一种适用于低发射过载环境的弹载双自由度针刺点火机构
阅读说明：本技术 一种适用于低发射过载环境的弹载双自由度针刺点火机构 (Missile-borne double-degree-of-freedom acupuncture ignition mechanism suitable for low-launching overload environment ) 是由 王雨时 田大畅 闻泉 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于低发射过载环境的弹载双自由度针刺点火机构,包括固定座本体、火帽座、火帽、上惯性簧、套筒、下惯性簧、击针。在发射状态下,当后坐过载增大到一定程度时,上惯性簧、下惯性簧变形量增大,火帽座与套筒在向下惯性力作用下运动至击针能够刺发火帽位置,使火帽发火。在勤务处理跌落状态下,由于冲击作用时间短,火帽座与套筒在跌落过载结束后复位。本发明提出的弹载双自由度针刺点火机构,有效解决了低发射过载、无旋转环境时勤务处理安全性与发射时点火可靠性之间的矛盾,安全性高、工艺结构简单、成本低。(The invention discloses a spring-loaded double-degree-of-freedom acupuncture ignition mechanism suitable for a low-launching overload environment. Under the launching state, when the overload of the recoil increases to a certain degree, the deformation of the upper inertia spring and the lower inertia spring increases, and the fire cap seat and the sleeve move to the position where the firing pin can prick the firing cap under the action of downward inertia force, so that the firing cap fires. Under the condition of falling in service treatment, the fire cap seat and the sleeve reset after the falling overload is finished due to short impact action time. The missile-borne double-degree-of-freedom needling ignition mechanism provided by the invention effectively solves the contradiction between the service processing safety and the ignition reliability during the launching in the low-launching overload and non-rotating environment, and has the advantages of high safety, simple process structure and low cost.)
技术领域
本发明属于引信点火技术，具体涉及一种适用于低发射过载环境的弹载双自由度针刺点火机构。
背景技术
迫击炮弹引信、火箭弹引信等低后坐过载引信的弹载机械点火机构通常用于热电池的激活以及自毁延期药盘的点火，作用方式主要是击针刺戳火帽，即利用发射时惯性过载的作用，使惯性体压缩保险弹簧而移位，进而使击针与火帽相对运动而刺戳发火。这样的弹载点火机构的安全性依赖于保险弹簧。其安全落高与保险弹簧的解除保险行程密切相关。在低发射过载环境下，为了满足1.5 m以上的安全落高要求，就需要较长的保险弹簧解除保险行程，而这在引信结构设计时可能受制于引信轴向尺寸的约束而难以实现。贺文等在论文《迫弹储备电池的小型低过载激活机构》（刊载于《探测与控制学报》2021年第1期）中介绍了一种迫弹储备电池的低发射过载机械激活机构，其结构原理是用传统的弹簧-质量后坐保险机构关联上述击针刺戳火帽的机械双自由度针刺点火机构，即只有在弹簧-质量后坐保险机构解除后坐保险后，击针刺戳火帽的机械点火机构中的惯性体（击针）才被释放，才开始其后坐刺戳运动。所给出实例的可靠点火环境是峰值1000 g、持续时间5 ms的梯形发射过载曲线。总地来看，其结构形状复杂，可生产性较低，并且所占用径向尺寸偏大，适应工作环境过载仍嫌不是足够低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够区分低发射过载环境与勤务处理意外跌落环境的弹载双自由度针刺点火机构。该机构可靠性高、结构简约、成本低廉。
实现本发明目的的技术解决方案：一种适用于低发射过载环境的弹载双自由度针刺点火机构，包括固定座本体、火帽座、火帽、上惯性簧、套筒、下惯性簧、击针；固定座本体为圆筒形，顶面为封闭端，底面为开口端，火帽座、上惯性簧、套筒、下惯性簧与击针自上而下同轴布置于固定座本体内腔；击针通过固定座本体收口或点铆固定；套筒为回转体，沿其中心轴线开有一个通孔，上惯性簧和下惯性簧装配后关于套筒对称；火帽设置于火帽座内；装配状态下，击针、下惯性簧、套筒、上惯性簧和火帽座填满固定座本体的内腔。
与现有技术相比，本发明的显著优点是：本发明的弹载双自由度针刺点火机构，能够区分低发射过载环境与跌落环境，可靠激活热电池以及用于自毁延期药盘点火，提高勤务处理的安全性与发射环境下的作用可靠性。
附图说明
图1给出了本发明工作时向上传火如用于热电池激活的弹载双自由度针刺点火机构结构示意图。
图2给出了本发明用于自毁延期药盘点火的弹载双自由度针刺点火机构结构示意图。
图3给出了本发明弹载双自由度针刺点火结构中套筒的第二种结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
结合图1、图2和图3，一种适用于低发射过载环境的弹载双自由度针刺点火机构，其中固定座本体1、火帽座2、火帽3、上惯性簧4、套筒5、下惯性簧6、击针7构成双自由度结构。
固定座本体1为圆筒形，顶面为封闭端，底面为开口端，火帽座2、上惯性簧4、套筒5、下惯性簧6与击针7自上而下同轴布置于固定座本体1内腔；击针7通过固定座本体1收口或点铆固定；套筒5为回转体，沿其中心轴线开有一个通孔，上惯性簧4和下惯性簧6关于套筒5对称；所述火帽3从火帽座2上方安装并固定于火帽座2内。
装配状态下，击针7、下惯性簧6、套筒5、上惯性簧4和火帽座2填满固定座本体1的内腔。
需要向上传火时如用于激活热电池时，在固定座本体1的封闭端中心开设第一传火孔。
进一步地，所述击针7包括击针座和设置于击针座顶面的击针杆和击针尖，击针杆和击针尖长度之和大于套筒5的高度。
用于延期自毁药盘点火时，在击针7击针座上开有2-6个第二传火孔，第二传火孔轴线均平行于击针7轴线，且环绕针尖呈环形均匀分布，如图2所示。
进一步地，上惯性簧4和下惯性簧6均为预压弹簧，上惯性簧4与下惯性簧6均处于压缩状态，保证起始运动时刻弹簧均有一定的预压量，火帽座2与击针7对弹簧的反作用力使整个弹载双自由度针刺点火机构在装配状态下保持平衡。
进一步地，沿套筒5的中心轴线开有通孔，点火时，击针7穿过所述通孔刺发火帽3。套筒5顶面和底面分别设有环形凸起，所述环形凸起的中心孔与套筒5的通孔同直径且连通，环形凸起的外径小于套筒5的外径，两个环形凸起分别用于固定上惯性簧4和下惯性簧6。
进一步地，所述套筒5由两个相同的冲制结构筒底对底同轴地点焊在一起构成，如图3所示。
本发明在有限的轴向尺寸约束下，借鉴引信双自由度后坐保险机构的原理和经验，通过击针加长和中间惯性体的通孔设计，将引信针刺点火机构设计成一种双自由度减振器，既能适应低发射过载可靠性发火，又能满足勤务处理意外跌落的安全性要求。
在装配位置，上惯性簧4与下惯性簧6均处于压缩状态，弹簧抗力分别作用于火帽座2、套筒5和击针7。没有外力作用时，固定座本体1与击针7的反作用力使整个弹载双自由度针刺点火机构保持平衡状态。当火帽座2和套筒5受到向下的惯性力作用时，固定座本体1对火帽座2的反作用力逐渐减小，当反作用力为零时，火帽座2处于运动的临界点。随后火帽座2将脱离与固定座本体1的接触，开始向下运动，压缩下惯性簧6，响应向下的惯性力对具有双自由度的针刺点火机构作用。当采用图3所示套筒5时，上惯性簧4和下惯性簧6装配时与套筒5底部接触，增加了弹簧工作长度，使腔室内的工作导向更长。下惯性簧6被压缩到极限位置前，响应时间更长，能够更加容易区别勤务处理意外跌落环境与低发射过载环境。
勤务处理意外跌落环境下，火帽座2、套筒5、上惯性簧4、下惯性簧6与击针7受到跌落冲击过载的作用。弹载双自由度针刺点火机构受到冲击过载时不会马上运动，而是与整个弹载双自由度针刺点火机构中的反作用力抵消后才开始运动。在反作用力为零时，弹载双自由度针刺点火机构处于运动的临界点，此后随着冲击过载的继续增大，弹簧开始压缩变形，套筒5开始往下运动，火帽座2和火帽3脱离与固定座本体1的接触。开始时弹簧受后坐过载变形量很小而抗力大，随着弹簧变形量逐渐增大而其抗力增加程度相应减小。当下惯性簧6压缩到极限位置时，套筒5再继续往下运动就会和已压缩到极限位置的下惯性簧6发生碰撞。由于跌落时冲击作用时间较短，套筒5与下惯性簧6碰撞后会立即回弹，不能触发点火。
发射环境下，火帽座2、套筒5、上惯性簧4、下惯性簧6与击针7受到后坐过载的作用。弹载双自由度针刺点火机构受到后坐过载时不会马上运动，而是与整个弹载双自由度针刺点火机构中的反作用力抵消后才开始运动。在反作用力为零时，弹载双自由度针刺点火机构处于运动的临界点，此后随着后坐过载的继续增大，弹簧开始压缩变形，套筒5开始往下运动，火帽座2和火帽3脱离与固定座本体1的接触。开始时弹簧受后坐过载变形量很小而抗力大，随着弹簧变形量逐渐增大而其抗力增加程度相应减小。当下惯性簧6压缩到极限位置时，套筒5再继续往下运动就会和已压缩到极限位置的下惯性簧6发生碰撞。由于发射过载作用时间过长，套筒5与下惯性簧6 发生碰撞后有向上运动趋势后，又被后坐过载压在击针7上，逐渐趋于静止状态。然后火帽座2与火帽3随着上惯性簧4的压缩变形往下运动，直至火帽2与击针7接触，击针7刺发火帽3引发点火。
综上所述，本发明应用双自由度减振器技术原理，在惯性体中心开设通孔，击针加长沿中心轴线穿过弹簧和该惯性体中心通孔，在较小的尺寸约束下，能可靠区分发射环境与勤务处理意外跌落环境，并实现低过载发射环境下的针刺点火。
本发明所参考的双自由度后坐保险机构，已有文献详细论述，见曹莹《引信双自由度后坐保险机构理论研究》（南京理工大学硕士学位论文，2007年6月），优化设计后能够保证3 m安全落高、300 g左右的发射过载环境。
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