CN112525022A - 一种模块化设计的引信安保机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化设计的引信安全保险机构，由三道安全保险组成，其中第一道安全保险为后坐保险；第二道安全保险为离心保险；第三道为远距离保险，这三道保险与隔爆滑块一起构成安全保险机构的主体。在平时，隔爆滑块由悬臂梁质量块组成的后坐保险以及弹簧质量块组成的离心保险卡住，隔断传爆序列，保证引信的安全。当处于发射状态时，安全保险机构通过识别后坐力以及离心力等环境力，依次解除三道保险，隔爆滑块解除相应约束，完成闭锁，导爆孔对正，安全保险机构解除保险。本发明基于三维增材制造技术，可以有效地减小安全保险机构的体积和复杂程度，模块化设计的原则也使机构便于装配，同时极大减轻了以后对本机构进行优化设计的工作量。

Description

一种模块化设计的引信安保机构
技术领域
本发明属于三维增材制造及引信安全保险机构领域，特别是一种模块化设计三维增材制造技术的引信安保机构。
背景技术
引信技术是集机械、电子、声、磁、化学、计算机及其复合技术为一体的高技术研究领域，近年来，随着三维增材技术的发展，使得引信设计加工和三维增材制造在理论上和现实上都变得顺理成章，三维增材技术在引信领域的使用可以减小引信的体积，同时便于加工复杂结构，提高引信的集成度，因此三维增材技术在引信中的应用是现代化引信发展的基础。引信体积的减小使弹药有更多的空间容纳多传感器探测电路和战斗部装药，提高弹药对信息的利用水平，使得弹药更高的目标摧毁效力，同时有利于弹药的信息化、智能化发展。
美国的Charles H.Robinson团队在2013年发表的专利上披露了一种可用于中大口径旋转弹药的MEMS安全系统，此安保机构没有设置单独的离心保险，而是由隔爆滑块承担离心保险的功能，不利于保证引信的安全性。2016年，沈阳理工大学的邓炬锋在《引信MEMS离心隔爆机构设计与试验》的一文中提出了一种MEMS安保机构，通过后坐滑块、转销以及拔销器来实现安全与解除保险功能。从此安保机构结构复杂，对加工以及装配的要求都很高，容易导致故障。同时，该安全保险装置并非模块化设计，而是单独设计并进行加工装配，不利于之后的改进。
以上两款安保机构都采用平行弹轴放置的原则，占用轴向空间过大，不利于引信空间的充分利用，传爆序列也不在同一直线上，会导致爆轰能量的损失，同时，MEMS 技术的使用也使得安保机构加工周期过长且工艺复杂，不便保证零件的良品率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化设计三维增材制造技术的引信安保机构，以实现对引信导爆序列的隔断与对正，从而保证引信的安全与正常起爆。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种模块化设计的引信安保机构，包括上下盖板，设置在上下盖板之间的框架、坐保险机构、闭锁弹簧、离心弹簧、离心滑块、隔爆滑块、电控驱动推销；
所述上下盖板中间均设有导爆孔，两个导爆孔正对；所述隔爆滑块上有导爆孔；
所述框架中间设有滑动槽；所述隔爆滑块设置在该滑动槽内；所述隔爆滑块一端与框架之间连接有闭锁弹簧，另一端设有第一闭锁锁头，与之对应的框架内设有第一闭锁锁钩；所述后坐保险机构设置在框架与隔爆滑块之间，可在后坐力作用下与隔爆滑块分离；所述框架上设有离心滑块的滑动槽，所述离心滑块的滑动方向垂直于隔爆滑块的滑动方向；所述离心滑块与隔爆滑块之间设有互锁钩，使得隔爆滑块只能向第一闭锁锁钩方向滑动，而不能反向运动；所述离心滑块左右两侧与框架之间均设有离心弹簧；所述离心滑块上设有第二闭锁锁头，该滑动槽内对应的设有第二闭锁锁钩；所述隔爆滑块上设有柔性悬臂梁，所述框架上设有电控推销安装槽，所述电控驱动推销设置在电控推销安装槽内，所述柔性悬臂梁伸入电控推销安装槽，并与电控驱动推销接触。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)该安保机构通过识别后坐力、离心力和远距离三种方式驱动解除保险，且三道保险有严格的时序分配，在保证引信勤务处理安全性的同时，也保证了在正常发射状态下的准确解保。
(2)该安保机构着重针对离心保险模块进行了设计，解决了传统安保机构离心保险的安全性不高的问题，通过弹簧质量块和闭锁锁头和锁钩来实现离心保险的功能：其一，可以保证离心保险在接触目标由于离心力的消失而回复的问题；其二，解决了悬臂梁质量块机构实现的离心保险机构解保阈值不高，容易在低离心力下解保的问题；其三，弹簧质量块的分离式设计也使得离心保险机构可以通过更改不同规格的弹簧改变自身的固有频率，从而很容易实现对不同发射离心力的适配。
(3)离心保险模块和隔爆模块都采用的闭锁锁钩和锁头结构，锁钩采用了双悬臂梁支撑的方式，能够快速闭锁，同时锁钩的限位块也是根据闭锁锁头进行了适配，悬臂梁在隔爆/离心滑块冲击力的作用下可以产成一定的变形，吸收滑块的一部分动能，使滑块的速度变慢，从而为闭锁锁钩的回复赢得时间，同时由于定位滑块双悬臂梁之间存在连接横梁，能有效限制双悬臂梁之间变形，使得定位块的定位功能不随双悬臂梁的变形而失效，解决了传统安保机构闭锁机构在高离心转速下不能可靠闭锁的问题，提高了闭锁可靠性。
(4)该采用安保机构采用三维增材技术，极大减小了机构尺寸和复杂程度，相比于MEMS技术，减少了加工时间和工艺流程，便于引信的维护工作；同时装配简单，可以显著提高良品率。
附图说明
图1为引信安保机构框架上布置结构示意图。
图2为引信安保机构框架上布置轴侧图。
图3为框架结构示意图。
图4为上盖板结构示意图。
图5为下盖板结构示意图。
图6为闭锁锁钩放大示意图。
图7为后坐保险机构结构示意图。
图8为后坐保险机构与离心滑块分开状态示意图。
图9为引信安保机构解除后坐保险状态示意图。
图10为离心滑块释放后状态示意图。
图11为柔性悬臂梁抵住框架，隔爆滑块停止运动状态示意图。
图12为隔爆滑块滑向第一闭锁锁钩状态示意图。
图13为安保机构完全解除保险传爆序列通过导爆孔对正状态示意图。
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。
结合图1-图7，本发明的一种模块化设计三维增材制造技术的引信安保机构，基于三维增材制造，各零件部分采用分体式加工，加工后装再通过总装，得到安保机构的总体，结合图1，整个引信安保机构包括上下盖板，设置在上下盖板之间的框架1、后坐保险机构2、闭锁弹簧3、离心弹簧4和6、离心滑块5、隔爆滑块8、电控驱动推销10；所述上盖板中间设有导爆孔3-1，下盖板中间设有导爆孔4-2，两个导爆孔正对，用于传爆序列对正时传导爆轰能量，所述隔爆滑块上有导爆孔7。
所述框架1中间设有隔爆滑块的滑动槽1-2；所述隔爆滑块8设置在滑动槽内1-2，所述隔爆滑块8一端与框架1之间连接有闭锁弹簧3，闭锁弹簧3一端与框架1上的框架1的隔爆弹簧安装槽1-3相连，另一端与隔爆滑块8的弹簧安装槽相连。所述隔爆滑块8另一端设有第一闭锁锁头，与之对应的框架1内设有第一闭锁锁钩1-8，所述闭锁弹簧3与隔爆滑块8一起构成隔爆模块；所述框架1上设有后坐保险机构2的安装槽1-1，所述后坐保险机构2包括相互连接的悬臂梁2-1、质量块2-2，所述质量块2-2卡入隔爆滑块8内，悬臂梁2-1长度方向垂直于隔爆滑块8的滑动方向；对应的下盖板上设有在离心力作用下使得质量块2-2下移和悬臂梁2-1向下弯曲的避位槽4-1，后坐保险机构2 构成第一道保险。所述框架1上设有离心滑块5的滑动槽1-5，所述离心滑块5安装在滑动槽1-5内，所述离心滑块5的滑动方向垂直于隔爆滑块8的滑动方向；所述离心滑块5与隔爆滑块8之间设有互锁钩，使得隔爆滑块8只能向第一闭锁锁钩1-8方向滑动，而不能反向运动；所述离心滑块5左右两侧分别设有离心弹簧4和6，离心弹簧4和6 一端分别与框架1上的弹簧安装槽1-4和1-7相连，另一端分别与离心滑块5上的弹簧安装槽相连。所述离心滑块5上设有第二闭锁锁头，所述框架1的滑动槽1-5设有第二闭锁锁钩1-6，离心弹簧4和6、离心滑块5一起组成安保机构的离心模块，此为第二道保险；所述隔爆滑块8上设有柔性悬臂梁9，所述框架1上设有电控推销安装槽1-9，所述电控驱动推销10设置在电控推销安装槽1-9内，所述柔性悬臂梁9伸入电控推销安装槽1-9，并与电控驱动推销10接触，电控驱动推销10和柔性悬臂梁9一起组成安保机构的远距离解除保险模块，此为第三道保险。
所述第一闭锁锁钩1-8和第二闭锁锁钩1-6采用相同的结构，以第一闭锁锁钩为例，放大图如图2，包括位于中间的定位块，依次设置在定位块一侧的上锁钩第二悬臂梁 1-8-2、上锁钩第一悬臂梁1-8-1，依次设置在定位块另一侧的下锁钩第二悬臂梁1-8-6、下锁钩第一悬臂梁1-8-7；所述定位块由第一悬臂梁1-8-3、连接横梁1-8-4、第二悬臂梁 1-8-5组成，第一悬臂梁1-8-3和第二悬臂梁1-8-5之间设有连接横梁1-8-4相连，定位块设置成与锁头适配的形状。
所述第一闭锁锁头和第二闭锁锁头均采用三角形锁头，便于锁头在离心力的驱动下进入锁钩。同时为了能够使锁钩在闭锁过程中尽快回复，锁钩采用了双悬臂梁支撑的方式，能够快速闭锁，同时锁钩的限位块也是根据闭锁锁头进行了适配，由双悬臂梁和连接双悬臂梁的连接横梁组成。其中，双悬臂梁的与锁钩的接触面改为了和三角形锁头适配的斜边，在闭锁时，此种形状的悬臂梁在隔爆/离心滑块冲击力的作用下可以产成一定的变形，吸收滑块的一部分动能，使滑块的速度变慢，从而为闭锁锁钩的回复赢得时间，同时由于定位滑块双悬臂梁之间存在连接横梁，能有效限制双悬臂梁之间变形，使得定位块的定位功能不随双悬臂梁的变形而失效。在传统的的等腰梯形锁钩结构中，定位块与锁钩是由垂直于滑块滑动方向的两个平面接触，在这种情况下，定位块不能有效吸收滑块的动能，在闭锁接触的时候，定位块和滑块之间的力会使滑块反向运动，以致不能可靠闭锁。本实施例中通过锁钩和锁头的改进设计解决了传统安保机构闭锁机构在高离心转速下不能可靠闭锁的问题，提高了闭锁可靠性。
中大口径榴弹炮在正常发射状态下，所受环境力主要由后坐力以及离心力，本安保机构也主要根据这两种环境力来针对性地解除后坐保险以及离心保险，再根据远距离环境解除第三道保险，使得离心滑块可以在离心力的作用下顺利闭锁，导爆孔对正，安保机构解除保险。
在平常状态下，后坐保险机构通过圆形质量块卡住隔爆滑块，如图7，使得隔爆滑块不能自由运动，同时由于隔爆滑块与离心滑块处于互锁状态，故此保证了离心模块不会解除保险，从而隔断传爆序列。当处于发射状态时，后坐保险机构的悬臂梁和圆形质量块在后坐力的驱动下解除安保机构的第一道保险，释放隔爆滑块，如图8。解除后坐保险后，隔爆滑块在离心力的驱动下向第一闭锁锁钩方向运动，从而释放离心滑块，如图9，此时隔爆滑块被离心滑块阻挡，停止运动。离心滑块释放后，在离心力的驱动下做离心运动，离心滑块向第二闭锁锁钩方向运动，直至闭锁，同时与离心滑块脱离接触，如图10。此时隔爆滑块继续在离心力的驱动下向第一闭锁锁钩方向运动，直至柔性悬臂梁抵住框架，隔爆滑块停止运动，如图11。当电控驱动推销到指令后(达到远距离范围)，推销打弯柔性悬臂梁，如图12，隔爆滑块得以在离心力的驱动下继续向第一闭锁锁钩方向运动，直至闭锁，如图13。此时安保机构完全解除保险，导爆孔运动到位，传爆序列通过导爆孔对正，引信处于待发状态。
当安全保险机构在勤务处理的时候产生意外跌落时，安保机构通过如下的方式来保证引信的安全：
引信在勤务处理垂直跌落时，此时安保机构受到轴向的冲击力，类似于正常发射时的后坐力，但与后坐力相比，垂直跌落时产生的冲击脉宽更小，不足以使后坐保险的悬臂梁产生足够的变形以解除安保机构的第一道保险，从而保证引信的安全性。
引信在勤务处理滚动跌落时，此时安保机构受到离心载荷的驱动，但是由于本发明所提出的安保机构解锁遵循严格的时序关系。当后坐保险未解除时，隔爆滑块不会在离心力的作用下运动，同时由于隔爆滑块与离心保险滑块处于互锁状态，所以离心保险模块无法解除保险，从而保证引信的安全性。

Claims (5)

1.一种模块化设计的引信安保机构，其特征在于，包括上下盖板，设置在上下盖板之间的框架(1)、坐保险机构(2)、闭锁弹簧(3)、离心弹簧、离心滑块(5)、隔爆滑块(8)、电控驱动推销(10)；
所述上下盖板中间均设有导爆孔，两个导爆孔正对；所述隔爆滑块上有导爆孔(7)；
所述框架(1)中间设有滑动槽；所述隔爆滑块(8)设置在该滑动槽内；所述隔爆滑块(8)一端与框架(1)之间连接有闭锁弹簧(3)，另一端设有第一闭锁锁头，与之对应的框架(1)内设有第一闭锁锁钩(1-8)；所述后坐保险机构(2)设置在框架(1)与隔爆滑块(8)之间，可在后坐力作用下与隔爆滑块(8)分离；所述框架(1)上设有离心滑块(5)的滑动槽，所述离心滑块(5)的滑动方向垂直于隔爆滑块(8)的滑动方向；所述离心滑块(5)与隔爆滑块(8)之间设有互锁钩，使得隔爆滑块(8)只能向第一闭锁锁钩(1-8)方向滑动，而不能反向运动；所述离心滑块(5)左右两侧与框架(1)之间均设有离心弹簧；所述离心滑块(5)上设有第二闭锁锁头，该滑动槽内对应的设有第二闭锁锁钩(1-6)；所述隔爆滑块(8)上设有柔性悬臂梁(9)，所述框架(1)上设有电控推销安装槽(1-9)，所述电控驱动推销(10)设置在电控推销安装槽(1-9)内，所述柔性悬臂梁(9)伸入电控推销安装槽(1-9)，并与电控驱动推销(10)接触。
2.根据权利要求1所述的引信安保机构，其特征在于，所述框架(1)上设有后坐保险机构(2)的安装槽(1-1)，所述后坐保险机构(2)包括相互连接的悬臂梁(2-1)、质量块(2-2)，所述质量块(2-2)卡入隔爆滑块(8)内，悬臂梁(2-1)长度方向垂直于隔爆滑块(8)的滑动方向；所述下盖板上设有在离心力作用下使得质量块(2-2)下移和悬臂梁(2-1)向下弯曲的避位槽(4-1)。
3.根据权利要求1所述的引信安保机构，其特征在于，所述第一闭锁锁头和第二闭锁锁头均采用三角形锁头，所述第一闭锁锁钩(1-8)和第二闭锁锁钩(1-6)结构相同，均包括中间的定位块，依次设置在定位块一侧的上锁钩第二悬臂梁(1-8-2)、上锁钩第一悬臂梁(1-8-1)，依次设置在定位块另一侧的下锁钩第二悬臂梁(1-8-6)、下锁钩第一悬臂梁(1-8-7)；所述定位块由第一悬臂梁(1-8-3)、连接横梁(1-8-4)、第二悬臂梁(1-8-5)组成，第一悬臂梁(1-8-3)和第二悬臂梁(1-8-5)之间设有连接横梁(1-8-4)相连，定位块设置成与锁头适配的形状。
4.根据权利要求1所述的引信安保机构，其特征在于，采用分体式加工。
5.根据权利要求1所述的引信安保机构，其特征在于，采用三维增材制造。
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