ПРОСТРАНСТВЕННАЯ УПРУГАЯ ПОДВЕСКА ПРИБОРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА Российский патент 1995 года по МПК B64G1/52 G01G21/24 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к подвескам, обеспечивающим защиту оборудования космического аппарата от низкочастотных колебаний в условиях невесомости.

Наиболее близкой по технической сущности является пространственная упругая подвеска объекта, содержащая амортизаторы, размещенные между объектом и корпусом относительно которого он закреплен и каждый из которых выполнен в виде основной вилки, один конец которой жестко закреплен на корпусе, а свободные концы, направленные в сторону объекта, соединены между собой упругими элементами и размещенным между ними соединительным элементом. Плоскость основной вилки совпадает с вертикальной плоскостью ортагональной системы координат.

Недостатки известной подвески низкая надежность и узкий диапазон защиты от низкочастотных вибраций, обусловленные значительной жесткостью упругих элементов.

Техническая задача решается тем, что в пространственной упругой подвеске прибора космического аппарата, содержащего аммортизаторы, размещенные между корпусом космического аппарата и прибором и каждый из которых выполнен в виде основной вилки, один конец которой жестко закреплен на корпусе космического аппарата, а свободные концы, направленные в сторону прибора, соединены между собой упругими элементами и размещенным между ними соединительным элементом. Плоскость основной вилки расположена в вертикальной плоскости ортагональной системы координат. Она снабжена дополнительными вилками, плоскость каждой из которых перпендикулярна плоскости соответствующей основной вилки и каждая из которых жестко соединена одним концом с прибором, а другими концами, направленными навстречу свободным концам соответствующей основной вилки, соединена соосно расположенными направленными навстречу друг друга пружинами с соединительными элементами соответствующей основной вилки. Упругий элемент выполнен в виде пружины. Оси, проходящие через середину соединительных элементов в линию пересечения плоскостей основной и соответствующей ей дополнительной вилок каждого амортизатора, совмещены с соответствующими осями ортагональной системы координат с началом в центре масс прибора. Окончание пружин,закрепленные на корпусе, основной и дополнительной вилок выполнены диэлектрическими, а соединительный элемент выполнен в виде диска из электроизоляционного материала с изолированным друг от друга металлизированными поверхностями, каждая из которых электрически соединена с парой пружин, одна из которых закреплена на конце основной вилки, а другая на конце соответствующей дополнительной вилки.

На фиг. 1 изображена пространственная упругая подвеска, общий вид; на фиг. 2 амортизатор, общий вид; на фиг. 3 конструкция соединительного элемента.

Подвеска содержит три однотипных амортизатора А, В и С. Амортизаторы располагаются таким образом, что их оси направлены по осям системы координат Х, Y, Z с началом, расположенным в центре масс защищаемого оборудования. Плоскости основных и дополнительных вилок амортизаторов перпендикулярны соответствующим осям координат. Например, плоскость дополнительной вилки IA перпендикулярна оси Y, а плоскость основной вилки IIA перпендикулярна оси (фиг. 1). Такое расположение амортизаторов обеспечивает равножесткость подвески по всем направлениям Х, Y, Z. Каждый амортизатор состоит из двух крестообразно расположенных по углам 90^о основной и дополнительной вилок 1, 2 (фиг. 2). Вилка установлена на защищаемом оборудовании, а вилка 2 на вибрирующем основании. Внутри вилок располагается упругий элемент, изготовленный из пружин 3, расположенных таким образом, что в плане представляют крест. В центре пружины соединены посредством диска 4, свободные концы пружин выполнены диэлектрическими в виде электроизолятора 5. В центре пружины соединены с диском 4, который выполнен из электроизоляционного материала с изолированными друг от друга металлизированными поверхностями 6, 7, каждая из которых электрически соединена с парой пружин, одна из которых закреплена на конце основной вилки 1, а другая на конце соответствующей дополнительной вилки 2.

Подвеска работает следующим образом.

Амортизатор обладает свойством анизотропии, т.е. его жесткость по осям Х и Z в 2 раза больше, чем по оси Y. Для того, чтобы избежать этого нежелательного свойства для подвески, три амортизатора располагаются, как показано на фиг. 1.

Вилки амортизатора 1, закрепленные одна на вибрирующем основании, другая 2 на защищаемом объекте, связаны между собой упругим элементом, выполненным из пружин 3 (цилиндрических, тарельчатых и т.д.). Упругий элемент такой формы амортизатору придает свойства пространственности свойство нелинейности, которое выражается в том, что силовая характеристика амортизатора имеет почти горизонтальный участок, иными словами жесткость амортизатора на этом участке близка к нулевой. Такие амортизаторы называются амортизаторы с квазинулевой жесткостью. На этом участке амортизатор имеет максимальные виброзащитные свойства, так как жесткость его, а значит и восстанавливающие упругие силы практически равны нулю.

При относительном смещении вилок амортизатора происходит деформация пружинного упругого элемента. Такая деформация пружин обеспечивает амортизатору силовую характеристику квазинулевой жесткости. При относительном смещении вилок по оси Х происходит поперечная деформация пружин вилки 2 и малая пружинная деформация пружин вилки 1 (ввиду большой разницы жесткостей пар пружин при продольной и поперечной их деформации, продольную деформацию пружин можно не учитывать). При относительном смещении вилок по оси происходит поперечная деформация пружин вилки 1. При относительном смещении вилок по оси Х происходит совместная поперечная деформация пружин вилки 1 и вилки 2.

Данная конструкция подвески позволяет использовать элементы амортизаторов для передачи к оборудованию (или от него) электрического сигнала за счет электропроводящих поверхностей 6, 7 диска 4.

Использование: в подвесках, обеспечивающих защиту оборудования космического аппарата от низкочастотных колебаний в условиях невесомости. Сущность изобретения: пространственная упругая подвеска выполнена из трех однотипных амортизаторов, оси которых совпадают с осями ортогональной системы координат с началом в центре масс защищаемого оборудования. Каждый из амортизаторов выполнен в виде основной и дополнительной вилок, на концах которых, направленных навстречу друг другу, закреплены пружины, жестко соединенные между собой посредством диска, выполненного из диэлектрического материала с изолированными друг от друга металлизированными поверхностями, каждая из которых электрически соединена с парой пружин, одна из которых закреплена на конце основной вилки, а другая на конце дополнительной вилки. Концы пружин соединены с концами вилок электроизоляторами. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ УПРУГАЯ ПОДВЕСКА ПРИБОРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА, содержащая амортизаторы, размещенные между корпусом космического аппарата и прибором и каждый из которых выполнен в виде основной вилки, один конец которой жестко закреплен на корпусе космического аппарата, а свободные концы, направленные в сторону прибора, соединены между собой упругими элементами и размещенным между ними соединительным элементом, причем плоскость основной вилки расположена в вертикальной плоскости ортогональной системы координат, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительными вилками, плоскость каждой из которых перпендикулярна плоскости соответствующей основной вилки и каждая из которых жестко соединена одним концом с прибором, а другими концами, направленными навстречу свободным концам соответствующей основной вилки, соединена соосно расположенными, направленными навстречу друг друга пружинами с соединительными элементами соответствующей основной вилки, причем упругий элемент выполнен в виде пружины, а оси, проходящие через середину соединительных элементов и линию пересечения плоскостей основной и соответствующей ей дополнительной вилок каждого амортизатора, совмещены с соответствующими осями ортогональной системы координат с началом в центре масс прибора. 2. Подвеска по п.1, отличающаяся тем, что окончания пружин, закрепленные на корпусе основной и дополнительной вилок, выполнены диэлектрическими, а соединительный элемент выполнен в виде диска из электроизоляционного материала с изолированными друг от друга металлизированными поверхностями, каждая из которых электрически соединена с парой пружин, одна из которых закреплена на конце основной вилки, а другая на конце соответствующей дополнительной вилки.