空间光学设备多制冷机的组合隔振系统及设计方法

1.本发明涉及制冷机隔振系统，具体涉及空间光学设备多制冷机的组合隔振系统及设计方法。

背景技术：

2.红外成像设备因其具有能够感知目标红外波段信息、工作距离长、抗干扰性强等优势，在各个领域中被广泛应用。
3.红外探测器是红外成像设备的重要组成部分，为保证红外成像设备的成像质量，往往需要对红外探测器及其所在的箱体进行制冷。由于制冷机中运动部件的存在，在制冷过程中制冷机往往会引入一系列振动。随着观测精度的提高，红外探测器对振动的敏感度也越来越高，因此对控制制冷机的振动量级要求也越来越高，为满足高精度探测需求，急需研究制冷机振动抑制技术。
4.另外，空间光学系统对空间利用率的要求很高，制冷机及其隔振组件的安装空间相应地就很苛刻。在保证制冷功能的前提下，尽量为主功能模块留出更多的空间也至关重要。
5.传统的制冷机隔振系统通常对单一制冷机进行单级或多级隔振，但这种方法的系统结构复杂、隔振效率低，并且极大地占用了安装空间。

技术实现要素：

6.本发明的目的是解决现有隔振系统隔振效率低、空间利用率低的技术问题，而提供空间光学设备多制冷机的组合隔振系统及其设计方法。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
8.一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，包括n个制冷机隔振结构、制冷机支撑结构3、振动敏感面4、多制冷机总体隔振结构7，其中，n为整数，且n≥2，所述n个制冷机隔振结构用于对应安装n台制冷机，分别为n台制冷机隔振，所述制冷机支撑结构3通过多制冷机总体隔振结构7固定在振动敏感面4上，其特殊之处在于：
9.所述n个制冷机隔振结构分别固定在制冷机支撑结构3上，用于实现n台制冷机采用并联方式固定在制冷机支撑结构3上；
10.或者，n个制冷机隔振结构从上至下依次固定连接在制冷机支撑结构3上，用于实现n台制冷机采用串联方式固定在制冷机支撑结构3上。
11.进一步地，所述n台制冷机采用平铺方式或层叠方式固定在制冷机支撑结构3上。
12.进一步地，所述n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构7位于同一平面内，且n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构7所在的平面经过所述n个制冷机的质心。
13.一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，包括n个制冷机隔振结构、制冷机支撑结构3、振动敏感面4、多制冷机总体隔振结构7，其中，n为整数，且n≥3，所述n个制冷机隔振结构用于对应安装n台制冷机，分别为n台制冷机隔振，所述制冷机支撑结构3通过多制冷
机总体隔振结构7固定在振动敏感面4上，其特殊之处在于：
14.n个制冷机隔振结构中前i个制冷机隔振结构分别固定在第i+1个制冷机隔振结构上，第i+1个制冷机隔振结构与剩余的n-(i+1)个制冷机隔振结构从上至下依次固定连接在制冷机支撑结构3上，用于实现n台制冷机采用串联与并联组合方式固定在制冷机支撑结构3上，其中，i为整数，且2≤i＜n。
15.进一步地，所述n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构7位于同一平面内，且n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构7所在的平面经过所述n个制冷机的质心。
16.一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统设计方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
17.步骤1、根据n台制冷机产生的振动量级m以及到达振动敏感面4后允许的振动量级m0，利用公式η＝(m-m0)/m，确定整机隔振效率η；
18.步骤2、根据整机隔振效率η及空间尺寸限制，分析需要采用的隔振形式，隔振形式的隔振效率由小到大依次为：并联方式隔振但制冷机支撑结构3不隔振，串联方式隔振但制冷机支撑结构3不隔振，并联方式隔振且制冷机支撑结构3隔振，串联方式隔振且制冷机支撑结构3隔振；
19.步骤3、根据确定的隔振形式，确定n台制冷机和制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数；
20.步骤4、根据n台制冷机及制冷机支撑结构3的质量，指定频率处要求的隔振效率，隔振系统与待隔振振动的频率比为1时的隔振效率，以及n台制冷机和制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数，计算n个制冷机隔振结构制冷机总体隔振结构7材料的刚度k及阻尼c；
21.步骤5、根据计算结果选择隔振材料，设计制冷机总体隔振结构7和n台制冷机的制冷机隔振结构使其满足计算结果；
22.步骤6、根据步骤5的设计结果，加工制冷机总体隔振结构7和n台制冷机的制冷机隔振结构，并根据实测结果验证能否满足振动到达振动敏感面4后允许的振动量级要求，若满足要求，完成空间光学设备制冷机的组合隔振系统的设计；若不满足要求，则对制冷机总体隔振结构7和n台制冷机的制冷机隔振结构的刚度k及阻尼c进行修正，直至满足振动到达振动敏感面4的振动量级要求，完成空间光学设备制冷机的组合隔振系统的设计。
23.进一步地，所述步骤1中，n＝2，n台制冷机为第一制冷机1、第二制冷机2。
24.进一步地，步骤3中，所述第一制冷机1、第二制冷机2采用并联方式固定在制冷机支撑结构3上，第一制冷机1、第二制冷机2和制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数t1、t2、t3分别为：
[0025][0026][0027]
[0028]
式中，ab＝(m3s2+c3s+c2s+c1s+k3+k2+k1)(m2s2+c2s+k2)(m1s2+c1s+k1)
[0029]-(c1s+k1)2(m2s2+c2s+k2)-(c2s+k2)2(m1s2+c1s+k1)
[0030]
其中，s为拉普拉斯算子，m为振动敏感面4、第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量和，m1、m2、m3分别为第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量，c1,、c2,、c3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的阻尼，k1、k2、k3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的刚度。
[0031]
进一步地，步骤3中，所述第一制冷机1、第二制冷机2采用串联方式固定在制冷机支撑结构3上，第一制冷机1、第二制冷机2和制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数t1、t2、t3分别为：
[0032][0033][0034][0035]
式中，a
ch
＝(m3s2+c3s+c2s+k3+k2)(m2s2+c2s+c1s+k2+k1)(m1s2+c1s+k1)
[0036]-(m3s2+c3s+c2s+k3+k2)(c1s+k1)
2-(m1s2+c1s+k1)(c2s+k2)2[0037]
其中，s为拉普拉斯算子，m为振动敏感面4、第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量和，m1、m2、m3分别为第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量，c1,、c2,、c3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的阻尼，k1、k2、k3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的刚度。
[0038]
进一步地，所述步骤4具体为：
[0039]
步骤4.1将制冷机支撑结构3分别在指定频率处要求的隔振效率、隔振系统与待隔振振动的频率比为1时的隔振效率分别代入以下公式中，计算得到制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数t3的两个取值：
[0040]
η3＝(x
3-x0)/x3×
100％＝(1-t3)
×
100％
[0041]
其中，η3为制冷机支撑结构3的隔振效率，t3为制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数，x3为制冷机支撑结构3位移，x0为振动敏感面4位移；
[0042]
步骤4.2用步骤4.1的方法分别计算得到第一制冷机1、第二制冷机2到振动敏感面4的传递函数t1的两个取值和t2的两个取值；
[0043]
步骤4.3将t3的两个取值分别代入制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数公式中，联立求得多制冷机总体隔振结构7的刚度k3及阻尼c3；
[0044]
步骤4.4将步骤3.2计算得到的t1的两个取值和t2的两个取值，以及步骤4.3计算得到的c3、k3分别代入第一制冷机1到振动敏感面4、第二制冷机2到振动敏感面4的传递函数中，联立求得第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、制冷机总体隔振结构7的刚度及阻尼。
[0045]
与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：
[0046]
1、本发明提供的多制冷机的组合隔振系统，采用串联或并联的方式将多台制冷机作为一个整体进行隔振，隔振效率高，极大限度地节省了横向空间，优化了空间布局；
[0047]
2、本发明提供的多制冷机的组合隔振系统设计方法，根据空间和隔振效率需求，可灵活选择采用串联、并联、串联+并联组合等方式，优化空间布局，可拓展性强，且隔振效率可控；并且可根据制冷机、支撑结构的重量及各级传递效率要求，对隔振机构进行设计，在优化空间布局的同时，降低单级隔振的难度，实现精准化隔振设计；
[0048]
3、本发明提供的多制冷机的组合隔振系统设计方法，对于相同的隔振效率可选择多种隔振方案及隔振结构，灵活度高。
附图说明
[0049]
图1为本发明空间光学设备多制冷机的组合隔振系统示意图；
[0050]
图2为本发明实施例一空间光学设备多制冷机的组合隔振系统的并联连接方式原理图；
[0051]
图3为本发明实施例二空间光学设备多制冷机的组合隔振系统的串联连接方式原理图；
[0052]
图4为本发明实施例三空间光学设备多制冷机的组合隔振系统的串联+并联连接方式原理图；
[0053]
附图标记说明如下：
[0054]
1-第一制冷机，2-第二制冷机，3-制冷机支撑结构，4-振动敏感面，5-第一制冷机隔振结构，6-第二制冷机隔振结构，7-多制冷机总体隔振结构，8-第一制冷机支撑结构，9-第二制冷机支撑结构，10-第三制冷机，11-第三制冷机隔振结构。
具体实施方式
[0055]
下面结合附图和具体实施例对本发明提出的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统及其设计方法作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。
[0056]
实施例一
[0057]
本实施例提供一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，如图1，包括第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3、振动敏感面4、第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7。
[0058]
第一制冷机1和第二制冷机2采用并联方式固定在制冷机支撑结构3上。如图2所示，第一制冷机1通过第一制冷机隔振结构5固定在制冷机支撑结构3上，第二制冷机2通过第二制冷机隔振结构6固定在制冷机支撑结构3上，制冷机支撑结构3通过多制冷机总体隔振结构7固定在振动敏感面4上。对第一制冷机1、第二制冷机2进行隔振时，第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振机构6、多制冷机总体隔振机构7的安装面经过第一制冷机1、第二制冷机2的质心。
[0059]
第一制冷机1和第二制冷机2均产生振动，所产生振动分别经由第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振机构6传递到制冷机支撑结构3上，再由多制冷机总体隔振结构7传递
到振动敏感面4上，完成振动传递过程。
[0060]
制冷机之间相互没有连接，分别固定在制冷机支撑结构上，这种方式称之为并联固定方式。并联固定方式的特点是制冷机之间相互影响较小，振动传递方式基本不随制冷机的增加而改变。并且制冷机并联固定时，也可根据空间尺寸需要，选择平铺或层叠放置在制冷机支撑结构上。若选择层叠放置，在上层的制冷机需要额外制作更复杂的支撑结构。采用并联固定方式的各制冷机之间虽然没有相互连接，但为了节省空间，处于层叠高层的制冷机需要额外设计支撑结构，在不与低层制冷机及其隔振结构干涉的前提下，保证高层制冷机的安装。
[0061]
本实施例还提供一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统设计方法，包括以下步骤：
[0062]
步骤1、根据制冷机产生的振动量级n以及到达振动敏感面后允许的振动量级n0，利用公式η＝(n-n0)/n，确定整机隔振效率η。
[0063]
步骤2、根据整机隔振效率η及空间尺寸限制，分析需要采用的隔振形式，隔振形式的隔振效率由小到大依次为：并联方式隔振但制冷机支撑结构不隔振，串联方式隔振但制冷机支撑结构不隔振，并联方式隔振且制冷机支撑结构隔振，串联方式隔振且制冷机支撑结构隔振。
[0064]
步骤3、根据确定的隔振形式，确定第一制冷机1、第二制冷机2和制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数；
[0065]
第一制冷机1和第二制冷机2并联固定方式中，第一制冷机1、第二制冷机2和制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数t1、t2、t3分别为：
[0066][0067][0068][0069]
式中，ab＝(m3s2+c3s+c2s+c1s+k3+k2+k1)(m2s2+c2s+k2)(m1s2+c1s+k1)
[0070]-(c1s+k1)2(m2s2+c2s+k2)-(c2s+k2)2(m1s2+c1s+k1)
[0071]
其中，s为拉普拉斯算子，m为振动敏感面4、第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量和，m1、m2、m3分别为第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量，c1,、c2,、c3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的阻尼，k1、k2、k3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的刚度。
[0072]
步骤4、计算第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、制冷机总体隔振结构7的刚度k及阻尼c；
[0073]
步骤4.1将制冷机支撑结构3分别在指定频率处要求的隔振效率、隔振系统与待隔振振动的频率比为1时的隔振效率分别代入以下公式中，计算得到制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数t3的两个取值：
[0074]
η3＝(x
3-x0)/x3×
100％＝(1-t3)
×
100％
[0075]
其中，η3为制冷机支撑结构3的隔振效率，t3为制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数，x3为制冷机支撑结构3位移，x0为振动敏感面4位移；
[0076]
步骤4.2用步骤4.1的方法分别计算得到第一制冷机1、第二制冷机2到振动敏感面4的传递函数t1的两个取值和t2的两个取值；
[0077]
步骤4.3将t3的两个取值分别代入制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数公式中，联立求得多制冷机总体隔振结构7的刚度k3及阻尼c3；
[0078]
步骤4.4将步骤4.2计算得到的t1的两个取值和t2的两个取值，以及步骤3.3计算得到的c3、k3分别代入第一制冷机1到振动敏感面4、第二制冷机2到振动敏感面4的传递函数中，联立求得第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、制冷机总体隔振结构7材料的刚度及阻尼；
[0079]
步骤5、根据计算结果选择隔振材料，设计第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、制冷机总体隔振结构7使其满足计算结果。
[0080]
步骤6、根据设计结果，加工第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振机构6、制冷机总体隔振结构7，并根据实测结果验证能否满足到达振动敏感面4后允许的振动量级要求，若满足要求，完成空间光学设备制冷机的组合隔振系统的设计；若不满足要求，则对第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、制冷机总体隔振结构7的刚度k及阻尼c进行修正，直至满足到达振动敏感面4的振动量级要求，完成空间光学设备制冷机的组合隔振系统的设计。
[0081]
本实施例提供的制冷机组合隔振系统设计方法虽以两台制冷机为例，但亦可应用于多台制冷机组合隔振系统的设计。
[0082]
实施例二
[0083]
本实施例的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统及设计方法与实施例一的区别仅在于各制冷机及其隔振结构的连接方式，以及与连接方式对应的传递函数不同。第一制冷机1和第二制冷机2采用串联方式固定在制冷机支撑结构3上。
[0084]
如图3所示，第一制冷机1通过第一制冷机隔振结构5固定在第二制冷机2上，第二制冷机2通过第二制冷机隔振结构6固定在制冷机支撑结构3上，制冷机支撑结构3由多制冷机总体隔振结构7固定在振动敏感面4上。对第一制冷机1、第二制冷机2进行隔振时，第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振机构6、多制冷机总体隔振机构7的安装面经过第一制冷机1、第二制冷机2的质心。
[0085]
第一制冷机1和第二制冷机2均产生振动，第一制冷机1产生的振动会传递到第二制冷机2上，然后传递到制冷机支撑结构3上，最终传递到振动敏感面4，第二制冷机2产生的振动在传递过程中会受第一制冷机1的影响。
[0086]
串联固定方式由于多制冷机相互连接，隔振效果相互影响较大。且处于层叠高层制冷机的支撑结构相对比较简单跟低层制冷机支撑结构类似，区别是高层制冷机通过支撑结构安装于低层制冷机上，低层制冷机安装于制冷机支撑结构上。
[0087]
第一制冷机1和第二制冷机2采用串联固定方式，其对应的第一制冷机1、第二制冷机2和制冷机支撑结构3到振动敏感面4的传递函数t1、t2、t3分别为：
[0088][0089][0090][0091]
式中，a
ch
＝(m3s2+c3s+c2s+k3+k2)(m2s2+c2s+c1s+k2+k1)(m1s2+c1s+k1)
[0092]-(m3s2+c3s+c2s+k3+k2)(c1s+k1)
2-(m1s2+c1s+k1)(c2s+k2)2[0093]
其中，s为拉普拉斯算子，m为振动敏感面4、第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量和，m1、m2、m3分别为第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的质量，c1,、c2,、c3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的阻尼，k1、k2、k3分别为第一制冷机隔振结构5、第二制冷机隔振结构6、多制冷机总体隔振结构7的刚度。
[0094]
步骤3中，传递函数t由系统的动力学方程进行拉普拉斯变换得来。
[0095]
以二自由度串联系统为例，其动力学方程为：
[0096][0097][0098][0099]
其中，x0、x1、x2、x3分别为振动敏感面4、第一制冷机1、第二制冷机2、制冷机支撑结构3的位移；
[0100]
若再增加第三制冷机10，其质量和位移分别为m4、x4，而c4,、k4分别为该制冷机隔振机构的阻尼和刚度，则其动力学方程可表示为：
[0101][0102][0103][0104][0105]
对动力学方程进行拉普拉斯变换，在零初始条件下，即可得到各级制冷机传递到振动敏感面的传递函数。区别在于，制冷机越多，传递函数表达式也相应越复杂。
[0106]
实施例三
[0107]
本实施例的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统包括第一制冷机1、第二制冷机2和第三制冷机10，采用串联与并联组合的方式固定在制冷机支撑结构3上。
[0108]
如图4所示，第一制冷机1通过第一制冷机隔振结构5固定在第三制冷机10上，第二制冷机2通过第二制冷机隔振结构6固定在第三制冷机10上，第三制冷机10通过第三制冷机隔振结构11固定在制冷机支撑结构3上，制冷机支撑结构3通过多制冷机总体隔振结构7固定在振动敏感面4上。第一制冷机1与第二制冷机2并联之后，再与第三制冷机10串联，形成
串联与并联组合的固定方式，优化了空间布局，降低了单级隔振的难度。

技术特征：

1.一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，包括n个制冷机隔振结构、制冷机支撑结构(3)、振动敏感面(4)、多制冷机总体隔振结构(7)，其中，n为整数，且n≥2，所述n个制冷机隔振结构用于对应安装n台制冷机，分别为n台制冷机隔振，所述制冷机支撑结构(3)通过多制冷机总体隔振结构(7)固定在振动敏感面(4)上，其特征在于：所述n个制冷机隔振结构分别固定在制冷机支撑结构(3)上，用于实现n台制冷机采用并联方式固定在制冷机支撑结构(3)上；或者，n个制冷机隔振结构从上至下依次固定连接在制冷机支撑结构(3)上，用于实现n台制冷机采用串联方式固定在制冷机支撑结构(3)上。2.根据权利要求1所述的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，其特征在于：所述n台制冷机采用平铺方式或层叠方式固定在制冷机支撑结构(3)上。3.根据权利要求2所述的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，其特征在于：所述n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构(7)位于同一平面内，且n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构(7)所在的平面经过所述n个制冷机的质心。4.一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，包括n个制冷机隔振结构、制冷机支撑结构(3)、振动敏感面(4)、多制冷机总体隔振结构(7)，其中，n为整数，且n≥3，所述n个制冷机隔振结构用于对应安装n台制冷机，分别为n台制冷机隔振，所述制冷机支撑结构(3)通过多制冷机总体隔振结构(7)固定在振动敏感面(4)上，其特征在于：n个制冷机隔振结构中前i个制冷机隔振结构分别固定在第i+1个制冷机隔振结构上，第i+1个制冷机隔振结构与剩余的n-(i+1)个制冷机隔振结构从上至下依次固定连接在制冷机支撑结构(3)上，用于实现n台制冷机采用串联与并联组合方式固定在制冷机支撑结构(3)上，其中，i为整数，且2≤i＜n。5.根据权利要求4所述的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统，其特征在于：所述n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构(7)位于同一平面内，且n个制冷机隔振结构与多制冷机总体隔振结构(7)所在的平面经过所述n个制冷机的质心。6.一种空间光学设备多制冷机的组合隔振系统设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据n台制冷机产生的振动量级m以及到达振动敏感面(4)后允许的振动量级m0，利用公式η＝(m-m0)/m，确定整机隔振效率η；步骤2、根据整机隔振效率η及空间尺寸限制，分析需要采用的隔振形式，隔振形式的隔振效率由小到大依次为：并联方式隔振但制冷机支撑结构(3)不隔振，串联方式隔振但制冷机支撑结构(3)不隔振，并联方式隔振且制冷机支撑结构(3)隔振，串联方式隔振且制冷机支撑结构(3)隔振；步骤3、根据确定的隔振形式，确定n台制冷机和制冷机支撑结构(3)到振动敏感面(4)的传递函数；步骤4、根据n台制冷机及制冷机支撑结构(3)的质量、指定频率处要求的隔振效率、隔振系统与待隔振振动的频率比为1时的隔振效率，以及n台制冷机和制冷机支撑结构(3)到振动敏感面(4)的传递函数，计算n个制冷机隔振结构以及制冷机总体隔振结构(7)的刚度k及阻尼c；步骤5、根据计算结果选择隔振材料，设计制冷机总体隔振结构(7)和n台制冷机的制冷机隔振结构使其满足计算结果；
其中，s为拉普拉斯算子，m为振动敏感面(4)、第一制冷机(1)、第二制冷机(2)、制冷机支撑结构(3)的质量和，m1、m2、m3分别为第一制冷机(1)、第二制冷机(2)、制冷机支撑结构(3)的质量，c1,、c2,、c3分别为第一制冷机隔振结构(5)、第二制冷机隔振结构(6)、多制冷机总体隔振结构(7)的阻尼，k1、k2、k3分别为第一制冷机隔振结构(5)、第二制冷机隔振结构(6)、多制冷机总体隔振结构(7)的刚度。10.根据权利要求8或9任一所述的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统设计方法，其特征在于，所述步骤4具体为：步骤4.1将制冷机支撑结构(3)分别在指定频率处要求的隔振效率、隔振系统与待隔振振动的频率比为1时的隔振效率分别代入以下公式中，计算得到制冷机支撑结构(3)到振动敏感面(4)的传递函数t3的两个取值：η3＝(x
3-x0)/x3×
100％＝(1-t3)
×
100％其中，η3为制冷机支撑结构(3)的隔振效率，t3为制冷机支撑结构(3)到振动敏感面(4)的传递函数，x3为制冷机支撑结构(3)位移，x0为振动敏感面(4)位移；步骤4.2用步骤4.1的方法分别计算得到第一制冷机(1)、第二制冷机(2)到振动敏感面(4)的传递函数t1的两个取值和t2的两个取值；步骤4.3将t3的两个取值分别代入制冷机支撑结构(3)到振动敏感面(4)的传递函数公式中，联立求得多制冷机总体隔振结构(7)的刚度k3及阻尼c3；步骤4.4将步骤4.2计算得到的t1的两个取值和t2的两个取值，以及步骤4.3计算得到的c3、k3分别代入第一制冷机(1)到振动敏感面(4)、第二制冷机(2)到振动敏感面(4)的传递函数中，联立求得第一制冷机隔振结构(5)、第二制冷机隔振结构(6)的刚度及阻尼。

技术总结

本发明涉及制冷机隔振系统，具体涉及空间光学设备多制冷机的组合隔振系统及设计方法，解决了现有隔振系统隔振效率低、空间利用率低的技术问题。本发明提供的空间光学设备多制冷机的组合隔振系统及设计方法根据空间和隔振效率需求，可灵活选择采用串联、并联或串联与并联组合等固定方式将多台制冷机作为一个整体进行隔振，可选择多种隔振方案及隔振结构，灵活度高；同时，隔振效率高，极大限度地节省了横向空间，优化了空间布局，降低了单级隔振的难度，实现精准化隔振设计。实现精准化隔振设计。