CN113374629B - 一种弹载惯性控制风能采集转换装置及弹载电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹载惯性控制风能采集转换装置，包括安装在弹体头部的安装弹头，沿安装弹头轴向方向依次开设在安装弹头内的弹头前端进风口和设备安装腔，与安装弹头的后端连接的出风管，设置在设备安装腔内的壳体，置于所述壳体内、用于接收弹头前端进风口进风的能量转换器，开设在出风管的四周边缘、且与设备安装腔连通的弹头后端出风口，设置在设备安装腔的前段、且与弹头前端进风口连接的风道控制机构，以及设置在出风管内的控制板。通过上述方案，本发明具有结构简单、采集可靠等优点，在弹载电源技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

Description

一种弹载惯性控制风能采集转换装置及弹载电源
技术领域
本发明涉及弹载电源技术领域，尤其是一种弹载惯性控制风能采集转换装置及弹载电源。
背景技术
目前，现行的弹载电源主要有热电池，又称热激活储备电池，其属于一次性使用的电池，贮存时电解质为不导电的固体。而使用时，用电发火头或撞针机构引燃其内部的加热药剂，使电解质熔融成为离子导体而被激活的一种储备电池。但由于需要发火药及主要材料为活性材料，制作过程需要严格的安全管控及复杂的工艺流程，很多关键工序都需要人工来完成，很难实现全面机械化，生产效率极其低下，所以一直以来价格居高不下，产品一致性差。由此可见，现有技术中的弹载电源要保证产品能够长期贮存及安全性，产品的外形尺寸很难做到小型化。更重要的是热电池因为是一次性使用的电池，只有在使用时激活后才有电输出，所以在生产过程中无法实现电性能的全检，只能采用抽检，这样很难保证产品的一致性和可靠性，更不适合规模生产。在应对当前弹药小型化、集约化、智能化的发展趋势显得力不从心。
正是由于热电池具有这些缺点，一次性锂电池近年来也在一些弹药上开始使用，其小型化、标准化、输出稳定性是优于热电池的，但是其也有致命的弱点，国产锂电池的贮存年限很难达到10年以上，且贮存10年以上会产生钝化膜，电压响应滞后。能够满足弹载要求的目前主要是进口锂电池，但纯粹依赖进口也不符合国产化的要求。由于锂电池本身有电不需要激活，但在使用时也要有专门的控制电路来控制输出，以保证平时不耗电及勤务状态的安全。
众所周知，热电池和锂电池均需要额外的专门的机构来控制电池的输出，热电池现在常用的方式是通过磁电机在发射过载时发电或弹上额外的电源给热电池内部的发火头供电激活，还有通过撞针机构撞击热电池底部的撞击底火激活。然而这种激活机构均有致命的缺陷，由于磁电机是通过发射过载发电，这种在小过载的发射环境下无法提供足够的发火能量和无法区别勤务状态的过载。撞击底火的方式需要设计复杂的撞击机构，而撞击机构又需要锁定机构，锁定机构有机械式触发和电触发，这种机构的复杂性给系统带来了不可靠性。另外如果是直接弹上供电激活或锁定机构是电触发均需要额外的供电，能够提供这种条件的弹种是少量的，所以这种方式不具备通用性，无法大规模使用，也难做到低成本。锂电池需要的隔离机构的触发条件也基本上依赖发射过载或弹体旋转的离心力，这种方式跟磁电机的使用条件类似，存在同样的问题。
总之，现在的弹载电源的激活和控制输出均是基于弹药发射产生的过载或者基于发射的机构来实现，这种单一的机械式为主的控制方式已经无法满足现代智能弹药的发展需求，而且由于结构的不可逆性使得无法实现批量化的重复测试，很容易在一些特殊的条件下发生意外造成人员伤亡。
随着现代武器系统对武器可靠器、安全性、通用性和贮存寿命等技术的要求越来越高，世界许多国家越来越重视弹上电源的研制与发展工作，都把研制与发展弹上电源列为一项重要的科研课题。
美国研发了很多以气动涡轮发电机为核心的迫击炮弹引信，这种电源依靠空气动力驱动，在炮弹飞行过程中空气从引信前端进入，带动内部的电机叶片转动，从而产生电流，但是这类发电机有一定缺陷，如体积大、功率小；不能长时间供电等。基于此，近年来我们国内也开始在此类新型电源研制上下功夫，例如公开号为CN207475349U的申请专利提供了一种弹上涡轮外转子物理电源，但该电源采用传统的铁芯绕组和多级轴承的电机结构，此种结构无法做到小型化，更重要的是该电源只是能够发出电，并没有解决传统电源存在的问题，只是提供了一种新电源。每种电源技术都有各自的优势，一种电源并不能完全取代另一种电源，而真正需要的是一种能够将以上几种电源的问题全部解决并能将以上电源的各自优势发挥出来的电源控制器，目前在这一领域是空白。
因此，急需要提出一种结构简单、采集可靠的弹载惯性风能采集转换装置及弹载电源。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种弹载惯性控制风能采集转换装置及弹载电源，本发明采用的技术方案如下、
一种弹载惯性控制风能采集转换装置，安装在弹体头部，包括安装在弹体头部的安装弹头，沿安装弹头轴向方向依次开设在安装弹头内的弹头前端进风口和设备安装腔，与安装弹头的后端连接的出风管，设置在设备安装腔内的壳体，置于所述壳体内、用于接收弹头前端进风口进风的能量转换器，开设在出风管的四周边缘、且与设备安装腔连通的弹头后端出风口，设置在设备安装腔的前段、且与弹头前端进风口连接的风道控制机构，以及设置在出风管内的控制板。
进一步地，所述能量转换器为轴流风机；所述能量转换器内设置有一发电机。
进一步地，所述控制板上设置有一输出线。
进一步地，所述安装弹头内壁顶部开设有呈圆周阵列分布的数个沉孔；所述沉孔内设置有与风道控制机构连接的滚珠和弹簧。
更进一步地，所述安装弹头内壁顶部中央开设有一轴承孔，所述轴承孔内设置有一轴承；所述轴承与能量转换器连接。
一种弹载电源，采用弹载惯性风能采集转换装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果、
(1)本发明巧妙在安装弹头上开设有弹头前端进风口和弹头后端出风口，并且利用风道控制机构进行风量控制，在能量转换器的转换作用下，将风能转换成电能；
(2)本发明的能量转换器采用轴流风机和发电机，其模拟风力发电装置，其利用高速行进的弹体进行风力采集；
综上所述，本发明具有结构简单、采集可靠等优点，在弹载电源技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的立体示意图。
图3为图1的A-A剖面示意图。
图4为图3的B-B剖面示意图。
图5为图3的C-C剖面示意图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下、
1、壳体；2、能量转换器；3、控制板；4、安装弹头；5、风道控制机构； 6、出风管；2-3、发电机；3-2、输出线；4-1、弹头前端进风口；4-2、弹头前后端组合处；4-3、弹头后端出风口；4-4、连接螺纹；4-5、滚珠；4-6、轴承；4-7、弹簧。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1至图5所示，本实施例提供了一种弹载电源，其采用弹载惯性风能采集转换装置，该装置安装在弹体头部。首先，需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定。另外，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附图来说明的。不仅如此，本实施例的风道控制机构5、控制板3等部件是购买所得，其为现有技术中成熟部件，因此，在此就不予赘述其内部结构。在本实施例中，通过感知弹体自旋转达到一定速度后控制风道打开获取风能。当与原有电源进行组合，将原有电源的单一环境力触发升级为复合环境力触发；独立使用时既能作为以风能转化为电能的新型电源，也能作为达到预设飞行条件而输出控制信号的传感器使用；由于只有在预设飞行条件下才工作，从而真正实现弹药引信自毁、自失效、自失能的三自目标。
在本实施例中，该弹载惯性风能采集转换装置由壳体1、能量转换器2、控制板3、安装弹头4、风道控制机构5和出风管6组成；由弹头前端进风口4-1、风道控制机构5、壳体1和弹头后端出风口4-3组成完整的弹上风道；弹头前端进风口4-1和弹头后端出风口4-3的弹头前后端组合处4-2采用螺纹连接，便于零件加工和产品组装；弹头通过连接螺纹4-4与弹体连接；轴承4-6与安装弹头 4通过螺纹连接；壳体1与控制板3之间分体安装，壳体1、出风管6和控制板 3之间通过圆周阵列的三个螺钉连接；风道控制机构5设置于弹头前端进风口4-1和壳体1之间且与轴承4-6连接；风道控制机构5设有上下贯穿且呈圆周阵列分布的六个沉孔，六个沉孔中的三个沉孔与安装弹头4之间设有4-5滚珠、4-7 弹簧，用于锁住风道控制机构5。
本实施例中，利用弹体飞行过程中的轴向离心力，使得风道控制机构5带动轴承4-6旋转，从而控制风道控制机构5的开、闭状态，风道控制机构5平时处于关闭状态，风道控制机构5转动后，会使得三个4-5滚珠沿着风道控制机构 5的表面滑动，直至被卡进风道控制机构5的其余三个沉孔，此时的空气可以流经完整的弹上风道，驱动能量转换器2以及控制板3工作，可以将弹体飞行所产生的空气能转化为电能并进行储能和计算分析，并按一定的时序输出电能。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种弹载惯性控制风能采集转换装置，安装在弹体头部，其特征在于，包括安装在弹体头部的安装弹头(4)，沿安装弹头(4)轴向方向依次开设在安装弹头(4)内的弹头前端进风口(4-1)和设备安装腔，与安装弹头(4)的后端连接的出风管(6)，设置在设备安装腔内的壳体(1)，置于所述壳体(1)内、用于接收弹头前端进风口(4-1)进风的能量转换器(2)，开设在出风管(6)的四周边缘、且与设备安装腔连通的弹头后端出风口(4-3)，设置在设备安装腔的前段、且与弹头前端进风口(4-1)连接的风道控制机构(5)，以及设置在出风管(6)内的控制板(3)；所述安装弹头(4)内壁顶部开设有呈圆周阵列分布的数个沉孔；所述沉孔内设置有与风道控制机构(5)连接的滚珠(4-5)和弹簧(4-7)。
2.根据权利要求1所述的一种弹载惯性控制风能采集转换装置，其特征在于，所述能量转换器(2)为轴流风机；所述能量转换器(2)内设置有一发电机(2-3)。
3.根据权利要求1所述的一种弹载惯性控制风能采集转换装置，其特征在于，所述控制板(3)上设置有一输出线(3-2)。
4.根据权利要求3所述的一种弹载惯性控制风能采集转换装置，其特征在于，所述安装弹头(4)内壁顶部中央开设有一轴承孔，所述轴承孔内设置有一轴承(4-6)；所述轴承（4-6）与安装弹头（4）通过螺纹连接。
5.一种弹载电源，其特征在于，采用权利要求1～4任一项所述的弹载惯性控制风能采集转换装置。
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