一种弹载轴向风能采集转换装置及弹载电源
阅读说明：本技术 一种弹载轴向风能采集转换装置及弹载电源 (Missile-borne axial wind energy acquisition and conversion device and missile-borne power supply ) 是由 刘云飞 杨强 蔡贤博 于 2021-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种弹载轴向风能采集转换装置,包括呈圆筒形状的壳体,与壳体连接的控制器,沿径向方向开设在壳体内、且呈漏斗形状的进风口,开设在壳体内、且与进风口连通的风道,环形开设在壳体的后端边缘的数个出风口,布设在风道内的能量转换器,布设在控制器内、且与能量转换器连接的控制电路,以及与控制电路连接的输出线。通过上述方案,本发明具有结构简单、采集可靠等优点,在弹载电源技术领域具有很高的实用价值和推广价值。(The invention discloses a missile-borne axial wind energy collecting and converting device which comprises a cylindrical shell, a controller connected with the shell, a funnel-shaped air inlet arranged in the shell along the radial direction, an air duct arranged in the shell and communicated with the air inlet, a plurality of air outlets annularly arranged on the edge of the rear end of the shell, an energy converter arranged in the air duct, a control circuit arranged in the controller and connected with the energy converter, and an output line connected with the control circuit. Through the scheme, the missile-borne power supply has the advantages of simple structure, reliability in acquisition and the like, and has high practical value and popularization value in the technical field of missile-borne power supplies.)
技术领域
本发明涉及弹载电源
技术领域
，尤其是一种弹载轴向风能采集转换装置及弹载电源。背景技术
目前，现行的弹载电源主要有热电池，又称热激活储备电池，其属于一次性使用的电池，贮存时电解质为不导电的固体。而使用时，用电发火头或撞针机构引燃其内部的加热药剂，使电解质熔融成为离子导体而被激活的一种储备电池。但由于需要发火药及主要材料为活性材料，制作过程需要严格的安全管控及复杂的工艺流程，很多关键工序都需要人工来完成，很难实现全面机械化，生产效率极其低下，所以一直以来价格居高不下，产品一致性差。由此可见，现有技术中的弹载电源要保证产品能够长期贮存及安全性，产品的外形尺寸很难做到小型化。更重要的是热电池因为是一次性使用的电池，只有在使用时激活后才有电输出，所以在生产过程中无法实现电性能的全检，只能采用抽检，这样很难保证产品的一致性和可靠性，更不适合规模生产。在应对当前弹药小型化、集约化、智能化的发展趋势显得力不从心。
正是由于热电池具有这些缺点，一次性锂电池近年来也在一些弹药上开始使用，其小型化、标准化、输出稳定性是优于热电池的，但是其也有致命的弱点，国产锂电池的贮存年限很难达到10年以上，且贮存10年以上会产生钝化膜，电压响应滞后。能够满足弹载要求的目前主要是进口锂电池，但纯粹依赖进口也不符合国产化的要求。由于锂电池本身有电不需要激活，但在使用时也要有专门的控制电路来控制输出，以保证平时不耗电及勤务状态的安全。
众所周知，热电池和锂电池均需要额外的专门的机构来控制电池的输出，热电池现在常用的方式是通过磁电机在发射过载时发电或弹上额外的电源给热电池内部的发火头供电激活，还有通过撞针机构撞击热电池底部的撞击底火激活。然而这种激活机构均有致命的缺陷，由于磁电机是通过发射过载发电，这种在小过载的发射环境下无法提供足够的发火能量和无法区别勤务状态的过载。撞击底火的方式需要设计复杂的撞击机构，而撞击机构又需要锁定机构，锁定机构有机械式触发和电触发，这种机构的复杂性给系统带来了不可靠性。另外如果是直接弹上供电激活或锁定机构是电触发均需要额外的供电，能够提供这种条件的弹种是少量的，所以这种方式不具备通用性，无法大规模使用，也难做到低成本。锂电池需要的隔离机构的触发条件也基本上依赖发射过载或弹体旋转的离心力，这种方式跟磁电机的使用条件类似，存在同样的问题。
总之，现在的弹载电源的激活和控制输出均是基于弹药发射产生的过载或者基于发射的机构来实现，这种单一的机械式为主的控制方式已经无法满足现代智能弹药的发展需求，而且由于结构的不可逆性使得无法实现批量化的重复测试，很容易在一些特殊的条件下发生意外造成人员伤亡。
随着现代武器系统对武器可靠器、安全性、通用性和贮存寿命等技术的要求越来越高，世界许多国家越来越重视弹上电源的研制与发展工作，都把研制与发展弹上电源列为一项重要的科研课题。
美国研发了很多以气动涡轮发电机为核心的迫击炮弹引信，这种电源依靠空气动力驱动，在炮弹飞行过程中空气从引信前端进入，带动内部的电机叶片转动，从而产生电流，但是这类发电机有一定缺陷，如体积大、功率小；不能长时间供电等。基于此，近年来我们国内也开始在此类新型电源研制上下功夫，例如公开号为CN207475349U的申请专利提供了一种弹上涡轮外转子物理电源，但该电源采用传统的铁芯绕组和多级轴承的电机结构，此种结构无法做到小型化，更重要的是该电源只是能够发出电，并没有解决传统电源存在的问题，只是提供了一种新电源。每种电源技术都有各自的优势，一种电源并不能完全取代另一种电源，而真正需要的是一种能够将以上几种电源的问题全部解决并能将以上电源的各自优势发挥出来的电源控制器，目前在这一领域是空白。
因此，急需要提出一种结构简单、采集可靠的轴向式的弹载惯性风能采集转换装置及弹载电源。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种弹载轴向风能采集转换装置及弹载电源，本发明采用的技术方案如下、
一种弹载轴向风能采集转换装置，包括呈圆筒形状的壳体，与壳体连接的控制器，沿径向方向开设在壳体内、且呈漏斗形状的进风口，开设在壳体内、且与进风口连通的风道，环形开设在壳体的后端边缘的数个出风口，布设在风道内的能量转换器，布设在控制器内、且与能量转换器连接的控制电路，以及与控制电路连接的输出线；
所述风道与出风口连通。
进一步地，所述能量转换器包括布设在风道内的风叶，与风叶连接的连接轴，以及套设在控制器内、且与连接轴连接的发电机。
进一步地，所述控制电路包括与输出线连接的升压电路，以及与升压电路连接的指示灯电路。
更进一步地，所述升压电路包括VIN引脚和EN引脚均与输出线连接、型号为SDB28的升压芯片U2，并联后连接在升压芯片U2的VIN引脚与GND引脚之间的电容C7和电容C8，连接在升压芯片U2的VIN引脚与SW引脚之间的电感L1，串联后连接在升压芯片U2的SW引脚与FB引脚之间的二极管D1和电阻R1，一端与升压芯片U2的FB引脚连接、且另一端接地的电阻R2，以及并联后一端连接在二极管D1与电阻R1之间、且另一端接地的电容C3、电容C5和电容C6。
更进一步地，所述指示灯电路包括-IN1引脚经串联的电阻R9和电阻R25连接在二极管D1与电阻R1之间、且型号为LM339的电压比较器U1，串联后与电压比较器U1的OUT1引脚连接的发光二极管E8和电阻R24。
一种弹载电源，设置有轴向式的弹载惯性风能采集转换装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果、
本发明巧妙地设置了风叶、连接轴和发电机，并且设置了进风口、风道和出风口，以实现弹载风能的采集转换。本发明与原有电源进行组合，将原有电源的单一环境力触发升级为复合环境力触发；独立使用时既能作为以风能转化为电能的新型电源，也能作为达到预设飞行条件而输出控制信号的传感器使用；由于只有在预设飞行条件下才工作，从而真正实现弹药引信自毁、自失效、自失能的三自目标。综上所述，本发明具有结构简单、采集可靠等优点，在弹载电源技术领域具有很高的实用价值和推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的立体结构示意图(一)。
图2为本发明的主视图。
图3为本发明的立体结构示意图(二)。
图4为图2的A-A剖面示意图。
图5为图2的B-B结构示意图。
图6为本发明的控制电路原理图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下、
1、壳体；1-1、进风口；1-2、风道；1-3、出风口；2、能量转换器；2-1、风叶；2-2、连接轴；2-3、发电机；3、控制器；3-1、控制电路；3-2、输出线。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
如图1至图6所示，本实施例提供了一种弹载电源，其设置有轴向式的弹载惯性风能采集转换装置。需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定。另外，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附图来说明的。不仅如此，本实施例的发电机是购买所得。
本实施例与锂电池组合使用时可用作输出控制器，其结合ZL201820223600.8的惯性开关，能够实现发射过载与飞行条件复合开关控制输出。本实施例利用弹体飞行过程中的风压驱动风叶2-1旋转转化为电能为控制板3供电，同时能够经控制板3储存、分析、时序和控制输出电能和控制脉冲，是一种全新的弹上电源解决方案。为了实现小型化而采用能够全自动绕线的空心杯线圈作为转子，彻底消除了现行的铁芯绕组结构的铁芯形成涡流而造成的电能损耗，同时其重量和转动惯量大幅降低，从而减少了转子自身的机械能损耗。由于转子的结构变化而使能量转换器2的运转特性得到了极大改善，旋转十分稳定保证了能量转换的稳定性。发电机2-3的外壳材质采用不锈钢冲压成型，能够有效抵抗外力冲击。用轴套取代轴承，材质采用不锈钢过盈配合压入连接轴2-2并附以激光焊接，将轴套与连接轴2-2组合为一个整体，在经受过载时能够将力通过外壳进行有效的释放，以保护机体内部在经受高过载后不影响其正常工作。
在本实施例中，该轴向式的弹载惯性风能采集转换装置，包括呈圆筒形状的壳体1，与壳体1连接的控制器3，沿径向方向开设在壳体1内、且呈漏斗形状的进风口1-1，开设在壳体1内、且与进风口1-1连通的风道1-2，环形开设在壳体1的后端边缘的数个出风口1-3，布设在风道1-2内的能量转换器2，布设在控制器3内、且与能量转换器2连接的控制电路3-1，以及与控制电路3-1连接的输出线3-2；其中，所述能量转换器2包括布设在风道1-2内的风叶2-1，与风叶2-1连接的连接轴2-2，以及套设在控制器3内、且与连接轴2-2连接的发电机2-3。
本实施例中，所述控制电路3-1包括与输出线3-2连接的升压电路，以及与升压电路连接的指示灯电路。其中，升压电路包括VIN引脚和EN引脚均与输出线3-2连接、型号为SDB28的升压芯片U2，并联后连接在升压芯片U2的VIN引脚与GND引脚之间的电容C7和电容C8，连接在升压芯片U2的VIN引脚与SW引脚之间的电感L1，串联后连接在升压芯片U2的SW引脚与FB引脚之间的二极管D1和电阻R1，一端与升压芯片U2的FB引脚连接、且另一端接地的电阻R2，以及并联后一端连接在二极管D1与电阻R1之间、且另一端接地的电容C3、电容C5和电容C6。另外，指示灯电路包括-IN1引脚经串联的电阻R9和电阻R25连接在二极管D1与电阻R1之间、且型号为LM339的电压比较器U1，串联后与电压比较器U1的OUT1引脚连接的发光二极管E8和电阻R24。
在本实施例中，E1和E2位置连接能量转换器2，经过升压电路获得所需电压E3，E3受指示灯电路控制，通过E7可调节E3输出值，通过E5设置输出门限，实现触发开关控制、脉冲点火控制或作为持续电源输出等多种应用。当达到设定条件E3正常输出指示灯E8被点亮，也可以调整为高低电平形式输出指示以适应多种应用。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。
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