CN112033239B - 一种引信mems安全和解除保险装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种引信MEMS安全和解除保险装置，包括基板、平面弹簧、隔爆滑块、后坐保险机构、离心保险机构、指令锁机构；基板内设有滑槽，隔爆滑块设置在滑槽内；平面弹簧两端分别与滑槽、隔爆滑块固连；隔爆滑块与滑槽之间设有卡扣结构；离心保险机构、指令锁机构、后坐保险机构均位于隔爆滑块与基板之间；离心保险机构包括离心悬臂梁和离心卡销；隔爆滑块上设有第一卡槽；离心卡销通过离心悬臂梁与基板相连，另一端卡入第一卡槽；指令锁机构包括柔性锁臂和电推销器；基板上设有电推销器的安装槽；柔性锁臂一端与隔爆滑块固连，另一端位于安装槽内；后坐保险机构可沿平行于弹轴方向运动；隔爆滑块上设有传爆孔。本发明可提高引信安全性。

Description

一种引信MEMS安全和解除保险装置

技术领域

本发明属于微机械电子领域，特别是一种引信MEMS安全和解除保险装置。

背景技术

随着现代武器装备不断向微小型化、智能化等方向发展，对引信的要求也在不断提高，引信已经从单个作战概念到网络作战概念拓展，从单一的作用模式到多种作用模式拓展。引信拓展功能更加智能化和信息化的同时，引信的尺寸大小也是我们亟需考虑的问题，传统的技术已经难以满足引信核心模块体积减小的需求，需要将新技术引入到引信微小型化。微机电系统(Micro Electro-mechanical System，MEMS)因具有尺寸小、易集成以及大批量生产等优点得到了迅速发展。MEMS技术在引信中的应用已经拓展到制导与控制系统、发火控制系统以及安全系统等，并且有可能进一步衍生出新体制、新原理的引信系统。

引信安全系统是MEMS技术在引信中的一个重要的运用方向。2009年，南京理工大学李启磊在硕士论文MEMS引信安全与解除保险装置中提出了一种新型、MEMS引信安全与解除保险机构设计方案，该安全系统采用电磁驱动式MEMS安全隔爆机构，用UV-LIGA工艺在一块基板上加工出所有零部件的加工方法，结构平面尺寸为 18mm*20mm。该安保装置采用电磁吸力来解除保险，并通过样机加工实验验证基板满足其功能需求，但是其仅采用电磁吸力作为解锁驱动力，解锁方式单一，易受干扰，可靠性不高。2016年，沈阳理工大学邓炬锋在引信MEMS离心隔爆机构设计与试验的论文中设计了一种MEMS离心安全保险装置，通过后坐滑块、转销以及拔销器来约束离心隔爆滑块，该安全保险装置基板与弹轴平行放置，使得传爆序列不在同一直线上，爆轰能量的传递需要改变方向，必然会带来能量的损失。2017年，北京理工大学王辅辅在 Design of high-reliability micro safety and armingdevices for a small caliber projectile一文中公开了一种用于旋转弹药的MEMS离心保险装置，该装置的离心保险机构采用与基板一体化加工的方法，结构简单，易于实现。但是该离心保险机构的挡板与滑块之间没有形成互锁，离心弹性梁在勤务环境下也存在向基板运动的可能性，无法保证勤务环境安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种引信MEMS安全和解除保险装置，以提高引信安全性和可靠性。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种引信MEMS安全和解除保险装置，包括基板、平面弹簧、隔爆滑块、后坐保险机构、离心保险机构、指令锁机构；所述基板内设有滑槽，所述隔爆滑块设置在滑槽内，可沿滑槽滑动；所述平面弹簧一端与滑槽内壁固连，另一端与隔爆滑块一端固连；所述隔爆滑块另一端与滑槽内壁之间设有卡扣结构，当隔爆滑块另一端与卡扣结构闭合时形成闭锁结构；所述离心保险机构、指令锁机构、后坐保险机构均设置于隔爆滑块与基板之间；所述离心保险机构包括离心悬臂梁和离心卡销；所述隔爆滑块上设有第一卡槽；所述离心卡销一端通过离心悬臂梁与基板相连，另一端卡入第一卡槽内；所述基板上设有离心保险机构的活动空间；所述指令锁机构包括柔性锁臂和电推销器；所述基板上设有电推销器的安装槽；所述柔性锁臂一端与隔爆滑块固连，另一端位于安装槽内；所述后坐保险机构可沿平行于弹轴方向运动，实现与隔爆滑块的结合与分离；所述隔爆滑块上设有传爆孔。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明的安全与解除保险装置具有按严格时序关系依次解除保险的三道保险机构，安全可靠性较高。。

(2)本发明的安全与解除保险装置垂直于弹轴放置，使得该装置解除保险后传爆序列处于同一直线上，爆轰能量损失减小。

(3)本发明的安全与解除保险装置结构尺寸小，减小了引信在弹药中的体积。

附图说明

图1是MEMS安全与解除保险装置处于平常状态下的结构示意图。

图2是MEMS安全与解除保险装置的三维图。

图3是MEMS安全与解除保险装置在解除后坐保险之后的结构示意图。

图4是后坐保险机构解除保险后三维示意图。

图5是MEMS安全与解除保险装置在隔爆滑块运动至解除对离心保险机构约束位置时示意图。

图6是MEMS安全与解除保险装置在解除离心保险之后，隔爆滑块运动至柔性锁臂抵住基板位置时示意图。

图7是MEMS安全与解除保险装置在达到远距离保险解除位置之后电推销器推动柔性锁臂后的示意图。

图8是MEMS安全与解除保险装置隔爆滑块运动到位并锁住的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合1-图4，一种引信MEMS安全和解除保险装置，通过UV-LIGA工艺加工，包括基板1、平面弹簧5、隔爆滑块10、、后坐保险机构、离心保险机构、指令锁机构；所述基板1内设有滑槽，所述隔爆滑块10设置在滑槽内，可沿滑槽滑动；所述平面弹簧5 一端与滑槽内壁固连，另一端与隔爆滑块10一端固连；所述隔爆滑块10另一端与滑槽内壁之间设有卡扣结构，当隔爆滑块10另一端与滑槽内壁之间卡扣结构闭合时形成闭锁结构；所述离心保险机构、指令锁机构、后坐保险机构均设置于隔爆滑块10与基板1 之间；所述离心保险机构包括离心悬臂梁7和离心卡销8；所述隔爆滑块10上设有第一卡槽101；所述离心卡销8一端通过离心悬臂梁7与基板1相连，另一端卡入第一卡槽 101内；所述基板1上设有离心保险机构在离心力作用下的活动空间9；所述指令锁机构包括柔性锁臂14和电推销器15；所述基板1上设有电推销器15的安装槽；所述柔性锁臂14一端与隔爆滑块10固连，通过一体化加工形成；所述柔性锁臂14另一端位于安装槽内；所述后坐保险机构可沿平行于弹轴16方向运动，实现与隔爆滑块10的结合与分离；所述离心保险机构、指令锁机构以及隔爆滑块均可沿垂直于弹轴16的基板1 内运动；所述隔爆滑块10上设有传爆孔6；当安全与解除保险装置未完全解除保险时，传爆孔6与传爆序列有一定的错位，当安全与解除保险装置处于完全解锁状态时，传爆孔6与传爆序列上下对正。

进一步的，所述后坐保险机构包括后坐悬臂梁3、质量块4；所述后坐悬臂梁3一端固定在基板1上，另一端与质量块4相连；所述隔爆滑块10上设有未封闭的第二卡槽102，所述质量块4位于第二卡槽102内，在后坐力作用下可与第二卡槽102分离。

进一步的，所述卡扣结构包括锁头11、锁钩13；所述锁头11与隔爆滑块10另一端相连；所述锁钩13设置在滑槽内壁。

进一步的，所述锁钩13的两侧还设有刚性定位块12，所述定位块12与滑槽内壁固定；所述定位块12用于对隔爆滑块10进行定位，防止隔爆滑块10的锁头11与锁钩13 连接时，隔爆滑块10继续运行，锁钩13变形太大无法恢复原位。

进一步的，所述质量块4成环形十字结构。

进一步的，所述隔爆滑块10上设有多个镂空孔，以减轻隔爆滑块10的质量。

整个装置垂直于弹轴16进行放置，基板1的上下平面均有盖板进行密封，下盖板上留有后坐保险机构运动空间。在平常状态下，隔爆滑块10被质量块4与离心卡销8 卡住，如图1所示，被限定在初始位置。正常发射后，如图3所示，整个装置受到平行于弹轴16向下的后坐力，后坐悬臂梁3带动质量块4向下运动，脱离隔爆滑块10，解除保险后三维示意图如图4所示。质量块4脱离隔爆滑块10，解除对隔爆滑块10的第一道保险。隔爆滑块10受到离心力的作用开始向锁钩13方向运动，释放与其互锁的离心卡销8，如图5所示，此时，离心悬臂梁7和离心卡销8处于活动状态，在离心力作用下，离心悬臂梁7带动离心卡销8向基板1外侧运动，其活动空间9形状不固定，只要保证离心保险机构能够完全解锁即可。如图6所示，离心保险机构脱离隔爆滑块10，解除对隔爆滑块10的第二道保险。这时，指令锁机构的柔性锁臂14抵住基板1，阻止隔爆滑块10继续向锁钩13方向运动。整体安全系统中的安全起爆电路模块根据弹道实时信息灵活控制远距离解锁的点，当安全起爆电路获取到远距离解锁信号时，电推销器 15将推动柔性锁臂14，解除对隔爆滑块10的最后一道保险，如图7所示，隔爆滑块10 在离心力的作用下继续向右运动，隔爆滑块10上的锁头11撑开锁钩13运动到位，锁钩13在弹力作用下恢复到原始形状并卡住锁头11，形成可靠闭锁。隔爆滑块10运动至刚性定位块12处不再运动，如图8所示。同时，锁钩13外侧的刚性定位块12可防止锁钩13变形太大无法恢复原位。此时，安全保险装置处于完全解除保险的状态，传爆孔6与传爆序列上下对正，引信处于待发状态。

该安全保险装置在意外跌落状态下的工作过程为：当引信在运输过程中发生勤务跌落，产生后坐运动方向上的加速度时，由于意外跌落至硬物产生的加速度脉宽小，不足以使后坐悬臂梁3产生大的变形量，使得后坐保险机构无法完全脱离隔爆滑块10。若引信发生滚动跌落，产生离心加速度时，由于本发明的安全与解除保险装置采用机构互锁保证解除保险的时序性，后一道保险在前一道保险未能解除的情况下无法解除，整体装置仍然保证引信处于安全状态。

Claims (6)

1.一种引信MEMS安全和解除保险装置，其特征在于，垂直于弹轴放置，包括基板（1）、平面弹簧（5）、隔爆滑块（10）、后坐保险机构、离心保险机构、指令锁机构；所述基板（1）内设有滑槽，所述隔爆滑块（10）设置在滑槽内，可沿滑槽滑动；所述平面弹簧（5）一端与滑槽内壁固连，另一端与隔爆滑块（10）一端固连；所述隔爆滑块（10）另一端与滑槽内壁之间设有卡扣结构，当隔爆滑块（10）另一端与卡扣结构闭合时形成闭锁结构；所述离心保险机构、指令锁机构、后坐保险机构均设置于隔爆滑块（10）与基板（1）之间；所述离心保险机构包括离心悬臂梁（7）和与隔爆滑块（10）互锁的离心卡销（8）；所述隔爆滑块（10）上设有第一卡槽（101）；所述离心卡销（8）一端通过离心悬臂梁（7）与基板（1）相连，另一端卡入第一卡槽（101）内；所述基板（1）上设有离心保险机构的活动空间（9）；所述指令锁机构包括柔性锁臂（14）和电推销器（15）；所述基板（1）上设有电推销器（15）的安装槽；所述柔性锁臂（14）一端与隔爆滑块（10）固连，另一端位于安装槽内；所述后坐保险机构可沿平行于弹轴（16）方向运动，实现与隔爆滑块（10）的结合与分离；所述隔爆滑块（10）上设有传爆孔（6）。

2.根据权利要求1所述的引信MEMS安全和解除保险装置，其特征在于，所述后坐保险机构包括后坐悬臂梁（3）、质量块（4）；所述后坐悬臂梁（3）一端固定在基板（1）上，另一端与质量块（4）相连；所述隔爆滑块（10）上设有未封闭的第二卡槽（102），所述质量块（4）位于第二卡槽（102）内。

3.根据权利要求1所述的引信MEMS安全和解除保险装置，其特征在于，所述卡扣结构包括锁头（11）、锁钩（13）；所述锁头（11）与隔爆滑块（10）另一端相连；所述锁钩（13）设置在滑槽内壁。

4.根据权利要求3所述的引信MEMS安全和解除保险装置，其特征在于，所述锁钩（13）的两侧还设有刚性定位块（12），所述定位块（12）与滑槽内壁固定；所述定位块（12）用于对隔爆滑块（10）进行定位。

5.根据权利要求2所述的引信MEMS安全和解除保险装置，其特征在于，所述质量块（4）成环形十字结构。

6.根据权利要求1所述的引信MEMS安全和解除保险装置，其特征在于，所述隔爆滑块（10）上设有多个镂空孔。

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