CN117739757A - 用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，包括电磁拔销器模块、带有转轴的微型步进电机、丝杠堵头、定位轴、导爆管、隔爆滑块、传爆药、雷管电路板、雷管和雷管座；电磁拔销器模块包括电磁拔销器和电磁拔销器定位机构，电磁拔销器固定在电磁拔销器定位机构内构成一级保险；电磁拔销器内有电磁销；电磁销在断电时从电磁拔销器内伸出，并卡锁在隔爆滑块内；微型步进电机、丝杠堵头由定位轴固定并构成二级保险；导爆管竖向贯穿在隔爆滑块中；微型步进电机的转轴水平贯穿隔爆滑块，转轴的另一端嵌入丝杠堵头内。本发明通过提出一种用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，解决了微型集群子弹药在无环境力下的解除保险问题。

Description

用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统

技术领域

本发明涉及集群弹药子弹药安全解保技术领域，尤其涉及一种用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统。

背景技术

现代引信发展逐渐倾向于智能化、小型化、集成化，设计微小型引信具有成本低、并行加工、批量制造、设计高效、易于系统集成等优点，微小型化引信可以适应有限的空间，为通信、传感和传爆序列等部件的集成提供更多的空间，更适合集群弹药中的子弹药。

安全防护装置是引信的核心部件，它通过可移动的隔爆机构来实现能量的传递和隔离。现阶段考虑到弹药的自失能、自失效等需求，安全防护装置需要兼顾解保可恢复的功能，因此，其性能是保证武器系统安全性、可靠性和毁伤效率的关键。

现有的安全系统大多将环境力作为解除保险信号，一方面，环境力解除保险具有不可恢复性，另一方面，对环境力依赖性强，可能发生瞎火的故障。因此，如何适用于无环境力的条件，并更加精准的进行解保，降低瞎火概率是亟需解决的一个技术问题。

其次，常规弹药包括解保控制电路、传爆序列如雷管、传爆药、主装药和安全系统。而现有的安全系统因尺寸大小、需要环境力解除保险、不可恢复安全状态的因素，不适用于集群弹药中的子弹药，因此，如何开发一种适用于集群弹药且尺寸微小、无环境力可以正常解除保险、取消攻击可恢复安全状态的安全系统也是亟需解决的技术问题。

另外，现有的安全系统大多位移行程有限，提高了滑块的运动行程，进而提高安全系统的工作可靠性，也是亟需解决的一个技术问题。

再者，集群弹药中的子弹药解保问题一直是一个较为棘手的难题，集群子弹药平台所涉及的内、外和终点弹道环境力较弱，以弱环境力作为解保条件容易造成勤务过程中的安全性和可靠性问题，无法作为解保条件使用。如何采用二级保险进行控制的同时，不仅实现集群子弹药微小型安全系统的高密度集成，而且采用的电机驱动的可复位，是亟需解决的技术问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提出一种用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，解决了微型集群子弹药引信在无环境力的条件下的解除保险问题，实现了在无环境力条件下的驱动解保；本发明采用电磁拔销器-微型步进电机二级保险进行控制，不仅实现集群子弹药微小型安全系统的高密度集成，而且采用的电机驱动的可复位，解决了现有技术中集群弹药的子弹药的解保问题。

技术方案：本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统包括电磁拔销器模块、带有转轴的微型步进电机、丝杠堵头、定位轴、导爆管、隔爆滑块、传爆药、雷管电路板、雷管和雷管座；

电磁拔销器模块包括电磁拔销器和电磁拔销器定位机构，电磁拔销器固定在电磁拔销器定位机构内构成一级保险；电磁拔销器内有电磁销；电磁销在断电时从电磁拔销器内伸出，并卡锁在隔爆滑块的凹槽内对隔爆滑块限位；

微型步进电机、丝杠堵头由定位轴固定在同一水平方向并构成二级保险；导爆管竖向贯穿在隔爆滑块中；微型步进电机的转轴水平贯穿隔爆滑块，转轴的另一端嵌入丝杠堵头内；雷管竖直贯穿在雷管座内；

确定攻击目标后，微型步进电机连接有丝杠，丝杠通过与隔爆滑块内的螺纹孔配合，驱动隔爆滑块移动至传爆药、雷管与导爆管对正；攻击目标时，雷管电路板控制雷管起爆；放弃攻击目标时，微型步进电机驱动隔爆滑块反向移动至传爆药、雷管与导爆管错位，电磁拔销器断电，电磁销伸出卡锁住隔爆滑块。

微型步进电机上连接有微型步进电机法兰和微型步进电机挡板，微型步进电机通过微型步进电机法兰固定在微型步进电机挡板上。

电磁拔销器定位机构包括电磁拔销器定位机构上部和电磁拔销器定位机构下部，电磁拔销器定位机构上部和电磁拔销器定位机构下部之间形成圆柱形空腔对电磁拔销器定位。

电磁拔销器定位机构下部设有固定电磁拔销器的半圆形台阶。

雷管电路板镶嵌在雷管座内并控制雷管起爆。

电磁拔销器模块为圆柱形结构，由电磁拔销器定位机构上部、电磁拔销器定位机构下部固定位置。

电磁销从电磁拔销器内吸回和伸出，断电时，电磁销伸出并卡锁住隔爆滑块进行限位。

微型步进电机通过丝杠堵头限位，即微型步进电机的丝杠移动至丝杠堵头处停止运动。

还包括辅助件和轴承座，定位轴与轴承座之间连接有轴承。

雷管位于隔爆滑块的上方，雷管的能量通过导爆管传递，进而引发传爆药作用。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明除了利用电磁驱动作为安全系统的一级保险，还采用了微型步进电机作为安全系统的二级保险，采用的二级保险结构微型步进电机具有可恢复性，正转解保，反转复位，实现了安全状态和保险解除状态的切换，使安全系统的可靠性和安全性提高，实现在取消攻击时复位，重新恢复至安全状态。

(2)本发明为适应子弹药的微型化需求，提出了高度集成的电磁拔销器和微型可复位步进电机安全系统，不仅具有安全系统微型化的特点，而且驱动能量低，适用于无环境力的条件，驱动方案简单，隔爆滑块运动行程大，最大达6mm，提高了隔爆安全性和可靠度。

(3)本发明应用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统通过电磁驱动和微型步进电机进行解保，由外部电路进行控制，用以实现子弹药在无环境力下需要攻击时的解保控制，适用于无环境力的外界条件。

(4)与现有安全系统技术相比，本发明采用微型步进电机作为二级保险，运用微型步进电机转轴转动可以伸缩的特性，通过步进电机正转带动隔爆滑块运动，使雷管、导爆管、传爆药对正，同时反转使其复位，安全系统恢复安全状态，是一个结构上的创新。

(5)现有的安全系统大多位移行程有限，本发明提高了隔爆滑块的运动行程，将一、二级保险的解保过程也进行了放大，使安全系统工作更加安全可靠。

(6)本发明的电磁拔销器解除保险和微型步进电机解除保险均由外部电路进行控制，适用于无环境力的条件，更加精准的进行解保，降低瞎火故障概率的同时增加了引信工作的可靠性和高效性。

(7)本发明安全系统的整体结构微小，为直径小于35mm的圆柱体状微小型安全系统；电磁铁和微型步进电机的整体结构尺度较小，爆炸序列也都是微型的火工品，应用范围广，适用于各型号的弹药以及集群弹药中的子弹药，适用于对子弹药的安全控制。

附图说明

图1为本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的结构总图；

图2为本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的一级保险电磁拔销器模块结构示意图；

图3为本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的二级保险微型步进电机模块结构示意图；

图4为本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的安全状态的示意图；

图5为本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的一级保险解除状态的示意图；

图6为本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的二级保险解除状态的示意图；

图7为本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的复位状态的示意图。

具体实施方式

本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统分为电磁拔销器模块和微型可复位步进电机模块。

如图1所示，本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统包括电磁拔销器模块、带有转轴的微型步进电机14、丝杠堵头1、定位轴9、导爆管11、隔爆滑块10、传爆药5、雷管电路板6、雷管7和雷管座8。

如图2所示，电磁拔销器模块包括电磁拔销器3和电磁拔销器定位机构，电磁拔销器3固定在电磁拔销器定位机构内构成一级保险。电磁拔销器定位机构包括电磁拔销器定位机构上部2和电磁拔销器定位机构下部4，电磁拔销器定位机构上部2和电磁拔销器定位机构下部4之间形成圆柱形空腔对电磁拔销器3定位。电磁拔销器定位机构下部4设有固定电磁拔销器3的半圆形台阶。

电磁拔销器3内有电磁销31；电磁销31在断电时从电磁拔销器3内伸出，并卡锁在隔爆滑块10的凹槽内对隔爆滑块10限位。

微型步进电机14上连接有微型步进电机法兰13和微型步进电机挡板12，微型步进电机14通过微型步进电机法兰13固定在微型步进电机挡板12上。

如图3所示，微型可复位步进电机模块包括：微型步进电机14、步进电机法兰13、电机挡板12、丝杠堵头1、定位轴9，构成安全系统的二级保险。其中，电磁拔销器3、微型步进电机14、步进电机法兰13、电机挡板12、隔爆滑块10、导爆管11、定位轴9、丝杠堵头1位于同一水平面内。隔爆滑块10水平运动，由电磁拔销器3和微型步进电机14共同限制隔爆滑块10的运动状态。断电时，电磁销31卡锁在隔爆滑块10内，隔爆滑块10无法运动；通电状态下，电磁销31吸回电磁拔销器3的体内，电磁拔销器3和隔爆滑块10互相独立无接触，一级保险解除，隔爆滑块10水平移动。电磁拔销器3由电磁拔销器定位机构固定。微型步进电机14的转轴水平贯穿隔爆滑块10，转轴的另一端嵌入丝杠堵头1中，转轴通过在水平方向上伸缩带动隔爆滑块10水平移动。微型步进电机14、步进电机法兰13、丝杠堵头1由定位轴9固定在同一水平方向上，整体不移动，隔爆滑块10和导爆管11在微型步进电机14的动力下运动。微型步进电机14正转解保和反转复位；导爆管11竖直贯穿在隔爆滑块10中。传爆药5与雷管7在竖直方向上对正。在安全状态和复位状态下，传爆药5、雷管7与导爆管11错位，在保险解除状态下，传爆药5、雷管7与导爆管11对正；雷管7竖直贯穿在雷管座8中，由雷管座8固定位置。雷管电路板6镶嵌在雷管座8内，控制雷管7的工作状态。本发明的安全系统具有安全状态、保险解除状态和复位状态。

本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统的复位过程控制方法包括以下步骤：

(1)电磁销31卡锁住隔爆滑块10，微型步进电机14处于原始状态，传爆药5、导爆管11、雷管7处于错位状态，系统处于安全状态；

(2)集群弹药开仓后，解保控制电路对电磁拔销器3通电，电磁销31吸回电磁拔销器3的体内，隔爆滑块10解除限位，并水平运动；

(3)确定攻击目标后，解保控制电路控制微型步进电机14正转，在微型步进电机14的控制下，隔爆滑块10向丝杠堵头1侧移动，传爆药5、导爆管11、雷管三者对正，系统处于保险解除状态；

(4)攻击目标时，雷管电路板6控制雷管7起爆；如果放弃攻击目标，解保控制电路控制微型步进电机14反转，隔爆滑块10向微型步进电机14侧移动，传爆药5、导爆管11、雷管7三者错位，恢复至微型步进电机14的原始状态后，解保控制电路对电磁拔销器3断电，电磁销31伸出，卡锁住隔爆滑块10，重新限定隔爆滑块10的位置，进入安全复位状态。

本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统安装在传爆药5上。整个安全系统由辅助件和电磁拔销器模块里的定位机构来固定位置。电磁拔销器模块为圆柱形结构，由电磁拔销器定位机构上部2、电磁拔销器定位机构下部4固定位置。微型步进电机模块由电机挡板12和步进电机法兰13固定位置，电机正转推动隔爆滑块10移动，隔爆滑块10的另一侧有丝杠堵头1限制位移距离。隔爆滑块10中设有导爆管11，隔爆滑块10上方装有雷管7，隔爆滑块10的下方装有传爆药5。雷管7镶嵌在雷管座8中。

雷管7、电磁拔销器3和微型步进电机14均通过线路连接到起爆控制电路上，通过起爆控制电路供电和进行控制。

本发明用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统共包含三种状态：

初始状态即为安全状态，随后母弹药开仓，解除电磁拔销器模块的一级保险；确定攻击目标后，解除微型步进电机模块的二级保险，两级保险全部解除后，即为保险解除状态。放弃攻击时，先进行二级保险复位，随后一级保险复位，两级保险全部复位后，即为复位状态。

其中安全状态如图4所示，导爆管11竖向贯穿在隔爆滑块10中。其中，传爆药5、导爆管11、雷管7三者处于错位状态，未接通。安全状态向保险解除状态过渡，需要经历两级保险解除，分别是电磁保险和微型步进电机保险。电磁保险为一级保险，微型步进电机保险为二级保险。初始状态下，集群弹药开仓后，解保控制电路给电磁拔销器3供电，电磁拔销器3通电后，电磁拔销解除对于隔爆滑块10的限位，隔爆滑块10离开电磁拔销器3持续通电至保险解除状态，如图5所示。

解除一级保险后，确定攻击目标时，微型步进电机14控制电路接收到解除二级保险指令，控制电路控制微型步进电机14正向转动。在微型步进电机14的带动下，隔爆滑块10滑动，导爆管11跟随隔爆滑块10一起滑动。微型步进电机的丝杠运动至丝杠堵头处停止运动，此时传爆药5、导爆管11、雷管7对正，安全系统保险处于解除状态，如图6所示。

此时，如果起爆控制系统接收到起爆信号，雷管7作用，能量通过已经对正的导爆管11传递，进而引发传爆药作用，最终起爆主装药，实现爆炸能量的放大。

如图7所示，如果起爆控制电路发送恢复指令，则从保险解除状态向复位状态过渡，微型步进电机14反向转动，带动隔爆滑块10反向移动，回到初始位置，传爆药5、导爆管11、雷管7实现错位，恢复至微型步进电机14原始状态后，解保控制电路对电磁拔销器3断电，电磁销31伸出，卡锁住隔爆滑块10，重新限定隔爆滑块10的位置，从而进入安全的复位状态。

Claims (10)

1.一种用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：包括电磁拔销器模块、带有转轴的微型步进电机(14)、丝杠堵头(1)、定位轴(9)、导爆管(11)、隔爆滑块(10)、传爆药(5)、雷管电路板(6)、雷管(7)和雷管座(8)；

所述电磁拔销器模块包括电磁拔销器(3)和电磁拔销器定位机构，所述电磁拔销器(3)固定在电磁拔销器定位机构内构成一级保险；所述电磁拔销器(3)内有电磁销(31)；所述电磁销(31)在断电时从电磁拔销器(3)内伸出，并卡锁在隔爆滑块(10)的凹槽内对隔爆滑块(10)限位；

所述微型步进电机(14)、丝杠堵头(1)由定位轴(9)固定在同一水平方向并构成二级保险；所述导爆管(11)竖向贯穿在隔爆滑块(10)中；所述微型步进电机(14)的转轴水平贯穿所述隔爆滑块(10)，所述转轴的另一端嵌入所述丝杠堵头(1)内；所述雷管(7)竖直贯穿在雷管座(8)内；

确定攻击目标后，所述微型步进电机(14)连接有丝杠，所述丝杠通过与隔爆滑块(10)内的螺纹孔配合，驱动隔爆滑块(10)移动至传爆药(5)、雷管(7)与导爆管(11)对正；攻击目标时，雷管电路板(6)控制雷管(7)起爆；放弃攻击目标时，微型步进电机(14)驱动隔爆滑块(10)反向移动至传爆药(5)、雷管(7)与导爆管(11)错位，电磁拔销器(3)断电，电磁销伸出卡锁住隔爆滑块(10)。

2.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述微型步进电机(14)上连接有微型步进电机法兰(13)和微型步进电机挡板(12)，所述微型步进电机(14)通过微型步进电机法兰(13)固定在微型步进电机挡板(12)上。

3.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述电磁拔销器定位机构包括电磁拔销器定位机构上部(2)和电磁拔销器定位机构下部(4)，所述电磁拔销器定位机构上部(2)和电磁拔销器定位机构下部(4)之间形成圆柱形空腔对电磁拔销器(3)定位。

4.根据权利要求3所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述电磁拔销器定位机构下部(4)设有固定电磁拔销器(3)的半圆形台阶。

5.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述雷管电路板(6)镶嵌在雷管座(8)内并控制雷管(7)起爆。

6.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述电磁拔销器模块为圆柱形结构。

7.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述电磁销(31)从电磁拔销器(3)内吸回和伸出。

8.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述微型步进电机(14)通过丝杠堵头(1)限位。

9.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：还包括辅助件和轴承座，所述定位轴(9)与轴承座之间连接有轴承。

10.根据权利要求1所述的用于集群武器的无环境力可复位电机安全系统，其特征在于：所述雷管(7)位于隔爆滑块(10)的上方。