[发明专利]一种应用于弱环境力电磁驱动MEMS转子式安全系统及其方法

说明书

本发明公开了一种应用于弱环境力电磁驱动MEMS转子式安全系统及其方法。本发明安装在弹药的微型起爆药与下一级装药之间，包括基板、绝缘层、隔板、第一和第二弹簧垫片、轴向MEMS转子、轴向定子、多个磁体、电磁驱动器、通电拔销器、旋转限位机构和传爆孔和微型传爆药；本发明的MEMS转子式安全系统，从应用于弱环境力的弹药引信设计及加工角度来看，具有结构空间占用小、可靠性高、安全系数高等优势；其次，使用电磁驱动器作为驱动MEMS转子转动的保险机构，在使用过程中避免了产生温度过高以及功耗过高等问题，提高了系统工作安全性与可靠性。

技术领域

本发明涉及应用于弱环境力的弹药安全技术，具体涉及一种应用于弱环境力电磁驱动MEMS转子式安全系统及其控制方法。

背景技术

随着武器弹药越来越向智能化、小型化、应用环境多样化的方向发展。弹药的小型化也使得引信系统的微型化成为众多研究机构的主要研究方案。目前，引信安全系统主要应用的是弹簧-质量块系统，而相较于传统的弹簧-质量块，微型转子是一种更好的选择。微转子具有更高的移动速度和更小的空间占用(相同的装药量下)并且不受任何方向惯性效应的影响。目前微型转子的主要驱动方式有静电驱动、电热驱动以及电磁驱动。静电驱动需要的驱动电压较高，功耗较大；电热驱动会产生过高的温度，而微型起爆药温度敏感度高，高温下可能会发生误起爆造成引信安全系统可靠性和安全性降低。

发明内容

为了不影响引信的安全与解保控制系统的作用可靠性，本发明提出了一种应用于弱环境力的电磁驱动MEMS(微机电系统)转子式安全系统及其控制方法，以满足敏感元件在弱环境力(无转速、无过载)条件下隔爆可靠性及解保稳定性。

本发明的一个目的在于提出一种应用于弱环境力的电磁驱动MEMS转子式安全系统。

本发明的应用于弱环境力的电磁驱动MEMS转子式安全系统安装在弹药的微型起爆药与下一级装药之间，其表面垂直于发射方向；在弹药中，始发火工品换能元、微型起爆药和下一级装药位置对正，始发火工品换能元通过导线连接至弹药的微控制芯片；弹药应用于无转速且无过载的弱环境力中。

本发明的应用于弱环境力的电磁驱动MEMS转子式安全系统包括：基板、绝缘层、隔板、第一和第二弹簧垫片、轴向MEMS转子、轴向定子、多个磁体、电磁驱动器、通电拔销器、旋转限位机构和传爆孔和微型传爆药；其中，在基板上设置绝缘层；在基板和绝缘层上开设有贯穿二者的中心通孔，中心通孔位于弹药的中心轴上；圆环形的隔板和第一弹簧垫片依次叠放在绝缘层上；轴向MEMS转子设置在第一弹簧垫片上；在轴向MEMS转子上叠放圆环形的第二弹簧垫片；隔板、第一弹簧垫片、轴向MEMS转子和第二弹簧垫片中的通孔内径均相同并且与中心通孔共轴，共同形成定子通孔；轴向定子插入至定子通孔中；在轴向MEMS转子的边缘安装多个关于轴向定子呈中心对称的磁体；在绝缘层内设置有多个关于轴向定子呈中心对称的驱动器安装槽，多个电磁驱动器分别安装在驱动器安装槽内，关于轴向定子呈中心对称分布；在基板、绝缘层和轴向MEMS转子上设置有拔销器安装槽，拔销器安装槽包括贯穿轴向MEMS转子和绝缘层的通孔和在基板上表面的凹槽；通电拔销器设置在拔销器安装槽内；在轴向MEMS转子与绝缘层之间设置旋转限位机构；在轴向MEMS转子上设置传爆孔；传爆孔内填充微型传爆药；电磁驱动器和通电拔销器分别电学连接至弹药的微控制芯片上；MEMS转子式安全系统具有安全状态和攻击状态；在弹药未发射前，MEMS转子式安全系统处于安全状态，通电拔销器固定轴向MEMS转子的位置，传爆孔与下一级装药之间错位；当点火发射时，弹药的微控制芯片向通电拔销器发出电信号，通电拔销器上电并脱离拔销器安装槽，解除对轴向MEMS转子的限定；同时弹药的微控制芯片向电磁驱动器发出电信号，电磁驱动器上电并产生磁场，对磁体施加电磁力，电磁力的方向沿绕中心轴旋转的切线方向；电磁力带动轴向MEMS转子旋转，当传爆孔旋转到下一级装药位置时，旋转限位机构固定轴向MEMS转子不再转动，传爆孔与下一级装药对正，MEMS转子式安全系统进入攻击状态，从而实现弹药安全与可靠解保；微控制芯片发出起爆指令，始发火工品换能元上电并发生电爆效应，起爆微型起爆药，并通过微型传爆药引爆下一级装药，弹药爆炸。