[发明专利]一种内环境自适应小口径弹远距离解保MEMS安全系统及方法

权利要求书

1.一种内环境自适应小口径弹远距离解保MEMS安全系统，小口径弹的微型火工系统包括依次对正的始发火工品换能源、微型起爆药和微型传爆药；所述MEMS安全系统安装在始发火工品换能源与微型起爆药之间，其表面垂直于发射方向，其特征在于，所述MEMS安全系统包括：安全起爆控制系统和MEMS安全机构；安全起爆控制系统分别连接至MEMS安全机构以及微型火工系统；其中，MEMS安全机构为关于离心力方向轴对称的结构，包括边框、边框限位槽、后坐隔爆滑块、后坐过载阈值判定机构、后坐限位销、后坐限位槽、离心隔爆滑块、离心限位销、边框悬臂梁、闭锁机构、滑块磁体孔、磁体、电磁驱动器和传爆孔，边框为内部中空的支撑框架，后坐隔爆滑块位于边框内，在边框的内侧边缘与后坐隔爆滑块的外侧边缘之间设置有后坐过载阈值判定机构，后坐过载阈值判定机构的许用应力小于发射过载，边框的前端内边缘设置有边框限位槽，与边框限位槽相对应，在后坐隔爆滑块的前端外边缘设置有形状互补的后坐限位销；后坐隔爆滑块内部中空，离心隔爆滑块位于后坐隔爆滑块内，后坐隔爆滑的前端内边缘设置有后坐限位槽，与后坐限位槽相对应，在离心隔爆滑块的前端边缘设置有形状互补的离心限位销，离心隔爆滑块的底端设置有凹槽，连接边框的底端内边缘的边框悬臂梁设置在凹槽内，边框悬臂梁的侧边缘设置有闭锁机构；边框、后坐隔爆滑块和离心隔爆滑块的中心面位于同一平面内，后坐隔爆滑块和离心隔爆滑块的上下表面均低于边框的上下表面；在离心隔爆滑块上设置有滑块磁体孔，在滑块磁体孔中设置有磁体，在边框的底端正对滑块磁体孔的位置设置有电磁驱动器；电磁驱动器连接至安全起爆控制系统；在离心隔爆滑块上设置有传爆孔；MEMS安全机构具有安全状态和攻击状态；在小口径弹未发射前，MEMS安全机构处于安全状态，后坐隔爆滑块通过后坐过载阈值判定机构固定，传爆孔与微型火工系统之间错位；当点火发射时，小口径弹在发射筒内巨大的膛压作用下，开始产生位移，并在发射筒内膛线的作用下高速旋转，后坐隔爆滑块感知到后坐过载，满足一级解保条件，后坐过载阈值判定机构发生断裂，沿离心力方向运动，后坐限位销卡入边框限位槽中固定后坐隔爆滑块的位置；同时，安全起爆控制系统对电磁驱动器施加电流，电磁驱动器产生磁场，对磁体施加与离心力方向相反并且不小于飞行时的最大离心力的电磁力，对离心隔爆滑块施加拉力使得离心隔爆滑块的相对位置不变；并且安全起爆控制系统实时检测电磁驱动器的温度，并控制对电磁驱动器提供的电流大小，使得电磁驱动器的温度在最大阈值温度以下；当满足二级解保条件时，安全起爆控制系统发送解保指令，电磁驱动器断电，离心隔爆滑块在离心力作用下沿离心力方向运动，离心限位销卡入后坐限位槽中，并且由闭锁机构限定离心隔爆滑块的位置，传爆孔与微型火工系统对正，进入攻击状态；安全起爆控制系统控制微型火工系统起爆；所述安全起爆控制系统包括：主控单元、温度自适应控制系统、起爆单元和电源单元；其中，温度自适应控制系统包括温度传感器和控制阈值单元；电源单元分别连接至主控单元和起爆单元，并通过控制阈值单元连接至MEMS安全机构的电磁驱动器，提供工作电压；电磁驱动器连接至温度自适应控制系统的温度传感器，温度传感器连接至主控单元；主控单元还分别连接至温度自适应控制系统的控制阈值单元、起爆单元和电源单元；起爆单元连接至微型火工系统；发射时，主控单元控制电源单元向电磁驱动器提供电流，产生电磁场；同时，温度传感器实时采集电磁驱动器的温度，并将温度传输至主控单元，主控单元将模拟信号转换为数字信号，并与存储的最大阈值温度进行比较，通过控制阈值单元控制电磁驱动器的电流大小，使得电磁驱动器的温度在最大阈值温度以下，并且保持电磁驱动器的电流在最小阈值电流以上；当满足二级解保条件时，主控单元向电源单元发出解保指令，电源单元与电磁驱动器断路，电磁驱动器断电；主控单元发送起爆指令至起爆单元，起爆单元引爆微型火工系统。

2.如权利要求1所述的MEMS安全系统，其特征在于，所述控制阈值单元采用滑动变阻器，如果电磁驱动器的温度大于最大阈值温度，则主控单元控制滑动变阻器的阻值变大，从而减小电磁驱动器的电流；如果电磁驱动器的温度小于最大阈值温度，则主控单元不改变滑动变阻器的阻值，滑动变阻器的阻值使得电磁驱动器的电流大于最小阈值电流。