[发明专利]用于旋转弹药的电磁折叠梁MEMS安全系统及控制方法

权利要求书

1.一种用于旋转弹药的电磁折叠梁MEMS安全系统，用于弹药在存在离心力的环境中的安全解保，弹药包括微控制芯片、弹上传感器、MEMS起爆器和下一级装药，MEMS起爆器对正下一级装药，弹上传感器和MEMS起爆器分别连接至微控制芯片，所述电磁折叠梁MEMS安全系统位于MEMS起爆器与下一级装药之间，表面垂直于弹轴方向，其特征在于，所述电磁折叠梁MEMS安全系统包括：基板、隔爆滑块、传爆孔、左侧永磁铁、右侧永磁铁、弹簧、左侧限位折叠梁、右侧限位折叠梁、电极、隔爆限位销、传爆限位销和限位支撑块；其中，基板为平板，基板的表面垂直于弹轴方向；基板的中心设置有隔爆滑块安装孔，隔爆滑块安装孔穿透基板的上表面和下表面；隔爆滑块位于隔爆滑块安装孔内，隔爆滑块的底端与隔爆滑块安装孔的底端的距离等于安全状态下传爆孔与MEMS起爆器之间的水平投影距离；在隔爆滑块上开设有穿透隔爆滑块的传爆孔，在安全状态下，传爆孔与MEMS起爆器错位；在基板的上表面且位于隔爆滑块安装孔的左右两侧分别设置磁铁安装槽，在左右两侧的磁铁安装槽中分别设置左侧永磁铁和右侧永磁铁；左侧永磁铁和右侧永磁铁的磁感应强度方向垂直于基板的表面即平行于弹轴方向；在基板的下表面且分别与左右两侧的磁铁安装槽相对应，分别设置有支撑梁安装槽，在左右两侧的支撑梁安装槽中分别设置左侧限位折叠梁和右侧限位折叠梁；在基板的下表面且分别位于左右两侧的支撑梁安装槽的两侧分别设置有电极，左侧限位折叠梁和右侧限位折叠梁的两端分别固定且电学连接至相应的电极，并通过对应的电极电学连接至弹药的微控制芯片，形成闭合回路；左侧限位折叠梁和右侧限位折叠梁均位于垂直于弹轴的同一个平面内，并且均采用导电金属，包括中心平台以及分别连接中心平台且位于两侧的弯曲梁，中心平台为轴对称图形，弯曲梁的末端连接至对应的电极；隔爆滑块的左右两侧边缘均设置有隔爆限位销和传爆限位销，隔爆限位销与传爆限位销之间的距离等于安全状态下传爆孔与MEMS起爆器之间的水平投影距离；左侧限位折叠梁和右侧限位折叠梁的中心平台的顶端分别设置有限位支撑块，限位支撑块的顶端的形状与隔爆限位销和传爆限位销的形状互补；在基板上且位于隔爆滑块安装孔的顶端开设有与之连通的弹簧安装孔，在弹簧安装孔设置一根或多根弹簧，弹簧关于隔爆滑块的中心线呈轴对称分布，弹簧的伸展方向与弹药的离心力方向相同，垂直于弹轴，弹簧的顶端固定在弹簧安装孔的顶端侧壁上，弹簧的底端固定连接隔爆滑块的顶端；所述电磁折叠梁MEMS安全系统具有安全状态和解保状态；在安全状态下，传爆孔与MEMS起爆器错位，连接左侧和右侧限位折叠梁的限位支撑块的顶端分别位于对应的隔爆限位销内，将隔爆滑块固定，弹簧处于自由状态即原长；在弹药发射后，弹上传感器感知到离心力，当离心力达到设定的阈值后，微控制芯片为左侧和右侧限位折叠梁通电，左侧和右侧限位折叠梁有电流，在磁场的作用下产生安培力，通过分别设定左侧和右侧永磁体产生的磁感应强度方向以及流过左侧和右侧限位折叠梁的电流方向，控制左侧和右侧限位折叠梁产生的安培力的方向分别指向左侧和右侧，从而分别拉动对应的限位支撑块脱离隔爆限位销，解除对隔爆滑块的限制；在左侧和右侧限位折叠梁的通电期间内，隔爆滑块在离心力的作用下沿着离心力方向向底端运动，产生位移，传爆孔与MEMS起爆器对正；在到达设定的延时时间时，微控制芯片对左侧和右侧限位折叠梁断电，左侧和右侧限位折叠梁在弯曲梁自身的恢复力作用下，恢复至初始位置，从而分别推动对应的限位支撑块插入对应的传爆限位销，隔爆滑块重新被固定，进入解保状态，实现安全解保；当需要引爆弹药时，微控制芯片对MEMS起爆器上电，MEMS起爆器发生电爆炸，起爆下一级装药，弹药完成毁伤功能。

2.如权利要求1所述的电磁折叠梁MEMS安全系统，其特征在于，所述基板的材料采用硅基材料；基板的厚度为450～550μm。

3.如权利要求1所述的电磁折叠梁MEMS安全系统，其特征在于，所述隔爆滑块的材料采用硅基材料；隔爆滑块的厚度为380～420μm。

4.如权利要求1所述的电磁折叠梁MEMS安全系统，其特征在于，所述永磁体的长度、宽度和高度分别为380～420μm、40～60μm和280～320μm；永磁体的磁感应强度为0.1～0.4T。