CN114370794B - 一种微型火箭弹双环境引信装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型火箭弹双环境引信装置，包括发射控制装置，还包括起爆控制装置，起爆控制装置包括通信收发线圈、起爆控制主机和无线充电接收从机，发射控制装置通过通信收发线圈分别与主电源电路和无线充电接收从机连接，主电源电路将接收的信号进行电压转换后分别为火箭弹电气系统、超级电容、起爆控制主机以及无线充电接收从机供电，三轴加速度传感器与起爆控制主机连接，还公开了一种微型火箭弹双环境引信控制方法，本发明具有双独立环境解除保险能力，在满足安全性的同时也能够根据装订信息完成相应任务，满足作战设计要求。

Description

一种微型火箭弹双环境引信装置及控制方法

技术领域

本发明属于火箭弹引信技术，具体涉及一种微型火箭弹双环境引信装置，还涉及一种微型火箭弹双环境引信控制方法。

背景技术

火箭弹相对导弹成本大大降低，且火箭弹有着较大的射程和飞行速度，其可以通过增加火力密集程度来弥补精度低的缺点，小型无人机载武器平台携带不了常规火箭弹，微型火箭弹是最优选择。微型火箭弹体积小，质量轻，易于单兵携带，无人机飞行过程中特征信号小，隐身能力强，操作人员位置隐蔽性好。传统的制式航空火箭弹多采用近炸引信，包括电容近炸引信、激光近炸引信以及无线电近炸引信等，或是包含近炸功能的多功能引信，引信结构复杂，成本高。容易出现弹道炸问题，对载机带来安全隐患。储存时间过长后也会带来维护安全问题。选取具有自动探测、自动跟踪、自动识别等复杂功能的引信价格偏高，不符合低成本的设计要求，不适合用来进行火力覆盖打击。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种微型火箭弹双环境引信装置，还提供一种微型火箭弹双环境引信控制方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种微型火箭弹双环境引信装置，包括发射控制装置，还包括起爆控制装置，起爆控制装置包括通信收发线圈、起爆控制主机和无线充电接收从机，发射控制装置通过通信收发线圈分别与主电源电路和无线充电接收从机连接，主电源电路将接收的信号进行电压转换后分别为火箭弹电气系统、超级电容、起爆控制主机以及无线充电接收从机供电，三轴加速度传感器与起爆控制主机连接。

如上所述的无线充电接收从机包括单片机、PWM解调电路、电源变换电路和二极管整流电路，电源变换电路通过二极管整流电路与主电源电路连接，电源变换电路为单片机供电，单片机与PWM解调电路连接，PWM解调电路与通信收发线圈连接，单片机通过IIC接口与起爆控制主机通讯。

如上所述的起爆控制主机还与进炸模块、电子延时模块以及触碰开关连接。

一种微型火箭弹双环境引信装置，还包括引信机构，引信机构包括第一引信座，惯性销座和触发簧片均固定在第一引信座上，惯性销与惯性销簧均安装在惯性销座内，惯性销在惯性销簧的作用下压紧在第一引信座上，惯性销触发杆(12)一端通过惯性销座上的长通孔延伸至触发簧片前端。

如上所述的引信机构还包括设置在第一引信座和第二引信座之间的出筒销座，出筒销通过出筒销簧安装在出筒销座的侧部安装孔内。

如上所述的引信机构还包括隔爆转子，隔爆转子位于出筒销座和第二引信座之间，电机的旋转轴依次穿过第一引信座、出筒销座、隔爆转子与传动轮连接，传动轮与止转销一端连接，止转销另一端插入到隔爆转子上的凹槽，扭簧一端与隔爆转子连接，另一端与第二引信座连接，当电机的旋转轴旋转时，电机带动传动轮转动，传动轮带动止转销转出隔爆转子上的凹槽，隔爆转子受扭簧的拉回作用转动，隔爆转子上的圆孔通道接通雷管区域。

一种微型火箭弹双环境引信控制方法，包括以下步骤

步骤1、超级电容进行感应充电；

步骤2、起爆控制主机进行自检，无线充电接收从机初始化，起爆控制主机依次通过无线充电接收从机、通信收发线圈从发射控制装置获取起爆方式：

步骤3、火箭弹发射，当触发簧片触动且出筒销弹出，一级保险解除；

步骤4、起爆控制主机通过三轴加速度传感获得加速度值，加速度值持续0.2s大于16g时，电机的旋转轴旋转带动隔爆转子上的圆孔通道接通雷管区域，二级保险解除；

步骤5、起爆控制主机根据起爆方式，控制起爆电路工作，起爆电路通过隔爆转子上的圆孔通道引爆火箭弹雷管区域。

如上所述的起爆方式共有以下四种：

近炸模式，起爆控制主机等待近炸模块输入，起爆控制主机接收到近炸模块输入信号后判断为起爆信号有效；

电子延时模式，电子延时模块计时，计时时间到后判断起爆信号有效；

触发模式，等待火箭弹与目标碰撞后，判断起爆信号有效；

触发延时模式，火箭弹与目标碰撞后，再等待设定的延时时间后，判断起爆信号有效。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明具有双独立环境解除保险能力，在满足安全性的同时也能够根据装订信息完成相应任务，满足作战设计要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的无线充电接收从机的结构示意图；

图3为本发明的引信机构的结构示意图；

图4为本发明的流程示意图。

如图：1-电机；2-触发簧片；3-第一引信座；4-出筒销簧；5-隔爆转子；6-扭簧；7-止转销；8-转动轮；9-第二引信座；10-出筒销座；11-出筒销；12-惯性销触发杆；13-惯性销簧；14-惯性销座；15-惯性销。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

一种微型火箭弹双环境引信装置，包括发射控制装置，还包括起爆控制装置，起爆控制装置包括通信收发线圈、起爆控制主机和无线充电接收从机，发射控制装置通过通信收发线圈分别与主电源电路和无线充电接收从机连接，主电源电路将接收的信号进行电压转换后分别为火箭弹电气系统、超级电容、起爆控制主机以及无线充电接收从机供电，三轴加速度传感器与起爆控制主机连接。

无线充电接收从机包括单片机、PWM解调电路、电源变换电路和二极管整流电路，电源变换电路通过二极管整流电路与主电源电路连接，电源变换电路为单片机供电，单片机与PWM解调电路连接，PWM解调电路与通信收发线圈连接，单片机通过IIC接口与起爆控制主机通讯。

起爆控制主机还与进炸模块、电子延时模块以及触碰开关连接。

本发明开始工作后，首先起爆控制主机上的主控芯片会检查各IO口是否正常，保证之后火箭弹飞行时引信系统能够正常工作。接着主控芯片初始化仪表状态，保证工作时数据的准确性，初始化仪表状态包括加速度计表初始化、定时器计时初始化、IIC通信初始化，初始化仪表后，主控芯片自检，并读取加速度计表编号ID，如果自检发生错误或者读取加速度计表编号ID错误则重新进行主控芯片自检并读取加速度计表编号ID，没有错误后主控芯片继续检查IIC复位标志位是否置位，若IIC复位标志位置位则继续下一步。若IIC复位标志位没有置位则主控芯片判断IIC接口是否接收到数据，如果IIC接口接受数据超时则置位IIC复位标志位，重新检测IIC总线上是否有信号。IIC接口接受的数据包括各种指令，具体包括装订指令，查询指令，充电指令，放电指令，准备发射指令，以及发射指令。主控芯片通过IIC接口接收到装订指令则把数据写入EEPROM；主控芯片通过IIC接口接收到查询指令则从EEPROM中读出数据发给发射控制装置；主控芯片通过IIC接口接收到充电指令则对超级电容充电；主控芯片通过IIC接口接收到放电指令则对电容放点；主控芯片通过IIC接口接收到准备发射指令则置位准备发射标志；主控芯片通过IIC接口接收到发射指令且之前已经接收到准备发射指令则进入飞行模式。

火箭弹发射前经过感应充电，自检、通讯和数据装定后，控制人员按下发射键后，火箭弹发动机点火，引信系统开始工作。发动机推动火箭弹出筒，引信装置监测到后坐过载机械解保，即触发簧片(2)触动且出筒销(11)弹出，一级保险解除。当引信装置的主控芯片检测到加速度值持续0.2s大于16g时，电机(1)的旋转轴旋转带动隔爆转子(5)上的圆孔通道接通雷管区域，二级保险解除。两级保险解除后，确认火箭弹处于飞行状态，保险锁定解除，随时可以起爆，根据火箭弹装订的信息确定火箭弹起爆方式。起爆方式共有以下四种：近炸模式，起爆控制主机等待近炸模块输入，起爆控制主机接收到近炸模块输入信号后判断为起爆信号有效；电子延时模式，电子延时模块计时，计时时间到后判断起爆信号有效；触发模式，等待微型火箭弹与目标碰撞后，判断起爆信号有效；触发延时模式，微型火箭弹与目标碰撞后，再等待设定的延时时间后，判断起爆信号有效。最终完成火箭弹起爆。若超过规定自毁延时的时间时，火箭弹仍未被起爆，则火箭弹自毁起爆。

起爆控制装置在微型火箭弹上，起爆控制装置包括通信收发线圈、起爆控制主机、以及无线充电接收从机。

通信收发线圈通过电磁感应进行供电和通讯，发射控制装置采用振荡电路将直流电变换为交流电信号并将数据调制到交流电信号中，并通过通信收发线圈将交流电信号传输到主电源电路和无线充电接收从机，从而在线圈间形成电磁感应，无线充电接收从机收到交流信号后，解调电路将发射控制装置的交流电信号识别出来，用于通信；主电源电路通过整流和滤波，将交流电信号转换为直流电，主电源电路再将直流电降压稳压后变换成火箭弹电气系统的5V电源，主电源电路还将5V电源分为三路，第一路直接用于微型火箭弹上的超级电容充电，第二路经LDO模块降压成3.3V电源供起爆控制主机工作，第三路经LDO降压成3.3V电源供无线充电接收从机工作。

起爆控制主机是起爆控制装置的控制主机。为确保系统安全可靠，起爆控制装置需采集发动机点火时加速度值，三轴加速度传感器与起爆控制主机连接，三轴加速度传感器量程可达±200g。在任务取消时，需要对点火的超级电容进行放电，同时起爆控制主机按照时序要求完成发动机点火、主保险解保和起爆等功能。

无线充电接收从机3.3V电源供电，无线充电接收从机包括单片机、PWM解调电路、电源变换电路和二极管整流电路，电源变换电路通过二极管整流电路与主电源电路输出的3.3V电源连接，二极管整流电路通过电源变换电路与单片机连接，单片机与PWM解调电路连接，PWM解调电路与通信收发线圈连接。无线充电接收从机通过通信收发线圈接收到发射控制装置发来的交流电信号，交流电信号具有传递指令信号和供电两种作用。PWM解调电路将接收到的交流电信号解调，得到需要的指令，单片机获得指令后通过IIC接口传输给起爆控制主机。单片机采用内部RTC，工作频率80MHz，单片机的程序通过IIC接口进行下载；PWM解调电路主要采用模拟电路对发射控制装置通过通信收发线圈发送的PWM调制信号进行滤波处理，通过单片机解码PWM调制信号获得解调数据，并将解调数据发送给起爆控制主机。无线充电接收从机主要功能为默认参数初始化、定时器初始化、IIC初始化、中断设定初始化、A\D模块初始化，无线充电接收从机周期性采集超级电容的电量信息，同时无线充电接收从机通过IIC通讯周期性读取微型火箭弹上的数据信息，如果微型火箭弹上的无线充电接收从机通过通信收发线圈收到发射控制装置的无线线圈数据，则无线充电接收从机将接收到的数据通过IIC通讯传输给微形火箭弹上的起爆控制主板，同时无线充电接收从机将微型火箭弹上的信息通过通信收发线圈通讯反馈给发射控制端。

火箭弹出筒后通过超级电容进行供电，系统采用2个3.3F 2.7V超级电容串联，由于超级电容刚开始充电时电流会比较大，为保证系统稳定可靠工作，在设计中加入限流电路进行保护，同时由于设计中需要用到两个超级电容串联进行供电，电路中也加入超级电容均压芯片进行保护。

引信机构包括第一引信座3，惯性销座14和触发簧片2均固定在第一引信座3上，惯性销15与惯性销簧13均安装在惯性销座14内，惯性销15在惯性销簧13的作用下压紧在第一引信座3上，惯性销触发杆12一端通过惯性销座14上的长通孔延伸至触发簧片2前端，引信机构还包括设置在第一引信座3和第二引信座9之间的出筒销座10，出筒销11通过出筒销簧4安装在出筒销座10的侧部安装孔内。引信机构还包括隔爆转子5，隔爆转子5位于出筒销座10和第二引信座9之间，电机1的旋转轴依次穿过第一引信座3、出筒销座10、隔爆转子5与传动轮8连接，传动轮8与止转销7一端连接，止转销7另一端插入到隔爆转子5上的凹槽，扭簧6一端与隔爆转子5连接，另一端与第二引信座9连接，当电机1的旋转轴旋转时，电机1带动传动轮8转动，传动轮8带动止转销7转出隔爆转子5上的凹槽，隔爆转子5受扭簧6的拉回作用转动，隔爆转子5上的圆孔通道接通雷管区域。

电机1，惯性销座14和触发簧片2均固定在第一引信座3后端上，火箭弹发射前，惯性销15与惯性销簧13均安装在惯性销座14内部，惯性销15在惯性销簧13的作用下压紧在第一引信座3上，惯性销触发杆12一端通过惯性销座14上的长通孔，延伸至触发簧片2前端，当火箭弹发射，惯性销15在惯性的作用下后移，压缩惯性销簧13，带动惯性销座14后移，进而推动惯性销触发杆12后移压缩触发簧片2，形成触发电信号，作为起爆控制主机的开关量输入。出筒销座10安装在第一引信座3和第二引信座9之间，出筒销11通过出筒销簧4安装在出筒销座10的侧部安装孔内，当弹位于筒内时，筒内壁将出筒销11压在出筒销座10的侧部安装孔内，出筒销簧4处于压缩状态，当弹出筒后，筒内壁离开出筒销11，出筒销11在弹簧的作用下经过出筒销座10的侧部安装孔弹射出弹体外。火箭弹正常发射时，惯性销15先于出筒销11运动，惯性销15可以正常运动，当火箭弹异常掉出筒外时，由于惯性销需要大过载才能运动，出筒销11会先于惯性销运动，运动会卡死惯性销，使得惯性销15无法运动。

出筒销座10前端是隔爆转子5，隔爆转子5位于出筒销座10和第二引信座9之间，隔爆转子5在止转销7和传动轮8的作用下固定在弹体内，当出筒销11运动后，止转销运动解除隔爆转子第一道保险，

电机1的旋转轴依次穿过第一引信座3、出筒销座10、隔爆转子5与传动轮8连接，起爆控制主机检测到加速度值持续0.2s大于16g时，起爆控制主机驱动电机1带动传动轮8转动，传动轮8与止转销7一端连接，止转销7另一端插入到隔爆转子5上的凹槽，传动轮8带动止转销7转出隔爆转子5上的凹槽，扭簧6一端与隔爆转子5连接，另一端与第二引信座9连接，此时隔爆转子5受扭簧6的拉回作用转动，开设在隔爆转子5上的圆孔通道也随之转动，隔爆转子5上的圆孔通道接通雷管区域，等待微型火箭弹到达任务目标区域后引爆雷管，释放隔爆转子第二道保险，隔爆转子在扭簧的作用下转动，使得传爆通道连通，满足起爆条件，当起爆控制主机收到起爆信号后，起爆控制主机控制起爆电路工作，起爆电路通过隔爆转子5上的圆孔通道引爆火箭弹雷管区域。

需要指出的是，本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种微型火箭弹双环境引信装置，包括发射控制装置，其特征在于，还包括起爆控制装置，起爆控制装置包括通信收发线圈、起爆控制主机和无线充电接收从机，发射控制装置通过通信收发线圈分别与主电源电路和无线充电接收从机连接，主电源电路将接收的信号进行电压转换后分别为火箭弹电气系统、超级电容、起爆控制主机以及无线充电接收从机供电，三轴加速度传感器与起爆控制主机连接，

所述的无线充电接收从机包括单片机、PWM解调电路、电源变换电路和二极管整流电路，电源变换电路通过二极管整流电路与主电源电路连接，电源变换电路为单片机供电，单片机与PWM解调电路连接，PWM解调电路与通信收发线圈连接，单片机通过IIC接口与起爆控制主机通讯，

起爆控制主机还与近炸模块、电子延时模块以及触碰开关连接，

还包括引信机构，引信机构包括第一引信座（3），惯性销座（14）和触发簧片（2）均固定在第一引信座（3）上，惯性销（15）与惯性销簧（13）均安装在惯性销座（14）内，惯性销（15）在惯性销簧（13）的作用下压紧在第一引信座（3）上，惯性销触发杆（12）一端通过惯性销座（14）上的长通孔延伸至触发簧片（2）前端，

所述的引信机构还包括设置在第一引信座（3）和第二引信座（9）之间的出筒销座（10），出筒销（11）通过出筒销簧（4）安装在出筒销座（10）的侧部安装孔内，

所述的引信机构还包括隔爆转子（5），隔爆转子（5）位于出筒销座（10）和第二引信座（9）之间，电机（1）的旋转轴依次穿过第一引信座（3）、出筒销座（10）、隔爆转子（5）与传动轮（8）连接，传动轮（8）与止转销（7）一端连接，止转销（7）另一端插入到隔爆转子（5）上的凹槽，扭簧（6）一端与隔爆转子（5）连接，另一端与第二引信座（9）连接，当电机（1）的旋转轴旋转时，电机（1）带动传动轮（8）转动，传动轮（8）带动止转销（7）转出隔爆转子（5）上的凹槽，隔爆转子（5）受扭簧（6）的拉回作用转动，隔爆转子（5）上的圆孔通道接通雷管区域。

2.一种微型火箭弹双环境引信控制方法，利用前述权利要求1所述的一种微型火箭弹双环境引信装置，其特征在于，包括以下步骤

步骤1、超级电容进行感应充电；

步骤2、起爆控制主机进行自检，无线充电接收从机初始化，起爆控制主机依次通过无线充电接收从机、通信收发线圈从发射控制装置获取起爆方式：

步骤3、火箭弹发射，当触发簧片（2）触动且出筒销（11）弹出，一级保险解除；

步骤4、起爆控制主机通过三轴加速度传感获得加速度值，加速度值持续0.2s大于16g时，电机（1）的旋转轴旋转带动隔爆转子（5）上的圆孔通道接通雷管区域，二级保险解除；

步骤5、起爆控制主机根据起爆方式，控制起爆电路工作，起爆电路通过隔爆转子（5）上的圆孔通道引爆火箭弹雷管区域。

3.根据权利要求2所述的一种微型火箭弹双环境引信控制方法，其特征在于，所述的起爆方式共有以下四种：

近炸模式，起爆控制主机等待近炸模块输入，起爆控制主机接收到近炸模块输入信号后判断为起爆信号有效；

电子延时模式，电子延时模块计时，计时时间到后判断起爆信号有效；

触发模式，等待火箭弹与目标碰撞后，判断起爆信号有效；

触发延时模式，火箭弹与目标碰撞后，再等待设定的延时时间后，判断起爆信号有效。

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