CN220418258U - 一种具有隔光和隔爆双功能的moems保险装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，主要由电热保险机构、硅基板、隔爆滑块、后坐保险机构、输入光纤、输出光纤组成。输入光纤和输出光纤两端分别与光发射管和光敏器件连接，并和隔爆滑块上的微镜面组成反射型光开关。利用后坐保险机构解除隔爆滑块的第一道保险，电热保险机构作为第二道保险，用于实现对隔爆滑块的安全与解除保险作用。利用离心力推动隔爆滑块上的微镜面运动到位，实现光开关通断状态的转换。本发明要解决的技术问题为：解决引信安全***中因点火药感度过高，在外界能量干扰下易发生误炸的问题，满足弹药引信安全可靠的军事需求。具有以下优点：(1)结构尺寸小；(2)作用可靠；(3)应用范围广。

Description

一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置

技术领域

本发明涉及一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，具体涉及一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置的原理及其设计方法，属于弹药引信微光机电***(MOEMS)领域。

背景技术

随着智能武器的发展，弹药引信技术呈现小型化、智能化的发展趋势。引信安全***是指防止引信在勤务处理过程、发射过程和到达安全距离前解除保险的各种装置的组合。将MEMS技术应用到弹药引信安全***的设计中，可以降低引信安全***的整体尺寸，提高***集成度。由于弹药引信***中电子元器件多，电磁环境复杂，容易产生严重的外部能量和电磁干扰现象，一些感度比较高的点火药(如叠氮化亚铜)在较小能量的刺激下都可以被点燃，容易引起引信***的失效使得炮弹误炸。将MEMS光开关应用于引信安全***中，可以实现从电到光再到电的能量传输，从而切断外界干扰能量传输的途径，提高引信安全***的安全性和稳定性。微光机电***(MOEMS)技术是在微机电***技术基础上发展起来的一支极具活力的新技术***，基于MOMES技术的器件不仅继承了MEMS器件体积小、重量轻、批量生产成本低的特点，还具有较强的抗电磁和外部能量干扰能力，在引信中有较好的应用前景。

点火药作为引燃火工品的药剂，要求具有足够的点火能力、且作用可靠。叠氮化亚铜作为点火药具有起爆能量需求低、火焰感度高、易于原位装药的优越特点，在微型***上应用广泛；但叠氮化亚铜感度过高，较小能量作用下就可以发生***。因此，如何避免高感度的点火药在引信安全与解保***中因外界干扰能量作用发生误炸是当前弹药引信研究亟需要解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明公开一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，要解决的技术问题为：解决引信安全***中因点火药感度过高，在外界干扰能量作用下易发生误炸的问题，满足弹药引信传爆可靠性、结构微小型、通用性的军事需求。具有以下优点：(1)结构尺寸小；(2)作用可靠；(3)应用范围广。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，主要由电热保险机构(1)、硅基板(2)、隔爆滑块(3)、后坐保险机构(4)、输入光纤(5)、输出光纤(6)组成。后坐保险机构作为第一道保险，用于确保炮弹在勤务处理过程中的安全，在炮弹发射时，在炮管内解除后坐保险动作；电热保险机构作为第二道保险，用于实现炮弹飞行过程中的安全、解保以及运动后的定位，在炮弹飞行过程中，在弹体内的速度传感器和控制电路的作用下给电热保险机构供电，电热保险机构的V形梁受电流产生的焦耳热变形，解除对隔爆滑块的第二道保险；解保后隔爆滑块在离心力的作用下带动微镜面运动，通过控制光开关的光路通断实现光电信号的转换。

所述的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，其中隔爆滑块上设计有微镜面、电热保险槽、定位槽、滑块后端弹簧、传爆孔、后坐保险槽、滑块前端弹簧、隔爆滑块卡头。隔爆滑块上的微镜面是镀金膜的反射镜面，隔爆滑块通过滑块前端弹簧、滑块后端弹簧与硅基板连接，弹体旋转产生的离心力推动隔爆滑块和微镜面的运动。

所述的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，输入光纤、输出光纤和微镜面组成反射型光开关，构成隔爆滑块的第三道保险；输入光纤、输出光纤分别与光发射管和光敏器件连接，当控制器接收到起爆命令时，电信号通过光发射管转换为光信号，光信号通过输入光纤入射到微镜面上经反射被输出光纤接收，光开关光路导通；输出光纤内的光信号通过光敏器件转换成电信号并传递给微型***点燃***内部点火药，并通过传爆孔引燃传爆药。

有益效果

1、相比于现有的MEMS安全***，本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，采用光开关与隔爆滑块相结合的方式实现引信的安全、解保与起爆，能有效提高安全***的可靠性、抵抗外界环境能量和电磁干扰能力，具有尺寸微小、开关响应快、抗冲击、抗振动的特点。利用光开关的光电信号转换，隔绝安全***上微型***内高感度点火药与电子器件的接触，通过光电信号转换点燃点火药，实现高感度点火药的安全可靠动作，有利于避免引信安全***上点火药的误动作造成弹药的***。

2、本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，在充分考虑引信实际应用背景的基础上，采用离心力作为隔爆滑块的驱动力，能有效减少电子器件的干扰，避免高感度点火药的误动作，大幅提高***的安全可靠性。同时该装置具有体积小、重量轻、制造成本低、通用性强的优点，可以被广泛应用于多种弹药上。

附图说明

图1为本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置整体结构示意图。

图2为本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置的硅基板结构示意图。

图3为本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置的隔爆滑块结构示意图。

图4为本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置的后坐保险机构示意图。

图5为本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置的电热保险机构示意图。

图6为本发明公开的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置的传爆过程示意图。

其中：1-电热保险机构、2-硅基板、3-隔爆滑块、4-后坐保险机构、5-输入光纤、6-输出光纤、1-1V形梁、1-2电热卡头、2-1基板后坐卡扣、2-2基板隔爆卡扣、3-1微镜面、3-2电热保险槽、3-3定位槽、3-4滑块后端弹簧、3-5传爆孔、3-6后坐保险槽、3-7滑块前端弹簧、3-8隔爆滑块卡头、4-1质量块、4-2后坐卡头、4-3后坐弹簧。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明的内容做进一步的说明。

实施例1

本实施例公开一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置。如图1所示，主要包括电热保险机构1、硅基板2、隔爆滑块3、后坐保险机构4、输入光纤5、输出光纤6；采用MEMS双面刻蚀工艺技术，在同一硅片的顶层硅上一体化加工出电热保险机构、硅基板、隔爆滑块、后坐保险机构和光纤槽，电热保险机构背部采用镂空式结构，两端通过金线与电源控制器相连。

保险装置的作用原理为：在膛内发射阶段，后坐保险机构4的质量块4-1在后坐力作用下带动后坐弹簧4-3运动，质量块4-1头部完全脱离后坐保险槽3-6，后坐卡头4-2与基板后坐卡扣2-1形成闭锁,解除对隔爆滑块的第一道保险；在炮弹飞行过程中，弹体内的速度传感器感知弹体的转速，并将信号传递给控制器；当控制器未接收到发射过载信号和飞行环境信号时，电热保险机构1的电热卡头1-2卡在隔爆滑块3的电热保险槽3-2里防止隔爆滑块运动，光开关光路处于未导通状态，电热保险机构1处于保险状态；当控制器判断到飞行环境信号后，发出指令给电热保险机构1通电，电热保险机构1受到电流产生的焦耳热V形梁1-1发生变形，电热卡头1-2脱离电热保险槽3-2，解除对隔爆滑块3的第二道保险；在离心力作用下隔爆滑块带动滑块前端弹簧3-7和滑块后端弹簧3-4运动，隔爆滑块卡头3-8与基板隔爆卡扣2-2闭锁，隔爆滑块3运动到位，传爆孔3-5对正；电热保险机构1断电，电热保险机构1上产生的焦耳热通过背面镂空结构散失掉，V形梁1-1恢复原状，电热卡头1-2运动至定位槽3-3里，阻止隔爆滑块3运动，电热保险机构1重新恢复至保险状态。电热保险槽3-2与定位槽3-3之间的距离与隔爆滑块运动的距离是相同的，即隔爆滑块运动到位后，定位槽3-3将会处于初始状态时保险槽3-2的位置。

保险装置起爆控制原理为：当控制器接收到起爆信号后，电信号通过光发射管转换为光信号，光信号通过输入光纤5入射到微镜面3-1上经反射被输出光纤6接收，光开关光路导通；输出光纤6内的光信号通过光敏器件转换成电信号并传递给微型***点燃微型***内部的点火药(如叠氮化亚铜)，如图6所示，解保后微型***通过隔爆滑块上的传爆孔引燃传爆药(如CL-20)，炮弹发生***。

最后需要注意的是，以上所诉的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，目的在于进一步理解本发明，所应理解的是，以上所诉仅为本发明的具体实例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含着本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，包括电热保险机构(1)、硅基板(2)、后坐保险机构(4)、输入光纤(5)、输出光纤(6)，其特征在于：还包括隔爆滑块(3)，隔爆滑块(3)上设计有微镜面(3-1)、电热保险槽(3-2)、定位槽(3-3)、滑块后端弹簧(3-4)、传爆孔(3-5)、后坐保险槽(3-6)、滑块前端弹簧(3-7)、隔爆滑块卡头(3-8)，输入光纤(5)、输出光纤(6)和微镜面(3-1)组成反射型光开关。

2.如权利要求1所述的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，其特征在于：后坐保险机构(4)的质量块(4-1)在后坐力的作用下运动，质量块(4-1)头部完全脱离后坐保险槽(3-6)，后坐卡头(4-2)与硅基板后坐卡扣(2-1)互锁，解除对隔爆滑块(3)的第一道保险；电热保险机构(1)通电后V形梁(1-1)受热变形电热卡头(1-2)脱离电热保险槽(3-2)解除对隔爆滑块(3)的第二道保险；隔爆滑块(3)在离心力作用下运动，隔爆滑块卡头(3-8)与基板隔爆卡扣(2-2)互锁使传爆孔(3-5)对正；电热保险机构(1)断电，V形梁(1-1)恢复原状，电热卡头(1-2)进入定位槽(3-3)完成对隔爆滑块(3)解保后的定位。

3.如权利要求1所述的一种具有隔光和隔爆双功能的MOEMS保险装置，其特征在于：输入光纤(5)、输出光纤(6)和微镜面(3-1)组成反射型光开关，构成隔爆滑块(3)的第三道保险；输入光纤(5)、输出光纤(6)分别与光发射管和光敏器件连接，当控制器接收到起爆命令时，电信号通过光发射管转换为光信号，光信号通过输入光纤(5)入射到微镜面(3-1)上经反射被输出光纤(6)接收，光开关光路导通；输出光纤(6)内的光信号通过光敏器件转换成电信号并传递给微型***点燃***内部点火药，并通过传爆孔(3-5)引燃传爆药。