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。     

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。     

MEMS悬臂卡锁式后坐保险机构

针对与弹轴平行放置的MEMS安全系统对传爆序列设计带来不便的问题,提出了可用于垂直于弹轴放置的MEMS安全系统的悬臂卡锁式后坐保险机构。通过理论分析与仿真分析相结合的研究方法验证MEMS悬臂卡锁式后坐保险机构的可行性。仿真结果表明,悬臂卡锁式后坐保险机构可以实现两种加速度环境的区分,保证意外跌落时引信处于安全状态,正常发射时第一道保险可靠解除,且悬臂卡锁式后坐保险机构采用UV-LIGA工艺与基板一体化加工,减小了装配环节,结构简单易于实现。     

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。     

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。     

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。     

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。     

双滑块驱动无返回力矩钟表机构特性研究

对双滑块驱动无返回力矩钟表机构进行了理论分析,在VisualNastran软件环境下进行了该机构参数最佳匹配规律研究。采用正交试验和仿真研究该机构中双滑块质量参数最佳匹配、拉簧刚度和惯性簧刚度参数最佳匹配。仿真和试验结果表明：该机构可以有效区分导弹正常发射过载与勤务处理干扰环境力;能有效避免单质量块后坐保险机构的钟表机构在冲击试验中存在断齿的问题;该机构下滑块质量与上滑块质量最佳比为7.96、拉簧刚度与惯性簧刚度最佳匹配为2.75,此时在冲击和震动试验中上滑块位移响应和速度响应最小。     

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。     

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。     

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。     

改善强度的MEMS隔爆机构悬臂梁和卡头

针对试验中引信MEMS滑块隔爆机构悬臂梁和卡头出现较大变形导致隔爆滑块运动不到位的情况,提出一种改善强度的滑块隔爆机构。该机构改善了悬臂梁尾端形状,将悬臂梁结构由原来的"直钩"型改成"弯钩"型,加大了卡头双翼的厚度以及张开角度。仿真结果表明:改善后的悬臂梁尾部不会被基板凸台卡住,卡头能顺利进入基板卡座,隔爆滑块在离心过载的作用下运动到位并锁定。     

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。     

引信保险机构双环境力加载模拟装置

针对炮弹发射时受到后坐高冲击和旋转高离心双环境力的连续加载,使得其加载过程难以近似模拟的问题,设计了引信保险机构双环境力加载模拟装置。该装置运用储能飞轮、高速碰撞以及旋转离心激励,通过调节转盘的转速和碰撞介质,可以调整过载加速度的幅值和脉宽。试验结果表明,该装置对引信保险机构可实现后坐冲击过载达上万g、旋转离心过载达上千g的双环境力的连续加载模拟。     

裸态平底榴弹底向下垂直跌落时弹丸和引信的冲击特性

针对引信后坐保险机构设计涉及的裸态平底榴弹底向下垂直跌落冲击特性问题,提出裸态平底榴弹底向下垂直跌落时弹丸和引信的冲击特性公式.根据弹塑性力学理论,在简化假设基础上,推导出普通平底弹丸垂直跌落碰撞地面目标过程的冲击加速度峰值和作用时间理论计算公式;利用有限元分析ANSYS/LS-DYNA软件,以152 mm口径平底榴弹...     

小口径弹药引信用滑块作动器

针对小口径弹药引信传统保险机构依靠发射环境解保带来的适用性受限问题,提出了不依靠弹药发射的环境力实现解锁的滑块作动器。该滑块作动器主要利用过盈配合结构保证弹药勤务处理阶段引信的安全状态和弹药发射后引信的可靠解除保险状态,同时可以根据需要增加后座保险锁。数值仿真和样机实验表明,滑块作动器原理可行,能够实现安全与解除保险的功能,为小口径弹药引信的安全保险机构设计提供参考。     

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.     

ANSYS二次开发在某新型闩体失效机理分析中的应用

某新型火炮闩体在试验过程中出现了开裂破坏,用传统静力分析方法无法给出结构破坏的合理解释。应用ANSYS有限元分析软件的二次开发语言APDL,开发了在后坐缓冲弹簧作用下闩体后坐过程计算命令流程序,通过对该闩体后坐及缓冲弹簧压缩到极限位置动态过程仿真计算,结果表明,在弹簧压缩到极限位置时刻应力水平较高,高应力区位置与试验破坏位置一致,对闩体失效机理给出了较完满的解释,为结构设计进一步改进提供了正确的理论依据。     

基于介电弹性体的可恢复式推销器

针对磁流变液体驱动的可恢复式保险机构易受环境温度影响,且密封性要求高,形状记忆合金驱动的可恢复式保险机构响应速度较慢等问题,提出了基于介电弹性体的可恢复式推销器。该推销器由压缩弹簧、介电弹性体、左滑块、右滑块及热缩套管等组成,具有结构简单,响应时间快的优点。仿真和试验结果分析表明,可恢复式推销器的仿真位移44.1mm,与实际试验的结果45mm相吻合。