CN114551148B - 一种箭载万向机械惯性电学开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天设备领域，尤其涉及一种箭载万向机械惯性电学开关，该机械惯性开关可以感应来自水平以及垂直方向的加速度冲击，并实现导通；包括：壳体、旋转支架以及具有弹性的弹簧触角；所述壳体内部构成容纳物体的空间；所述旋转支架转动设置于壳体内部；所述弹簧触角设置于旋转支架上，并包括两个相对设置的触头；在壳体内部的上底面以及下底面分别相对的设置有第一正负电极组；在所述壳体内部的内壁上阵列式的设置有第二正负电极组；所述触头能够在水平方向以及竖直方向进行移动，并能够与第一正负电极组或第二正负电极组接触。

Description

一种箭载万向机械惯性电学开关

技术领域

本发明涉及航天设备领域，尤其涉及一种箭载万向机械惯性电学开关。

背景技术

以微机电技术为基础的惯性开关具有体积小、重量轻、成本低和易集成等优点，目前广泛应用于民用汽车，军用导弹、火箭等领域。目前机械惯性开关中触发型开关应用较广泛，当安装有惯性开关的本体受到冲击时，惯性开关的质量块因为惯性力的作用产生与冲击加速度方向相反的位移，当加速度大小达到惯性开关阀值后，质量块就会与固定电极接触，完成开关的通断。

但是目前的机械惯性开关通常只能实现单向、双向或者单一平面内的几个方向加速度感应，当需要同时检测水平以及垂直方向上的加速度作用时，单一的机械惯性开关就难以实现，通常需要联合几个惯性开关使用，使用起来不经济也不便利；所以需设计一款结构简单、性能可靠可以实现一个开关实现多向加速度感应的机械惯性电学开关。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，发明提供了一种箭载万向机械惯性电学开关，该机械惯性开关可以感应来自水平以及垂直方向的加速度冲击，并实现导通。

根据本发明的实施例，一种箭载万向机械惯性电学开关，包括：壳体、旋转支架以及具有弹性的弹簧触角；所述壳体内部构成容纳物体的空间；所述旋转支架转动设置于壳体内部；所述弹簧触角设置于旋转支架上，并包括两个相对设置的触头；在壳体内部的上底面以及下底面分别相对的设置有第一正负电极组；在所述壳体内部的内壁上阵列式的设置有第二正负电极组；所述触头能够在水平方向以及竖直方向进行移动，并能够与第一正负电极组或第二正负电极组接触。

优选的，所述壳体包括顶盖以及底座；所述底座为无盖空心结构；所述顶盖盖合在底座的无盖面上。

优选的，所述第一正负电极组包括：顶盖正电极、顶盖负电极、底座正电极以及底座负电极；所述顶盖正电极与顶盖负电极相对的设置于顶盖朝向底座的一面上；所述底座正电极与底座负电极相对的设置于底座的内底面上。

优选的，所述旋转支架包括：轴承支架、上轴承以及下轴承；所述轴承支架的两个相对的端面上均开设有放置槽；所述上轴承与下轴承分别固定在放置槽内，并分别与顶盖以及底座转动连接；所述轴承支架上开设有安装孔；所述弹簧触角穿设固定于安装孔内。

优选的，所述弹簧触角还包括螺旋弹簧；所述螺旋弹簧穿设固定于安装孔内；所述触头固定于螺旋弹簧的两端。

优选的，所述顶盖正电极、顶盖负电极、底座正电极以及底座负电极均为扇形结构；所述顶盖正电极与顶盖负电极在顶盖上对称设置；所述底座正电极与底座负电极在底座上对称设置。

优选的，所述第二正负电极组包括若干在底座内壁上间隔设置的圆周电极；相邻的所述圆周电极为正负间隔设置；相邻的所述圆周电极的设置间隔等于触头的设置宽度。

优选的，所述底座无盖面的端面上开设有固定孔；所述顶盖朝向底座的一面上开设有插销；所述底座与顶盖通过插销与固定孔插接配合。

优选的，所述壳体以及旋转支架均由绝缘材料制成。

优选的，所述底座外部对称的设置有安装座。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种箭载万向机械惯性电学开关，结构简单可靠，由于旋转支架与底座以及顶盖之间是通过轴承连接的，因此旋转支架可以相对于底座和顶盖自由转动，使得弹簧触角可以一直与惯性力保持垂直状态，使得惯性力监控一致性较好，惯性力阈值出厂标定时也很方便；而且只要惯性力达到阈值，总会有一对正负电极分别与弹簧触角两端的触头相接处，使得惯性开关通路。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中底座的结构示意图；

图3为本发明实施例中顶盖的结构示意图；

图4为本发明实施例中的旋转支架的结构示意图；

图5为本发明实施例中的旋转支架的结构示意图；

图6为本发明实施例中的旋转支架的结构示意图。

上述附图中：

1、底座；11、安装座；12、轴承安装底座；13、固定孔；

2、顶盖；21、插销；22、轴承安装顶座；

311、顶盖正电极；312、顶盖负电极；321、底座正电极；322、底座负电极；33、圆周电极；

4、轴承支架；41、放置槽；42、安装孔；

5、弹簧触角；51、螺旋弹簧；52、触头；

61、上轴承；62、下轴承。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对发明中的技术方案进一步说明。

如图1-6所示：一种箭载万向机械惯性电学开关，包括：壳体、旋转支架以及具有弹性的弹簧触角5；所述壳体内部构成容纳物体的空间；所述旋转支架转动设置于壳体内部；所述弹簧触角5的设置数量为一个，设置于旋转支架上并能跟随旋转支架一道转动；所述弹簧触角5包括两个相对设置的触头52；在壳体内部的上底面以及下底面分别相对的设置有第一正负电极组；在所述壳体内部的内壁上阵列式的设置有第二正负电极组；当所述触头52收到来自水平方向或竖直方向的惯性力时，弹簧触角5由于具备弹性，能够使触头 52在水平方向以及竖直方向进行移动，并能够与第一正负电极组或第二正负电极组接触。

所述壳体包括顶盖2以及底座1；所述底座1为无盖空心结构；所述顶盖2盖合在底座1的无盖面上，在本实施例中，壳体为圆柱形结构，顶盖2与底座1也均为圆柱形结构；在底座1的一个端面上开设有圆槽；圆槽即构成容纳其余部件的空间。

所述第一正负电极组包括：顶盖正电极311、顶盖负电极312、底座正电极321以及底座负电极322；其中顶盖正电极311与顶盖负电极312为一组，互为正负电极；底座正电极321与底座负电极322为一组，互为正负电极；所述顶盖正电极311与顶盖负电极312 相对的设置于顶盖2朝向底座1的一面上；所述底座正电极321与底座负电极322相对的设置于底座1的内底面上。

所述旋转支架包括：轴承支架4、上轴承61以及下轴承62；所述轴承支架4为圆柱形结构，其两个相对的端面上均开设有圆形的放置槽41；所述上轴承61与下轴承62分别固定在两个放置槽41内，并分别与顶盖2以及底座1转动连接，因此旋转支架可以相对于底座1和顶盖2在水平方向上自由转动；在本实施例中，顶盖2的中心位置处设置有圆柱形的轴承安装顶座22，用于与上轴承61插接且二者过盈配合；在底座1内底面的中心位置处设置有圆柱形的轴承安装底座12，用于与下轴承62插接且二者过盈配合；所述轴承支架4的中部位置处沿径向方向开设有安装孔42；所述弹簧触角5穿设插入安装孔42 内。

所述弹簧触角5还包括螺旋弹簧51；所述螺旋弹簧51穿设固定于安装孔42内；所述触头52固定于螺旋弹簧51的两端，触头52为金属片，其外端的接触面为弧面结构，由于螺旋弹簧51的弹性结构，使得触头52在受到来自水平方向的力时可以在水平方向上伸出，而受到来自竖直方向的力时可以在竖直方向上摆动，并且螺旋弹簧51的中心位置固定在安装孔42内，使得两端触头52的伸出量相同。

所述顶盖正电极311、顶盖负电极312、底座正电极321以及底座负电极322均为扇形结构；所述顶盖正电极311与顶盖负电极312在顶盖2上相对于轴承安装顶座22对称设置，二者的设置间距等于触头的设置宽度；并且二者外弧边距离轴承安装座11的长度等于触头52(在螺旋弹簧51未被拉伸时)距离轴承支架4的长度，这样可以保证触头52 在竖直方向摆动时能够接触到顶盖正电极311或顶盖负电极312；所述底座正电极321与底座负电极322在底座1上对称设置，二者的设置间距等于触头的设置宽度；并且二者外弧边距离轴承安装底座12的长度也等于触头52(在螺旋弹簧51未被拉伸时)距离轴承支架4的长度，这样可以保证触头52在竖直方向摆动时能够接触到底座正电极321或底座负电极322；

本在发明中，旋转支架与底座1以及顶盖2之间是通过轴承连接的，因此旋转支架可以相对于底座1和顶盖2自由转动，使得弹簧触角5可以一直与惯性力保持垂直状态，使得惯性力监控一致性较好，惯性力阈值出厂标定时也很方便；又由于旋转支架上对称布置有两个相同的触头52，在火箭或者导弹旋转时，由于重力作用，旋转支架也会跟随调整始终保持在水平状态波动；在惯性加速度远大于重力加速度时，弹簧触角5就会旋转到与惯性加速度相垂直的角度，因此不管是重力加速度还是惯性加速度起主要作用时，弹簧触角 5都会与加速度角度相垂直，惯性力只要达到阈值，弹簧触角5被拉伸的长度就会相等，确保了惯性力阈值的唯一性；

所述第二正负电极组包括若干在底座1内壁上间隔设置的圆周电极33；相邻的所述圆周电极33为正负间隔设置；圆周电极33为片状结构，其设置宽度等于触头52接触面的宽度，便于触头52触碰；相邻的所述圆周电极33的设置间隔小于等于触头52的设置宽度，当本发明中的惯性开关受到水平方向的惯性力后，触头52受到惯性力的作用就会沿着惯性力的方向拉拽螺旋弹簧51，当惯性力达到螺旋弹簧51出厂时的标定阈值后，螺旋弹簧51就会被拉拽到足够的长度，使得其中两个触头52与分别与的一个正圆周电极33 以及一个负圆周电极33接触(这两个圆周电极33可以使相邻，也可以是相隔，甚至也可以是相对的)，实现电路导通。由于相邻的两个圆周电极33之间的间隙等于触头52的设置宽度，因此不管导弹或者火箭处于何种角度，当惯性力阈值达到后，触头52必然和圆周电极33一对一接触。

由于顶盖正电极311与顶盖负电极312在壳体内的径向设置长度等于弹簧触角5的设置长度，并且顶盖正电极311与顶盖负电极312的间隔等于触头5的设置宽度(底座正电极321与底座负电极322、相邻的两个圆周电极33同理)，因此当触头33与任意一组正负电极接触时，仅会产生一条通路，便于惯性力的方向标定。

当然，在实际使用时，可能会出现触头52正好接触在顶盖正电极311与顶盖负电极312之间的间隙或底座正电极321与底座负电极322之间的间隙处或相邻的两个圆周电极33的间隙处而使电路无法导通，但这种情况的发生概率是微乎其微的，由于火箭或导弹在飞行的过程中会不断震动，即使触头52刚好卡入间隙内部也会很快被震动震出，而后重新开始感应。

所述底座1无盖面的端面上开设有固定孔13；所述顶盖2朝向底座1的一面上开设有插销21；所述底座1与顶盖2通过插销21与固定孔13插接并且过盈配合，使得顶盖2和底座1为可拆卸结构。

所述壳体以及旋转支架均由绝缘材料制成。

所述底座1外表面的底部位置处对称的设置有安装座11，所述安装座11为耳片结构，在安装座11上开设有开孔，用于将整个开关固定在火箭或导弹上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，包括：壳体、旋转支架以及具有弹性的弹簧触角；所述壳体内部构成容纳物体的空间；所述旋转支架转动设置于壳体内部；所述弹簧触角设置于旋转支架上，并包括两个相对设置的触头；在壳体内部的上底面以及下底面分别相对的设置有第一正负电极组；在所述壳体内部的内壁上阵列式的设置有第二正负电极组；所述触头能够在水平方向以及竖直方向进行移动，并能够与第一正负电极组或第二正负电极组接触。

2.如权利要求1所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述壳体包括顶盖以及底座；所述底座为无盖空心结构；所述顶盖盖合在底座的无盖面上。

3.如权利要求2所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述第一正负电极组包括：顶盖正电极、顶盖负电极、底座正电极以及底座负电极；所述顶盖正电极与顶盖负电极相对的设置于顶盖朝向底座的一面上；所述底座正电极与底座负电极相对的设置于底座的内底面上。

4.如权利要求1所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述旋转支架包括：轴承支架、上轴承以及下轴承；所述轴承支架的两个相对的端面上均开设有放置槽；所述上轴承与下轴承分别固定在放置槽内，并分别与顶盖以及底座转动连接；所述轴承支架上开设有安装孔；所述弹簧触角穿设固定于安装孔内。

5.如权利要求4所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述弹簧触角还包括螺旋弹簧；所述螺旋弹簧穿设固定于安装孔内；所述触头固定于螺旋弹簧的两端。

6.如权利要求3所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述顶盖正电极、顶盖负电极、底座正电极以及底座负电极均为扇形结构；所述顶盖正电极与顶盖负电极在顶盖上对称设置；所述底座正电极与底座负电极在底座上对称设置。

7.如权利要求2所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述第二正负电极组包括若干在底座内壁上间隔设置的圆周电极；相邻的所述圆周电极为正负间隔设置；相邻的所述圆周电极的设置间隔等于触头的设置宽度。

8.如权利要求2所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述底座无盖面的端面上开设有固定孔；所述顶盖朝向底座的一面上开设有插销；所述底座与顶盖通过插销与固定孔插接配合。

9.如权利要求1所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述壳体以及旋转支架均由绝缘材料制成。

10.如权利要求2所述的一种箭载万向机械惯性电学开关，其特征在于，所述底座外部对称的设置有安装座。