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支架式被动减振星箭适配器的分析方法与设计技术

周劭翀  
【摘要】: 使用整星隔振减振技术能够降低卫星在发射过程中受到的动力学载荷。实施整星隔振减振的技术手段大致有两类,一类是嵌入式的隔振器,第二类是研制具有减振功能的星箭适配器替代原适配器。本文主要围绕第二类方案展开,在保持原适配器连接特性基本不变的情况下,设计一种新的被动减振适配器降低卫星响应,改善其动力学环境。 本文主要就减振适配器的设计做了以下几点工作: 1)通过对几种不同方案的比较,选择较具设计潜力的支架式结构作为适配器主体构型。经初步计算,确定支架的数量,使得新适配器能够保持与原适配器相近的刚度特性。支架为套筒结构的减振支撑筒,由外筒、内筒和内外筒之间的阻尼层构成。用理论方法分析了单根减振支撑筒动态性能随阻尼层长度和材料参数的变化。 2)结合粘弹性理论,模型缩聚方法和粘弹性阻尼化为等价粘性阻尼方法,对含有粘弹性阻尼材料的减振支撑筒元件建立缩聚计算模型。和完整有限元模型的对比表明缩聚模型的精度能够满足要求。此计算模型能够描述减振元件各个方向上具有频变特性的阻尼性能,计算规模小,可以直接用于计算频域和时域中的动力学响应。 3)考察了减振适配器的动力学特性,主要计算卫星-适配器组合结构的固有频率,进行了振动台环境试验仿真和星箭耦合载荷分析。分析结果表明,新设计的减振适配器与原适配器相比,其连接特性变化不大,振动台仿真得到的卫星测点加速度传递函数的最大值和均方根值均下降,实际飞行工况的加速度瞬态响应峰值下降,新适配器具有一定的减振功能。 4)制定了减振适配器的优化设计流程,考察了几个适配器结构参数对适配器性能的影响,针对减振适配器搭建优化设计平台,用多目标优化方法对结构参数进行优化计算,得到的经优化设计的适配器能够满足重量、强度、刚度等主要设计要求,具有较好的减振性能。


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