衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間,各種姿控裝置如控制力矩陀螺正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列幅值小,頻譜寬的微振動(dòng),這種微振動(dòng)會(huì)嚴(yán)重降低高分辨衛(wèi)星上搭載光學(xué)載荷的成像質(zhì)量。采用橡膠減振器是減輕微振動(dòng)對(duì)光學(xué)載荷影響的好方法,硅橡膠減振器質(zhì)量輕,可靠性高,同時(shí)具有良好的耐高低溫性能、耐輻照性能等,在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但傳統(tǒng)硅橡膠損耗因子低,模量變化大,難以滿足微振動(dòng)小量級(jí)、小位移環(huán)境下的減振需要。本文從硅橡膠體系調(diào)控著手,圍繞硅橡膠苯基含量,硫化體系,補(bǔ)強(qiáng)體系,阻尼添加劑等開展了一系列研究,基于30μm的微小振幅下,研究了硅橡膠在動(dòng)態(tài)力學(xué)性能及其與硅橡膠結(jié)構(gòu)、組成之間的關(guān)系,旨在制備一種能滿足空間微振動(dòng)環(huán)境減振要求的阻尼硅橡膠材料。以下是本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論:（1）以含大體積苯基側(cè)基的甲基苯基硅橡膠為基膠,制備了不同苯基含量的阻尼硅橡膠,研究了苯基含量對(duì)硅橡膠物理機(jī)械性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響,結(jié)果表明隨苯基含量提高,硅橡膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度升高,損耗因子提高,但模量變化幅度增大。在-30～70℃的范圍內(nèi),低苯基硅橡膠Ph-5%的損耗因子只有0.2左右,而苯基含量為20%的硅橡膠Ph-20%最大損耗因子... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

粘流阻尼器的剖面示意圖[9]

任子初：空間微振動(dòng)高效減振用阻尼硅橡膠的制備及性能研究-4-科院長(zhǎng)春精密機(jī)械研究所等單位研究了金屬波紋管及阻尼液微振動(dòng)減振器及其原理，但由于長(zhǎng)期使用存在密封問(wèn)題，此類減振器還未進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。1.2.2金屬隔振彈簧清華大學(xué)鄭鋼鐵團(tuán)隊(duì)為CMG設(shè)備研制了金屬橡膠彈簧，隔振器由殼體、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)桿、金屬絲網(wǎng)絡(luò)材料構(gòu)件、柔性鉸、微調(diào)彈簧、殼體上下端蓋構(gòu)成，具有耐發(fā)射段大量級(jí)力學(xué)環(huán)境強(qiáng)、耐空間環(huán)境能力突出等優(yōu)點(diǎn)，但存在著小位移下阻尼低、長(zhǎng)期使用產(chǎn)生金屬磨屑等問(wèn)題[12]。隔振彈簧的阻尼比較低，共振時(shí)放大明顯，可以搭配其他高阻尼比的阻尼器共同使用。例如，某高光譜分辨率的干涉儀能夠承受的加速度量級(jí)為1.0×10–2g，但實(shí)際在軌微振動(dòng)擾動(dòng)已經(jīng)達(dá)到了2.4×10–2g，范斌[13]采用4個(gè)隔振彈簧和4個(gè)電磁阻尼器（圖1.2）并聯(lián)的方式，將干涉儀加速度響應(yīng)峰值降低到0.8×10–2g，滿足了使用需求。其中電磁阻尼器主要依靠導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)形成渦流產(chǎn)生阻尼力，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能耗散。圖1.2某干涉儀中采用的隔振彈簧和電磁阻尼器Fig.1.2Vibrationisolationspringandelectromagneticdamperusedinaninterferometer1.2.3橡膠減振器橡膠減振器重量輕，體積小，可靠性和魯棒性高，在振動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而且橡膠本身阻尼高，可以提供更好的能量衰減作用，對(duì)于沖擊和低頻放大也有著更好的抑制作用，并且可以根據(jù)需要選擇不同的膠料壓制出符合剛度的樣品。如圖1.3是國(guó)際空間站開發(fā)的微振動(dòng)橡膠減振器[14]，通過(guò)在設(shè)備連接處增加了一組上下對(duì)稱的橡膠墊圈將原有的剛性連接改為柔性連接。即在振源與有效載荷的傳播路徑中增加一個(gè)橡膠減振器，阻礙振動(dòng)的傳播，同時(shí)將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能耗散。

中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院碩士學(xué)位論文-5-圖1.3國(guó)際空間站上應(yīng)用的橡膠隔振墊Fig.1.3RubbervibrationisolationpadsforInternationalSpaceStation類似的還有歐空局METOP氣象衛(wèi)星搭載的干涉儀上使用的橡膠減振裝置，該減振裝置同時(shí)也應(yīng)用到了第二代靜止軌道氣象衛(wèi)星(MTG)的微振動(dòng)控制系統(tǒng)中[15]。這種橡膠減振器技術(shù)成熟，實(shí)際使用中又具有靈活多變的可操作性，考慮到微振動(dòng)所處的空間環(huán)境，一般采用硅橡膠來(lái)制作。英國(guó)Surrey空間中心[16]研制的低擾動(dòng)輕型控制力矩陀螺上就使用了硅橡膠減振器（圖1.4），有效減輕了微振動(dòng)對(duì)光學(xué)載荷造成的影響，并通過(guò)動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析（DMA）的方法評(píng)估了該材料的在微小動(dòng)態(tài)應(yīng)變下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。圖1.4英國(guó)Surrey空間中心研制的硅橡膠隔振器Fig.1.4SiliconerubbervibrationisolatorinventedbySurreySpaceCenter,UK

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3543002