[发明专利]一种MEMS武器安保装置

说明书

技术领域

本发明涉及引信技术领域，具体涉及一种MEMS武器安保装置。

背景技术

引信是利用目标和环境信息，在预定条件下引爆或引燃弹药战斗部装药的控制装置(系统)，通常安装在火箭、导弹弹头和炮/坦克/迫击炮弹药等上，根据弹药种类的不同和对付目标的需要选择不同的引信。引信是武器系统中的重要部件，它通过对环境、目标进行探测以获取信息和处理、识别信息，并实现引信的安全状态控制和最佳起爆控制。引信的基本功能是“安全”和“可靠引爆战斗部”。引信中的安全保险装置是引信系统的重要组成部分，它的一个基本功能是通过消除达到主装药的潜在能量，阻止意外爆轰，主要是阻止整个爆炸序列的能量传递来实现。针对这个目标，安保装置常常通过同轴机械装置阻止意外解除保险，从而“隔断”爆炸序列。当处于安全模式时隔板将加速膛孔挡住，阻止飞片材料通过，从而阻止爆炸序列的意外爆轰。当武器所处环境满足起爆条件时，隔板移开，为飞片材料打开通道，保证飞片材料能够到达高能炸药装药。

传统引信存在体积大、难集成等缺点。随着弹药技术的发展，要求引信功能不断的加强与扩展，而引信的体积又制约了其功能的扩展。将MEMS技术应用到引信的设计中，可以很好的解决这个矛盾。MEMS引信安全保险装置具有体积小、可靠性高、可批量化等诸多优势，使得常规弹药有更多的空间容纳多传感器探测电路与主装药，提高弹药的精确度和杀伤力，使引信的智能化和灵巧化成为可能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种MEMS武器安保装置，利用刻蚀技术制作可动结构层，具有低成本、高智能、易集成的特点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种MEMS武器安保装置，包括单晶硅衬底1，在单晶硅衬底1依次制作二氧化硅绝缘层2以及单晶硅结构层3，单晶硅衬底1的厚度为400～500um，其中制作有直径为300～400um的圆形加速膛孔5，二氧化硅绝缘层2的厚度为2～3um，单晶硅结构层3的厚度为50～100um；

在单晶硅结构层3中制作卡销机构Ⅰ、棘爪机构Ⅱ以及隔断机构Ⅲ，其中卡销机构Ⅰ中的可动卡销10、棘爪机构Ⅱ中的棘爪20以及隔断机构Ⅲ中的防爆隔板30通过齿状结构相啮合，防爆隔板30将加速膛膛孔5遮挡，并通过S型硅弹簧29与单晶硅结构层3连接，飞片孔4与加速膛膛孔5错位放置。

在卡销机构Ⅰ中，第一电极13a、第二电极13b分别制作在第一电极锚点6a与第二电极锚点6b上，第一V型热电执行器7的两端与第一电极锚点6a、第二电极锚点6b相连，第一V型热电执行器7的中点通过第一柔性弯曲梁11b与第一放大杠杆8相连，第一放大杠杆8的两端通过第二柔性弯曲梁11a和第一柔性拉伸梁9分别与第一固定锚点12以及可动卡销10相连，可动卡销10带有齿状结构；

所述的卡销机构Ⅰ通过第一电极锚点6a、第二电极锚点6b以及第一固定锚点12与二氧化硅绝缘层2相连，其余部分均为悬空可动结构。

在棘爪机构Ⅱ中，第三电极14a、第四电极14b、第五电极24a、第六电极24b分别制作在第三电极锚点15a、第四电极锚点15b、第五电极锚点23a、第六电极锚点23b上，第二V型热电执行器28的两端分别与第三电极锚点15a、第四电极锚点15b相连，第三V型热电执行器25的两端分别与第五电极锚点23a、第六电极锚点23b相连，通过第三柔性弯曲梁17b与第五柔性弯曲梁27b，将第二V型热电执行器28以及第三V型热电执行器25分别与第二放大杠杆18以及第三放大杠杆22相连，第二放大杠杆18的两端通过第四柔性弯曲梁17a和第二柔性拉伸梁19分别与第二固定锚点16以及棘爪20的底边相连，第三放大杠杆22的两端通过第六柔性弯曲梁27a和第三柔性拉伸梁21分别与第三固定锚点26以及棘爪20的侧边相连，棘爪20带有齿状结构；

所述的棘爪机构Ⅱ通过第三电极锚点15a、第四电极锚点15b、第五电极锚点23a、第六电极锚点23b以及第二固定锚点16、第三固定锚点26与二氧化硅绝缘层2相连，其余部分均为悬空可动结构。

在隔断机构Ⅲ中，S型硅弹簧29的两端分别与单晶硅结构层3以及防爆隔板30相连，防爆隔板30将单晶硅衬底1中的加速膛膛孔5挡住，飞片孔4置于防爆隔板30的左端，方形刻蚀孔31制作成阵列形式并置于防爆隔板30的右端，驱动齿32对称置于防爆隔板30的两侧，并与可动卡销10以及棘爪20相啮合；

所述的隔断机构Ⅲ的一端通过单晶硅结构层3与二氧化硅绝缘层2相连，其余部分均为悬空可动结构。