一种微机电时序逻辑发火控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了微机电时序逻辑发火控制装置，包括微机械惯性敏感机构、时序组合逻辑控制模块、起爆电路，可以解决发火控制系统的电源、待发状态转换控制问题。基于MEMS制造工艺的微机械惯性敏感技术，具有敏感后坐力、惯性力的能力；串联连接的双电极微机械开关在后坐力、惯性力作用下顺序闭合，解决了起爆电路弹道充电的电源控制问题；机械式短路开关和无触点式延时电子开关的“冗余保险”措施，提高了电雷管的安全性；后坐力、惯性力、安全系统解除保险、远距离解除保险的多信息时序逻辑控制的“发火控制准则”，实现了起爆电路远离距离“待发状态”转换的控制，抗干扰作用能力强，可以有效避免膛炸、弹道炸事故发生，提高引信的作用可靠性。

A Microelectromechanical Sequential Logic Ignition Control Device

The invention discloses a microelectromechanical timing logic ignition control device, including a micromechanical inertia sensitive mechanism, a timing combination logic control module and a detonation circuit, which can solve the problems of power supply and standby state transition control of the ignition control system. Micro-mechanical inertia-sensitive technology based on the manufacturing technology of MEMS has the ability to sense recoil force and inertia force; the sequential closure of series-connected double-electrode micro-mechanical switch under recoil force and inertia force solves the power control problem of ballistic charging of detonating circuit; the \redundancy insurance\ measures of mechanical short-circuit switch and contactless delay electronic switch improve the detonator. Safety, recoil force, inertia force, safety system de-insurance and long-distance de-insurance are multi-information sequential logic control \firing control criteria\, which realizes the control of detonation circuit far away from the \standby state\, and has strong anti-interference ability. It can effectively avoid the occurrence of bore explosion and ballistic explosion accidents and improve the reliability of fuze.

【技术实现步骤摘要】
一种微机电时序逻辑发火控制装置
本专利技术提供一种微机电时序逻辑发火控制装置，特别涉及与发射时序和状态有关的微机械惯性敏感机构、时序组合逻辑控制模块、起爆电路，属于引信发火控制

技术介绍
引信是配用于弹丸的一种引爆装置，本专利技术技术应用于反坦克榴弹炮破甲弹引信的发火控制系统。破甲弹引信技术的发展，经历了机械引信、压电引信、机电引信三个发展时期。初期，破甲弹使用机械引信，有弹头触发引信、弹底惯性引信，如二战期间德国榴弹炮空心装药破甲弹配用的AZ-38式弹头起爆引信，枪榴破甲弹配用的弹底引信。1950～1980年期间，由于机械引信的瞬发度太低，发展了压电引信，用于高速破甲弹，提高了引信瞬发度，如美国的M509和M412压电引信、中国的电-1和电-2引信。但是，压电引信无擦地炸功能，武器效能得不到充分发挥，给部队训练也带来一定的困难，尤其是随着装甲防护技术的进一步提高，复合装甲、第三代反坦克武器的相继出现，对破甲弹引信也提出新的战术技术要求，到了上世纪九十年代，又发展了一种储电式机电引信，增加了擦地炸功能，已经取代原先的压电引信，如美国M764机电引信具有碰装甲目标炸、落地擦地炸功能。我国现在使用的破甲弹引信是以上所说的储电式机电引信，工作原理与M764相同，包括安全系统、发火控制系统、爆炸序列。安全系统的基本功能是控制引信的保险和解除保险状态（简称：S&A）。发火控制系统的基本功能是“控制发火”，即在战术技术指标规定的功能和约束条件下完成“感觉目标并确定最佳起爆位置”，控制爆炸序列可靠发火。按爆炸序列第一个爆炸元件需要的发火冲量分类，有机械式发火和电发火两种发火方式。本专利技术涉及电发火控制系统。储电式机电引信的电发火控制系统存在电源控制、保险和待发状态控制两个主要问题。电源控制问题，体现在起爆电路的储能电容器充电控制问题。现在的起爆电路储能式电容器由引信专用电源控制充电的，引信专用电源是受到发射初始阶段的膛内后坐力作用发电，发电后就直接给电容器充电。因此，依靠发射后的后坐力完成电容器充电，保证了平时、发射炮位的不发火、不起爆，但是，有可能发生膛炸、炮口炸、弹道炸（碰目标前），严重影响了引信的使用安全性。保险和待发状态控制问题反映在电雷管的安全设计方面。出厂时电雷管两端由一个常闭型短路开关短接，不会爆炸，弹丸出炮口后，短路开关在引信安全系统解除保险时刻断开，解除对电雷管短路，使引信处于待发状态，也就是在安全距离的时候就完成了保险到待发状态的转换。然而，在设计定型和活动靶射击试验中，曾发生过多起出炮口安全距离（大于二十米）内早炸事故。美国M764引信也曾发生过类似的早炸问题。当前，国内企业是通过加强工艺控制来降低这类早炸事故发生。尽管如此，近年来早炸事故仍有发生。尽管早炸是一种小概率事件，但在使用中是绝不允许发生的。电雷管依靠短路开关解除短路时弹丸约飞行到炮口外安全距离（规定安全距离是出炮口几十米），起爆电路处于待发状态了。几十米的安全距离与一千米以上的弹丸射程相比，显然，弹丸在弹道上飞行的大部分时间内是出于“待发状态”，如果此后引信中的碰合开关或者其它活动零件，因产生的各种力（如章动力）而发生抖动、晃动等现象，或者碰到非攻击的其它障碍物，那么，就有可能接通起爆电路，电雷管上有电流流过，一旦电雷管的电冲量达到最小起爆电冲量，就会立即爆炸。根据现代引信的设计原则，要求设计发火控制系统时以起爆电路“是否允许产生电流”为判断依据，解决“保险和待发状态控制”问题，保证发火控制系统平时是处于保险状态，而在安全距离以后一段时间才能转换成待发状态，提高引信的发火作用安全性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有发火控制系统中的不足之处，提供一种微机电时序逻辑发火控制装置，可以应用于反坦克破甲弹引信的发火控制系统。不仅利用发射环境力控制电源供电，解决发火控制系统的电源控制问题，而且能够利用膛内后坐力、炮口外惯性力、解除保险信号、时序等多信息进行时序逻辑，解决发火控制系统在弹道上安全距离以外由保险状态转换为待发状态的控制问题。本专利技术所述的一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：包括微机械惯性敏感机构、时序组合逻辑控制模块、起爆电路构成微机电时序逻辑发火控制装置的结构；其中，微机械惯性敏感机构、时序组合逻辑控制模块与起爆电路中的落地开关封装在一起构成一个正方形MEMS模块结构，起爆电路中的碰合开关、壳体以及引信的其它部件一并构成头部机构；引信专用电源、安全系统、起爆电路、爆炸序列（含电雷管、导爆药、传爆药）、导线等其它原有的装置和机构，以及引信的其它部件，一并构成引信底部机构；引信专用电源是时序组合逻辑控制模块、起爆电路的供电电源，引信专用电源在发射初始的膛内后坐力激励下发电，负极“-”连接壳体，正极“+”与微机械惯性敏感机构连接；弹丸主装药结构位于头部机构和底部机构中间；导线沿壳体内壁、穿过弹丸主装药结构，连接头部机构、底部机构的电路；爆炸序列包括电雷管、导爆药、传爆药，其中，电雷管串联于起爆电路。所述的一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：所述微机械惯性敏感机构是一个基于MEMS工艺制造的双电极微机械开关机构，由惯性力识别机构、后坐力接电开关、贮电接电开关构成，固定于基板，动电极、连接簧、开关座、接电块都是导电材料，基板为绝缘材料。所述的一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：所述的惯性力识别机构是一个单自由度的弹簧-质量块系统，包括“十”字型梁、４个S型弹簧、4个定位块、2个矩形突起构成的结构，位于微机械惯性敏感机构中央。所述的一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：所述的后坐力接电开关、贮电接电开关包括动电极、连接簧、接电块、开关座构成的结构，分别位于微机械惯性敏感机构两端，若头部机构向上，那么，贮电接电开关置于上端、后坐力接电开关置于下端。其中，后坐力接电开关和贮电接电开关接电块结构形状、尺寸相同，固定于基板上，用一个导电条将后坐力接电开关和贮电接电开关同一侧的接电块连接；后坐力接电开关的接电块连接到时序组合逻辑控制模块的电源正极“+”，贮电接电开关的开关座与起爆电路的电容器正极“+”相连接；后坐力接电开关和贮电接电开关的连接簧结构形状相同、刚度不同，连接簧两端分别与接电块和动电极连接；后坐力接电开关和贮电接电开关的动电极结构形状相同、质量不同，均匀地开有多个平衡质量的工艺孔，外侧都设计有外斜齿y；后坐力接电开关和贮电接电开关的开关座都是双爪型结构，质量相同，内侧设计有与外斜齿啮合的内斜齿，后坐力接电开关的开关座与引信专用电源正极“+”连接。所述的一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：所述的时序组合逻辑控制模块是一个专用集成电路，包括时序产生器、组合逻辑控制器，正极“+”接后坐力接电开关，组合逻辑控制器与起爆电路延时电子开关控制端连接，引信专用电源、惯性力识别机构、后坐力接电开关构成回路可以实现时序组合逻辑控制模块（２）的电源控制。所述的一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：所述的时序产生器是微机电时序逻辑发火控制装置的一个“工作时间表”，当敏感到最大膛压后坐力时后坐力接电开关闭合，引信专用电源为其供电，时序产生器开始计时，定时地给组合逻辑控制器输出最大膛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：包括微机械惯性敏感机构（1）、时序组合逻辑控制模块（2）、起爆电路（3）构成微机电时序逻辑发火控制装置2的结构；其中，微机械惯性敏感机构（1）、时序组合逻辑控制模块（2）与落地开关S4封装在一起构成一个正方形MEMS模块M结构，碰合开关Ｓ3、壳体以及引信的其它部件一并构成头部机构；引信专用电源1、安全系统G、起爆电路（3）、爆炸序列（含电雷管（4）、导爆药（5）、传爆药（6））、导线等其它原有的装置和机构，以及引信的其它部件，一并构成引信底部机构；引信专用电源1是时序组合逻辑控制模块（2）、起爆电路（3）的供电电源，引信专用电源1在发射初始的膛内后坐力F1激励下发电，负极“‑”连接壳体作，正极“+”与微机械惯性敏感机构（1）连接；弹丸主装药4结构位于头部机构和底部机构中间；导线沿壳体内壁、穿过弹丸主装药4结构，连接头部机构、底部机构的电路；爆炸序列包括电雷管（4）、导爆药（5）、传爆药（6），其中，电雷管（4）串联于起爆电路（3）。

【技术特征摘要】
1.一种微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：包括微机械惯性敏感机构（1）、时序组合逻辑控制模块（2）、起爆电路（3）构成微机电时序逻辑发火控制装置2的结构；其中，微机械惯性敏感机构（1）、时序组合逻辑控制模块（2）与落地开关S4封装在一起构成一个正方形MEMS模块M结构，碰合开关Ｓ3、壳体以及引信的其它部件一并构成头部机构；引信专用电源1、安全系统G、起爆电路（3）、爆炸序列（含电雷管（4）、导爆药（5）、传爆药（6））、导线等其它原有的装置和机构，以及引信的其它部件，一并构成引信底部机构；引信专用电源1是时序组合逻辑控制模块（2）、起爆电路（3）的供电电源，引信专用电源1在发射初始的膛内后坐力F1激励下发电，负极“-”连接壳体作，正极“+”与微机械惯性敏感机构（1）连接；弹丸主装药4结构位于头部机构和底部机构中间；导线沿壳体内壁、穿过弹丸主装药4结构，连接头部机构、底部机构的电路；爆炸序列包括电雷管（4）、导爆药（5）、传爆药（6），其中，电雷管（4）串联于起爆电路（3）。2.根据权利要求1所述的微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：微机械惯性敏感机构（1）是一个基于MEMS工艺制造的双电极微机械开关机构，由惯性力识别机构E、后坐力接电开关D1、贮电接电开关D2构成，固定于基板Ｆ。3.根据权利要求1所述的微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：所述的惯性力识别机构E包括“十”字型梁f、４个S型弹簧g、4个定位块m、2个矩形突起n构成的结构，位于微机械惯性敏感机构（1）中央，敏感膛内后坐力和出炮口后的惯性力。4.根据权利要求1所述的微机电时序逻辑发火控制装置，其特征在于：所述的后坐力接电开关D1包括动电极d1、连接簧q1、接电块i、开关座h1构成的结构，贮电接电开关D2包括动电极d2、连接簧q2、接电块i、开关座h2构成的结构，贮电接电开关D2置于微机械惯性敏感机构（1）上端、后坐力接电开关D1置于下端，用一个导电条r将同一侧的2个接电块i连接；后坐力接电开关D1的接电块i连接到时序组合逻辑控制模块（２）的电源正极“+”；动电极d1和动电极d2外侧设计有外斜齿y；开关座h1和开关座h2都是双爪型结构，内侧设计有与外斜齿y啮合的内斜齿p；开关座h1与引信专用电源1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荷娟，李名望，龚秋云，张英忠，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32