一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信

技术领域

本发明属于单兵火箭引信，具体涉及一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信。

背景技术

单兵火箭引信电-2(俄ВП-7)只有一道后坐保险，缺第二道保险，不满足冗余保险要求。而电-2引信所采用的压电晶体存在长贮后老化、性能减退的问题，可靠性难以满足。中国专利201310172651.4所述的一体化触地压电引信，只是引信的一部分，即触发发火机构。西班牙专利ES07290832T所述的一种撞击压电引信，其中引信主体包含压电发电机、活塞、盖、可塑性变形装置等，压电发电机与主体一起放置在支架上并形成砧座，活塞可在发电机中施加机械限制，并接收由盖传递的冲击力；活塞包括可塑性变形装置，可塑性变形装置介于盖和主体之间，装置在撞击目标期间由于盖的位移而变形，从而引起活塞位移，可以使介质变形所消耗的能量在撞击目标期间能够保证压电发电机尽可能地粉碎；该压电引信也不满足引信冗余保险要求，且无自毁、绝火和自失能特性，瞎火后爆炸物处理安全性难以保证。非旋转弹引信第二解除保险环境选用一直是非旋转弹引信设计的关键。82速射迫弹底引信直接开通孔引燃气压力进入弹底引信内腔，有安全性隐患，一旦密封失效，就有可能引起膛炸或炮口炸。类似问题在某小口径火箭上发生过。

发明内容

为了解决上述问题，将隔板点火器应用于火箭发动机与战斗部隔层，将火箭发动机燃烧信号通过隔板点火器在隔板仍保持密封的情况下传过隔板传入到战斗部室，以火焰形式引燃位于战斗部底部中心的引信上的接力管，以此作为引信第二道保险的解除保险环境。隔板点火器是火工品专业的成熟技术，在航天领域已有较普遍应用，用于常规兵器技术领域，首先要解决是小型化问题。

本发明的目的在于提供一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信，在与电-2(俄ВП-7)引信外形尺寸相同的情况下，利用双自由度后坐保险机构和靠底部火箭发动机隔板点火器引燃的火药延迟解除隔爆兼保险机构实现弱发射环境下的冗余保险设计，并延迟解除隔爆。利用碰击触发引爆电雷管实现主发火，利用惯性开关触发闭合引爆电雷管和惯性击针触发引爆针刺雷管实现备用发火，具有自毁和绝火功能，能够保证由于引信瞎火所形成的未爆弹爆炸物处理安全性。

实现本发明目的的技术解决方案：一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信包括本体、外壳、电雷管、导爆管、传爆管、垂直转子隔爆机构、双自由度后坐保险机构、火药延迟解除隔爆兼保险机构、惯性针刺发火机构、直线发电机模块、火药自毁兼绝火机构、第二定位销、底座、惯性触发开关、底帽、电子控制模块和碰击触发开关；本体近似呈回转体状，自其顶面沿其中心向下开有第一阶梯孔，依次包括第一阶孔、第二阶孔、第三阶孔和第四阶孔；本体外侧壁沿径向开有一个连通其第三阶孔的第二阶梯孔，自左向右依次是第五阶孔、第六阶孔、第七阶孔和第八阶孔；本体底部沿轴向偏心设置一个连通其第七阶孔的第三阶梯孔；本体底部沿轴向偏心设置一个连通其第八阶孔的第四阶梯孔，第一阶梯孔、第三阶梯孔与第四阶梯孔共面，且第三阶梯孔位于第四阶梯孔与第一阶梯孔之间；本体底部沿轴向偏心设置一个第五阶梯孔；本体底部沿轴向偏心设置两个第一盲孔，第一盲孔不与第三阶梯孔、第四阶梯孔和第五阶梯孔干涉；本体侧面沿径向设置一个连通其第六阶孔的第一通孔；本体设置在外壳内；导爆管设置在第一阶孔内，传爆管设置在本体的上方，贴靠其下方的导爆管，导爆管、传爆管与本体即引信同轴。垂直转子隔爆机构设置在第二阶梯孔内，惯性针刺发火机构设置在第三阶梯孔内，直线发电机模块设置在第五阶梯孔内；底座设置在底帽内，并通过底帽固定在本体的下方；两个第二定位销分别沿轴向一端压入第一盲孔，另一端伸入底座预设盲孔内；双自由度后坐保险机构设置在垂直转子隔爆机构的端盖内预设轴向阶梯孔内；火药延迟解除隔爆兼保险机构设置在第一通孔内；惯性触发开关设置在端盖另一侧的轴向预设盲孔内；火药自毁兼绝火机构设置在底座中心底部盲孔和第四阶梯孔内，该盲孔与第四阶梯孔之间预设有传火通道；电子控制模块设置在端盖和本体之间；惯性针刺发火机构的针刺雷管用于殉爆垂直转子隔爆机构的火焰雷管；垂直转子隔爆机构的火焰雷管用于起爆导爆管，平时处于错位隔爆状态，其轴线与导爆管轴线错开呈60°～120°夹角；在引信解除保险后对正其前方的导爆管和其后的电雷管；双自由度后坐保险机构实现对垂直转子隔爆机构的后坐保险；火药延迟解除隔爆兼保险机构实现对垂直转子隔爆机构的保险和延期解除隔爆；直线发电机模块通过第一接力管的爆炸驱动从而产生电能对引信电子控制模块供电；火药自毁兼绝火机构实现发火故障引信的自毁和绝火功能；导爆管和传爆管用来放大火焰雷管的输出能量；碰击触发开关是已有技术，位于弹头，用来实现碰击触发功能，包括大着角发火和擦地炸功能；惯性针刺发火机构和惯性触发开关实现火箭弹头部引信碰击触发开关的备用触发功能；电子控制模块用来储能、控制电雷管发火。

与现有技术相比，本发明的显著优点是：

(1)满足冗余保险要求，具有擦地炸、大着角、自毁、自失能和绝火功能，能保证未爆弹的爆炸物处理安全性。

(2)结构紧凑，体积未增大，功能齐全，成本低廉，安全性高，作用可靠。

附图说明

图1为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向剖面的结构示意图。

图2为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向B-B剖面剖视图；其中B-B剖面垂直于图1剖面。

图3为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿径向C-C剖面剖视图；其中C-C剖面过引信水平转子轴线且垂直于引信轴线。

图4为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿径向D-D剖面剖视图；其中D-D剖面过引信电雷管轴线且垂直于引信轴线。

图5为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向F-F剖面剖视图；其中F-F剖面平行于引信轴线。

图6为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向G-G剖面剖视图；其中G-G剖面平行于引信轴线。

图7为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向H-H剖面剖视图；其中H-H剖面平行于引信轴线。

图8为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿径向J-J剖面剖视图；其中J-J剖面垂直于引信轴线。

图9为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿径向K-K剖面剖视图；其中K-K剖面垂直于引信轴线。

图10为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿径向L-L剖面剖视图；其中L-L剖面垂直于引信轴线。

图11为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向M-M剖面剖视图；其中M-M剖面平行于引信轴线。

图12为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿径向N-N剖面剖视图；其中N-N剖面垂直于引信轴线。

图13为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向P-P剖面剖视图；其中P-P剖面平行于引信轴线。

图14为本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信沿轴向Q-Q剖面剖视图；其中Q-Q剖面平行于引信轴线。

图中，1为本体、2为外壳、3为电雷管、4为导爆管、5为传爆管、6为垂直转子隔爆机构、7为双自由度后坐保险机构、8为火药延迟解除隔爆兼保险机构、9为惯性针刺发火机构、10为直线发电机模块、11为火药自毁兼绝火机构、12为第二定位销、13为底座、14为惯性触发开关、15为底帽、16为电子控制模块；41为导爆管壳、42为导爆药、43为第一加强帽、51为传爆管壳、52为传爆药、53为第二加强帽、61为端盖、62为垂直转子、63为第一定位销、64为扭簧、65为火焰雷管、66为螺钉、67为隔片、68为第三定位销、71为保险球、72为上惯性筒、73为下惯性筒、74为第一惯性簧、75为第二惯性簧、76为挡片、81为延期药、82为保险销、83为螺圈、91为针刺雷管、92为击针簧、93为击针、94为垫片、101为保险片、102为直线发电机、103为支架、104为第一挡圈、105为第一接力管、111为自毁延期管、112为第二挡圈、113为第二接力管。

上述组成单元中，只有第一定位销、第二定位销和螺钉是两个，其余均是一个。为了节省体积，很多零件具有多种功能，参与了不同的机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

结合图1～图14，本发明所述的一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信，包括本体1、外壳2、电雷管3、导爆管4、传爆管5、垂直转子隔爆机构6、双自由度后坐保险机构7、火药延迟解除隔爆兼保险机构8、惯性针刺发火机构9、直线发电机模块10、火药自毁兼绝火机构11、第二定位销12、底座13、惯性触发开关14、底帽15、电子控制模块16和碰击触发开关；本体1、外壳2和底座13为结构件；本体1近似呈回转体状，自其顶面沿其中心向下开有第一阶梯孔，依次包括第一阶孔、第二阶孔、第三阶孔和第四阶孔；本体1外侧壁沿径向开有一个连通其第三阶孔的第二阶梯孔，自左向右依次是第五阶孔、第六阶孔、第七阶孔和第八阶孔；本体1底部沿轴向偏心设置一个连通其第七阶孔的第三阶梯孔；本体1底部沿轴向偏心设置一个连通其第八阶孔的第四阶梯孔，第一阶梯孔、第三阶梯孔与第四阶梯孔共面，且第三阶梯孔位于第四阶梯孔与第一阶梯孔之间；本体1底部沿轴向偏心设置一个第五阶梯孔；本体1底部沿轴向偏心设置两个第一盲孔，第一盲孔不与第三阶梯孔、第四阶梯孔和第五阶梯孔干涉；本体1侧面沿径向设置一个连通其第六阶孔的第一通孔；本体1设置在外壳2内；导爆管4设置在第一阶孔内，传爆管5设置在本体1的上方，贴靠其下方的导爆管4，导爆管4、传爆管5与本体1即引信同轴。垂直转子隔爆机构6设置在第二阶梯孔内，惯性针刺发火机构9设置在第三阶梯孔内，直线发电机模块10设置在第五阶梯孔内；底座13设置在底帽15内，并通过底帽15固定在本体1的下方；两个第二定位销12分别沿轴向一端压入第一盲孔，另一端伸入底座13预设盲孔内；双自由度后坐保险机构7设置在垂直转子隔爆机构6的端盖61内预设轴向阶梯孔内；火药延迟解除隔爆兼保险机构8设置在第一通孔内；惯性触发开关14设置在端盖61另一侧的轴向预设盲孔内；火药自毁兼绝火机构11设置在底座13中心底部盲孔和第四阶梯孔内，该盲孔与第四阶梯孔之间预设有传火通道；电子控制模块16设置在端盖61和本体1之间；惯性针刺发火机构9的针刺雷管91用于殉爆垂直转子隔爆机构6的火焰雷管65；垂直转子隔爆机构6的火焰雷管65用于起爆导爆管4，平时处于错位隔爆状态，其轴线与导爆管轴线错开呈60°～120°夹角；在引信解除保险后对正其前方的导爆管4和其后的电雷管3；碰击触发开关采用成熟技术，系独立设置，在图中未画出；双自由度后坐保险机构7实现对垂直转子隔爆机构6的后坐保险；火药延迟解除隔爆兼保险机构8实现对垂直转子隔爆机构6的保险和延期解除隔爆；直线发电机模块10通过第一接力管105的爆炸驱动从而产生电能对引信电子控制模块16供电；火药自毁兼绝火机构11实现发火故障引信的自毁和绝火功能；导爆管4和传爆管5用来放大火焰雷管65的输出能量；碰击触发开关是已有技术，位于弹头，用来实现碰击触发功能，包括大着角发火和擦地炸(小落角发火)功能；惯性针刺发火机构9和惯性触发开关14实现火箭弹头部引信碰击触发开关的备用触发功能，其中惯性触发开关14系成熟技术，可实现擦地炸(小落角发火)功能；电子控制模块16用来储能、控制电雷管3发火。

进一步地，所述垂直转子隔爆机构6包括端盖61、垂直转子62、扭簧64、火焰雷管65、隔片67、第三定位销68、本体1、两个第一定位销63和两颗螺钉66，端盖61位于第五阶孔内，其内端面紧贴第五阶孔孔底，端盖61通过两个第一定位销63和两颗螺钉66固定在本体1上；垂直转子62由自左向右的第一圆柱、第二圆柱、第三圆柱、第四圆柱和第五圆柱构成，第一圆柱向右穿过端盖61预设通孔，第二圆柱、第三圆柱和第四圆柱设置在第六阶孔内，第五圆柱设置在第七阶孔内，第一圆柱上开有第一轴向通槽，垂直转子62通过其第四圆柱内端面和第六阶孔孔底以及端盖61内端面实现轴向限位；沿第三圆柱径向并与导爆管轴线呈60°～120°夹角开有二阶通孔，其中直径大的为第九阶孔，直径小的为第十阶孔，火焰雷管输入端朝里位于第九阶孔内并靠点铆固定；在装配状态下，火焰雷管轴线与导爆管轴线呈60°～120°夹角；第五圆柱底部略偏其中心沿垂直转子轴向设有第二盲孔，第二盲孔连通第十阶孔；第四圆柱侧面沿垂直转子径向开有第一传火孔，第一传火孔与第二盲孔相通；第三圆柱沿垂直转子轴向偏心开有第三盲孔，第三定位销68呈阶梯状，其直径大的一端压入第三盲孔内并靠点铆固定，直径小的一端穿入端盖61上所预设的弧形槽内；扭簧64处于预扭状态，其一端套在第一轴向通槽内，另一端嵌入端盖61上的偏心轴向孔内；端盖61侧面沿平行引信轴向开有第六阶梯孔，双自由度后坐保险机构7设置在该阶梯孔内；端盖61另一侧面沿其平行引信轴向开有第四盲孔，惯性触发开关14设置在该盲孔内。

进一步地，垂直转子62上设有两路传爆通道，即中心轴向的电发火(包括头部碰击触发开关、备用惯性触发开关14以及电子延时自毁/绝火控制)、径向的机械发火(备用惯性针刺发火机构9)和火焰发火(延期管定时后通过针刺雷管91)，在保证引信瞬发度的同时，提高了触发发火、自毁发火和绝火的可靠性。

进一步地，本体1上靠近雷管输出端开设有泄压孔，并在孔口加设有隔片67，隔片67外还有壳体1，有利于解决隔爆安全性与起爆安全性之间的矛盾。

进一步地，垂直转子62轴上偏心设置径向输入的针刺雷管91，平时有轴壁阻碍，击针93针刺不到，在垂直转子62转正后打通了针刺发火通道不再阻碍针刺发火，简化了结构。

进一步地，直线发电机模块10的发电作用、火药自毁兼绝火机构11的绝火和自毁作用、火药延迟解除隔爆兼保险机构8的保险和延期解除保险作用共用底部火箭发动机隔板点火器引燃环境，简化了结构，结构紧凑、功能齐全、安全性高、作用可靠。

进一步地，本体1侧面沿其轴线偏心开有第二轴向通槽，底座13侧面沿其轴线偏心开有第三轴向通槽，第二轴向通槽和第三轴向通槽槽型相同，在装配时可目视对正。

进一步地，所述火药延迟解除隔爆兼保险机构8包括延期药81、保险销82、螺圈83、本体1、外壳2、底座13和第二接力管113，延期药81、保险销82和螺圈83均呈回转体状，螺圈83沿其轴向开有二阶通孔，其中直径大的为第十一阶孔，直径小的为第十二阶孔；延期药81设置在第十一阶孔和第十二阶孔内，其中心开有一通孔；保险销82左端呈半球状，抵住第三圆柱内端面上预设的弧形槽内，其右端伸入第十一阶孔抵住延期药81左端面。

进一步地，所述直线发电机模块10包括保险片101、直线发电机102、支架103、第一挡圈104、第一接力管105和本体1；所述第五阶梯孔自下而上为第十二阶孔、第十三阶孔和第十四阶孔，保险片101上端面抵在第十三阶孔与第十四阶孔之间的台阶面，其下端面抵在直线发电机102的上端面；所述第一挡圈104通过点铆固定在第十二阶孔内；支架103设置在直线发电机102与第一挡圈104之间；支架103顶面沿其轴向开有第七阶梯孔，自上而下为第十五阶孔、第十六阶孔和第十七阶孔，第一接力管105点铆固定在第十七阶孔内，其输出端抵在第十六阶孔与第十七阶孔之间的台阶面，其输入端抵在第一挡圈104的上端面；直线发电机102部分磁芯伸入第十五阶孔内；沿本体轴向偏心设有一盲孔，该盲孔与第十四阶孔孔底相通，直线发电机102的输出线从该盲孔引出。

进一步地，火药自毁兼绝火机构11包括自毁延期管111、第二挡圈112、第二接力管113和本体1；底座13底端轴向沿中心向上开有第六盲孔，第二接力管113输入端朝下点铆固定在第六盲孔内；底座13上端面向下开有第二传火孔，该孔与第六盲孔相通，作为第二接力管113的传爆通道；所述第四阶梯孔自下而上为第十八阶孔和第十九阶孔，第十八阶孔与第二传火孔相通，第十九阶孔与第九阶孔相通；第二挡圈112铆接固定在第十八阶孔内，自毁延期管111输入端朝下固定在第十九阶孔内；自毁延期管111输出端径向对中转子轴，无论垂直转子62是否正常转正，自毁延期管111都将引爆转子轴内的针刺雷管91；从而保证了引信自毁和绝火传火可靠性。

本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信的主要安全性原理如下：

勤务处理期间，引信处于隔爆状态即出厂装配状态，引信受到可信的冲击、振动，包括意外跌落和运输振动等，都不会使引信意外解除保险和意外爆炸。双自由度后坐保险机构7通过其中保险球71和火药延迟解除隔爆兼保险机构8通过其中的保险销82实现隔爆件垂直转子62的冗余保险，保证平时将垂直转子62定位在隔爆状态。引信或弹丸以1.5m以下高度任何姿态跌向任何目标时，双自由度后坐保险机构7不会意外解除对垂直转子62的保险。在引信头向下意外跌落于地面时，惯性针刺发火机构9内的击针簧92可保证击针不会撞向垂直转子轴壁而损坏击针尖。任何单个保险机构失效都不会解除对垂直转子62的保险即垂直转子62不会意外转正，从而保证引信在保险机构可信失效情况下的安全性。在垂直转子62未解除保险的情况下，位于第一阶孔内的导爆管4与火焰雷管65的轴线错开，即使火焰雷管65意外发火爆炸，也不会引爆导爆管4。在垂直转子62未解除保险的情况下，作为传爆通道的第九阶孔与导爆管4未对正，即使针刺雷管91意外发火爆炸，会引爆火焰雷管65，但不会引爆导爆管4，引信隔爆安全并进入绝火状态。针刺雷管91和火焰雷管65周围都有泄压空腔，在针刺雷管91和火焰雷管65中任何一个或两个同时意外发火爆炸后，可保证引信内部压力衰降，不会解体也不会对外产生危险破片。

本发明一种高安全性单兵火箭弹弹底机电触发引信的主要工作过程如下：

火箭弹发射时，双自由度后坐保险机构7中的上、下惯性筒将在后坐过载作用下压缩惯性簧向下运动，直到上惯性筒72的上端面低于保险球71，释放对保险球71的限位，保险球71将在后坐力作用下沿斜孔向下运动，直到保险球71落入上惯性筒71上端面所预设的盲孔内，解除对垂直转子62的第一道保险。火箭发动机燃烧信号通过隔板点火器在隔板仍保持密封的情况下传过隔板传入到战斗部室，以火焰形式引燃位于战斗部底部中心的引信上的第二接力管113，第二接力管113燃烧产生的火焰一部分通过第二传火孔传火至第四阶梯孔内，并通过第二挡圈112中心孔引燃自毁延期管111，而另一部分通过第二传火孔、第三轴向通槽和第二轴向通槽传火至火药延迟解除隔爆兼保险机构8，通过螺圈83中心孔引燃延期药81，剩余一部分通过第二传火孔传火至第五阶梯孔，并通过第一挡圈104引燃第一接力管105。第一接力管105发火爆炸后通过第十六阶孔传爆作用于直线发电机102的磁芯，推动其向上剪切保险片101，从而切割线圈中的磁力线产生电能为电子控制模块16供电。

火箭弹在飞行过程中，延期药81的燃烧使火药延迟解除隔爆兼保险机构8中的延期药81由固态变为气态，释放了保险销82，使保险销82也解除了对垂直转子62的保险。此后扭簧64会在其预扭力矩的作用下使垂直转子62借助其上的弧形槽推开保险销82而转过预定的角度(60°～120°)，使第十阶孔与导爆管的轴线重合或基本重合，使爆炸序列对正即垂直转子62内的火焰雷管65与导爆管4对正，引信解除保险，处于待发状态。

火箭弹命中目标或目标区后，包括以大着角、小落角和擦地炸情形，位于火箭弹头部的碰击触发开关闭合，经发火控制电路，电雷管3发火，引信正常作用(在正常解除保险前提下)或绝火作用(在意外未解除保险状态下)。

如果火箭弹头部的碰击触发开关受着靶姿态、着速和目标强弱等因素影响意外未能作用，则位于端盖61第四盲孔内的惯性触发开关14闭合，经发火控制电子控制模块16，电雷管3发火爆炸，引爆位于第九阶孔内的火焰雷管65，火焰雷管65爆炸通过第十阶孔即传爆通道引爆其后的导爆管4，继而引爆其后的传爆管5，引信完成预定的备用惯性电触发引爆作用。

若上述过程仍然失效，即由于各种意外原因使电雷管3未发火或其发火后未能可靠引爆火焰雷管65，则在火箭弹命中目标或目标区时，引信内的击针93会在前冲过载作用下向前运动压缩击针簧92，使其上的击针尖通过垂直转子62的第五圆柱侧面预开盲孔刺发针刺雷管91，针刺雷管91发火后引爆火焰雷管65，进而通过第十阶孔即传爆通道引爆其后的导爆管4，继而引爆其后的传爆管5，引信实现预定的备用惯性触发功能。火箭弹以小落角着地即擦地时，惯性触发开关14仍可按预定工作过程运动，确保电雷管3发火爆炸，保证引信擦地炸作用可靠。

若引信未能正常解除保险，或解除保险后意外未能实现上述触发作用，则火箭弹在落地后，延期作用的自毁延期管111会通过第九阶孔引爆垂直转子62内的针刺雷管91，从而通过第九阶孔引爆位于第十阶孔内的火焰雷管65，同时通过第四圆柱的第一传火孔引爆其下方的电雷管3，引信完成自毁(前提是已解除保险)或绝火(前提是未解除保险)。进入绝火状态的引信能保证未爆弹的爆炸物处理安全性。若击针93正常刺发针刺雷管91，延期作用的自毁延期管111也会爆炸。除了上述延期管火药自毁外，引信还具有由电子控制模块16实现的电子定时自毁功能。在保证火箭弹全弹道飞行的前提下，定时后引爆电雷管3。如果引信已解除保险，就是自毁。如果引信意外未解除保险就是绝火。此外，引信电子控制模块16还设计有电发火能量耗散特性。以发射计时，火箭弹落地后在数分钟内耗散掉预定给电雷管3的电发火能量。

引信传爆药选用聚黑-14，满足GJB373B-2019《引信安全性设计准则》关于传爆药的要求，能保证在装配情况下、勤务处理期间和发射过程中不会意外发火而引起过早炸。