【摘 要】
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现代武器系统逐渐转向集成化,智能化和小型化发展,而引信作为武器系统中的重要组成部分,承担着环境感知、目标探测、控制起爆以及安全保证等诸多功能,同时由于引信只是炮弹中的一个子系统,通常占用空间不大,因此开展在集成化、小型化的方向研究就变得日益重要。MEMS(Micro Electro-mechanical System)技术作为一门近几十年蓬勃发展的新技术,相比于传统的机械技术以及电子技术,有着体积
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现代武器系统逐渐转向集成化,智能化和小型化发展,而引信作为武器系统中的重要组成部分,承担着环境感知、目标探测、控制起爆以及安全保证等诸多功能,同时由于引信只是炮弹中的一个子系统,通常占用空间不大,因此开展在集成化、小型化的方向研究就变得日益重要。MEMS(Micro Electro-mechanical System)技术作为一门近几十年蓬勃发展的新技术,相比于传统的机械技术以及电子技术,有着体积小、便于集成、价格低廉以及可靠性高等特点,是在进行机械产品技术升级时着重考虑的技术之一。现代引信的发展方向与MEMS技术本身具有的特点高度契合。因此本文针对中大口径榴弹炮为应用背景,运用MEMS技术,设计了一种MEMS引信安全保险机构。本文通过总结MEMS技术在引信安全保险机构中的应用情况,并结合GJB373B-2019《引信安全性设计准则》,明确了本文的设计思路,提出了一种垂直于弹轴放置的引信安全保险系统。同时在分析中大口径榴弹炮炮弹在寿命期限内可能遇到的诸多环境的基础上,确定了MEMS安全保险机构的保险以及解除保险方式。三道保险分别为后坐保险、离心保险以及适用于全弹道时期的远距离解除保险(指令锁保险)。并在此基础上,从可靠性设计入手,对MEMS安全保险的电路模块,进行了设计,并通过实验验证了电路的功能。本文在前期研究工作的基础上,针对前期研究中存在的问题,着重进行了改进设计。首先,针对后坐保险机构,采用了悬臂梁质量块的方式进行设计,在此基础上分析了其力学模型;其次提出了由双弹簧支撑质量块并配合闭锁锁钩锁头模式的离心保险机构,分析了在离心载荷作用下的响应特性,提高离心保险解除保险的稳定性;其三,本文对远距离解除保险机构进行了改进设计,解决了远距离解除保险柔性悬臂梁部分强度不足的问题;其四,本文通过对闭锁锁钩锁头的设计,解决了在前期设计中闭锁机构在高离心转速下不能一次性闭锁的问题。本文通过ABAQUS软件对机械机构进行了仿真,仿真分析表明本文提出的MEMS安全保险机构在理论上能够满足中大口径榴弹炮的使用需求。
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