厦门技术助“梦天”稳稳上岗
在梦天实验舱发射任务中,厦企的粒子阻尼技术发挥了减振降冲击的关键作用
2022-11-07 00:00来源:厦门日报

 梦天实验舱与长征五号B遥四运载火箭组合体(资料图/新华社发)

  本报记者 吴君宁

  10月31日下午,中国空间站梦天实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭成功发射升空,在部分关键环节中,有一支“厦门力量”的助力。

  长征五号B遥四运载火箭被亲切地称为“胖五”,是我国近地轨道运载能力最大的火箭,这也意味着舱箭分离时冲击力巨大。在“胖五”和梦天实验舱分离、梦天实验舱暴露平台展开时,厦门振为科技有限公司的粒子阻尼技术都提供了关键技术保障。

  “双隔冲框”+“阻尼盒”确保舱箭安全分离

  为了当好运送空间站舱段的“专属列车”,“胖五”上集合了四大关键硬核科技:超大整流罩、“零窗口发射”、大直径舱箭分离、大推力直接入轨。振为科技的粒子阻尼技术在大直径舱箭分离关键技术中发挥了大作用。

  “梦天舱和胖五的连接接口直径超过4米,既要确保安全分离,又要尽量将分离过程中出现的冲击环境等不利影响降到最低,此次采用的是‘双隔冲框+阻尼盒’的降冲击方案。”振为科技的技术带头人——我市“双百”人才、厦大航空航天学院教授肖望强介绍。

  粒子阻尼技术是一种新型振动被动控制技术,通过颗粒体和阻尼器构成一个耦合、封闭的非线性系统,依靠摩擦和非弹性碰撞,迅速地耗散动能,实现减振降冲击的效果。

  也就是说,运载火箭一级发动机关机时,约140吨的推力在几秒钟之内消失,相当于一辆140吨高速行驶的火车突然刹车,还要稳稳停靠在指定位置,然后让“乘客”顺利下车。

  肖望强团队研发的“阻尼盒”,只有数毫米大小,巧妙地嵌入“隔冲框”中,形成完美配合,在分离中实现了减振降冲击的效果。面对太空中微重力环境、极端的温差变化等严苛考验,“阻尼盒”依然能保持性能的稳定,为舱箭成功分离提供有力保障,实现了我国大直径舱箭分离降冲击技术的重大突破。

  振为科技自5年前从厦门市产业研究院孵化器诞生以来,在市科技局支持下先后入选新型研发机构、获省科技进步奖一等奖等荣誉,2019年开始参与长征五号B运载火箭研制,他们的粒子阻尼技术已经第四次应用在火箭上,在国家装备振动、噪声控制领域一直占据顶尖地位。

  粒子柔性耗能胞元装置最大化降冲击

  跟随梦天实验舱一起遨游太空的,也有振为科技的柔性粒子阻尼装置。

  11月1日,梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口。

  舱箭分离成功后,梦天实验舱就能“伸伸懒腰”,调整到最佳的对接姿势。这个过程中,舱外暴露实验平台的展开至关重要。振为科技的粒子阻尼技术首次应用在了空间站载荷舱上。

  “我国空间站的载荷舱重量超过了20吨,空间站的载荷舱暴露平台须满足飞行时牢牢固定、分离时迅速可靠的矛盾需求,所以分离时的瞬态强冲击环境直接关系到任务成败。”肖望强介绍,为显著将空间站暴露平台展开瞬间的冲击降低,他们运用粒子阻尼技术首创性研制出粒子柔性耗能胞元装置,在不降低结构刚度的前提下,实现最大化的降冲击效果,并通过了太空环境下的性能考核验证,为11月3日梦天载荷舱顺利展开提供了关键技术保障。

  这一高精尖的减振降噪技术,还逐渐在民用领域落地生根,接地气地应用在了百姓日常生活中。近年来,肖望强团队与央企中国金茂合作,创办厦门环寂高科有限公司,将粒子阻尼技术合理运用,成功研发出建筑体大型机电设备全系列减振降噪产品,从设备振动源头解决噪声扰民问题。

  舱箭分离

  难题

  运载火箭一级发动机关机时,约140吨的推力在几秒钟之内消失,相当于一辆140吨高速行驶的火车突然刹车,还要稳稳停靠在指定位置,然后让“乘客”顺利下车。

  解决

  “阻尼盒”嵌入“隔冲框”中,形成完美配合,在分离中实现了减振降冲击的效果。

  梦天实验舱暴露平台展开

  梦天分解示意图。(图/据中新网)

  难题

  我国空间站的载荷舱重量超过了20吨,空间站的载荷舱暴露平台须满足飞行时牢牢固定、分离时迅速可靠的矛盾需求。

  解决

  首创性研制出粒子柔性耗能胞元装置,在不降低结构刚度的前提下,实现最大化的降冲击效果,并通过了太空环境下的性能考核验证。

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