CN110380640A - 一种h形压电超声驱动器及安保装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种安保装置，包括引信基座、H形压电超声驱动器；引信基座包括基座和侧盖，基座上设置侧边方槽开口，作为驱动器的运动空间，基座下底面设置传火孔，侧盖设置于方槽的开口处，方槽开口相对的侧壁和侧盖内壁上分别设置陶瓷片；H形压电超声驱动器还在竖梁上设置与传火孔匹配的传火通道。
Description
技术领域
本发明涉及一种引信安全技术，特别是一种H形压电超声驱动器及安保装置。
背景技术
引信安全系是确保引信平时勤务处理及使用时的安全而设计的，安全系统主要包括对爆炸序列的隔爆、对隔爆机构的保险和对发火控制系统的保险等。基于压电超声驱动器的引信安全系统实现引信炮口安全距离可控、引信状态可逆，不受电磁干扰、响应迅速等优点。
现在某些基于压电驱动器的引信安全装置需要激励振子产生振动并驱动动子运动，零部件多、装配复杂，且需要导轨或者轴承实现驱动器与基座之间的耦合接触，以减少摩擦力，存在增加了空间与成本的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种H形压电超声驱动器及安保装置。
实现本发明目的的第一种技术方案为：一种H形压电超声驱动器，包括工字形金属基体、压电陶瓷；其中工字形金属基体包括两个横梁和连接两个横梁中心的一根竖梁，两个横梁的外侧设置驱动足；压电陶瓷包括两片纵振压电陶瓷和四片弯振压电陶瓷，纵振压电陶瓷分别设置于相应横梁的上表面中心处，弯振压电陶瓷分别设置于竖梁两侧的横梁内表面上，位置在横梁的二阶弯振波峰与波谷处。
采用上述驱动器，两片纵振压电陶瓷的极化方向相同。
采用上述驱动器，同一横梁上的两片弯振压电陶瓷极化方向相反。
采用上述驱动器，竖梁的两个侧壁于与横梁连接处设置切槽。
采用上述驱动器，每一横梁的外侧对称的设置两个驱动足，每个驱动足从横梁的上端面高度延伸至下端面高度，驱动足的位置位于二阶弯振的波峰波谷处。
实现本发明目的的第二种技术方案为：一种安保装置，包括引信基座、H形压电超声驱动器；其中引信基座包括基座和侧盖，基座上设置侧边方槽，作为驱动器的运动空间，基座下底面设置传火孔，侧盖设置于方槽的开口处，方槽开口相对的侧壁和侧盖内壁上分别设置氧化铝陶瓷片；H形压电超声驱动器包括两个横梁、连接两个横梁中心的一根竖梁和压电陶瓷，两个横梁的外侧分别设置驱动足，驱动足与陶瓷片接触，竖梁上设置与传火孔匹配的传火通道，压电陶瓷包括两片纵振压电陶瓷和四片弯振压电陶瓷，纵振压电陶瓷分别设置于相应横梁的上表面上，弯振压电陶瓷分别设置于竖梁两侧的横梁内表面上。
采用上述装置，两片纵振压电陶瓷的极化方向相同。
采用上述装置，同一横梁上的两片弯振压电陶瓷极化方向相反。
采用上述装置，侧盖通过螺栓和弹簧与基座连接；侧盖两端设置螺纹通孔，基座方槽开口处两侧外壁上设置螺纹槽，弹簧套于螺栓上，螺栓与螺纹通孔和螺纹槽螺纹连接，驱动足与氧化铝陶瓷片在弹簧和螺栓的作用下紧密接触。
采用上述装置，竖梁的两个侧壁于与横梁连接处设置切槽。
采用上述装置，每一横梁的外侧对称的设置两个驱动足，每个驱动足从横梁的上端面高度延伸至下端面高度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明的H形压电超声驱动器结构简单、减少了空间与成本；(2)本发明的H形压电超声驱动器无需轴承或者导轨实现与基座的耦合接触，减少了空间，装配简单；(3)本发明的安保装置结构简单，无需导轨或者轴承实现基座与动子之间的耦合接触，减少空间与成本；(4)本发明的安保装置可实现断电自锁，提高了H形压电驱动器的引信安全系统状态的可靠性；(5)本发明的安保装置不产生磁场，也不受电磁干扰，适用于强电磁干扰的战场环境；(6)本发明的安保装置可以实现隔爆/解保状态的相互转换。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明的H形压电超声驱动器结构示意图。
图2为本发明安保装置结构示意图。
图3为带传火通道的H形压电超声驱动器结构示意图。
图4为本发明的压电陶瓷片极化情况示意图。
图5为本发明的H形压电驱动器工作原理图。
图6为本发明的H形压电驱动器的引信安全系统隔爆状态示意图。
图7为本发明的H形压电驱动器的引信安全系统解保状态示意图。
具体实施方式
结合图1，一种H形压电超声驱动器，为中心对称结构，包括工字形金属基体31、压电陶瓷。工字型金属基体31包括两个横梁32和连接两个横梁32中心的一根竖梁33，两个横梁32的外侧设置驱动足36；压电陶瓷包括两片纵振压电陶瓷34和四片弯振压电陶瓷35，纵振压电陶瓷34分别设置于相应横梁32的上表面上，弯振压电陶瓷35分别设置于竖梁33两侧的横梁32内表面上。
工字形金属基体31为一体切割件。
竖梁33的两个侧壁于与横梁32连接处设置切槽37，切槽37的深度相同。设置切槽37的目的在于减少竖梁与横梁的连接面积，减少对工字形超声电机工作模态的影响。
每一横梁32的外侧对称的设置两个驱动足，驱动足位于二阶弯振的波峰与波谷处，每个驱动足从横梁32的上端面高度延伸至下端面高度。
两片纵振压电陶瓷34分别粘贴在两个横梁32的上表面，且具有相同的极化方向，用于激励工字型压电超声电机产生一阶对称纵振。
四片弯振压电陶瓷35分别为第一弯振压电陶瓷、第二弯振压电陶瓷、第三弯振压电陶瓷、第四弯振压电陶瓷。第一弯振压电陶瓷和第二弯振压电陶瓷对称的设置于竖梁33两侧的同一跟横梁32的内表面，第三弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷对称的设置于竖梁33两侧的另一跟横梁32的内表面，第一弯振压电陶瓷和第三弯振压电陶瓷对称设置，第二弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷对称设置。第一弯振压电陶瓷和第二弯振压电陶瓷极化方向相反，第三弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷极化方向相反，用于激励工字型压电超声电机产生二阶对称弯振。第一弯振压电陶瓷和第三弯振压电陶瓷极化方向相反，第二弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷极化方向相反。
本实施例所述的上下左右分别对应图1中的上下左右，本实施例所述的内为两根横梁相对的一面。
当交流信号施加到纵振压电陶瓷片34上时，工字形超声电机激励产生一阶对称纵振，此时驱动足在水平方向上产生伸缩运动；当交流信号施加到弯振压电陶瓷片35上时，工字形超声电机激励产生二阶对称弯，此时驱动足在垂直方向上上下运动。当相位差为90°的交流信号分别施加到纵振与弯振压电陶瓷片上，在驱动足上形成相位差为180°椭圆运动。若在工字形超声电机的两侧施加平行导轨，在驱动足与导轨之间摩擦力的作用下，驱动足的椭圆运动将驱动工字形超声电机前行。
结合图2，一种H形压电驱动器的引信安全系统，其包括引信基座10、H形压电驱动器和与预压力机构。所述引信基座10用于承载H形压电超声驱动器，且引信基座10内壁上设置摩擦材料用于为H形压电超声驱动器增大摩擦力进而与引信基座10形成稳定的相对运动。H形压电超声驱动器的运动使得系统具备隔爆和解保两种状态，隔爆状态使得系统所在火工品等引爆装置的主装药和起爆药之间无法传火，而解保装置使得引爆装置的主装药和起爆药之间可以进行传火。预压力机构使得H形压电超声驱动器与引信基座10内壁上的摩擦材料接触紧密。
引信基座10包括基座102和侧盖101，基座102上设置侧边方槽，作为驱动器5的运动空间，基座102下底面设置传火孔91，侧盖101设置于方槽的开口处，方槽开口相对的侧壁和侧盖101内壁上分别设置氧化铝陶瓷片6，用于增大其与侧壁和侧盖101和驱动足之间的摩擦力。
结合图3，H形压电超声驱动器包括对称设置的两个横梁32、连接两个横梁32中心的一根竖梁33和压电陶瓷，两个横梁32的外侧分别设置驱动足36，驱动足36与陶瓷片6接触，竖梁33上设置与传火孔91匹配的传火通道92，压电陶瓷包括两片纵振压电陶瓷34和四片弯振压电陶瓷35，纵振压电陶瓷34分别设置于相应横梁32的上表面中心处，弯振压电陶瓷35分别设置于竖梁33两侧的横梁32内表面上。所述的竖梁33与两横梁32连接的两端有4处切槽37对称分布，以减少竖梁与横梁的连接面积，减少竖梁对于横梁工作模态的影响
结合图4，两片纵振压电陶瓷34的极化方向相同，用于激励工字型压电超声电机产生一阶对称纵振。同一横梁32上的两片弯振压电陶瓷35极化方向相反，用于激励工字型压电超声电机产生二阶对称弯振。
四片弯振压电陶瓷35分别为第一弯振压电陶瓷、第二弯振压电陶瓷、第三弯振压电陶瓷、第四弯振压电陶瓷。第一弯振压电陶瓷和第二弯振压电陶瓷对称的设置于竖梁33两侧的同一跟横梁32的内表面，第三弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷对称的设置于竖梁33两侧的另一跟横梁32的内表面，第一弯振压电陶瓷和第三弯振压电陶瓷对称设置，第二弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷对称设置。第一弯振压电陶瓷和第二弯振压电陶瓷极化方向相反，第三弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷极化方向相反，第一弯振压电陶瓷和第三弯振压电陶瓷极化方向相反，第二弯振压电陶瓷和第四弯振压电陶瓷极化方向相反。
结合图5，当纵振压电陶瓷片34其接入的交变电压为Psinωt，弯振压电陶瓷片8接入的交变电压为Pcosωt，在H形压电驱动器的四个驱动足将交替产生椭圆运动，并在基座与驱动足之间摩擦力的作用下前行，相反的运动方向可以通过改变接入激励信号的方向实现。
结合图6，所述基座10上有一通孔9同样作为传火通道，由于H形压电驱动器的运动，使得传火孔91和传火通道92处于错位和对齐的状态，当所述的H形压电驱动器与基座的传火通道对齐错位时，表示隔爆状态；当传火通道对齐时，表示解保状态。
Claims (7)
1.一种H形压电超声驱动器，其特征在于，包括工字形金属基体(1)、压电陶瓷；其中
工字形金属基体(31)包括两个横梁(32)和连接两个横梁(32)的一根竖梁(33)，
两个横梁(32)的外壁面分别设置驱动足(36)；
压电陶瓷包括两片纵振压电陶瓷(34)和四片弯振压电陶瓷(35)，
纵振压电陶瓷(34)分别设置于相应横梁(32)的上表面中心处，
弯振压电陶瓷(35)分别设置于竖梁(33)两侧的横梁(32)内表面上，位于横梁二阶弯振的波峰波谷处。
2.根据权利要求1所述的H形压电超声驱动器，其特征在于，两片纵振压电陶瓷(34)的极化方向相同。
3.根据权利要求1所述的H形压电超声驱动器，其特征在于，同一横梁(32)上的两片弯振压电陶瓷(35)极化方向相反。
4.根据权利要求1所述的H形压电超声驱动器，其特征在于，竖梁(33)的两个侧壁于与横梁(32)连接处设置切槽(37)。
5.根据权利要求1所述的H形压电超声驱动器，其特征在于，每一横梁(2)的外侧对称的设置两个驱动足，每个驱动足从横梁(2)的上端面高度延伸至下端面高度，驱动足的位置位于二阶弯振的波峰波谷处。
6.根据上述任意权利要求所述的安保装置，其特征在于，包括引信基座(10)、H形压电超声驱动器；其中
引信基座(10)包括基座(102)和侧盖(101)，
基座(102)上设置侧边方槽开口，作为驱动器(5)的运动空间，
基座(102)下底面设置传火孔(91)，
侧盖(101)设置于方槽的开口处，
方槽开口相对的侧壁和侧盖(101)内壁上分别设置陶瓷片(6)；
H形压电超声驱动器还在竖梁(34)上设置与传火孔(91)匹配的传火通道(92)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，侧盖(101)通过螺栓(1)和弹簧(2)与基座(101)连接；
侧盖(101)两端设置螺纹通孔，
基座(101)方槽开口处两侧外壁上设置螺纹槽，
弹簧(2)套于螺栓(1)上，
螺栓(1)与螺纹通孔和螺纹槽螺纹连接。
驱动足(31)在弹簧(2)预压力的作用下，与粘贴在基座(101)上的氧化铝陶瓷片(6)紧密接触。
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