【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 因此本方案采用減速輪系作為延期保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外引信采用減速輪系作為延期保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的代表引信有我國(guó)的即系列和美國(guó)的一彈尾引信。 延期保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 ，結(jié)構(gòu)見(jiàn)如圖 。以迎面氣流的壓力作為解除保險(xiǎn)的能源，可實(shí)現(xiàn)延期解除保險(xiǎn)功能，該機(jī)構(gòu)同時(shí)提供冗余保險(xiǎn)，它與第二環(huán)境保險(xiǎn)相結(jié)合，使在整個(gè)延期解保險(xiǎn)距離內(nèi)第二環(huán)境保險(xiǎn)一直約束著滑塊，一旦第二環(huán)境保險(xiǎn)解除對(duì)滑塊的保險(xiǎn)，滑塊就很快完成轉(zhuǎn)正動(dòng)作，滑塊具有“銳啟動(dòng) ”的特性，可以確保在安全距離內(nèi)維持有較高的隔爆度水平。并且采用加工參數(shù)和裝配參數(shù)來(lái)控制延期解除保險(xiǎn)的實(shí)際距離，既可以通過(guò)調(diào)整 齒輪 輪系的齒數(shù)改變速比，從而改變延期解除保險(xiǎn)距離，又可以改變擊針插入滑塊的深度，通過(guò)改變解除保險(xiǎn)所需的渦輪轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)改變保險(xiǎn)距離 [26]，使得對(duì)引信實(shí)際延期解除保險(xiǎn)距離的調(diào)整清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 38 頁(yè) 非常簡(jiǎn)單。 延期保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖 A. 外觀 B. 輪系 圖 延期保險(xiǎn)機(jī)構(gòu) 瞬發(fā)觸發(fā)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 靠引信發(fā)火機(jī)構(gòu)中的擊發(fā)體直接碰擊目標(biāo)而工作的發(fā)火機(jī)構(gòu)，稱為瞬發(fā)發(fā)火機(jī)構(gòu)。應(yīng)用最多的是針刺式發(fā)火機(jī)構(gòu)，是觸發(fā)發(fā)火機(jī)構(gòu)中的一種。 瞬發(fā)發(fā)火機(jī)構(gòu)具有高靈敏度和高瞬發(fā)度兩大特點(diǎn)。它有兩種結(jié)構(gòu)，一種擊針桿外露， 一般都設(shè)計(jì)有中間保險(xiǎn)彈簧，在 擊針碰擊目標(biāo)后，會(huì)損耗一部分戳擊能量，從而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的瞬發(fā)靈敏度和引信瞬發(fā)度降低，且因擊針為活動(dòng)件，不易密封；另一種引信又蓋箔包住，擊針不外露，可以不設(shè)置中間保險(xiǎn)彈簧，且蓋箔很薄，能量損耗少，不僅提高了機(jī)構(gòu)的瞬發(fā)靈敏度而且還有利于引信密封。 旋翼 擊 針 保 險(xiǎn) 傳動(dòng)輪 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 共 38 頁(yè) 航 彈初速低，為保證碰目標(biāo)時(shí)其瞬發(fā)度與大著角發(fā)火的可靠性指標(biāo)，必須在機(jī)構(gòu)上采取特殊措施。常用觸發(fā)機(jī)構(gòu)如圖 所示，在約米秒的著速下，這種發(fā)火機(jī)構(gòu)瞬發(fā)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求將比較困難，因此本方案不予考慮這種機(jī)構(gòu)。在前蘇聯(lián)的蘇一引信和我國(guó)的引信中，采用了如圖 的高性能瞬發(fā)觸發(fā)機(jī)構(gòu) ，該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較大，而在本設(shè)計(jì)中，引信質(zhì)量要求較輕，而且蘇一引信觸發(fā)機(jī)構(gòu)必須裝在彈頭，而由上文所述，延期保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)采用迎面氣壓驅(qū)動(dòng)，因此不能采用該機(jī)構(gòu)作為本設(shè)計(jì)引信的瞬發(fā)機(jī)構(gòu)。 圖 常用觸發(fā)機(jī)構(gòu) 圖 DRS87 觸發(fā)機(jī)構(gòu) 圖 瞬發(fā)機(jī)構(gòu) 基于以上認(rèn) 識(shí)，本方案所設(shè)計(jì)的瞬發(fā)機(jī)構(gòu)如圖 所示。該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是碰目標(biāo)時(shí)，頭部的整流罩作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件與渦輪保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)一起下行，而不是作為需要損耗能量的薄弱環(huán)節(jié)，因此，碰目標(biāo)時(shí)瞬發(fā)度與大著角發(fā)火的可靠性指標(biāo)均有較大的提高。整流罩與引信體分體的設(shè)計(jì)使觸發(fā)機(jī)構(gòu)增加了一個(gè)導(dǎo)向帶，提高了引信清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 38 頁(yè) 的作用可靠性。 隔爆機(jī)構(gòu) 解除保險(xiǎn)前將爆炸序列中的一個(gè)爆炸元件與下 二級(jí) 爆炸元件相隔離，一隔斷爆炸序列的爆炸傳遞，解除保險(xiǎn)后能可靠傳遞爆炸的機(jī)構(gòu)，稱為隔爆機(jī)構(gòu)。所以，隔爆機(jī)構(gòu)的基本功能是在引信處于保險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)能可靠隔爆，在預(yù)定條件 下又能可靠解除隔爆，并能滿足起爆完全要求。 凡裝有敏感起爆元件的引信均應(yīng)設(shè)置隔爆機(jī)構(gòu)，以防起爆元件提前作用所帶來(lái)的危害。要求隔爆機(jī)構(gòu)在勤務(wù)處理過(guò)程中處于隔爆狀態(tài)，待解除保險(xiǎn)后，使隔爆件運(yùn)動(dòng)到解除隔爆狀態(tài)。 隔爆機(jī)構(gòu)有水平轉(zhuǎn)子式、直轉(zhuǎn)子式、轉(zhuǎn)子式以及滑塊式等，在本設(shè)計(jì)中，采用了彈簧滑塊隔爆機(jī)構(gòu) [27]。由彈簧或離心力推動(dòng)滑塊平衣移動(dòng)運(yùn)動(dòng)的隔爆機(jī)構(gòu)，稱為滑塊隔爆機(jī)構(gòu)，如圖 。 圖 彈簧滑塊隔爆機(jī)構(gòu) 如圖 ， 擊針 的故障卡子將其擋 住，假如 空氣動(dòng)力 保險(xiǎn)先于 拔脫 保險(xiǎn)而解除保險(xiǎn)，此時(shí)轉(zhuǎn)子與故障卡子形成互鎖，使 拔脫 保險(xiǎn)永遠(yuǎn)不能解除，引信處于絕火狀態(tài)。因此，該引信只有在正常的解除保險(xiǎn)邏輯時(shí)序先后坐后彈道飛行下才能解除保險(xiǎn)，提高了引信的保險(xiǎn)系數(shù)。 滑塊隔爆機(jī)構(gòu)的可靠性，主要取決于雷管藥量、雷管外壁至導(dǎo)爆藥邊的距離、隔板厚度、導(dǎo)爆藥孔底隔板的厚度、隔板材料及裝藥方式等。 傳爆序列 引信爆炸序列是指爆炸元件按敏感度遞減、度遞增的順序排列的序列。它的功能是把一個(gè)小的沖量有控制地放大到足以起爆彈藥主裝藥的能量。傳爆序列最后 二級(jí) 爆炸元件 輸出的是爆轟沖量，一般有火帽（或電點(diǎn)火頭、電點(diǎn)火管）、雷管、導(dǎo)爆管（或?qū)П幹鞅埽ɑ驅(qū)П幹┑冉M成。 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 共 38 頁(yè) 傳爆序列的選擇在很大程度上影響著引信的結(jié)構(gòu)，根據(jù)彈所要實(shí)現(xiàn)的功能及引信的結(jié)構(gòu)，為保證彈的殺傷威力，采用的傳爆序列利用爆炸產(chǎn)生的飛片動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)彈頭觸發(fā)、彈底起爆的傳爆序列方式。它可使引信具有高的瞬發(fā)度和有利的炸高，又不占用彈的裝藥空間。采用該傳爆序列可有效解決“全彈重量長(zhǎng)度”與彈的多功能威力的問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)新一代槍榴彈的多功能、小型化。 通過(guò)以上對(duì)各主要機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)，引信總體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖 [28]。（為了保證引信平時(shí)勤務(wù)處理時(shí)的安全性和密封，平時(shí)在引信頭部安裝一保護(hù)帽部件，在發(fā)射時(shí)，保護(hù)帽部件需摘除。） 引信結(jié)構(gòu)圖 5 構(gòu)造與作用原理 構(gòu)造與作用 該引信結(jié)構(gòu)如圖 所示。 引信構(gòu)造 引信主要由引信體部件、保護(hù)帽部件、機(jī)芯部件包括隔離機(jī)構(gòu)和延期解除保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)）及底螺部件、整流罩等零部件組成。 引信的保護(hù)帽部件在貯存及勤務(wù)處理過(guò)程中起密封、保護(hù)引信頭部及防止禍 輪轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，發(fā)射前需摘除。 該引信具有瞬發(fā)觸發(fā)和慣性觸發(fā)功能，由整流罩和延期解除保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)構(gòu)成瞬發(fā)觸發(fā)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)瞬發(fā)觸發(fā)由隔離機(jī)構(gòu)的慣性前沖實(shí)現(xiàn)。 該引信以發(fā)射時(shí)的直線慣性力和飛行時(shí)的迎面氣流壓力作為解除保險(xiǎn)的能源，滿足冗 余 保險(xiǎn)的要求；利用 旋翼 — 二級(jí) 減速輪系機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)延期解除保險(xiǎn)，延期保險(xiǎn)與第二環(huán)境力保險(xiǎn)相結(jié)合，能可靠滿足保險(xiǎn)距離大于 50m 的要求。 隔爆機(jī)構(gòu)為滑塊式，適合非旋轉(zhuǎn)彈引信 [29]。 引信的傳爆序列為雷管一導(dǎo)爆管傳爆管彈的接力藥柱 ，可實(shí)現(xiàn)彈頭觸發(fā)、彈底起爆，滿足彈的最大殺傷要求。 作用原理 勤務(wù)時(shí)，保險(xiǎn)件后坐筒部件和擊針鎖定滑塊，使雷管處于隔離位置。 保險(xiǎn)叉把清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 19 頁(yè) 共 38 頁(yè) 旋翼與慣性體連接，使旋翼固定起來(lái)， 防止旋翼旋轉(zhuǎn)造成不必要的事故。 發(fā)射前，去掉保護(hù)帽。發(fā)射時(shí)， 由于航彈自身的重量比較重，會(huì)在重力的作用下產(chǎn)生拔脫力解除第一道保險(xiǎn) ；彈道中，在迎面氣流的作用下， 旋翼帶動(dòng) 二級(jí) 減速輪系旋轉(zhuǎn)，使擊針緩慢地從滑塊中拔出，在距槍口 50m 以后處釋放滑塊，滑塊在滑塊彈簧的作用下使雷管與擊針對(duì)正，引信處于待發(fā)狀態(tài)。彈道簧確保引信在彈道中安全。 碰目標(biāo)時(shí)，整流罩在目標(biāo)反力的作用下，克服彈道簧抗力，壓觸發(fā)機(jī)構(gòu)下行，同時(shí)，隔離機(jī)構(gòu)在慣性力的作用下前沖，使擊針刺雷管發(fā)火，通過(guò)傳爆序列引爆彈丸。 結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn) 具有自動(dòng)定距功能，適應(yīng)范圍廣 該引信保險(xiǎn)距離的變化受彈初速的影響較小，當(dāng)彈初速較大時(shí)， 旋翼 旋轉(zhuǎn)速度較快，擊針拔出時(shí)較短，當(dāng)彈初速較小時(shí)， 旋翼 旋轉(zhuǎn)速度較慢，擊針拔出時(shí)較長(zhǎng)。因此它適應(yīng)初速變化范圍較大。另外，可采用加工參數(shù)和裝配參數(shù)來(lái)控制延期解除保險(xiǎn)的實(shí)際距離，使得對(duì)引信實(shí)際延期解除保險(xiǎn)距離的調(diào)整非常簡(jiǎn)單。 安全性高 由于第二環(huán)境力保險(xiǎn)與延期解除保險(xiǎn)相結(jié)合，隔爆機(jī)構(gòu)具有“銳啟動(dòng)”特性，確保了在安全距離內(nèi)維持有較高的隔爆度水平 [27]。 具有較高的瞬發(fā)度和大著角作用可靠性 因引信 旋翼 凸出于引信體之外，構(gòu)成了外露式觸發(fā)機(jī)構(gòu)，特別是采用了外加分體式整流罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效提高引信的瞬發(fā)度和大著角作用可靠性。 環(huán)境適應(yīng)性好 由于該引信設(shè)有防風(fēng)防塵裝置，在風(fēng)沙環(huán)境下，該武器系統(tǒng)能夠正常使用，擴(kuò)大了武器系統(tǒng)的使用環(huán)境范圍。 功能集中，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu) 引信頭部機(jī)構(gòu)具有延期解除保險(xiǎn)、觸發(fā)、第二環(huán)境力保險(xiǎn)功能及良好的環(huán)境適應(yīng)性等。 6 主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè) 共 38 頁(yè) 旋翼的相關(guān)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算 空氣動(dòng)力保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)活塞式空氣動(dòng)力保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、旋翼式和渦輪式空氣動(dòng)力保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)。 旋翼式空氣動(dòng)力保險(xiǎn)機(jī)構(gòu) 是利用彈丸飛行中迎面氣流的作用使旋翼旋轉(zhuǎn)而接觸保險(xiǎn)的機(jī)構(gòu)。 它只適用于亞音速飛行的引信，通常用于航彈引信或火箭彈引信。 表 幾種常用旋翼幾何參數(shù) 旋翼參數(shù) 產(chǎn)品名稱 航引 4 航引 8 航引 13 航引 17 葉片形狀 片狀 片狀 片狀 圓球狀 旋翼最大外形尺寸 mm 70 100 100 80 葉片數(shù) 8 4 4 4 葉片工作面積 mm2 2072 225 157 葉片到轉(zhuǎn)軸平均半徑 mm 35 30 葉片對(duì)彈軸的傾角 50。 45。 30。 0。 葉片對(duì)彈軸的傾角越大，旋翼旋轉(zhuǎn)的速度也就越大，暫且我們就研究航引 4的旋翼機(jī)構(gòu)是否滿足解除保險(xiǎn)的要求。 翼片結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理推導(dǎo)出投彈瞬間風(fēng)翼啟動(dòng)力矩公式 : 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 21 頁(yè) 共 38 頁(yè) Mt=nrsρ v2CL/2 風(fēng)翼啟動(dòng)時(shí)靜摩擦力矩公式 : Mf=(nsρ v2CD/2+ v2/2)rρ f 式中 n— 旋 翼葉片數(shù) 。 r— 翼面幾何中心到轉(zhuǎn)軸的距離 。 s— 翼片面積 。 ρ — 空氣密度 。 SO— 風(fēng)翼中央部份面積 。 v— 投彈瞬間速度 。 CL— 實(shí)驗(yàn)確定的升力系數(shù) 。 CD— 實(shí)驗(yàn)確定的阻力系數(shù) 。 rρ — 摩 擦半徑 。 f— 摩擦系數(shù)。 設(shè)計(jì)航彈引信的相關(guān)參數(shù)，確定旋翼是否能解除保險(xiǎn)： 設(shè)航彈的投彈速度為 100m/s,為計(jì)算簡(jiǎn)化，可認(rèn)為風(fēng)翼 由四片翼片組成，但其風(fēng)翼中央面積 S。不變。查 :航引 4 甲、乙引信風(fēng)翼資料后計(jì)算得 : r=2 .7cm ， rρ =0 .88cm， v=100m/s， So l=， 附加限制圈面積 So2 = So=So+So2=,翼片面積 : S=2. 59cm2 因風(fēng)翼保險(xiǎn)筒螺紋規(guī)格是 M18 x ，故 f=tan(δ +Φ )=tan (1。 +30。 )=0 .25 當(dāng)攻角 α 0=50。 時(shí) 查表 :CL= ,CD= 取 p=0. 123 * 108kg .s2/cm4 由 Mt=nrsρ v2CL/2 式得 Mt=4**** 108*1002*104* = Mf計(jì)算方法如下 : Mf=Mf1+Mf2 式中 Mf1一風(fēng)翼保險(xiǎn)筒螺紋間的摩擦力矩 ； 清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 22 頁(yè) 共 38 頁(yè) Mf2一保險(xiǎn)鋼珠壓向風(fēng)翼保險(xiǎn)筒的摩擦力矩 。 由 Mf=(nsρ v2CD/2+ v2/2)rρ f 式得 Mf1=（ 4**+*） ****108*1002*104/2 = Mf2=Ff`rρ 式中 rρ — 摩擦半徑， rρ =。 f`— 保險(xiǎn)鋼珠與風(fēng) 翼 保險(xiǎn)筒間的 摩擦系數(shù) ， f`= F計(jì)算如下 ，圖示如圖 ： 圖 第二保險(xiǎn)桿簧抗力 0 .22 0 .17kg 取上限 F= AB*tan 乙 ABO = *tan30。 =0. 13kg Mf2=0,13*1 .05* =. cm 因?yàn)?Mf=Mf1+ Mf2 =+ = 所以 MtMf，因 此風(fēng)翼能夠可靠解除保險(xiǎn)。故此旋翼的設(shè)計(jì)符合要求，設(shè)計(jì)合清華 大學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 23 頁(yè) 共 38 頁(yè) 理。 發(fā)火可靠性計(jì)算 彈簧針刺發(fā)火機(jī)構(gòu)的擊針重 gPj ? ；彈簧重 gPt ? ；彈簧預(yù)壓抗力為gR 40000 ? ，彈簧預(yù)壓量 mm