CN105157490A - 一种微机电引信安保装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微机电引信安保装置，其结构为：纵向弹簧滑块驱动件包括纵向固定支架、纵向弹簧和纵向滑块；纵向弹簧的一端连接纵向固定支架，另一端连接纵向滑块；横向弹簧滑块驱动件包括横向固定支架、横向弹簧和横向滑块；横向弹簧的一端连接横向固定支架，另一端连接横向滑块；纵向滑块和横向滑块的外形为曲折槽结构，两曲折槽相互嵌套，构成锁定机构；横向滑块的曲折槽结构还形成一腔体，用于放置传爆药部件；纵向弹簧滑块驱动件和横向弹簧滑块驱动件均由TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成。本发明将驱动与执行一体化，省去外部驱动源，整体结构尺寸小，响应时间快，工作可靠性高。

Description

一种微机电引信安保装置

技术领域

本发明属于引信安保技术领域，具体涉及一种微机电引信安保装置。

背景技术

近年来，微机电技术的飞速发展，使得武器装备呈现出小型化、数字化、轻量化、低功耗化、智能化等发展趋势，对未来战争样式与装备使用模式都带来了颠覆性影响。利用微机电技术进行安全与解除保险装置设计，可以使得引信的体积和质量大幅度降低。

基于微机电引信的安保技术，该技术存在尺寸要求小，装配操作简单，封装容易等重点、难点或要求。而现有的引信安全与解除保险装置主要是利用电磁驱动器做为驱动源，通过电磁吸力驱动弹簧运动。电磁驱动器的体积一般在50mm³以上，存在电磁驱动器的体积难以大幅度减小的问题，难以适用于微机电引信。

以申请人之前申报的专利“一种引信隔离机构(申请号：201510078579.8)”为例，该引信隔离机构由形状记忆合金弹簧及滑块构成，滑块之间相互锁定。该发明解决了现有引信隔离机构可恢复性差、安全系数低的问题。但是该发明存在以下不足：

a)该发明的零件为传统机械加工而成，形状记忆合金弹簧驱动响应时间慢，驱动到位时间在10s以上；

b)该发明结构尺寸体积大，不适应于尺寸要求较小的场合；

c)该发明的弹簧、滑块、框架之间为螺纹装配连接，安装操作复杂；

d)该发明通过滑块隔离传爆序列中的敏感火工元件与下一级火工元件，考虑到隔爆安全性和起爆可靠性，对滑块的尺寸要求较高，限制了其使用范围。

上述专利利用形状记忆合金弹簧作为驱动机构，但类似这样的传统形状记忆合金驱动器最大的缺点之一是响应时间较长，电加热可以使温度迅速升高，但是冷却过程却难以控制，这限制了形状记忆合金驱动器在高频场合中的应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种微机电引信安保装置，其目的在于，将驱动与执行一体化，省去外部驱动源，整体结构尺寸小，响应时间快，工作可靠性高。

本发明提供了一种微机电引信安保装置，包括纵向弹簧滑块驱动件、横向弹簧滑块驱动件、传爆药部件和框架；纵向弹簧滑块驱动件和横向弹簧滑块驱动件固定于框架上且相互垂直；

所述纵向弹簧滑块驱动件包括纵向固定支架、纵向弹簧和纵向滑块；纵向弹簧的一端连接纵向固定支架，另一端连接纵向滑块；

所述横向弹簧滑块驱动件包括横向固定支架、横向弹簧和横向滑块；横向弹簧的一端连接横向固定支架，另一端连接横向滑块；

纵向滑块和横向滑块的外形为曲折槽结构，两曲折槽相互嵌套，构成锁定机构；横向滑块的曲折槽结构还形成一腔体，用于放置传爆药部件；

纵向弹簧滑块驱动件和横向弹簧滑块驱动件均由TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成；纵向弹簧通电受热变形，拉动纵向滑块后退，解除对横向滑块的锁定；横向弹簧通电受热变形，拉动横向滑块后退，使传爆药部件与火工元件隔离，实现保险解除。

进一步地，所述纵向弹簧滑块驱动件和横向弹簧滑块驱动件均由0.4mm～1mm厚的TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成。

进一步地，所述纵向弹簧滑块驱动件和横向弹簧滑块驱动件均由0.5mm厚的TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成，且纵向弹簧(1-2)和横向弹簧均为高温缩短的双程TiNi形状记忆合金材料。

本发明的有益技术效果体现在：

本发明可作为微机电引信的安保装置，使传爆序列中的传爆药与敏感火工元件(如雷管或火帽)及下一级火工元件(如导爆药)隔离，保证引信在雷管或火帽偶然提前作用时不发火，从而避免弹药早炸以致危。在武器发射后运动到一定安全距离时，安保装置解除保险，使传爆序列导通。当出现异常情况或其它需要使安保装置由解除保险状态恢复至保险状态时，本发明能可靠的恢复。

本发明采用TiNi基形状记忆合金驱动，使得驱动与执行一体化，便于大大减小整体结构尺寸，且该结构有利于模块化设计。由于采用电加热驱动解除保险的方式，更容易与传感器阵列相融合，充分利用各种环境信息来解除保险。

总的来说，本发明具有顺序运动性、状态可恢复、工作可靠性高的优点，而且结构尺寸小，响应块，充分满足微机电的空间和时间要求。

附图说明

图1为本发明保险状态结构图；

图2为本发明解除保险状态结构图；

图3为本发明纵向弹簧滑块驱动件Ⅰ的结构示意图；

图4为本发明横向弹簧滑块驱动件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明进一步说明。

请参见图1，本发明微机电引信安保装置，包括纵向弹簧滑块驱动件1、横向弹簧滑块驱动件2、传爆药部件3和框架4；纵向弹簧滑块驱动件1、横向弹簧滑块驱动件2固定于框架4上且相互垂直；

请参见图2，所述纵向弹簧滑块驱动件1包括纵向固定支架1-1、纵向弹簧1-2和纵向滑块1-3；纵向弹簧1-2的一端连接纵向固定支架1-1，另一端连接纵向滑块1-3；

请参见图3，所述横向弹簧滑块驱动件2包括横向固定支架2-1、横向弹簧2-2和横向滑块2-3；横向弹簧2-2的一端连接横向固定支架2-1，另一端连接横向滑块2-3；

纵向滑块1-3和横向滑块2-3的外形为曲折槽结构，两曲折槽相互嵌套，构成锁定机构；横向滑块2-3的曲折槽结构还形成一腔体，用于放置传爆药部件3。

本发明可作为微机电引信的安保装置，使传爆序列中的传爆药与敏感火工元件(如雷管或火帽)及下一级火工元件(如导爆药)隔离，保证引信在雷管或火帽偶然提前作用时不发火，从而避免弹药早炸以致危及我方人员和设备的安全。在武器发射后运动到一定安全距离时，安保装置解除保险，使传爆序列导通。当出现异常情况或其它需要使安保装置由解除保险状态恢复至保险状态时，本发明能可靠的恢复。

当安保装置需要解除保险时，按如下顺序才能解除保险：纵向弹簧滑块驱动件1先通电，由于纵向弹簧1-2为高温缩短的双程TiNi形状记忆合金材料，通电加热后纵向弹簧1-2缩回，拉动与之一体的纵向滑块1-3运动，纵向滑块1-3解除对横向滑块2-3的锁定；横向弹簧滑块驱动件2再通电，由于横向弹簧2-2也为高温缩短的双程TiNi形状记忆合金材料，通电加热后横向弹簧2-2缩回，拉动与之一体的横向滑块2-3运动，带动横向滑块2-3上的传爆药部件3运动，使传爆药与上一级敏感火工元件及下一级火工元件隔离，安保装置解除保险。解除保险的状态如图2所示。

若安保装置是横向弹簧滑块驱动件2先通电加热，此时通电加热后的横向弹簧2-2缩回，本应该拉动与之一体的横向滑块2-3运动，但是由于纵向滑块1-3和横向滑块2-3为相互锁死的状态，纵向滑块1-3阻碍了横向滑块2-3的运动。因此，当安保装置需要解除保险时，必须按一定的顺序运动才能解除保险。这样就大大提高了安保装置的平时安全性。

当安保装置需要由解除保险状态恢复至保险状态时，按如下顺序才能恢复至保险状态：先给横向弹簧滑块驱动件2断电，横向弹簧2-2断电降温后，由高温时的缩短状态恢复至原长，推动与之一体的横向滑块2-3运动；再将纵向弹簧滑块驱动件1断电，纵向弹簧1-2断电降温后，由高温时的缩短状态恢复至原长，推动与之一体的纵向滑块1-3运动，这样纵向滑块1-3和横向滑块2-3均运动到位后，纵向滑块1-3和横向滑块2-3再次相互锁定，安保装置就由解除保险状态恢复至保险状态。

若安保装置需要由解除保险状态恢复至保险状态时，是纵向弹簧滑块驱动件1先断电，此时纵向弹簧1-2断电降温恢复至原长时，推动与之一体的纵向滑块1-3运动；再将横向弹簧滑块驱动件2断电，此时横向弹簧2-2断电降温恢复至原长时，本应推动与之一体的横向滑块2-3运动到位；但是由于纵向滑块1-3已经先运动到位，阻碍了横向滑块2-3的运动到位。因此，当安保装置需要由解除保险状态恢复至保险状态时，必须按一定的顺序运动才能恢复至保险状态。这样就大大提高了安保装置的动作可靠性，防止意外情况下安保装置由解除保险状态恢复至保险状态，导致传爆序列中的敏感火工元件不能可靠起爆下一级火工元件。

具体实施例1：

所述纵向弹簧滑块驱动件1、横向弹簧滑块驱动件2和框架4均为采用0.4mm厚的TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成。弹簧Ⅰ1-2和弹簧Ⅱ2-2为高温缩短的双程TiNi形状记忆合金材料。支架3-2为陀螺仪可加工陶瓷材料制作。

在本实施例的上下端面均安装盖板，就构成一个封闭的引信安保装置。实际制作的微型引信安保装置(包括安装盖板)的尺寸为20mm(长)×20mm(宽)×1mm(高)，在通电28V条件下，安保装置解除保险时间约2s，保险恢复到位的时间约2.5s。

而申请人之前申报的专利“一种引信隔离机构(申请号：201510078579.8)”，在通电28V条件下，安保装置解除保险时间约11s，保险恢复到位的时间约15s。

具体实施例2：

本实施例中，除所述纵向弹簧滑块驱动件1、横向弹簧滑块驱动件2和框架4均采用1mm厚的TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成外。其它组成和连接关系与具体实施例1相同。

在本实施例的上下端面均安装盖板，就构成一个封闭的引信安保装置。实际制作的微型引信安保装置(包括安装盖板)的尺寸为20mm(长)×20mm(宽)×1.6mm(高)，在通电28V条件下，安保装置解除保险时间约3.4s，保险恢复到位的时间约5s。

具体实施例3：

本实施例中，除所述纵向弹簧滑块驱动件1、横向弹簧滑块驱动件2和框架4均为采用0.5mm厚的TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成外。其它组成和连接关系与具体实施例1相同。

在本实施例的上下端面均安装盖板，就构成一个封闭的引信安保装置。实际制作的微型引信安保装置(包括安装盖板)的尺寸为20mm(长)×20mm(宽)×1mm(高)，在通电28V条件下，安保装置解除保险时间约2.3s，保险恢复到位的时间约3s。

由于形状记忆合金弹簧为整体刻蚀而成，0.4mm厚的弹簧经常会出现微裂纹，加工工艺性比较差，而0.5mm厚的弹簧出现微裂纹的次数大大降低。综合比较，0.5mm厚度为最佳选择。

Claims (3)

1.一种微机电引信安保装置，其特征在于，包括纵向弹簧滑块驱动件(1)、横向弹簧滑块驱动件(2)、传爆药部件(3)和框架(4)；纵向弹簧滑块驱动件(1)和横向弹簧滑块驱动件(2)固定于框架(4)上且相互垂直；

所述纵向弹簧滑块驱动件(1)包括纵向固定支架(1-1)、纵向弹簧(1-2)和纵向滑块(1-3)；纵向弹簧(1-2)的一端连接纵向固定支架(1-1)，另一端连接纵向滑块(1-3)；

所述横向弹簧滑块驱动件(2)包括横向固定支架(2-1)、横向弹簧(2-2)和横向滑块(2-3)；横向弹簧(2-2)的一端连接横向固定支架(2-1)，另一端连接横向滑块(2-3)；

纵向滑块(1-3)和横向滑块(2-3)的外形为曲折槽结构，两曲折槽相互嵌套，构成锁定机构；横向滑块(2-3)的曲折槽结构还形成一腔体，用于放置传爆药部件(3)

纵向弹簧滑块驱动件(1)和横向弹簧滑块驱动件(2)均由TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成；纵向弹簧(1-2)通电受热变形，拉动纵向滑块(1-3)后退，解除对横向滑块(2-3)的锁定；横向弹簧(2-2)通电受热变形，拉动横向滑块(2-3)后退，使传爆药部件(3)与火工元件隔离，实现保险解除。

2.如权利要求1所述的一种微机电引信安保装置置，其特征在于：

所述纵向弹簧滑块驱动件(1)和横向弹簧滑块驱动件(2)均由0.4mm～1mm厚的TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成。

3.如权利要求1或2所述的一种微机电引信安保装置，其特征在于：

所述纵向弹簧滑块驱动件(1)和横向弹簧滑块驱动件(2)均由0.5mm厚的TiNi基形状记忆合金薄膜整体刻蚀而成，且纵向弹簧(1-2)和横向弹簧(2-2)均为高温缩短的双程TiNi形状记忆合金材料。