CN114256007A - 一种基于惯性的磁性闭锁式开关 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于惯性的磁性闭锁式开关，包括壳体，壳体内形成有导通孔，导通孔的第一端活动设置有第一连接柱，第二端固定设置有第二连接柱，第一连接柱的接电端与第二连接柱的接电端接触时完成电路导通，第一连接柱与壳体弹性连接，第一连接柱在惯性力作用下克服弹性力做功而与第二连接柱接触，第一连接柱、第二连接柱的接电端分别设置有第一磁铁和第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁均能导电，当第一连接柱与第二连接柱导通时，第一磁铁与第二磁铁磁吸固定，无需提前在程序中设置延时，且在导通后能够依靠磁吸力形成闭锁、维持导通状态，提升了导通的稳定性、试验数据采集的准确性及可靠性，同时简化了结构布置。

Description

一种基于惯性的磁性闭锁式开关

技术领域

本发明涉及闭锁开关技术领域，特别涉及一种基于惯性的磁性闭锁式开关。

背景技术

在研发前期，通常用仿真弹发射试验进行探测器的初期性能测试，该方法不仅人力物力投入少，而且能够完成快速试验，综合考虑了外部环境等客观因素，测试结果也比较可信可靠。出于安全考虑，在出厂时，仿真弹的探测器整个电路是处于断开状态的，因为如果一开始探测器部件就是通电状态，产品随时可能探测到非目标体而输出对应的信号和指令。但为了满足功能，又要求仿真弹在出膛时能上电导通，进行后续指令操作。

当前有采用电路程序控制延时来实现上电，在程序上设置延时功能来控制产品电路的通断时，首先要估算出仿真弹从起点到达指定高度空中的时间，再在软件中设置该延长时间，当满足该时长时，产品才是通路开始正常工作。但是该方法存在一个弊端，无法准确估算起点到指定高度的时间。因火药、炮筒发射情况及产品本身的差异等情况都会造成到达指定位置的时间或早或晚。如果电路过早导通，产品会检测到非目标体而发出错误指令。如果电路过晚导通，将造成发射和飞行过程中数据丢失，无法准确探测目标实现既定功能。也有采用涡轮叶片旋转发电来实现上电，但在大载荷条件下，涡轮可能引起破坏，造成涡轮工作实效，工作不可靠，且该种方式成本过高。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中存在的不足，提供一种设置在仿真弹上的磁性闭锁式开关，借助于仿真弹出膛时的惯性冲击使开关闭合形成导通，且在导通后依靠磁力锁定导通状态。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于惯性的磁性闭锁式开关，包括壳体，所述壳体内形成有导通孔，所述导通孔的第一端活动设置有第一连接柱，第二端固定设置有第二连接柱，所述第一连接柱的接电端与所述第二连接柱的接电端接触时完成电路导通，所述第一连接柱与所述壳体弹性连接，所述第一连接柱在惯性力作用下克服弹性力做功而与所述第二连接柱接触，所述第一连接柱、所述第二连接柱的接电端分别设置有第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁和所述第二磁铁均能导电，当所述第一连接柱与所述第二连接柱导通时，所述第一磁铁与所述第二磁铁磁吸固定。

进一步地，所述导通孔内设置有压弹簧，所述压弹簧的第一端与所述第一连接柱的底端连接，所述压弹簧的第二端与所述导通孔连接。

进一步地，所述第一连接柱的底端形成有滑台，所述滑台的外径大于所述第一连接柱的外径，所述滑台的外壁与所述导通孔的孔壁滑动接触，所述第一磁铁固定在所述滑台的下表面。

进一步地，所述导通孔包括第一孔段和第二孔段，所述第二孔段的孔径小于所述第一孔段，所述第一孔段与所述第二孔段的连接处形成有凸台，所述压弹簧的第二端套设于所述凸台上，所述第二磁铁位于所述第二孔段内，所述第一磁铁能够插入所述第二孔段内。

进一步地，还设置有导向结构，所述导向结构包括设置在所述导通孔内并与所述导通孔轴线平行的导向杆、以及形成在所述滑台上的导向孔，所述导向杆插设于所述导向孔内并与所述导向孔滑动配合。

进一步地，所述第一磁铁、所述第二磁铁均为铷磁铁。

进一步地，所述第一连接柱、所述第二连接柱均为黄铜材质。

进一步地，所述第一连接柱的外端还开设有插销孔，所述插销孔内可拆卸设置有插销，所述插销限制所述第一连接柱向所述导通孔内部移动。

进一步地，所述壳体上设置有盖板，所述盖板与所述壳体通过第一螺栓可拆卸连接，所述盖板上开设有穿孔，所述第一连接柱的外端从所述穿孔穿出，所述第一连接柱的外径向内端扩大，以使所述盖板限制所述第一连接柱向所述穿孔外部移动。

进一步地，所述壳体与仿真弹通过多个第二螺栓固定连接。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明提供的磁性闭锁式开关，通过弹性活动设置在导通孔内的第一连接柱与固定设置的第二连接柱，使得仿真弹在未出膛时第一连接柱不与第二连接柱接触，出膛时第一连接柱在惯性力作用下克服弹性抗力移动，与第二连接柱接触导通电路，无需提前在程序中设置延时，且在导通后能够依靠第一磁铁与第二磁铁的磁吸力形成闭锁、维持导通状态，不会受到外界振动和冲击的干扰，提升了导通的稳定性、试验数据采集的准确性及可靠性；另外，第一磁铁和第二磁铁能够接触导电，因此依靠导电结构的磁吸作用就能直接产生闭锁效果，无需再额外设置闭锁结构，简化了结构布置；

本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构剖视图(导通前)；

图2为本发明的整体结构剖视图(导通后)。

【附图标记说明】

1-壳体；2-导通孔；3-第一连接柱；4-第二连接柱；5-第一磁铁；6-第二磁铁；7-压弹簧；8-滑台；9-凸台；10-导向杆；11-插销孔；12-盖板；13-第一螺栓。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。

需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。另外，本发明中的“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明限制。

如图1、图2所示，本发明的实施例提供了一种基于惯性的磁性闭锁式开关，能够应用于仿真弹或其它需要依靠惯性闭锁的场合。该磁性闭锁式开关包括壳体1，壳体1内形成有导通孔2，导通孔2的第一端活动设置有第一连接柱3，第二端固定设置有第二连接柱4，第一连接柱3的接电端与第二连接柱4的接电端相互对应，第一连接柱3沿导通孔2移动至与第二连接柱4的接电端相互接触时完成电路导通，使探测器的电路处于通电状态，以在仿真弹出膛后探测到目标体而输出对应的信号和指令。其中，第一连接柱3与壳体1弹性连接，由于弹性抗力的存在，第一连接柱3不受外力时是无法向下移动的，因此未与第二连接柱4接触，探测器的电路处于断开状态而不工作。开关随仿真弹出膛时第一连接柱3在惯性力作用下克服弹性抗力做功而向第二连接柱4移动，使第一连接柱3的接电端与第二连接柱4的接电端接触导通。

由于整个弹道过程中可能存在其他振动和冲击，为了保证两个接电端始终接触导通，需要保证第一连接柱3移动至对应位置导通后，就不能再有反向移动的动作，因此本实施例中第一连接柱3和第二连接柱4的接电端分别设置有第一磁铁5和第二磁铁6，且第一磁铁5和第二磁铁6均能导电，当第一连接柱3在惯性力作用下移动至与第二连接柱4接触导通时，第一磁铁5与第二磁铁6依靠磁吸力吸附固定，在导通的情况下使得第一连接柱3无法再反向移动，从而保证了接电端始终接触导通。另外，通过第一磁铁5和第二磁铁6的设置能够使第一连接柱3与第二连接柱4快要接触时第一连接柱3受到明显的磁力作用，从而抵消弹性抗力及摩擦抗力等的一部分，使得惯性力不足等原因导致第一接电柱3无法完全与第二接电柱4接触导通时作为导通助力，确保出膛后整个电路的导通。

因此，采用本实施例提供的磁性闭锁式开关，能够确保仿真弹出膛后在惯性力作用下探测器电路导通，无需提前在程序中设置延时，且在导通后能够闭锁、维持导通状态，不会受到外界振动和冲击的干扰，提升了试验数据采集的准确性及可靠性。另外，依靠导电结构的磁吸作用直接产生闭锁效果，无需再额外设置闭锁结构，简化了结构布置。

在本实施例中，导通孔2内设置有压弹簧7，压弹簧7在初始状态即处于压缩状态，持续对第一连接柱3、第一磁铁5等整体施加弹性抗力。其中，压弹簧7的第一端与第一连接柱3的底端接触，压弹簧7的第二端与导通孔2接触。

在本实施例中，第一连接柱3的底端形成有滑台8，滑台8的外径大于第一连接柱3的外径，滑台8的外壁与导通孔2的孔壁滑动接触，通过滑台8的设置使第一连接柱3能更好地保持在导通孔2的中心位置，确保其移动时能够准确与第二连接柱4接触。其中，第一磁铁5固定在滑台8的下表面，压弹簧7的第一端是与滑台8的外环接触的，而套设于第一磁体5上。

在本实施例中，导通孔2包括第一孔段和第二孔段，第二孔段的孔径小于第一孔段，且与第一磁铁5及第二磁铁6的外径相匹配，第一孔段与第二孔段的连接处形成有凸台9。其中，压弹簧7的第二端套设于凸台9上，确保其施加的弹性抗力沿导通孔2的轴向。第二磁铁6位于第二孔段内，当第一连接柱3在惯性力作用下向下移动时，能够带动第一磁铁5插入第二孔段内而与第二磁铁6接触吸附，因而第二孔段同样对第一磁铁5的移动产生导向作用，进一步确保磁铁对接的位置准确性。

作为进一步改进，本实施例中还设置有导向结构，导向结构具体包括设置在导通孔2内并与导通孔2轴线平行的导向杆10、以及形成在滑台8上的导向孔，导向杆10插设于导向孔内并与导向孔滑动配合。通过导向结构的设置使滑台8、第一连接柱3及第一磁铁5的整体移动更加平滑。优选地，导向结构设置多组并相对于第一连接柱3的中轴线环形阵列分布。

在本实施例中，第一连接柱3的外端还开设有插销孔11，插销孔11内可拆卸设置有插销，插销限制第一连接柱3向导通孔2内部移动。插销作为闭锁式开关的第一道屏障，在仿真弹入膛前才会拔下，可保证仿真弹在勤务或运输过程中，不会因为振动或跌落碰撞等各种环境力产生的惯性冲击造成第一连接柱3向下运动，而错误地实现了电路导通。

在本实施例中，壳体1上设置有盖板12，盖板12与壳体1通过第一螺栓13可拆卸连接。其中，盖板12上开设有穿孔，第一连接柱3的外端从穿孔穿出，而第一连接柱3的外径向内端扩大，使外径扩大的部分无法从穿孔通过，以使盖板12能够限制第一连接柱3孔径扩大的部分向穿孔外部移动。因此，通过盖板12与插销的配合使第一连接柱3以及内端连接的部分在未入膛时是完全固定的，无法沿导通孔2移动，进一步提升了运输、装卸的稳定性。

在本实施例中，壳体1与仿真弹通过多个第二螺栓固定连接，安装拆卸方便，同时固定可靠，保证弹道过程中开关与仿真弹的连接可靠性。

在本实施例中，第一磁铁5、第二磁铁6均为铷磁铁，铷磁铁也即钕磁铁，由钕、铁、硼(Nd2Fe14B)形成的四方晶系晶体，这种磁铁的磁能积(BHmax)很大，是现今磁性仅次于绝对零度钬磁铁的永久磁铁，也是最常使用的稀土磁铁，能够应用于电子产品，例如硬盘、手机、耳机以及用电池供电的工具等，且能很好地导电，因此适用于本实施例中的磁性闭锁式开关。

在本实施例中，第一连接柱3、第二连接柱4均为黄铜材质，作为与磁铁连接的导电体。

本实施例提供的磁性闭锁式开关设计中，最为重点关注的是压弹簧7刚度的选择和第一连接柱3等的重量设定。由于该开关用于仿真弹发射试验，发射时的惯性加速度在200g-600g之间，第一连接柱3+滑台8+第一磁铁5的重量约为8g。

设计时要求初始状态压弹簧7的压缩量不超过1mm，则需满足：

F_k≥F_m

其中，F_m为第一连接柱3+滑台8+第一磁铁5的重力，F_k为压弹簧7的初始抗力。

F_m＝mg

F_k＝k·x

g为重力加速度，x为压弹簧7的初始压缩长度。将各值代入可得到压弹簧7刚度需满足：

保险起见，取压弹簧7刚度为300N/m

在承受200g惯性冲击时，该刚度的压弹簧7的最小压缩长度为：

故在此冲击下压弹簧7的理论压缩长度可达到104.5mm，该数值远大于开关设计中的20mm的行程。故即使再最小的冲击下，也可实现开关的闭锁。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，包括壳体(1)，所述壳体(1)内形成有导通孔(2)，所述导通孔(2)的第一端活动设置有第一连接柱(3)，第二端固定设置有第二连接柱(4)，所述第一连接柱(3)的接电端与所述第二连接柱(4)的接电端接触时完成电路导通，所述第一连接柱(3)与所述壳体(1)弹性连接，所述第一连接柱(3)在惯性力作用下克服弹性力做功而与所述第二连接柱(4)接触，所述第一连接柱(3)、所述第二连接柱(4)的接电端分别设置有第一磁铁(5)和第二磁铁(6)，所述第一磁铁(5)和所述第二磁铁(6)均能导电，当所述第一连接柱(3)与所述第二连接柱(4)导通时，所述第一磁铁(5)与所述第二磁铁(6)磁吸固定。

2.根据权利要求1所述的一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，所述导通孔2内设置有压弹簧(7)，所述压弹簧(7)的第一端与所述第一连接柱(3)的底端连接，所述压弹簧(7)的第二端与所述导通孔(2)连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，所述第一连接柱(3)的底端形成有滑台(8)，所述滑台(8)的外径大于所述第一连接柱(3)的外径，所述滑台(8)的外壁与所述导通孔(2)的孔壁滑动接触，所述第一磁铁(5)固定在所述滑台(8)的下表面。

4.根据权利要求3所述的一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，所述导通孔(2)包括第一孔段和第二孔段，所述第二孔段的孔径小于所述第一孔段，所述第一孔段与所述第二孔段的连接处形成有凸台(9)，所述压弹簧(7)的第二端套设于所述凸台(9)上，所述第二磁铁(6)位于所述第二孔段内，所述第一磁铁(5)能够插入所述第二孔段内。

5.根据权利要求3所述的一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，还设置有导向结构，所述导向结构包括设置在所述导通孔(2)内并与所述导通孔(2)轴线平行的导向杆(10)、以及形成在所述滑台(8)上的导向孔，所述导向杆(10)插设于所述导向孔内并与所述导向孔滑动配合。

6.根据权利要求1所述的一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，所述第一磁铁(5)、所述第二磁铁(6)均为铷磁铁。

7.根据权利要求1所述的种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，所述第一连接柱(3)、所述第二连接柱(4)均为黄铜材质。

8.根据权利要求1所述的一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，所述第一连接柱(3)的外端还开设有插销孔(11)，所述插销孔(11)内可拆卸设置有插销，所述插销限制所述第一连接柱(3)向所述导通孔(2)内部移动。

9.根据权利要求8所述的一种基于惯性的磁性闭锁式开关，其特征在于，所述壳体(1)上设置有盖板(12)，所述盖板(12)与所述壳体(1)通过第一螺栓(13)可拆卸连接，所述盖板(12)上开设有穿孔，所述第一连接柱(3)的外端从所述穿孔穿出，所述第一连接柱(3)的外径向内端扩大，以使所述盖板(12)限制所述第一连接柱(3)向所述穿孔外部移动。

10.根据权利要求1所述的一种基于惯性的机械闭锁式开关，其特征在于，所述壳体(1)与仿真弹通过多个第二螺栓固定连接。

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