管7设计成一体)。
激磁线圈5产生电流来改变磁流体的内阻尼特性，设计在安装端波纹管3、固紧端波纹管6与安装座1之间，安装座1设计有出线孔用于激磁线圈5走线。
结合附图2说明本发明的几种工作状态如下：
在发射的主动段是，将激磁线圈5通电，加大减振器刚度，避免火箭产生的振动对减振对象造成破坏，如图2中的c)强磁场状态。
在轨工作时，根据星体的振动情况，调节激磁线圈5的电流，从而改变减振器刚度、加大减振器的阻尼，从而避免减振对象产生的振动对星体造成影响，如图2中的b)弱磁场状态。
如果激磁线圈5或者其线路失效，磁流体仅靠本身的流体特性和波纹管的弹簧特性起作用，磁流体如如图2中的a)无磁场状态。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (3)

1.一种基于磁流变技术的半主动隔振器，其特征在于：包括密封端盖(2)、安装端波纹管(3)、激磁线圈(5)、阻尼板(6)、连接端波纹管(7)、连接端盖(8)；
所述安装端波纹管(3)一端与连接端波纹管(7)一端固定连接，所述安装端波纹管(3)另一端采用密封端盖(2)进行密封，所述连接端波纹管(7)另一端采用连接端盖(8)进行密封，所述安装端波纹管(3)、连接端波纹管(7)、密封端盖(2)与连接端盖(8)组成密闭的充液腔，所述充液腔内充有磁流体；
所述阻尼板(6)位于所述充液腔内，将所述充液腔分为两部分；磁流体通过阻尼孔在第一充液腔和第二充液腔进行交换，产生阻尼；
所述阻尼板(6)上装有用于所述两部分充液腔内磁流体的相互交换的阻尼孔；
所述激磁线圈(5)环绕在安装端波纹管(3)、连接端波纹管(7)外部与阻尼板对应位置处；
还包括安装座(1)，所述安装座(1)为一端开口的空心柱结构，所述安装端波纹管(3)与连接端波纹管(7)固定安装在所述安装座(1)内；
所述安装座(1)、安装端波纹管(3)、密封端盖(2)、阻尼板(6)、连接端波纹管(7)、连接端盖(8)通过焊接的方式连成一体；或所述安装座(1)与连接端波纹管(7)为一体成型结构；
所述安装座(1)设有用于激磁线圈(5)走线的出线孔；
还包括包裹在激磁线圈(5)周围的线圈保护套(4)；
所述阻尼孔至少两个。
2.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的半主动隔振器，其特征在于：所述阻尼孔的数量与单个阻尼孔截面积的乘积构成阻尼孔面积A，阻尼孔面积A与阻尼板(6)所受阻尼力F、以及阻尼板(6)的截面积A0满足如下关系式：
F＝kA3/A0 1.5，
其中，k为正常数。
3.根据权利要求1所述的基于磁流变技术的半主动隔振器，其特征在于：所述磁流体为MRF-122EG磁流变液。
CN201710801996.XA 2017-09-07 2017-09-07 一种基于磁流变技术的半主动隔振器 Active CN107559371B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710801996.XA CN107559371B (zh) 2017-09-07 2017-09-07 一种基于磁流变技术的半主动隔振器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710801996.XA CN107559371B (zh) 2017-09-07 2017-09-07 一种基于磁流变技术的半主动隔振器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107559371A CN107559371A (zh) 2018-01-09
CN107559371B true CN107559371B (zh) 2020-09-18

Family

ID=60980033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710801996.XA Active CN107559371B (zh) 2017-09-07 2017-09-07 一种基于磁流变技术的半主动隔振器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107559371B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110985588B (zh) * 2019-11-15 2020-11-20 北京控制工程研究所 一种基于超声波电机调节的变阻尼隔振器
CN111207175B (zh) * 2020-03-13 2021-07-16 义乌市丹航科技有限公司 一种起落架用油气减震器
CN112231861B (zh) * 2020-10-16 2021-07-06 哈尔滨工业大学 一种抑制调姿共振的集群式控制力矩陀螺隔振方法
CN112984030B (zh) * 2021-03-03 2022-04-19 重庆大学 具有波纹管变形吸排的磁流变减震器
CN114607722B (zh) * 2022-03-31 2024-04-02 长光卫星技术股份有限公司 用于光学遥感卫星微振动的半主动隔振平台及装配方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07139578A (ja) * 1993-11-12 1995-05-30 Fuji Polymertech Kk 可変減衰形粘性流体ダンパー
JPH07233843A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ダンパ
CN1203328A (zh) * 1998-06-05 1998-12-30 李长青 无磨损汽车减震器
CN1239197A (zh) * 1998-12-02 1999-12-22 刘尚举 波纹管液压减振器
CN201078432Y (zh) * 2007-08-20 2008-06-25 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 变阻尼减振器
CN101825153A (zh) * 2010-03-26 2010-09-08 北京工业大学 无轴防泄漏粘滞阻尼器
CN201922881U (zh) * 2010-09-07 2011-08-10 吉林大学 汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07139578A (ja) * 1993-11-12 1995-05-30 Fuji Polymertech Kk 可変減衰形粘性流体ダンパー
JPH07233843A (ja) * 1994-02-23 1995-09-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd ダンパ
CN1203328A (zh) * 1998-06-05 1998-12-30 李长青 无磨损汽车减震器
CN1239197A (zh) * 1998-12-02 1999-12-22 刘尚举 波纹管液压减振器
CN201078432Y (zh) * 2007-08-20 2008-06-25 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 变阻尼减振器
CN101825153A (zh) * 2010-03-26 2010-09-08 北京工业大学 无轴防泄漏粘滞阻尼器
CN201922881U (zh) * 2010-09-07 2011-08-10 吉林大学 汽车动力总成半主动控制磁流变液压悬置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107559371A (zh) 2018-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107559371B (zh) 一种基于磁流变技术的半主动隔振器
EP2975293B1 (en) Adaptive three parameter isolator assemblies including external magneto-rheological valves
Cobb et al. Vibration isolation and suppression system for precision payloads in space
JP3375996B2 (ja) 支持構造体と被支持構造体の間で振動を受動的に絶縁するための振動絶縁および減衰装置
EP1848899B1 (en) Improved isolator using externally pressurized sealing bellows
Oh et al. A passive launch and on-orbit vibration isolation system for the spaceborne cryocooler
JP4297978B2 (ja) 重負荷振動絶縁装置
US8327985B2 (en) Two stage vibration isolator
JP6564212B2 (ja) 薄型３パラメータ防振器およびそれらを用いる防振システム
US20080048069A1 (en) Uncoupled vibrion attenuation/isolation devices
US10422405B2 (en) Active strut control for vibration isolation of large payloads
US20120279816A1 (en) Apparatus for Improved Vibration Isolation
CN108644299B (zh) 一种碟簧组合式磁流变阻尼减振器
US8308149B2 (en) Shock and vibration isolation for aircraft brake control valve
KR101178564B1 (ko) 자기장 및 전자기장 차폐장치를 구비한 엠알댐퍼를 사용한 방진마운트
EP2921741A2 (en) Vibration isolator using externally pressurized sealing bellows and an external shaft
Oh et al. Flywheel vibration isolation test using a variable-damping isolator
KR101445500B1 (ko) 발사환경 진동저감 기능을 구비한 우주용 냉각기 미소진동 절연시스템
Li et al. Development and analysis of a variable stiffness damper using an MR bladder
Unsal Semi-active vibration control of a parallel platform mechanism using magnetorheological damping
US8136894B2 (en) Shock and vibration isolation for aircraft brake control valve
CN207292457U (zh) 一种imu气压计组件及无人机
Tan et al. Research on Active-Passive Hybrid Vibration Isolator Based on Piezoelectric Reactor and Micro-Amplitude Isolator
Abhilash et al. Passive Flexural Ring Micro-Vibration Isolator for Spacecraft Actuators
Bennett et al. Vibration Isolation, Steering, and Suppression Mechanism for Space-Based Sensors

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant