MEMS离心隔爆滑块闭锁机构

针对平行于弹轴放置的MEMS安全系统微小型传爆序列设计不便,闭锁机构在内弹道后坐过载环境下闭锁时出现塑性变形等问题,提出了垂直于弹轴放置的MEMS安全系统的离心隔爆滑块闭锁机构。该机构由L型闭锁梁、锁头、刚性定位块组成,在外弹道离心力作用下闭锁时不发生塑性变形,准确定位,保证传爆序列有效对正。通过理论分析了锁头进入锁座的可行性,结合有限元仿真分析和样机实验验证了闭锁机构的功能。仿真实验结果表明,该闭锁机构在达到临界离心加速度时能够实现可靠闭锁,且L型闭锁梁在闭锁时不发生塑性变形。     

冲击载荷下引信MEMS后坐保险机构动态响应过程表征方法

针对引信MEMS安全系统中后坐保险机构在正常发射载荷和勤务跌落载荷下的运动过程难以表征的问题，建立了一种基于瑞利商方法的后坐保险机构理论模型。该方法能够准确计算悬臂质量块式后坐保险机构的固有频率，并完整预测机构在冲击载荷作用下的位移-时间过程曲线。仿真分析和实验结果表明，所得机构的位移-时间曲线吻合度较高，其固有频率也具有一致性。因此该方法能够准确表征后坐保险机构在冲击载荷下的运动过程，为后坐保险机构的设计与研究提供理论指导。     

MEMS后坐保险机构在高冲击环境下的失效模式

针对金属基MEMS后坐保险机构在高冲击环境下的作用可靠性问题,采用瞬态动力学方法对MEMS后坐保险机构在发射和跌落环境下的失效模式进行了仿真及马希特锤冲击试验。仿真和试验结果表明,在发射环境下,当MEMS后坐保险机构的卡头进入卡槽时,在卡头翼片的转弯处会产生较大的塑性变形,易造成卡头不能被可靠锁定的失效模式;在跌落环境下,由于弹簧上端拐角处发生了较大的塑性变形,使后坐滑块不能在弹簧回复力的作用下恢复原位,导致后坐滑块已实际解除对离心滑块的约束。最后,对MEMS后坐保险机构中易产生塑性变形的原因进行了分析。     

引信MEMS保险机构剪断式后坐卡销

为了提高引信MEMS保险机构的安全和可靠性能,并针对非剪断式后座卡销受后坐力影响,卡销解除保险行程减小,系统安全性降低等缺点,提出了一种剪断式后坐卡销。通过仿真,表明该剪断式后坐卡销在高g环境下沿后坐力方向上的位移几乎为零,在10000g后坐加速度发射条件下,后坐卡销被后坐滑块完全剪断并解除保险。验证了该剪断式后坐卡销解除保险行程较大,安全性较高,满足可靠性要求。     

电磁驱动的引信MEMS解除保险机构

针对现有引信MEMS安全系统仍依赖后坐和旋转环境解除保险,通用性受限制,提出一种微小型MEMS安全与起爆控制机构,它采用电磁驱动和弹簧回复力控制错位式MEMS保险与解除保险机构的动作,可综合利用通过传感器探测的弹道信息,并借助弹载计算机控制该机构实现引信的解除保险过程.该机构与常规装置相比可以大大减小引信安全与解除保险装置体积,同时该机构具有一定的通用性.     

引信MEMS后坐悬臂梁保险机构

针对现有MEMS引信后坐保险机构较为复杂,要求加工精度高等特点,提出一种MEMS后坐悬臂梁保险机构,利用有限元软件对该保险机构进行的动力学仿真表明:新的后坐保险机构以一对悬臂梁及其框架代替了其他机构中的带曲折齿的后座滑块、后坐弹簧、闭锁机构等模块,结构简单、加工精度要求低。     

引信MEMS延期解除保险机构

针对传统引信延期解除保险机构结构尺寸大、保险距离短和延时时间散布大等问题,设计了根据弹道实时信息实现延期解除保险的MEMS指令锁延期保险机构。该机构由电推销器,金属簧片式柔性锁臂和活动腔组成,通过弹道实时信息控制电推销器发火,将柔性锁臂推入活动腔,实现延期解除保险的功能。分析了中大口径榴弹引信结构特征和发射内外弹道环境,模拟了电推销器的推力作用过程,利用ABAQUS有限元仿真软件对所设计结构进行仿真分析,对基于UV-LIGA工艺制作的原理样机进行了离心环境试验和电推销器配合试验。仿真和试验结果表明,该机构用于引信MEMS安全保险系统,可保证引信安全状态和可靠解除安全保险状态,且能够根据电路控制电推销器发火实现延期解除保险功能,可保证炮口安全距离和实现在弹道轨迹的不同点解除保险的功能。     

MEMS后坐保险机构存在的问题及解决方法

在模拟勤务处理跌落过程的锤击试验中,MEMS后坐保险机构已解除对离心滑块的约束,使后坐保险实际解除。为使问题再现,利用弹塑性非线性模型对后坐保险机构在跌落过程中的运动特性进行了仿真。仿真结果表明,在半正弦加速度脉冲作用下,弹簧上端拐角处发生了较大的塑性变形,导致弹簧伸长而使后坐滑块不能恢复至原位。针对此问题,通过对后坐保险机构的结构特点进行分析,提出了相应的解决方法,即后坐滑块须运动到位后才能完全解除对离心滑块的约束。     

引信单双自由度后坐保险机构性能分析

基于加强单双自由度后坐保险机构对比研究的目的,以双自由度后坐保险机构为立足点,求出了等效单自由度后坐保险机构,并就勤务处理的安全性与发射时的可靠性对两机构进行了动态仿真分析。可为单双自由度后坐保险机构设计提供理论借鉴。     

引信后坐保险机构斜置设计方案

针对引信后坐保险机构安全和可靠解除保险之间的矛盾,提出了引信后坐保险机构斜置设计方案。该方案是将传统的轴线与引信轴线平行或重合的后坐保险机构相对于引信轴线斜置一定角度设置。应用刚体动力学理论分析了引信后坐保险机构斜置设计动态特性,并给出了算例。仿真验证结果表明:后坐保险机构斜置设计有助于提高勤务处理弹丸和引信意外跌落时引信安全性,即有助于提高引信防止意外解除保险的性能,而正常解除保险性能不会受到影响。     

引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构保险和解除保险特性

针对磁后坐发电机保险片后坐保险机构在跌落冲击下的安全性和在发射冲击下的解除保险可靠性问题,利用商业软件LS-DYNA仿真分析了保险片材料、磁芯与磁芯托间隙不同情况下的响应,得到了保险片材料、磁芯与磁芯托间隙不同情况下遭受两种冲击时的变形时刻或剪断时刻,即引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构的保险特性和解除保险特性。在磁芯托直径较大(较小)情况下,磁后坐发电机保险片后坐保险机构在发射环境中解除保险时间较短(长),在跌落环境下凹陷程度较大(小)。在设计磁后坐发电机保险片后坐保险机构时,在保证跌落安全前提下,保险片材料屈服强度越小,磁芯托内径越大,发电机磁芯受过载落底时间越短,发电能量越多。可为引信磁后坐发电机保险片后坐保险机构设计提供参考。     

引信经典后坐保险机构对过载时间的响应特性

为了优化设计引信后坐保险机构的保险和解除保险性能,应用刚体动力学理论和仿真软件ADAMS、LS-DYNA分析了引信经典弹性后坐保险机构和刚性后坐保险机构对不同后坐过载作用时间的响应特性,得到了不同后坐过载时间下两类后坐保险机构解除保险时间响应;两类后坐保险机构不同的解除保险时间表明两类保险机构对相同后坐环境响应特性不同;过载作用时间影响保险机构解除保险正确性;在后坐过载系数较大时,弹性保险机构和刚性保险机构均可能解除保险;在后坐过载系数较小时,无论过载作用时间如何变化,刚性保险机构均不能解除保险,而在过载作用时间较长时弹性保险机构会出现解除保险情况;因此,针对不同后坐过载作用时间应注意正确选择引信保险机构的类型。     

引信惯性延期MEMS擒纵机构

针对传统自推式弹药引信惯性延期安全与解除保险机构尺寸大、集成化程度低的问题,提出了引信擒纵机构惯性延期MEMS安全与解除保险机构。该机构基于微机电系统技术,利用擒纵机构实现惯性延期解除保险动作,采用一组弹簧质量系统实现加速度的识别,满足自持复位、抗干扰、范围解除保险及抗过载等基本功能要求。仿真验证结果表明,在10 g加速度下该机构的理论延期时长为122.8 ms,仿真延期时长为169.6 ms,延期解除保险范围为7.7～13.9 g。验证了卡摆转动惯量及驱动力与擒纵机构延期时长的关系与理论相符,摩擦力及轴间隙的影响均可导致擒纵机构失效,对加速度识别功能的四个运动阶段的加速度作用范围均具有较好的分辨率。该机构能够切实解决自推式弹药引信用火工品在微型化过程中遇到的问题。     

微机电锁销的电磁驱动电路

迫弹引信的MEMS安全保险机构没有明显的旋转环境可用,而电发冲推器体积大,不适宜与微型化的MEMS结构配合应用。为此,对于新设计的82 mm迫弹引信安全系统的微机电锁销,提出了电磁驱动的驱动方式,设计了驱动电路。该机构不直接利用惯性力解保,而是应用传感器采集环境信息、主控芯片控制驱动电路带动电磁驱动器吸附锁销磁体,解除保险,并在滑块运动到位后,释放锁销,闭锁滑块。实验验证了其实际驱动能力和抗冲击性能。     

一种流口可控软后坐火炮反后坐装置设计与仿真

火炮的软后坐发射是减小火炮发射后坐力的重要技术途径。现有软后坐技术多采用的前冲定位击发方式,由于不同弹种的膛压不同,在发射过程中反后坐装置产生的液压阻力相差较大,造成改变弹种后不能正常超卡。为提高软后坐火炮的射击性能,应对软后坐火炮弹种适应性差的问题,提出一种带有伺服控制机构的可调流口软后坐反后坐装置,通过发射前馈控制实现对液压阻力的有效调节。并基于常规反后坐装置的软后坐发射试验数据,采用粒子群算法对其结构参数进行区间参数辨识,结合辨识与流体仿真结果对提出的反后坐装置的发射过程进行仿真分析。仿真结果显示：该反后坐装置在不同弹种条件下,使软后坐火炮发射时均能正常超卡且发射过程平稳,并将后坐阻力控制在400 kN以内,能够满足软后坐设计要求。可以看出该新型反后坐装置对各类不同弹种下的软后坐发射工况的良好适应性,具有很大的实用价值,对软后坐火炮的设计应用提供一定的参考。     

基于有限元法的MEMS后坐保险机构运动特性研究

阐述了一种基于MXMS设计的后坐保险机构的构造与作用原理，建立了动力学模型，并利用有限元软件amys的Is-dyna模块对该保险机构进行了动力学仿真，对仿真结果进行了分析。结果表明，该后坐保险机构可以满足某小口径榴弹引信的使用要求。     

小口径榴弹引信微机电安全系统设计与仿真方法

微机电安全系统是实现引信小型化的关键技术之一。阐述了一种基于微机电技术的安全系统构造与作用原理,并选取安全系统的典型机构进行方案设计、仿真和分析,对微机电安全系统的设计流程和设计方法进行初步探索。仿真结果表明,阻尼延迟后坐保险机构可以区分勤务处理和发射时的环境,提高引信的安全性。     

摩擦对引信后坐保险件解除保险特性的影响

针对引信单自由度直线运动后坐保险机构设计优化问题，开展不同摩擦条件下侧压簧对惯性筒动态响应特性的影响研究。运用刚体动力学理论和ADAMS刚体动力学仿真软件，研究侧压簧即被保险件预压簧作用于后坐保险件上的摩擦力对后坐保险件在发射和跌落时动态响应特性的影响。得到有侧压簧即被保险件预压簧作用时后坐保险件在多种不同冲击过载作用下的位移响应和速度响应。研究结果表明：被保险件对后坐保险件的摩擦缓释效应有利于提高后坐保险机构的跌落安全性，而对后坐保险机构发射时正常解除保险影响十分有限；通过优化被保险件预压簧的预压抗力和/或被保险件与后坐保险件之间的摩擦系数，可使引信后坐保险机构的跌落安全性得到改善。     

双行程后坐-准流体延期保险机构

针对电磁轨道炮引信长时高过载的后坐环境特征以及后坐保险机构为保证膛内安全性所引起的结构尺寸偏大的问题,提出应用于电磁轨道炮引信的双行程后坐-准流体延期保险机构。该机构采用惯性筒式结构,通过卡环的塑性变形抗力识别发射和勤务处理环境,与典型双行程后坐保险机构相比极大地减小了结构尺寸。后坐保险完全解除后才打开准流体的泄流通道,延期保险机构启动,泄流方向与爬行力一致,有利于泄流流畅。仿真计算和实验表明,双行程后坐-准流体保险机构满足解除保险可靠性前提下既能够保证平时的安全性和膛内安全性,又具有延期功能保证炮口安全。     

极低过载引信无返回力矩擒纵后坐保险机构

针对极低发射过载下引信安全系统的环境利用和保险问题，采用一种无返回力矩钟表机构和质量重块相结合的后坐保险机构，通过结构参数优化和设计，对保险机构在勤务处理环境和发射环境下的运动特性进行了仿真分析。通过Adams动力学仿真表明，该机构在极低过载发射环境中效果良好，其勤务处理安全性和发射可靠性均能满足使用要求，解决了极低过载发射弹药使用后坐保险机构的适应性问题。