МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ ВИБРОИЗОЛЯТОР

Полезная модель относится к средствам виброзащиты прецизионной (высокоточной) аппаратуры в различных областях техники, в частности, для снижения вибровозмущений от двигателей-маховиков на космических аппаратах (КА) с целевой прецизионной аппаратурой.
Известен амортизатор, содержащий цилиндрический корпус с закрепленными на его внутренних поверхностях постоянными магнитами, смонтированный внутри корпуса поршень также с закрепленными на нем постоянными магнитами, и магнитную рабочую среду, заполняющую полость корпуса (Патент RU №2002139, от 11.10.1990 г, МПК: F16F 6/00).
Недостатком данной конструкции является отсутствие связей источника виборовозмущений (электромаховичные исполнительные органы) с изолируемым объектом (корпус КА с установленной на нем прецизионной аппаратурой) в низкочастотной области для передачи управляющих моментов, что не позволяет использовать конструкцию амортизатора в конструкциях с электромаховичными исполнительными органами.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является амортизирующее устройство, содержащее корпус, состоящий из, смонтированных соосно, подвижной и неподвижной частей, выполненных в виде полых цилиндров, соединенных между собой упругими элементами и, размещенные в полости корпуса, постоянные магниты и магнитную рабочую среду (а.с. SU №1060831 от 01.03.1982 г., МПК F16F 6/00).
Недостатком данной конструкции является гашение вибровозмущений только в одном направлении (вдоль вертикальной оси), что не позволяет использовать амортизатор в конструкциях с электромаховичными исполнительными органами, создающими дополнительные силы в других направлениях, а также крутящие моменты.
Полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в обеспечении пространственной виброизоляции в области микровозмущений для механических систем с электромаховичными исполнительными органами.
Ниже при раскрытии полезной модели и рассмотрении ее конкретной реализации будут названы и другие виды достигаемого технического результата.
Предлагаемый магнитожидкостный виброизолятор, как и известное, взятое за прототип, устройство, включает корпус, состоящий из, смонтированных соосно, подвижной и неподвижной частей, выполненных в виде полых цилиндров, соединенных между собой упругими элементами и, размещенные в полости корпуса, постоянные магниты и магнитную рабочую среду.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом магнитожидкостном виброизоляторе, в отличие от наиболее близкого к нему известного устройства, подвижная часть корпуса выполнена с глухим торцем и буртиком на внешней поверхности со стороны указанного торца, неподвижная часть корпуса также выполнена с глухим торцем и буртиком с внешней стороны с открытого торца, при этом диаметр данного буртика больше диаметра буртика подвижной части корпуса, кроме того, неподвижная часть корпуса смонтирована с заходом глухим торцем в полость подвижной части, с образованием зазора между стенками подвижной и неподвижной частей корпуса, упругие элементы выполнены в виде пластинчатых опор, каждая изогнута под прямыми углами с образованием зигзагообразной формы, и подвижная часть корпуса соединена с неподвижной частью вертикально закрепленными на их буртиках, равномерно по окружностям, пластинчатыми опорами, постоянные магниты равномерно закреплены в вышеуказанном зазоре на внешней поверхности неподвижной части корпуса, как минимум, в два ряда и обращены одинаковыми полюсами в сторону внутренней поверхности подвижной части корпуса, магнитная рабочая среда представляет собой магнитную жидкость обволакивающую постоянные магниты, зазор с магнитной жидкостью и магнитами загерметизирован посредством мембраны, смонтированной между двумя частями корпуса.
Выполнение упругих элементов в виде пластинчатых опор, каждая из которых изогнута под прямыми углами с образованием зигзагообразной формы и соединение данными опорами двух частей корпуса позволяет гасить высокочастотные возмущения, пропуская низкочастотные возмущения на корпус КА, обеспечивая тем самым передачу управляющих моментов от электромаховичных исполнительных органов и при этом, обеспечивая виброизоляцию прецизионной аппаратуры. Кроме того изогнутая форма опор позволяет разместить виброизолятор в ограниченном пространстве космического аппарата и повысить демпфирующие характеристики самих опор. Магнитная жидкость с постоянными магнитами обеспечивает демпфирование конструкции, а также магнитное поле при воздействии на опоры создает дополнительно магнитострикционный эффект, который повышает демпфирование в данных опорах.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 - общий вид устройства;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.
Предлагаемый магнитожидкостный виброизолятор содержит корпус, состоящий из, смонтированных соосно, подвижной части 1 и неподвижной части 2, выполненных в виде полых цилиндров. Подвижная часть 1 корпуса выполнена с глухим торцем и буртиком на внешней поверхности со стороны указанного торца. Неподвижная часть 2 корпуса также выполнена с глухим торцем и буртиком с внешней стороны открытого торца. Неподвижная часть 2 корпуса смонтирована с заходом глухим торцем в полость подвижной части 1, с образованием зазора 3 между стенками подвижной 1 и неподвижной 2 частей корпуса. В вышеуказанном зазоре 3, на внешней поверхности неподвижной части 2 корпуса равномерно по окружности закреплены, как минимум в два ряда постоянные магниты 4, которые обращены одинаковыми полюсами в сторону внутренней поверхности подвижной части 1 корпуса для создания однородного магнитного поля по окружности. На магниты 4 нанесена магнитная жидкость 5 в количестве, обеспечивающем принятие формы замкнутых силовых линий. Зазор с магнитной жидкостью 5 и магнитами 4 загерметизирован посредством мембраны 6, смонтированной между двумя частями (поз. 1 и 2) корпуса. Подвижная часть 1 корпуса соединена с неподвижной частью 2 вертикально закрепленными на их буртиках, равномерно по окружностям, упругими элементами в виде пластинчатых опор 7. Каждая из опор 7 изогнута под прямыми углами с образованием зигзагообразной формы. Такая форма опор 7 позволяет разместить магнитожидкостный виброизолятор в ограниченном пространстве космического аппарата и повысить демпфирующие характеристики самих опор 7. При этом подвижная часть 1 выполняет роль опоры для электромаховичных исполнительных органов (двигателя-маховика - показан условно) 8, корректирующих положение космического аппарата с прецизионной аппаратурой в пространстве и создаваемые им дополнительные силы и моменты оказывают негативное влияние на указанную аппаратуру.
Устройство работает следующим образом.
При вращении роторов электромаховичных исполнительных органов 8 на корпус космического аппарата передаются возмущения. Данные возмущения можно условно разделить на два типа: полезные - управляющие моменты (в области низких частот до 5 Гц), действующие относительно оси вращения роторов, которые необходимы для корректировки положения космического аппарата в пространстве; негативные - силы и моменты (в среднечастотной области выше 20 Гц), передающиеся по корпусу космического аппарата на прецизионную аппаратуру и мешающие ее надлежащему функционированию.
Если разложить эти возмущения по частотному спектру, то полезные составляющие будут лежать в низкочастотной области. Для того чтобы их сохранить и достоверно передать, необходимо подобрать упругие пластинчатые опоры 7 таким образом, чтобы первые собственные частоты виброизолятора с электромаховичным исполнительным органом 8 были немного выше низкочастотной области с полезными составляющими возмущений. В области частот близких к собственным частотам виброизолятора магнитная жидкость 5 за счет трения о внутреннюю стенку подвижной части 1 корпуса начинает поглощать значительную часть механической энергии, что дает возможность виброизолятору погасить резонансные возмущения. В более высокой области частот идет снижение вибраций за счет ослабления связей между подвижной 1 и неподвижной 2 частями корпуса виброизолятора посредством опор 7. При вращении исполнительных органов 8 создается крутящий момент, который передается на корпус КА, начиная вращать его в сторону обратную создаваемому моменту, обеспечивая управление аппаратом. Ориентация полюсов магнитов в одну сторону и обеспечение однородности магнитного поля позволяет работать виброизолятору симметрично и равномерно в различных направлениях относительно оси виброизолятора.
Особенностью данного магнитожидкостного виброизолятора является способность снижать вибрационные воздействия от работы электромаховичных исполнительных органов, обеспечивая полную пространственную защиту прецизионной аппаратуры на борту, при этом позволяя осуществлять корректировку положения космического аппарата в пространстве.