CN118008996A - 航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，涉及航天器隔振降噪技术领域。本发明包括变阻尼变刚度液体隔振器、隔振器过渡支架、基座、锁紧与释放装置、顶杆、环形连接板，四只变阻尼变刚度液体隔振器倾斜地、对称分布于环形连接板与基座之间，形成对称的并联隔振***，每只液体隔振器的上端均通过过渡支架与环形连接板的下安装面由螺钉连接，下端均通过过渡支架与基座由螺钉连接。本发明在主动段保护了控制力矩陀螺，在在轨段抑制了控制力矩陀螺的微振动，提高了航天器舱内精密有效载荷的工作质量，降低了控制力矩陀螺微振动对舱内噪声量级的贡献。

Description

航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***

技术领域

本发明属于航天器隔振降噪领域，具体地说，涉及一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***。

背景技术

控制力矩陀螺控制力矩陀螺是航天器用于进行姿态控制的大惯量、高转速精密执行部件，需要对其进行隔振。另一方面，由于控制力矩陀螺在发射阶段面对的是随机、宽带但以低频能量为主的大振幅环境，而在在轨段面对的是随机、宽带但以高频能量为主的小振幅环境，因此这对控制力矩陀螺隔振器及***提出了高性能、具有环境适应性的要求。

现有航天器控制力矩陀螺隔振技术方案一般可以分为两大类：被动隔振和主被动一体化隔振，隔振构型一般是采用并联或者Steward平台方式，以实现多自由度隔振。在被动隔振方式中，专利文献CN210526884U提出了一种固定阻尼孔的波纹管流体阻尼器原理图用于控制力矩陀螺的隔振，专利文献CN106005484B和CN110566630B都提出了横槽弹簧内套阻尼器的隔振方式，专利文献CN110803306B主要是阐述了针对控制力矩陀螺集群隔振***的复杂机械支架技术。上述被动隔振方式中由于阻尼方式固定或者单一，造成其隔振频宽受限。

为了提高被动式隔振器的性能，欧洲专利文献EP0623763B1、EP2518366B1以及中国专利文献CN104632989B、CN104389943B中均提出了三参数的隔振器，三参数隔振器与两参数隔振器相比，其在高频段的隔振性能明显提高了，但在低频段特别是在共振峰区域的隔振性能并没有提高。

为了提高上述被动隔振器或***在频宽尤其是在低频段的不足，采用主被动一体化隔振的方案被提出和研究，譬如专利文献CN103587724B、CN106286692B、CN105000201B都提出了由被动式隔振元件叠加压电作动器的一体化隔振方案，专利文献CN115897837A提出了由波纹管液体阻尼叠加音圈电机作动器的隔振器方案。主被动一体化隔振器或***在航天工程上的明显缺点是需要配置电源、传感器、控制器等设备，这明显增加了隔振***的复杂程度、降低了可靠性。

综上所述，要研制可靠性高、能高效抑制航天器控制力矩陀螺振动与冲击的具有环境适应性的宽频带隔振***，尚待解决的关键技术问题包括：

1、高性能的隔振***首先需要有高性能的隔振器件，现有隔振器件一般都是固定阻尼、固定刚度的，这使得隔振器不具环境适应性，隔振频宽受限，因此需要设计有适应性的、阻尼和刚度能变化的隔振器。

2、现代航天器主要朝着大型化、载人化方向发展，因此其控制力矩陀螺规格一般较大，在主动段采用隔振***承载明显存在可靠性问题，因此在主动段最好采用锁紧的方式，这样就要求控制力矩陀螺隔振***在主动段具有一定的压缩柔性，在在轨段首先能高效缓解控制力矩陀螺的解锁释放冲击，然后在控制力矩陀螺正常工作阶段能有效抑制控制力矩陀螺产生的微振动，避免控制力矩陀螺微振动对舱内精密有效载荷工作质量或噪声量级的影响。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，包括变阻尼变刚度液体隔振器、隔振器过渡支架、基座、锁紧与释放装置、顶杆、环形连接板，四只变阻尼变刚度液体隔振器倾斜地、对称分布于环形连接板与基座之间，形成对称的并联隔振***，每只液体隔振器的上端均通过过渡支架与环形连接板的下安装面由螺钉连接，下端均通过过渡支架与基座由螺钉连接；两个锁紧与释放装置对称分布于环形连接板的两侧，其上端均与环形连接板的下安装面由螺钉连接，下端均与基座上的锁紧与释放装置安装支架由螺钉连接；两个顶杆对称分布于环形连接板的另外两侧，其下端均与基座上的顶杆安装支架由螺钉连接，其上端为自由端，当锁紧与释放装置处于锁紧状态时，顶杆上端与环形连接板接触，当锁紧与释放装置处于释放状态时，顶杆上端与环形连接板之间存在一定的间隙；环形连接板的上安装面与控制力矩陀螺的四个安装耳板之间通过螺钉连接。

可选的，变阻尼变刚度液体隔振器包括活塞组件、主波纹管组件、副波纹管组件、主副波纹管连接法兰、密封圈、硅油、机加工弹簧组件、上连接件、中间连接件和下连接件，两套主波纹管组件分布在活塞组件的上、下方，且均通过其第一法兰与活塞组件由螺栓、螺母连接，在两套主波纹管组件与活塞组件之间均配有密封圈；两套副波纹管组件的第一法兰再通过两套主副波纹管连接法兰，分别与两套主波纹管组件的第二法兰由螺栓、螺母连接，在每组主波纹管组件与连接法兰之间、连接法兰与副波纹管组件之间均配有密封圈；在活塞组件上、下方形成了对称的密封容腔，每个密封容腔分为与主波纹管组件对应的主腔、与副波纹管组件对应的缓冲腔，以及在副波纹管组件与主副波纹管连接法兰之间形成的、连接主腔与缓冲腔的流体通道，在活塞组件上、下方的密封容腔内灌注有硅油作为工作介质。

可选的，变阻尼变刚度液体隔振器中两套中间连接件，其上、下端分别与处于活塞组件上、下方的主副波纹管连接法兰由螺栓、螺母连接，成左右对称布置；上连接件处于中间连接件的上方，其中部与活塞组件通过螺钉连接，其下部与机加工弹簧组件中的卡环通过螺钉连接；下连接件处于中间连接件的下方，其上部与处于活塞组件下方的主副波纹管连接法兰由螺栓、螺母连接；机加工弹簧组件处于下连接件的内部，其下端与下连接件通过螺钉连接，其上端卡环与上连接件的下部通过螺钉连接。

可选的，变阻尼变刚度液体隔振器中活塞组件包括活塞、固定阻尼孔、低频阀和高频阀，在活塞中部加工有一个固定阻尼孔作为主阻尼孔，主阻尼孔的长径比符合厚壁小孔的范畴，即0.5<l/d≤4；低频阀包括低频阀芯、低频阀芯弹簧和低频阀阀座，低频阀芯处于两只低频阀芯弹簧的中间位置，低频阀为常开方式，当活塞上、下振动时，工作介质可以双向通过低频阀；高频阀包括高频阀芯、高频阀芯弹簧和高频阀阀座，高频阀芯被一只高频阀芯弹簧压在阀口上，高频阀为常闭方式，当活塞上、下振动时，工作介质只能从一个方向通过高频阀，因此高频阀一是必须成对配置，二是两只阀方向相反地布置在活塞内；若干只低频阀、高频阀围绕固定阻尼孔呈圆周均布或对称分布，低频阀和高频阀的数量、阀参数均可根据具体隔振***的要求进行优化配置与设计。

可选的，变阻尼变刚度液体隔振器中主波纹管组件包括主波纹管、主波纹管第一法兰和主波纹管第二法兰，优选地，第一法兰和第二法兰在方位上呈90º错位设计，主波纹管和第一法兰、第二法兰均通过焊接方式连接；副波纹管组件包括副波纹管、副波纹管第一法兰、副波纹管第二法兰和容积调整端盖，容积调整端盖处于副波纹管上方，与副波纹管第二法兰通过螺钉连接，在容积调整端盖和副波纹管第二法兰之间配有密封圈；副波纹管与其第一法兰、第二法兰均通过焊接方式连接。

可选的，变阻尼变刚度液体隔振器中，其机加工弹簧组件包括机加工弹簧和卡环，机加工弹簧采用横槽弹簧形式，在自然状态下，卡环着力部分处于横槽弹簧上部卡槽内的中间位置，其上、下面与横槽弹簧之间的间隙相等，间隙量根据隔振***的情况进行优化。

可选的，变阻尼变刚度液体隔振器其力学模型由一只可变阻尼的三参数阻尼器力学模型，并联一只带间隙元件的二级刚度元件构成。

可选的，基座包括底板、侧围板、面板、加强筋、顶杆安装支架、锁紧与释放装置安装支架，侧围板位于底板和面板的中间，侧围板、底板和面板均设计成矩形，侧围板的下端与底板、上端与面板均通过焊接方式连接，在侧围板和底板之间、侧围板和面板之间，均焊接有加强筋阵列；两个锁紧与释放装置安装支架对称分布于基座上的面板的两侧，其下端均通过焊接方式与基座上的面板连接，在两个锁紧与释放装置安装支架的上部均设计有与锁紧与释放装置连接的安装孔位；优选地，两个顶杆安装支架对称分布于基座上的面板的另外两侧，其下端均通过焊接方式与基座上的面板连接，在两个顶杆安装支架的上部均设计有与顶杆连接的安装孔位。

可选的，锁紧与释放装置，采用具有低冲击特点的热切割解锁方式，则锁紧与释放装置主要包括下支撑块、纤维绳圈、热刀组件和上支撑块，下支撑块与基座上的锁紧与释放装置安装支架通过螺钉连接，上支撑块与环形连接板的下安装面通过螺钉连接；纤维绳圈是在隔振***被压紧的状态下、由高强度纤维绳缠绕在上、下支撑块之间形成的，形成对控制力矩陀螺的锁紧力；热刀组件与下支撑块连接、并顶压在纤维绳圈的两侧，当卫星入轨***启动解锁信号后，热刀组件被通电加热产生高温，由此对纤维绳圈实施切割，从而对控制力矩陀螺解锁释放。

可选的，环形连接板，其上安装面上加工有与控制力矩陀螺的四个安装耳板通过螺纹连接的孔位，其下安装面上加工有分别与四只隔振器过渡支架和两个锁紧与释放装置通过螺纹连接的孔位；隔振器过渡支架包括支架侧板、支架底板，支架侧板与支架底板采用焊接方式连接；每只变阻尼变刚度液体隔振器须配置上、下两个隔振器过渡支架，其中上过渡支架的侧板与隔振器上端通过螺钉连接，上过渡支架的底板与环形连接板的下安装面通过螺钉连接，下过渡支架的侧板与隔振器下端通过螺钉连接，下过渡支架的底板与基座上的面板通过螺钉连接。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果，当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以下所述的所有优点：

本发明隔振***中的变阻尼变刚度液体隔振器采用了波纹管结构方式，这使得本发明不仅能适应和满足控制力矩陀螺在锁紧状态的压缩量需求，并且在在轨段控制力矩陀螺被解锁释放时，能高效缓解控制力矩陀螺的冲击能量，在控制力矩陀螺投入正常工作后，能显著抑制控制力矩陀螺的微振动。

本发明提出的技术方案为航天器控制力矩陀螺提供了一种变阻尼变刚度、宽频带的并联隔振***，在主动段保护了控制力矩陀螺，在在轨段抑制了控制力矩陀螺的微振动，提高了航天器舱内精密有效载荷的工作质量，降低了控制力矩陀螺微振动对舱内噪声量级的贡献。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”与控制力矩陀螺的装配总成示意图。

图2是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”的装配总成示意图。

图3是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的外观轴侧图。

图4是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的俯视图。

图5是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中图4的A-A剖视图。

图6是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的活塞组件的俯视图。

图7是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中图6的B-B剖视图。

图8是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中图6的C-C剖视图。

图9是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的主波纹管组件的结构示意图。

图10是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的副波纹管组件的结构示意图。

图11是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的主副波纹管连接法兰的结构示意图。

图12是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的机加工弹簧组件的结构示意图。

图13是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的力学模型与现有两参数、三参数隔振器力学模型的对比示意图。

图14是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器的振动传递率曲线与现有两参数、三参数隔振器振动传递率曲线的对比示意图。

图15是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中基座的外观轴侧图。

图16是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中锁紧与释放装置的装配示意图。

图17是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中环形连接板结构及其下安装面上的安装孔位的分布示意图。

图18是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中顶杆的装配示意图。

图19是本发明“航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***”中变阻尼变刚度液体隔振器过渡支架的轴侧图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、变阻尼变刚度液体隔振器；11、上连接件；12、中间连接件；13、下连接件；14、副波纹管组件，141、副波纹管，142、副波纹管第一法兰，143、副波纹管第二法兰，144、容积调整端盖；15、主副波纹管连接法兰；16、密封圈；17、主波纹管组件, 171、主波纹管，172、主波纹管第一法兰，173、主波纹管第二法兰；18、活塞组件，181、活塞，182、固定阻尼孔；183、低频阀，1831、低频阀芯，1832、低频阀芯弹簧，1833、低频阀阀座；184、高频阀，1841、高频阀芯，1842、高频阀芯弹簧，1843、高频阀阀座；19、机加工弹簧组件，191、机加工弹簧，192、卡环；1011、下缓冲腔，1012、上缓冲腔，1021、下流体通道，1022、上流体通道，1031、下主腔，1032、上主腔，104、硅油；2、基座，21、底板；22、加强筋，23、侧围板，24、面板，25顶杆安装支架，26、锁紧与释放装置安装支架；3、锁紧与释放装置，31、下支撑块，32、热刀组件，33、纤维绳圈，34、上支撑块；4、环形连接板，41、控制力矩陀螺安装孔位，42、锁紧与释放装置安装孔位，43、隔振器过渡支架的安装孔位；5、顶杆；6、隔振器过渡支架，61、支架侧板，62、支架底板；7、控制力矩陀螺；8、两参数隔振器的力学模型；9、三参数隔振器的力学模型；10、变阻尼变刚度液体隔振器的力学模型。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

请参阅图1-19所示，在本实施例中提供了一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，包括变阻尼变刚度液体隔振器1、隔振器过渡支架6、基座2、锁紧与释放装置3、顶杆5、环形连接板4。

参见图1、图2、图15和图18，四只所述变阻尼变刚度液体隔振器1倾斜地、对称分布于环形连接板4与基座2之间，形成对称的并联隔振***，每只液体隔振器1的上端均通过过渡支架6与环形连接板4的下安装面由螺钉连接，下端均通过过渡支架6与基座2由螺钉连接；两个锁紧与释放装置3对称分布于环形连接板4的两侧，其上端均与环形连接板4的下安装面由螺钉连接，下端均与基座2上的锁紧与释放装置安装支架26由螺钉连接；两个顶杆5对称分布于环形连接板4的另外两侧，其下端均与基座2上的顶杆安装支架25由螺钉连接，其上端为自由端，当锁紧与释放装置3处于锁紧状态时，顶杆5的上端与环形连接板4接触，当锁紧与释放装置3处于释放状态时，顶杆5的上端与环形连接板4之间存在一定的间隙；所述环形连接板4的上安装面与控制力矩陀螺7的四个安装耳板之间通过螺钉连接。但保护范围不限于上述隔振构型，基于上述元器件所组成的所有隔振构型都在保护范围之内。

参见图3、图4、图5和图11，所述变阻尼变刚度液体隔振器1，其包括活塞组件18、主波纹管组件17、副波纹管组件14、主副波纹管连接法兰15、密封圈16、硅油104、机加工弹簧组件19、上连接件11、中间连接件12和下连接件13。两套所述主波纹管组件17分布在活塞组件18的上、下方，且均通过其第一法兰172与活塞组件18由螺栓、螺母连接，在两套主波纹管组件17与活塞组件18之间均配有密封圈16；两套所述副波纹管组件14的第一法兰142再通过两套主副波纹管连接法兰15，分别与所述两套主波纹管组件17的第二法兰173由螺栓、螺母连接，在每组主波纹管组件17与主副波纹管连接法兰15之间、主副波纹管连接法兰15与副波纹管组件14之间均配有密封圈16。由此，上述装配体中，在活塞组件18上、下方形成了对称的密封容腔。上密封容腔分为与主波纹管组件18对应的上主腔1032、与副波纹管组件14对应的上缓冲腔1012，以及在副波纹管组件14与主副波纹管连接法兰15之间形成的、连接上主腔1032和上缓冲腔1012的上流体通道1022；下密封容腔分为与主波纹管组件18对应的下主腔1031、与副波纹管组件14对应的下缓冲腔1011，以及在副波纹管组件14与主副波纹管连接法兰15之间形成的、连接下主腔1031和下缓冲腔1011的下流体通道1021。在所述活塞组件18上、下方的密封容腔内灌注有硅油104作为工作介质，但工作介质不限于硅油，其它具有宽温度范围稳定物理特性的液压油、机械润滑油均在保护范围之内。

参见图3、图4、图5、图12，所述变阻尼变刚度液体隔振器1中，两套所述中间连接件12，其上、下端分别与处于活塞组件18上、下方的主副波纹管连接法兰15由螺栓、螺母连接，成左右对称布置；所述上连接件11处于中间连接件12的上方，其中部与活塞组件18通过螺钉连接，其下部与机加工弹簧组件19中的卡环192通过螺钉连接；所述下连接件13处于中间连接件12的下方，其上部与处于活塞组件18下方的主副波纹管连接法兰15由螺栓、螺母连接；所述机加工弹簧组件19处于下连接件13的内部，其下端与下连接件13通过螺钉连接，其上端卡环192与上连接件11的下部通过螺钉连接。基于上述元件的其它可行的设计布置、连接方式均在本发明保护范围之内。

参见图6、图7和图8，所述变阻尼变刚度液体隔振器1中，活塞组件8包括活塞181、固定阻尼孔182、低频阀183和高频阀184。在活塞181的中部加工有一个固定阻尼孔182作为主阻尼孔，主阻尼孔的长径比符合厚壁小孔的范畴，即0.5<l/d≤4；低频阀183包括低频阀芯1831、低频阀芯弹簧1832、低频阀阀座1833，低频阀芯1831处于两只低频阀芯弹簧1832的中间位置，低频阀183为常开方式，当活塞181上、下振动时，工作介质104可以双向通过低频阀183；高频阀184包括高频阀芯1841、高频阀芯弹簧1842和高频阀阀座1843，高频阀芯1841被一只高频阀芯弹簧1842压在阀口上，高频阀184为常闭方式，当活塞181上、下振动时，工作介质104只能从一个方向通过高频阀184，因此高频阀184一是必须成对配置，二是两只阀方向相反地布置在活塞181内；优选地，若干只低频阀183、高频阀184围绕固定阻尼孔182呈圆周均布或对称分布，低频阀183和高频阀184的数量、阀参数均可根据具体隔振***的要求进行优化配置与设计。但保护范围不限于上述形式，在有些情况下固定阻尼孔采用长径比l/d≤0.5的薄壁小孔也可以，固定阻尼孔、低频阀和高频阀在活塞上的其它可行的布置形式都在保护范围之内。

参见图9、图10，所述主波纹管组件17包括主波纹管171、主波纹管第一法兰172和主波纹管第二法兰173，主波纹管第一法兰172和主波纹管第二法兰173在方位上呈90º错位设计，便于液体隔振器的总体设计，主波纹管171和主波纹管第一法兰172、主波纹管第二法兰173均通过焊接方式连接；所述副波纹管组件14包括副波纹管141、副波纹管第一法兰142、副波纹管第二法兰143和容积调整端盖144，容积调整端盖144处于副波纹管141的上方，与副波纹管第二法兰143通过螺钉连接，在容积调整端盖144和副波纹管第二法兰143之间配有密封圈16，副波纹管141与其第一法兰142、第二法兰143均通过焊接方式连接。但基于上述元件的其它可行角度的错位设计、其它可行的连接方式均在保护范围之内。

参见图12，所述机加工弹簧组件19包括机加工弹簧191和卡环192。机加工弹簧191采用横槽弹簧形式，在自然状态下，卡环192着力部分处于横槽弹簧191上部卡槽内的中间位置，其上、下面与横槽弹簧191之间的间隙相等，间隙量可根据具体隔振***的情况进行优化设计。但其它形式的机加工弹簧，譬如花纹弹簧、螺旋弹簧等都在保护范围之内。

参见图15，所述基座2，其包括底板21、侧围板23、面板24、加强筋22、顶杆安装支架25、锁紧与释放装置安装支架26，侧围板23位于底板21和面板24的中间，侧围板23、底板21和面板24均设计成矩形，侧围板23的下端与底板21、上端与面板24均通过焊接方式连接，在侧围板23和底板21之间、侧围板23和面板24之间，均焊接有加强筋22的阵列；两个锁紧与释放装置安装支架26对称分布于基座2上的面板24的两侧，其下端均通过焊接方式与基座2上的面板24连接，在两个锁紧与释放装置安装支架26的上部均设计有与锁紧与释放装置3连接的安装孔位；两个顶杆安装支架25对称分布于基座2上的面板24的另外两侧，其下端均通过焊接方式与基座2上的面板24连接，在两个顶杆安装支架25的上部均设计有与顶杆5连接的安装孔位。但基于上述元件的其它可行设计形状、其它可行的连接方式均在保护范围之内。

参见图16，所述锁紧与释放装置3采用具有低冲击特点的热切割解锁方式，其主要包括下支撑块31、纤维绳圈33、热刀组件32和上支撑块34，下支撑块31与基座2上的锁紧与释放装置安装支架26通过螺钉连接，上支撑块34与环形连接板4的下安装面通过螺钉连接；纤维绳圈33是在隔振***被压紧的状态下、由高强度纤维绳缠绕在上支撑块34和下支撑块31之间形成的，形成对控制力矩陀螺7的锁紧力；热刀组件32与下支撑块31连接、并顶压在纤维绳圈33的两侧，当卫星入轨***启动解锁信号后，热刀组件32被通电加热产生高温，由此对纤维绳圈33实施切割，从而对控制力矩陀螺7解锁释放。但保护范围不仅限于热切割解锁方式、结构或者材料，其它任何诸如火工、形状记忆合金驱动等可行的锁紧与释放方式、结构或者材料都在保护范围之内。

参见图17，所述环形连接板4，其上安装面上加工有与控制力矩陀螺7的四个安装耳板通过螺纹连接的孔位41，其下安装面上加工有分别与两个锁紧与释放装置3通过螺纹连接的安装孔位42，与四只隔振器过渡支架6通过螺纹连接的安装孔位43。

参见图19、图1和图2，所述隔振器过渡支架6包括支架侧板61、支架底板62，支架侧板61与支架底板62采用焊接方式连接；每只变阻尼变刚度液体隔振器1须配置上、下两个隔振器过渡支架6，其中上过渡支架6的侧板61与隔振器1的上端通过螺钉连接，上过渡支架6的底板62与环形连接板4的下安装面通过螺钉连接，下过渡支架6的侧板61与隔振器1下端通过螺钉连接，下过渡支架6的底板62与基座2上的面板24通过螺钉连接。但其它可行的安装孔位设计、其它可行的连接方式均在保护范围之内。

参见图13和图14，所述变阻尼变刚度液体隔振器1，其力学模型10由一只可变阻尼的三参数隔振器力学模型，并联一只带间隙元件的二级刚度元件构成。力学模型在本发明的保护范围之内。其与现有两参数隔振器力学模型8和三参数阻尼器的力学模型9相比，不仅提供了有适应性可变的阻尼，还提供了有适应性可变的刚度；另一方面，由于在所述液体隔振器1的活塞181中设计了固定阻尼孔182叠加若干频率阀183、184的组合式可变液压阻尼，低频阀183显著降低了隔振器1在低频段特别是在共振峰区域的振动传递率，高频阀184在高频段进一步降低了振动传递率，这使得本发明在宽广的频带内，具备了有适应性、性能优良的液压阻尼；同时设计了线性度优良的机加工弹簧191作为第二级刚度，这使得本发明能适应控制力矩陀螺7在各个不同阶段的振动与冲击环境。

参见图1至图19所描述的实施例，其为航天器控制力矩陀螺7提供了一种变阻尼变刚度、宽频带的并联隔振***，在主动段保护了控制力矩陀螺，在在轨段抑制了控制力矩陀螺的微振动，提高了航天器舱内精密有效载荷的工作质量，降低了控制力矩陀螺微振动对舱内噪声量级的贡献。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，包括：变阻尼变刚度液体隔振器、隔振器过渡支架、基座、锁紧与释放装置、顶杆、环形连接板，其特征在于：四只变阻尼变刚度液体隔振器倾斜地、对称分布于环形连接板与基座之间，形成对称的并联隔振***，每只液体隔振器的上端均通过过渡支架与环形连接板的下安装面由螺钉连接，下端均通过过渡支架与基座由螺钉连接；两个锁紧与释放装置对称分布于环形连接板的两侧，其上端均与环形连接板的下安装面由螺钉连接，下端均与基座上的锁紧与释放装置安装支架由螺钉连接；两个顶杆对称分布于环形连接板的另外两侧，其下端均与基座上的顶杆安装支架由螺钉连接，其上端为自由端，当锁紧与释放装置处于锁紧状态时，顶杆上端与环形连接板接触，当锁紧与释放装置处于释放状态时，顶杆上端与环形连接板之间存在一定的间隙；环形连接板的上安装面与控制力矩陀螺的四个安装耳板之间通过螺钉连接。

2.根据权利要求1所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，活塞组件、主波纹管组件、副波纹管组件、主副波纹管连接法兰、密封圈、硅油、机加工弹簧组件、上连接件、中间连接件和下连接件，两套主波纹管组件分布在活塞组件的上、下方，且均通过其第一法兰与活塞组件由螺栓、螺母连接，在两套主波纹管组件与活塞组件之间均配有密封圈；两套副波纹管组件的第一法兰再通过两套主副波纹管连接法兰，分别与两套主波纹管组件的第二法兰由螺栓、螺母连接，在每组主波纹管组件与连接法兰之间、连接法兰与副波纹管组件之间均配有密封圈；在活塞组件上、下方形成了对称的密封容腔，每个密封容腔分为与主波纹管组件对应的主腔、与副波纹管组件对应的缓冲腔，以及在副波纹管组件与主副波纹管连接法兰之间形成的、连接主腔与缓冲腔的流体通道，在活塞组件上、下方的密封容腔内灌注有硅油作为工作介质。

3.根据权利要求2所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，变阻尼变刚度液体隔振器中两套中间连接件，其上、下端分别与处于活塞组件上、下方的主副波纹管连接法兰由螺栓、螺母连接，成左右对称布置；上连接件处于中间连接件的上方，其中部与活塞组件通过螺钉连接，其下部与机加工弹簧组件中的卡环通过螺钉连接；下连接件处于中间连接件的下方，其上部与处于活塞组件下方的主副波纹管连接法兰由螺栓、螺母连接；机加工弹簧组件处于下连接件的内部，其下端与下连接件通过螺钉连接，其上端卡环与上连接件的下部通过螺钉连接。

4.根据权利要求2所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，变阻尼变刚度液体隔振器中活塞组件包括活塞、固定阻尼孔、低频阀和高频阀，在活塞中部加工有一个固定阻尼孔作为主阻尼孔，主阻尼孔的长径比符合厚壁小孔的范畴，即0.5<l/d≤4；低频阀包括低频阀芯、低频阀芯弹簧和低频阀阀座，低频阀芯处于两只低频阀芯弹簧的中间位置，低频阀为常开方式，当活塞上、下振动时，工作介质可以双向通过低频阀；高频阀包括高频阀芯、高频阀芯弹簧和高频阀阀座，高频阀芯被一只高频阀芯弹簧压在阀口上，高频阀为常闭方式，当活塞上、下振动时，工作介质只能从一个方向通过高频阀，因此高频阀一是必须成对配置，二是两只阀方向相反地布置在活塞内；若干只低频阀、高频阀围绕固定阻尼孔呈圆周均布或对称分布，低频阀和高频阀的数量、阀参数均可根据具体隔振***的要求进行优化配置与设计。

5.根据权利要求2所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，变阻尼变刚度液体隔振器中主波纹管组件包括主波纹管、主波纹管第一法兰和主波纹管第二法兰，优选地，第一法兰和第二法兰在方位上呈90º错位设计，主波纹管和第一法兰、第二法兰均通过焊接方式连接；副波纹管组件包括副波纹管、副波纹管第一法兰、副波纹管第二法兰和容积调整端盖，容积调整端盖处于副波纹管上方，与副波纹管第二法兰通过螺钉连接，在容积调整端盖和副波纹管第二法兰之间配有密封圈；副波纹管与其第一法兰、第二法兰均通过焊接方式连接。

6.根据权利要求2所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，变阻尼变刚度液体隔振器中，其机加工弹簧组件包括机加工弹簧和卡环，机加工弹簧采用横槽弹簧形式，在自然状态下，卡环着力部分处于横槽弹簧上部卡槽内的中间位置，其上、下面与横槽弹簧之间的间隙相等，间隙量根据隔振***的情况进行优化。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，变阻尼变刚度液体隔振器其力学模型由一只可变阻尼的三参数阻尼器力学模型，并联一只带间隙元件的二级刚度元件构成。

8.根据权利要求1所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，基座包括底板、侧围板、面板、加强筋、顶杆安装支架、锁紧与释放装置安装支架，侧围板位于底板和面板的中间，侧围板、底板和面板均设计成矩形，侧围板的下端与底板、上端与面板均通过焊接方式连接，在侧围板和底板之间、侧围板和面板之间，均焊接有加强筋阵列；两个锁紧与释放装置安装支架对称分布于基座上的面板的两侧，其下端均通过焊接方式与基座上的面板连接，在两个锁紧与释放装置安装支架的上部均设计有与锁紧与释放装置连接的安装孔位；优选地，两个顶杆安装支架对称分布于基座上的面板的另外两侧，其下端均通过焊接方式与基座上的面板连接，在两个顶杆安装支架的上部均设计有与顶杆连接的安装孔位。

9.根据权利要求1所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，锁紧与释放装置，采用具有低冲击特点的热切割解锁方式，则锁紧与释放装置主要包括下支撑块、纤维绳圈、热刀组件和上支撑块，下支撑块与基座上的锁紧与释放装置安装支架通过螺钉连接，上支撑块与环形连接板的下安装面通过螺钉连接；纤维绳圈是在隔振***被压紧的状态下、由高强度纤维绳缠绕在上、下支撑块之间形成的，形成对控制力矩陀螺的锁紧力；热刀组件与下支撑块连接、并顶压在纤维绳圈的两侧，当卫星入轨***启动解锁信号后，热刀组件被通电加热产生高温，由此对纤维绳圈实施切割，从而对控制力矩陀螺解锁释放。

10.根据权利要求1所述的一种航天器控制力矩陀螺变阻尼变刚度、宽频带并联隔振***，其特征在于，环形连接板，其上安装面上加工有与控制力矩陀螺的四个安装耳板通过螺纹连接的孔位，其下安装面上加工有分别与四只隔振器过渡支架和两个锁紧与释放装置通过螺纹连接的孔位；隔振器过渡支架包括支架侧板、支架底板，支架侧板与支架底板采用焊接方式连接；每只变阻尼变刚度液体隔振器须配置上、下两个隔振器过渡支架，其中上过渡支架的侧板与隔振器上端通过螺钉连接，上过渡支架的底板与环形连接板的下安装面通过螺钉连接，下过渡支架的侧板与隔振器下端通过螺钉连接，下过渡支架的底板与基座上的面板通过螺钉连接。