CN115265298B - 一种实现小口径炮弹机械引信自失能的装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现小口径炮弹机械引信自失能的装置及其实现方法。本发明包括驱动组件、活动击针、套筒、圆柱螺旋弹簧以及压螺；在勤务或运输环境下，活动击针完全收缩在发火击针体内的安装腔中；小口径炮弹发射后，多个楔形滑块在离心力的作用下，沿驱动活动击针压缩圆柱螺旋弹簧沿弹轴方向向后运动，击针尖端能够直接戳击始发火工品，引信转换为待起爆状态；当炮弹触地瞬间出现异常情况，活动击针缩回发火击针体内，实现未起爆小口径炮弹的引信自失能；本发明在实现引信自失能的同时，仍然保证了弹道环境下的发火可靠性；并且，对现役小口径机械引信结构件几乎无改动，基于传统发火击针体底部处理，无需对引信其他功能结构件进行变动。

Description

一种实现小口径炮弹机械引信自失能的装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及小口径炮弹机械引信安全技术，具体涉及一种实现小口径炮弹机械引信自失能的装置及其实现方法。

背景技术

小口径炮弹机械引信为现役装备量最多的武器装备。但小口径炮弹机械引信在大量使用中暴露出了发火可靠性不高，未爆弹具有重大安全隐患的问题，直接造成了财产和人员损失，基于机械引信已存在自毁逻辑设计，亟需对引信进行自失能、自失效或绝火设计，以降低发火、自毁失效时，未爆弹的安全隐患。相比与机电引信，机械引信仅能依靠环境激励的变换进行控制，相比与中大口径炮弹机械引信中，小口径炮弹机械引信空间小，剩余可利用空间有限，以上突出了小口径炮弹机械引信实现自失能、自失效或绝火的困难性。

发明内容

为了克服以上现有技术的不足，本发明提出了一种实现小口径炮弹机械引信自失能的装置及其实现方法。

本发明的一个目的在于提出一种实现小口径炮弹机械引信自失能的装置。

引信安装在小口径炮弹的头部，本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置集成在引信的发火击针体的底部，安装在引信的内部，对准引信的始发火工品。

本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置包括：驱动组件、活动击针、套筒、圆柱螺旋弹簧以及压螺；其中，在发火击针体的底部开设柱状的安装腔；在安装腔的前端设置驱动组件；在驱动组件的后端同轴放置套筒，套筒为没有上底和下底的圆筒形；在套筒内同轴设置活动击针，活动击针的前端为击针座，后端为击针尖端，击针座的前端嵌在驱动组件的后表面；在套筒内且位于活动击针的击针尖端外同轴设置圆柱螺旋弹簧；安装腔的后端设置压螺，通过压螺将套筒和驱动组件固定在安装腔内；

驱动组件包括基体、滑块凹槽、楔形滑块、平面MEMS弹簧和安装槽；基体为圆柱形，中心轴沿弹轴方向，基体的直径等于安装腔的内径；基体的前表面开设有多个呈中心对称的滑块凹槽，滑块凹槽的形状为长方体，滑块凹槽的中心线位于基体的径向；在每一个滑块凹槽内设置楔形滑块，楔形滑块沿弹轴方向的截面为梯形，楔形滑块的前表面大于后表面，楔形滑块的倾斜面远离基体的中心，与倾斜面相对的矩形的垂直面靠近基体的中心，滑块凹槽沿径向的长度大于楔形滑块的前表面的长度；平面MEMS弹簧的一端固定在滑块凹槽靠近基体中心的侧壁上，另一端固定在楔形滑块的矩形的垂直面；平面MEMS弹簧的伸缩方向垂直于弹轴方向；在基体的后表面开设有安装槽，安装槽的形状与活动击针的击针座的前端为互补图形，安装槽与滑块凹槽相连通；

活动击针包括连接为一个整体的击针座和击针尖端，柱状的击针座位于前端，击针座的后端为击针尖端；击针座的前表面开设有固定槽，固定槽的形状为倒台形，即固定槽的前表面大于后表面，固定槽的内侧壁与水平面具有倾斜角，固定槽的内侧壁与水平面的倾斜角与楔形滑块的倾斜面的角度一致；击针尖端包括连接为一体的前端的圆柱和后端的倒圆锥；击针座的前端嵌入驱动组件后表面的安装槽内，并且前端面伸入至滑块凹槽内，击针座的固定槽的内侧壁与楔形滑块的倾斜面相接触；

活动击针的击针座的直径小于套筒的内径；圆柱螺旋弹簧的外径小于套筒的内径且圆柱螺旋弹簧的内径大于击针尖端的圆柱的直径；套筒的外径不大于安装腔的内径且套筒的内径不小于活动击针的击针座的外径；圆柱螺旋弹簧的伸缩方向沿着弹轴方向；

压螺为圆环形，中间具有通孔，压螺中间的通孔的孔径不小于活动击针的击针尖端的圆柱的直径；压螺的外径等于安装腔的内径；安装腔的深度不大于压螺的高度、套筒的高度和驱动组件的高度之和且大于套筒的高度和驱动组件的高度之和；压螺的内径大于圆柱螺旋弹簧的内径；

在勤务或运输环境下即小口径炮弹未发射状态，平面MEMS弹簧处于自由状态，圆柱螺旋弹簧处于轻载荷状态，即圆柱螺旋弹簧压缩量小于10％；活动击针在圆柱螺旋弹簧的支撑下，同时多个楔形滑块在平面MEMS弹簧的限制下，无法对活动击针产生足够克服圆柱螺旋弹簧的作用力，活动击针完全收缩在发火击针体内的安装腔中，保障勤务、运输环境下炮弹安全性；

小口径炮弹发射后，在弹道环境下，小口径炮弹进行高速旋转，多个楔形滑块在离心力的作用下，沿着滑块凹槽作离心运动，随着楔形滑块沿径向的离心运动，楔形滑块对活动击针的前端产生作用力，驱动活动击针压缩圆柱螺旋弹簧沿弹轴方向向后运动，活动击针的击针尖端通过压螺中间的通孔伸出发火击针体，击针尖端能够直接戳击始发火工品，使得引信具备发火始发火工品的能力，引信转换为待起爆状态，保证炮弹的正常发火可靠性；

当小口径炮弹触地瞬间出现异常情况，未正常起爆时，随着小口径炮弹转速下降，多个楔形滑块失去离心力的作用，在平面MEMS弹簧的恢复力作用下，逐渐恢复原位，使得活动击针失去了楔形滑块的作用力，在圆柱螺旋弹簧的恢复力驱动下，活动击针缩回发火击针体内，实现未起爆小口径炮弹的引信自失能。

位于发火击针体的底部的安装腔的直径为3～5mm。滑块凹槽沿径向的长度为1.2～2mm，滑块凹槽的宽度为0.5～0.8mm；楔形滑块的前表面的长度为0.7～1mm。楔形滑块的倾斜面与水平面的夹角为40～50°。

压螺具有外螺纹，安装腔的后端具有内螺纹，通过螺纹连接压紧套筒和驱动组件。

平面MEMS弹簧的材料采用金属镍；圆柱螺旋弹簧的材料采用弹簧钢、碳素钢或弹簧用不锈钢；驱动组件的基体采用铝合金或铜；楔形滑块、活动击针、套筒以及压螺的材料采用铝合金或圆钢。套筒的高度为1.2～3.5mm。

本发明的另一个目的在于提出一种实现小口径炮弹机械引信自失能的实现方法。

本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的实现方法，包括以下步骤：

1)在勤务或运输环境下即小口径炮弹未发射状态，平面MEMS弹簧处于自由状态，圆柱螺旋弹簧处于轻载荷状态；活动击针在圆柱螺旋弹簧的支撑下，同时多个楔形滑块在平面MEMS弹簧的限制下，无法对活动击针产生足够克服圆柱螺旋弹簧的作用力，活动击针完全收缩在发火击针体内的安装腔中，保障勤务、运输环境下炮弹安全性；

2)小口径炮弹发射后，在弹道环境下，小口径炮弹进行高速旋转，多个楔形滑块在离心力的作用下，沿着滑块凹槽作离心运动，随着楔形滑块沿径向的离心运动，楔形滑块对活动击针的前端产生作用力，驱动活动击针压缩圆柱螺旋弹簧沿弹轴方向向后运动，活动击针的击针尖端通过压螺中间的通孔伸出发火击针体，击针尖端能够直接戳击始发火工品，使得引信具备发火始发火工品的能力，引信转换为待起爆状态，保证炮弹的正常发火可靠性；

3)当小口径炮弹触地瞬间出现异常情况，未正常起爆时，随着小口径炮弹转速下降，多个楔形滑块失去离心力的作用，在平面MEMS弹簧的恢复力作用下，逐渐恢复原位，使得活动击针失去了楔形滑块的作用力，在圆柱螺旋弹簧的恢复力驱动下，活动击针缩回发火击针体内，实现未起爆小口径炮弹的引信自失能。

本发明的优点：

本发明在实现引信自失能的同时，仍然保证了弹道环境下的发火可靠性；并且，对现役小口径机械引信结构件几乎无改动，集成于发火击针体的底部，发火击针体基于传统发火击针主体进行底部开孔、车螺纹处理，无需对引信其他功能结构件进行变动。

附图说明

图1为本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置的一个实施例的爆炸示意图；

图2为本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置的一个实施例的剖面图；

图3为本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置一个实施例的驱动组件的示意图；

图4为本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置一个实施例的活动击针的前表面和驱动组件的后表面示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

引信安装在小口径炮弹的头部，本发明的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置集成在引信的发火击针体的底部，安装在引信的内部，对准引信的始发火工品，发火击针为引信固有的构件。

如图1和2所示，本实施例的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置包括：驱动组件1、活动击针2、套筒3、圆柱螺旋弹簧4以及压螺5；其中，在发火击针体0的底部开设柱状的安装腔6；在安装腔6的前端设置驱动组件1；在驱动组件1的后端同轴放置套筒3，套筒3为没有上底和下底的圆筒形；在套筒3内同轴设置活动击针2，活动击针2的前端为击针座，后端为击针尖端，活动击针2的击针座的前端嵌在驱动组件1的后表面；在套筒3内且位于活动击针2的击针尖端外同轴设置圆柱螺旋弹簧4；安装腔6的后端设置压螺5，通过压螺5将套筒3和驱动组件1固定在安装腔6内；

如图3所示，驱动组件1包括基体11、滑块凹槽12、楔形滑块13、平面MEMS弹簧14和安装槽15；基体11为圆柱形，中心轴沿弹轴方向，基体11的直径等于安装腔6的内径；基体11的前表面开设有四个呈中心对称的滑块凹槽12，滑块凹槽12的形状为长方体，滑块凹槽12的中心线位于基体11的径向；在每一个滑块凹槽12内设置楔形滑块13，楔形滑块13沿弹轴方向的截面为梯形，楔形滑块13的前表面大于后表面，楔形滑块13的倾斜面远离基体11的中心，与倾斜面相对的矩形的垂直面靠近基体11的中心，滑块凹槽12沿径向的长度大于楔形滑块13的前表面的长度，滑块凹槽12的宽度等于楔形滑块13的宽度；平面MEMS弹簧14的一端固定在滑块凹槽12靠近基体11中心的侧壁上，另一端固定在楔形滑块13的矩形的垂直面；平面MEMS弹簧14的伸缩方向垂直于弹轴方向；在基体11的后表面开设有安装槽15，安装槽15的形状与活动击针2的击针座的前端为互补图形，安装槽15与滑块凹槽12相连通，在图3中，左图为前表面的示意图，右图为后表面的示意图；

如图4所示，活动击针2包括连接为一个整体的击针座21和击针尖端22，柱状的击针座位于前端，击针座的后端为击针尖端；击针座21的前表面开设有固定槽23，固定槽23的形状为倒圆台形，固定槽23的内侧壁与水平面具有倾斜角，固定槽23的内侧壁与水平面的倾斜角与楔形滑块13的倾斜面的角度一致为45°；击针尖端22包括连接为一体的前端的圆柱和后端的倒圆锥；击针座21的前端嵌入驱动组件1后表面的安装槽15内，并且前端面伸入至滑块凹槽12内，击针座21的固定槽23的内侧壁与楔形滑块13的倾斜面相接触，在图4中，左图为活动击针2的示意图，右图为驱动组件1的后端的示意图；

活动击针2的击针座的直径小于套筒3的内径；圆柱螺旋弹簧4的外径小于套筒3的内径且圆柱螺旋弹簧4的内径大于击针尖端的圆柱的直径；套筒3的外径不大于安装腔6的内径且套筒3的内径不小于活动击针2的击针座的外径；圆柱螺旋弹簧4的伸缩方向沿着弹轴方向；

压螺5为圆环形，中间具有通孔，压螺5中间的通孔的孔径不小于活动击针2的击针尖端的圆柱的直径；压螺5的外径等于安装腔6的内径；安装腔6的深度不大于压螺5的高度、套筒3的高度和驱动组件1的高度之和且大于套筒3的高度和驱动组件1的高度之和；压螺5的内径大于圆柱螺旋弹簧4的内径。

在本实施例中，安装腔6的直径为3mm；压螺5具有外螺纹，安装腔6的后端具有内螺纹，通过螺纹连接压紧套筒3和驱动组件1；平面MEMS弹簧14材料采用金属镍；圆柱螺旋弹簧4材料采用弹簧钢；驱动组件1的基体11采用铝合金；楔形滑块13、活动击针2、套筒3以及压螺5的材料采用铝合金；套筒3的高度为1.5mm；滑块凹槽12沿径向的长度为1.6mm，滑块凹槽12的宽度为0.6mm；楔形滑块13的前表面的长度为0.8mm。

本实施例的实现小口径炮弹机械引信自失能的实现方法，包括以下步骤：

1)在勤务或运输环境下即小口径炮弹未发射状态，平面MEMS弹簧14处于自由状态，圆柱螺旋弹簧4处于轻载荷状态；活动击针2在圆柱螺旋弹簧4的支撑下，同时多个楔形滑块13在平面MEMS弹簧14的限制下，无法对活动击针2产生足够克服圆柱螺旋弹簧4的作用力，活动击针2完全收缩在发火击针体内的安装腔6中，保障勤务、运输环境下炮弹安全性；

2)小口径炮弹发射后，在弹道环境下，小口径炮弹进行高速旋转，多个楔形滑块13在离心力的作用下，沿着滑块凹槽12作离心运动，随着楔形滑块13沿径向的离心运动，楔形滑块13的倾斜面与活动击针2的固定槽的内侧壁相互作用，楔形滑块13对活动击针2的前端产生作用力，驱动活动击针2压缩圆柱螺旋弹簧4沿弹轴方向向后运动，活动击针2的击针尖端通过压螺5中间的通孔伸出发火击针体，击针尖端能够直接戳击始发火工品，使得引信具备发火始发火工品的能力，引信转换为待起爆状态，保证炮弹的正常发火可靠性；

3)当小口径炮弹触地瞬间出现异常情况，未正常起爆时，随着小口径炮弹转速迅速下降，多个楔形滑块13失去离心力的作用，在平面MEMS弹簧14的恢复力作用下，逐渐恢复原位，使得活动击针2失去了楔形滑块13的作用力，在圆柱螺旋弹簧4的恢复力驱动下，活动击针2缩回发火击针体内，实现未起爆小口径炮弹的引信自失能。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，引信安装在小口径炮弹的头部，所述实现小口径炮弹机械引信自失能的装置集成在引信的发火击针体的底部，安装在引信的内部，对准引信的始发火工品，其特征在于，所述实现小口径炮弹机械引信自失能的装置包括：驱动组件、活动击针、套筒、圆柱螺旋弹簧以及压螺；其中，在发火击针体的底部开设柱状的安装腔；在安装腔的前端设置驱动组件；在驱动组件的后端同轴放置套筒，套筒为没有上底和下底的圆筒形；在套筒内同轴设置活动击针，活动击针的前端为击针座，后端为击针尖端，击针座的前端嵌在驱动组件的后表面；在套筒内且位于活动击针的击针尖端外同轴设置圆柱螺旋弹簧；安装腔的后端设置压螺，通过压螺将套筒和驱动组件固定在安装腔内；

驱动组件包括基体、滑块凹槽、楔形滑块、平面MEMS弹簧和安装槽；基体为圆柱形，中心轴沿弹轴方向，基体的直径等于安装腔的内径；基体的前表面开设有多个呈中心对称的滑块凹槽，滑块凹槽的形状为长方体，滑块凹槽的中心线位于基体的径向；在每一个滑块凹槽内设置楔形滑块，楔形滑块沿弹轴方向的截面为梯形，楔形滑块的前表面大于后表面，楔形滑块的倾斜面远离基体的中心，与倾斜面相对的矩形的垂直面靠近基体的中心，滑块凹槽沿径向的长度大于楔形滑块的前表面的长度；平面MEMS弹簧的一端固定在滑块凹槽靠近基体中心的侧壁上，另一端固定在楔形滑块的矩形的垂直面；平面MEMS弹簧的伸缩方向垂直于弹轴方向；在基体的后表面开设有安装槽，安装槽的形状与活动击针的击针座的前端为互补图形，安装槽与滑块凹槽相连通；

活动击针包括连接为一个整体的击针座和击针尖端，柱状的击针座位于前端，击针座的后端为击针尖端；击针座的前表面开设有固定槽，固定槽的形状为倒台形，即固定槽的前表面大于后表面，固定槽的内侧壁与水平面具有倾斜角，固定槽的内侧壁与水平面的倾斜角与楔形滑块的倾斜面的角度一致；击针尖端包括连接为一体的前端的圆柱和后端的倒圆锥；击针座的前端嵌入驱动组件后表面的安装槽内，并且前端面伸入至滑块凹槽内，击针座的固定槽的内侧壁与楔形滑块的倾斜面相接触；

活动击针的击针座的直径小于套筒的内径；圆柱螺旋弹簧的外径小于套筒的内径且圆柱螺旋弹簧的内径大于击针尖端的圆柱的直径；套筒的外径不大于安装腔的内径且套筒的内径不小于活动击针的击针座的外径；圆柱螺旋弹簧的伸缩方向沿着弹轴方向；

压螺为圆环形，中间具有通孔，压螺中间的通孔的孔径不小于活动击针的击针尖端的圆柱的直径；压螺的外径等于安装腔的内径；安装腔的深度不大于压螺的高度、套筒的高度和驱动组件的高度之和且大于套筒的高度和驱动组件的高度之和；压螺的内径大于圆柱螺旋弹簧的内径；

在勤务或运输环境下即小口径炮弹未发射状态，平面MEMS弹簧处于自由状态，圆柱螺旋弹簧处于轻载荷状态，即圆柱螺旋弹簧压缩量小于10％；活动击针在圆柱螺旋弹簧的支撑下，同时多个楔形滑块在平面MEMS弹簧的限制下，无法对活动击针产生足够克服圆柱螺旋弹簧的作用力，活动击针完全收缩在发火击针体内的安装腔中，保障勤务、运输环境下炮弹安全性；

小口径炮弹发射后，在弹道环境下，小口径炮弹进行高速旋转，多个楔形滑块在离心力的作用下，沿着滑块凹槽作离心运动，随着楔形滑块沿径向的离心运动，楔形滑块对活动击针的前端产生作用力，驱动活动击针压缩圆柱螺旋弹簧沿弹轴方向向后运动，活动击针的击针尖端通过压螺中间的通孔伸出发火击针体，击针尖端能够直接戳击始发火工品，使得引信具备发火始发火工品的能力，引信转换为待起爆状态，保证炮弹的正常发火可靠性；

当小口径炮弹触地瞬间出现异常情况，未正常起爆时，随着小口径炮弹转速下降，多个楔形滑块失去离心力的作用，在平面MEMS弹簧的恢复力作用下，逐渐恢复原位，使得活动击针失去了楔形滑块的作用力，在圆柱螺旋弹簧的恢复力驱动下，活动击针缩回发火击针体内，实现未起爆小口径炮弹的引信自失能。

2.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述位于发火击针体的底部的安装腔的直径为3～5mm。

3.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述滑块凹槽沿径向的长度为1.2～2mm；楔形滑块的前表面的长度为0.7～1mm。

4.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述压螺具有外螺纹，安装腔的底部具有内螺纹，通过螺纹连接压紧套筒和驱动组件。

5.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述平面MEMS弹簧的材料采用金属镍。

6.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述圆柱螺旋弹簧的材料采用弹簧钢、碳素钢或弹簧用不锈钢。

7.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述驱动组件的基体采用铝合金或铜；楔形滑块、活动击针、套筒以及压螺的材料采用铝合金或圆钢。

8.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述套筒的高度为1.2～3.5mm。

9.如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置，其特征在于，所述楔形滑块的倾斜面与水平面的夹角为40～50°。

10.一种如权利要求1所述的实现小口径炮弹机械引信自失能的装置的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括以下步骤：

1)在勤务或运输环境下即小口径炮弹未发射状态，平面MEMS弹簧处于自由状态，圆柱螺旋弹簧处于轻载荷状态；活动击针在圆柱螺旋弹簧的支撑下，同时多个楔形滑块在平面MEMS弹簧的限制下，无法对活动击针产生足够克服圆柱螺旋弹簧的作用力，活动击针完全收缩在发火击针体内的安装腔中，保障勤务、运输环境下炮弹安全性；

2)小口径炮弹发射后，在弹道环境下，小口径炮弹进行高速旋转，多个楔形滑块在离心力的作用下，沿着滑块凹槽作离心运动，随着楔形滑块沿径向的离心运动，楔形滑块对活动击针的前端产生作用力，驱动活动击针压缩圆柱螺旋弹簧沿弹轴方向向后运动，活动击针的击针尖端通过压螺中间的通孔伸出发火击针体，击针尖端能够直接戳击始发火工品，使得引信具备发火始发火工品的能力，引信转换为待起爆状态，保证炮弹的正常发火可靠性；

3)当小口径炮弹触地瞬间出现异常情况，未正常起爆时，随着小口径炮弹转速下降，多个楔形滑块失去离心力的作用，在平面MEMS弹簧的恢复力作用下，逐渐恢复原位，使得活动击针失去了楔形滑块的作用力，在圆柱螺旋弹簧的恢复力驱动下，活动击针缩回发火击针体内，实现未起爆小口径炮弹的引信自失能。