减振隔振与整星及全箭动态特性相互影响的研究
发布时间：2021-04-03 03:22
整星减振、隔振技术能够有效地改善卫星发射过程中的振动环境。设计减振和隔振系统,必然要综合考虑其与卫星、运载火箭整体的耦合作用。无论是采用减振还是隔振技术措施,均会在一定程度上改变全箭系统的动力学特性。动力学特性的变化有可能对系统的飞行控制系统造成不利影响甚至控制失稳,尤其是低刚度隔振装置的加入有可能使星箭系统的基频大幅下降。另一方面,大型运载火箭结构的基频最低可达到1赫兹左右,并且模态密集,卫星的基频最低可达到10赫兹以下。振动抑制对象的大柔性特点也为相对独立的传统隔振系统设计、优化提出了高要求。本论文以星箭支架附加约束阻尼层和一般隔振装置为对象,研究整星减振、隔振与整星及全箭间动态特性的相互影响,从全箭的角度研究减振隔振技术方案的分析和设计。本文首先归纳总结了约束阻尼建模技术和分析方法,并根据整星减振、隔振的工程应用特点,建立了星箭连接支架和能够描述多种构型隔振平台的一般隔振装置的有限元模型和分析模型,发展了约束阻尼层结构混合坐标建模方法。并提取了描述一般隔振装置动力学特性的特征参数。本文应用矩阵特征值摄动方法,建立了约束阻尼层附加刚度和质量与星箭固有特性变化的关系,研究了附加约束阻...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【图文】：
全尺寸支架附加约束阻尼层减振Figure1-1Full-scalePAFTestwithCDLTreatment
图 1-2 整星隔冲击环图 图 1-3 插入式隔振装置（约束阻尼筋板）Figure 1-2 Whole-spacecraft Shock Isolation System Figure 1-3 Insert-Isolation Payload Adaptor1.2.3 减、隔振技术对全箭动态特性影响的研究方法研究卫星/运载火箭系统采用减振技术或隔振技术后的动态特性能否满足工程要求可以通过建立精细的数学模型经过计算和分析星箭系统的动力学模型来获得系统较为精确的各个动态参数，可归结为结构动力学修改重分析问题（DynamicReanalysis，Structural Modification or Updating），或者通过大量试算来进行校核。其逆问题，即设计减振和隔振方案的特征参数以满足星箭系统的动特性要求，则可以归结为在给定星箭系统动态特性参数的约束条件下，优化设计参数的问题。卫星和运载火箭的结构复杂，要获得精细的数学模型必然引入数量庞大的运动自由度。求解系统的动态特性参数则需要进行大规模的数值计算，而减振隔振的设计参数也同时湮没在数值计算的过程中，无法给出设计参数对系统的动态特性影响的历程。对于逆问题的求解一般依赖于迭代计算，动态参数对于设计参数的影响也无从追踪。1.2.3.1 结构动力学修改的重分析方法概况“结构动力学修改”是以结构振动特征值问题的高效重分析方法和结构（修改）
加约束阻尼层筋板提供[36]（图1-3）。整星隔振的完全主动控制方案，目前还没有文献报道，但多自由度主动作动平台及控制方法已研制开发成功，并已成功应用在航天器的高精密设备（如高精度光学平台等）的定位和振动的主动隔离[37,38]。其它新颖的星载设备主动隔振方案也正在进行研究和测试[39~47]，这方面的研究也为整星主动隔振应用提供了技术支持和技术储备。美国CSA公司与Air Force Rearch Laboratory在冲击环被动隔振方案基础上附加了主动控制电磁作动器，目的在于增加由低刚度引起的低频模态的阻尼[39]。Larry Dewell等研制并研究了由非接触式（磁控）传感器和作动器组成的主动控制系统，用于TerristrialPlanetFinder（TPF）飞行器上可见光日冕观测仪的高精度指向（指向精度4 milli-arcseconds）和振动隔离（光学抖动小于5nm）。这组隔振器构成的系统其隔振频率最低可达到零赫兹，且隔振性能不受传感器特性的限制[40,41]。2006 年12 月，美国“Tactical Satellite 2（Tacsat-2）”卫星成功发射
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁致伸缩铺层阻尼板壳结构的振动分析[J]. 梁伟,刘冬欢. 复合材料学报. 2006(06)
[2]氯化丁基橡胶基压电阻尼复合材料的研究[J]. 韩兆芳,梁瑞林,丁国芳. 压电与声光. 2006(04)
[3]基于有理逼近和灵敏度分析的结构动力重分析方法[J]. 张美艳,韩平畴. 振动与冲击. 2006(04)
[4]Epsilon算法在结构模态重分析中的应用[J]. 吴晓明,陈塑寰. 吉林大学学报(工学版). 2006(04)
[5]结构拓扑修改动力学重分析的单步摄动逆迭代法[J]. 何建军,姜节胜. 西北工业大学学报. 2006(03)
[6]FY-2C业务静止气象卫星及发展展望[J]. 李卿,王介康,曹亮. 上海航天. 2005(S1)
[7]螺栓连接接口轴向振动能量耗散特性研究[J]. 傅俊庆,荣见华,张玉萍. 振动、测试与诊断. 2005(03)
[8]摄动法结合Pad逼近在结构拓扑重分析中的应用[J]. 黄海,陈塑寰,孟光. 应用力学学报. 2005(02)
[9]结构动力重分析的向量值有理逼近方法[J]. 孙亮,李顺华,李正光,吴柏生. 吉林大学学报(理学版). 2005(03)
[10]整星隔振技术的研究现状和发展[J]. 张军,谌勇,骆剑,华宏星. 航空学报. 2005(02)
硕士论文
[1]结构拓扑修改动力学重分析方法的研究[D]. 何建军.西北工业大学 2006
本文编号：3116514
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【图文】：
全尺寸支架附加约束阻尼层减振Figure1-1Full-scalePAFTestwithCDLTreatment
图 1-2 整星隔冲击环图 图 1-3 插入式隔振装置（约束阻尼筋板）Figure 1-2 Whole-spacecraft Shock Isolation System Figure 1-3 Insert-Isolation Payload Adaptor1.2.3 减、隔振技术对全箭动态特性影响的研究方法研究卫星/运载火箭系统采用减振技术或隔振技术后的动态特性能否满足工程要求可以通过建立精细的数学模型经过计算和分析星箭系统的动力学模型来获得系统较为精确的各个动态参数，可归结为结构动力学修改重分析问题（DynamicReanalysis，Structural Modification or Updating），或者通过大量试算来进行校核。其逆问题，即设计减振和隔振方案的特征参数以满足星箭系统的动特性要求，则可以归结为在给定星箭系统动态特性参数的约束条件下，优化设计参数的问题。卫星和运载火箭的结构复杂，要获得精细的数学模型必然引入数量庞大的运动自由度。求解系统的动态特性参数则需要进行大规模的数值计算，而减振隔振的设计参数也同时湮没在数值计算的过程中，无法给出设计参数对系统的动态特性影响的历程。对于逆问题的求解一般依赖于迭代计算，动态参数对于设计参数的影响也无从追踪。1.2.3.1 结构动力学修改的重分析方法概况“结构动力学修改”是以结构振动特征值问题的高效重分析方法和结构（修改）
加约束阻尼层筋板提供[36]（图1-3）。整星隔振的完全主动控制方案，目前还没有文献报道，但多自由度主动作动平台及控制方法已研制开发成功，并已成功应用在航天器的高精密设备（如高精度光学平台等）的定位和振动的主动隔离[37,38]。其它新颖的星载设备主动隔振方案也正在进行研究和测试[39~47]，这方面的研究也为整星主动隔振应用提供了技术支持和技术储备。美国CSA公司与Air Force Rearch Laboratory在冲击环被动隔振方案基础上附加了主动控制电磁作动器，目的在于增加由低刚度引起的低频模态的阻尼[39]。Larry Dewell等研制并研究了由非接触式（磁控）传感器和作动器组成的主动控制系统，用于TerristrialPlanetFinder（TPF）飞行器上可见光日冕观测仪的高精度指向（指向精度4 milli-arcseconds）和振动隔离（光学抖动小于5nm）。这组隔振器构成的系统其隔振频率最低可达到零赫兹，且隔振性能不受传感器特性的限制[40,41]。2006 年12 月，美国“Tactical Satellite 2（Tacsat-2）”卫星成功发射
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁致伸缩铺层阻尼板壳结构的振动分析[J]. 梁伟,刘冬欢. 复合材料学报. 2006(06)
[2]氯化丁基橡胶基压电阻尼复合材料的研究[J]. 韩兆芳,梁瑞林,丁国芳. 压电与声光. 2006(04)
[3]基于有理逼近和灵敏度分析的结构动力重分析方法[J]. 张美艳,韩平畴. 振动与冲击. 2006(04)
[4]Epsilon算法在结构模态重分析中的应用[J]. 吴晓明,陈塑寰. 吉林大学学报(工学版). 2006(04)
[5]结构拓扑修改动力学重分析的单步摄动逆迭代法[J]. 何建军,姜节胜. 西北工业大学学报. 2006(03)
[6]FY-2C业务静止气象卫星及发展展望[J]. 李卿,王介康,曹亮. 上海航天. 2005(S1)
[7]螺栓连接接口轴向振动能量耗散特性研究[J]. 傅俊庆,荣见华,张玉萍. 振动、测试与诊断. 2005(03)
[8]摄动法结合Pad逼近在结构拓扑重分析中的应用[J]. 黄海,陈塑寰,孟光. 应用力学学报. 2005(02)
[9]结构动力重分析的向量值有理逼近方法[J]. 孙亮,李顺华,李正光,吴柏生. 吉林大学学报(理学版). 2005(03)
[10]整星隔振技术的研究现状和发展[J]. 张军,谌勇,骆剑,华宏星. 航空学报. 2005(02)
硕士论文
[1]结构拓扑修改动力学重分析方法的研究[D]. 何建军.西北工业大学 2006
本文编号：3116514
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3116514.html
