本發(fā)明屬于MEMS的微機(jī)械領(lǐng)域，為低過載MEMS起爆執(zhí)行器。涉及到MEMS加工技術(shù)。

背景技術(shù)：

微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro-Mechanical System, MEMS），簡(jiǎn)稱微系統(tǒng)，是近20多年來發(fā)展起來的一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域。它是以微電子技術(shù)和微加工技術(shù)為基礎(chǔ),其器件的尺寸一般在微米、亞微米乃至納米量級(jí)。MEMS的核心元件一般包括：微傳感器、微制動(dòng)器和信號(hào)處理單元。1959年美國(guó)的物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.Feynman在加州理工學(xué)院舉行的全美物理學(xué)會(huì)年會(huì)上首先提出微型機(jī)械的設(shè)想。1962年硅微壓力傳感器問世，主要技術(shù)是體硅腐蝕工藝。隨后，尺寸為50～500μm的齒輪、齒輪泵、氣動(dòng)泵及連接件等微型機(jī)構(gòu)相繼利用硅加工方法開發(fā)出來。1987年美國(guó)加州大學(xué)伯克利用犧牲層腐蝕工藝和靜電驅(qū)動(dòng)研制出轉(zhuǎn)子直徑為60～120μm的硅微靜電電動(dòng)機(jī)，證明了硅微加工方法在制作三維可動(dòng)機(jī)電系統(tǒng)上的可行性^[2]。在過去的十幾年中，發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、德國(guó)先后在這項(xiàng)新興技術(shù)上投入了大量資金，促進(jìn)了微系統(tǒng)的發(fā)展。

系統(tǒng)涉及微機(jī)械學(xué)、微電子學(xué)、自動(dòng)控制、物理、化學(xué)以及材料科學(xué)等學(xué)科，是一個(gè)多學(xué)科、高技術(shù)的邊緣學(xué)科。MEMS具有體積小、質(zhì)量輕、功能豐富以及批量生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，在民用和軍用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大應(yīng)用潛力。而MEMS的這些特點(diǎn)恰好適應(yīng)了引信的要求，使得MEMS在引信中得到很大應(yīng)用，這些應(yīng)用將會(huì)極大地推進(jìn)引信技術(shù)的發(fā)展，使引信技術(shù)得到質(zhì)的飛躍。MEMS在引信中的應(yīng)用涉及到引信的安全系統(tǒng)、發(fā)火系統(tǒng)以及點(diǎn)火控制系統(tǒng)，并有可能因MEMS技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生出新體制、新原理的引信或機(jī)構(gòu)及系統(tǒng)。在軍事應(yīng)用中迅速滲透MEMS技術(shù)將是一項(xiàng)保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)、維護(hù)國(guó)家安全和全球穩(wěn)定的重要戰(zhàn)略。

的起爆器具有許多令人信服的優(yōu)點(diǎn)：占用引信的尺寸可以大大縮小，質(zhì)量輕，而且零件材料單一（使用硅或鎳）；如果大批量生產(chǎn)，采用IC方法或LIGA方法，成本可以降至很低；材料強(qiáng)度很好，制出的器件耐沖擊和振動(dòng)的性能將會(huì)有很大的提高，基于MEMS技術(shù)的起爆器，抗過載性能很好，最高可承受高達(dá)100000G的過載；而且MEMS的引信起爆器可使鉛的用量降低約90％，大大減小對(duì)環(huán)境的污染。

技術(shù)的發(fā)展給引信技術(shù)的發(fā)展帶來了很好的機(jī)遇，對(duì)于引信起爆器MEMS的發(fā)展空間更大。通過MEMS改進(jìn)的解除保險(xiǎn)/起爆功能和內(nèi)在質(zhì)量（目前的小炸彈和小炮彈不具備）提供了5倍～10倍的更高可靠性、性能和使用壽命。這意味著MEMS更安全，未爆物品將減少一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。MEMS的起爆器可以使較小威力的炮彈實(shí)現(xiàn)更大的致死空間和更高的目標(biāo)摧毀效力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是設(shè)計(jì)一種配用于具有持續(xù)低過載（10g~20g）其中g(shù)為重力加速度，并且微旋或非旋轉(zhuǎn)彈丸例如肩扛式導(dǎo)彈、迫擊炮彈等的低過載MEMS起爆器。其彈道環(huán)境力比較單一，所受的后坐力很小以致于很難與正常勤務(wù)處理時(shí)的環(huán)境受力區(qū)別開來。但是由于后坐力持續(xù)作用，因此可以利用加速度計(jì)來識(shí)別環(huán)境力。

低過載MEMS起爆執(zhí)行器：

本發(fā)明的技術(shù)方案是在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上有兩道保險(xiǎn)。

輔助保險(xiǎn)裝置為機(jī)械保險(xiǎn)，靠識(shí)別持續(xù)的后坐力解除，包括后坐彈簧、后坐滑塊和轉(zhuǎn)銷。（首先解除的保險(xiǎn)）。

主保險(xiǎn)裝置為電保險(xiǎn)，解除保險(xiǎn)動(dòng)作能源由火藥原動(dòng)機(jī)提供?；鹚幵瓌?dòng)機(jī)包括延時(shí)電路和拔銷裝置，實(shí)現(xiàn)解除保險(xiǎn)。（其次解除的保險(xiǎn)）。

其優(yōu)點(diǎn)在于：

由國(guó)內(nèi)的微機(jī)電領(lǐng)域在引信上研究的概念階段推向了實(shí)用階段，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)對(duì)MEMS起爆器應(yīng)用的空缺。

附圖說明

附圖1是低過載MEMS引信起爆器的結(jié)構(gòu)圖。

附圖2是起爆系統(tǒng)功能圖。

附圖3是基板的裝夾圖。

附圖4是延時(shí)電路原理圖。

附圖5是拔銷裝置的主視圖。

附圖6是附圖5的A-A剖視圖。

附圖7是附圖5的B-B剖視圖。

附圖8是傳爆序列對(duì)正時(shí)的狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

低過載MEMS起爆器包括基板1和主保險(xiǎn)裝置。

主保險(xiǎn)裝置包括火藥原動(dòng)機(jī)，火藥原動(dòng)機(jī)包括延時(shí)電路和拔銷裝置。

基板1開設(shè)有主保險(xiǎn)槽6，隔爆板7和隔爆彈簧8均設(shè)置在主保險(xiǎn)槽6內(nèi)。

隔爆彈簧8上端與隔爆板7固定連接，隔爆彈簧8下端與基板1固定連接，隔爆板7邊緣設(shè)有限位槽9，拔銷裝置10的拔銷20插在限位槽9內(nèi)，隔爆彈簧8被裝配為預(yù)壓狀態(tài)。主保險(xiǎn)槽6留有隔爆板7和隔爆彈簧8被釋放后的運(yùn)動(dòng)空間。

隔爆板7頂部設(shè)有卡頭11，在基板1上開設(shè)有與卡頭11位置和形狀相對(duì)應(yīng)的卡槽12。

隔爆板7開設(shè)有二級(jí)傳爆藥槽13，基板1開設(shè)有三級(jí)傳爆藥槽14。

三級(jí)傳爆藥槽14和二級(jí)傳爆藥槽13被設(shè)置為當(dāng)卡頭11卡入卡槽12，三級(jí)傳爆藥槽14和二級(jí)傳爆藥槽13在基板1的水平面內(nèi)對(duì)正。

拔銷裝置10的第一導(dǎo)線15和第二導(dǎo)線16分別與延時(shí)電路的兩個(gè)輸出端連接。

當(dāng)延時(shí)電路的加速度計(jì)25閉合時(shí)，第一導(dǎo)線15和第二導(dǎo)線16之間的電阻絲17通過電流。

拔銷裝置10包括拔銷裝置殼體。本拔銷裝置為已知技術(shù)。

拔銷裝置殼體內(nèi)設(shè)有火藥18和電阻絲17。

電阻絲17設(shè)置在火藥18內(nèi)，電阻絲17兩端分別引出第一導(dǎo)線15和第二導(dǎo)線16。

拔銷20上設(shè)有拔銷槽21，拔銷裝置殼體上有拔銷裝置殼體槽，拔銷裝置殼體槽和拔銷槽21之間設(shè)有嵌塊22，拔銷槽21被裝配為當(dāng)嵌塊22斷裂，拔銷20回縮。拔銷20內(nèi)端部設(shè)有推板27，嵌塊22和推板27分別位于火藥18的兩側(cè)。

基板1上方固定有上蓋板23。拔銷裝置10殼體設(shè)置在上蓋板安裝孔19內(nèi)。

上蓋板23設(shè)有一級(jí)傳爆藥孔24，一級(jí)傳爆藥孔24的位置位于，當(dāng)卡頭11卡入卡槽12，一級(jí)傳爆藥孔24和二級(jí)傳爆藥槽13上下對(duì)正。

基板1下方固定有下蓋板。

當(dāng)卡頭11卡入卡槽12，一級(jí)傳爆藥位于二級(jí)傳爆藥上方，二級(jí)傳爆藥和三級(jí)傳爆藥位于基板1所在的平面。

一級(jí)傳爆藥孔24內(nèi)裝有一級(jí)傳爆藥。

二級(jí)傳爆藥槽13內(nèi)裝有二級(jí)傳爆藥。

三級(jí)傳爆藥槽14內(nèi)裝有三級(jí)傳爆藥。

隔爆彈簧8一側(cè)設(shè)有輔助保險(xiǎn)裝置，輔助保險(xiǎn)裝置包括后坐滑塊2、后坐彈簧3和轉(zhuǎn)銷4。

基板1上開設(shè)有輔助保險(xiǎn)槽5，后坐滑塊2、后坐彈簧3和轉(zhuǎn)銷4均設(shè)置在輔助保險(xiǎn)槽5內(nèi)。輔助保險(xiǎn)槽5和主保險(xiǎn)槽6相連通，轉(zhuǎn)銷4位于連通處。

后坐彈簧3的上端固定在基板1上，后坐彈簧3的下端固定在后坐滑塊2上。后坐彈簧3被設(shè)置為裝配時(shí)為預(yù)拉狀態(tài)。

轉(zhuǎn)銷4通過轉(zhuǎn)軸26設(shè)置基板1上，轉(zhuǎn)銷4隨著轉(zhuǎn)軸26一起轉(zhuǎn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)銷4被裝配為后坐彈簧3為預(yù)拉狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)銷4被后坐滑塊2卡住，并且卡住隔爆板7。

輔助保險(xiǎn)槽5留有后坐彈簧3和后坐滑塊2被釋放后的運(yùn)動(dòng)空間。

輔助保險(xiǎn)槽5設(shè)有可以讓轉(zhuǎn)銷4向后坐滑塊2方向轉(zhuǎn)動(dòng)的斜面。

所述的延時(shí)電路包括加速度計(jì)25。

加速度計(jì)25的VDD引腳和加速度計(jì)25的VDD2引腳共同連接芯片LM339的VCC引腳，加速度計(jì)25的VDD引腳和加速度計(jì)25的VDD2引腳還共同通過電阻R4連接芯片LM339的-input引腳，加速度計(jì)25的VDD引腳和加速度計(jì)25的VDD2引腳在共同通過電阻R4后，還通過電阻R3連接電池負(fù)極。

加速度計(jì)25的VDD引腳和加速度計(jì)25的VDD2引腳共同連接后還通過電容C1連接電池負(fù)極。

加速度計(jì)25的COM引腳連接電池負(fù)極。

加速度計(jì)25的ST引腳通過電阻R2連接電池負(fù)極。

加速度計(jì)25的Xout引腳和芯片LM339的+input1引腳共同連接以后，連接電容C4的一個(gè)極板。

的GND引腳和電容C4的另一個(gè)極板連接以后，共同連接電池負(fù)極。

的output1引腳連接芯片NE555的Trigger引腳，芯片NE555的Trigger引腳同時(shí)連接電池正極，芯片NE555的Trigger引腳同時(shí)通過電容C2連接電池負(fù)極。

芯片NE555的threshold引腳連接電池正極。

芯片NE555的VCC引腳通過電阻R1連接電池正極。

芯片NE555的reset引腳連接電池正極。

芯片NE555的control引腳通過電容C3連接電池負(fù)極。

芯片NE555的GND引腳連接電池負(fù)極。

電池正極引出一個(gè)輸出端連接第二導(dǎo)線16。

加速度計(jì)25的VDD引腳和加速度計(jì)25的VDD2引腳共同連接以后，在連接電阻R4之前引出一個(gè)輸出端連接第一導(dǎo)線15。

所述的電池為6V。加速度計(jì)25型號(hào)為ADXL500。

延時(shí)電路可以設(shè)置在上蓋板安裝孔19內(nèi)。

如其工作原理為：

圖2所示，在發(fā)射環(huán)境的作用下，為延時(shí)電路提供6v電壓。

按照附圖4所示的電路圖，加工出電路板（長(zhǎng)30mm，寬26mm，厚1mm），把ADXL500加速度計(jì)按照?qǐng)D4所示的延時(shí)電路焊接在相應(yīng)的位置，加速度計(jì)25兩端有3v的電壓，同時(shí)發(fā)射環(huán)境為加速度計(jì)25提供加速度，在達(dá)到78.4（m/s²）時(shí)，加速度計(jì)25閉合，能夠?qū)崿F(xiàn)有電壓輸出。發(fā)射環(huán)境也給本低過載MEMS起爆器提供加速度，產(chǎn)生后坐力。

在裝配狀態(tài)：

隔爆板7受轉(zhuǎn)銷4和拔銷裝置10限制而不能運(yùn)動(dòng)。如附圖1所示，后坐彈簧3在裝配時(shí)處于預(yù)拉狀態(tài)，將后坐滑塊2與基板1連接在一起。

轉(zhuǎn)銷4被后坐滑塊2擋住不能逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。為了保證后坐滑塊2、隔爆板7、后坐彈簧3和隔爆彈簧8在基板1平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，用透明的聚甲基丙烯酸酯上、下蓋板夾緊，并用M3的螺釘通過螺釘孔把基板1和上、下蓋板固定在一起。

在后坐力的作用下，后坐滑塊2克服后坐彈簧3的拉力和摩擦的阻力而曲折下滑。由于后坐力持續(xù)存在，后坐滑塊2經(jīng)延時(shí)到達(dá)基板1的輔助保險(xiǎn)槽5底部后不會(huì)返回，即后坐滑塊2運(yùn)動(dòng)到位。后坐滑塊2運(yùn)動(dòng)到位后解除對(duì)轉(zhuǎn)銷4的限制，轉(zhuǎn)銷4被釋放，轉(zhuǎn)銷4在后坐力的作用下，可以逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到圖8所示的位置，即轉(zhuǎn)銷4運(yùn)動(dòng)到位。進(jìn)而，可以準(zhǔn)備釋放隔爆板7，解除輔助保險(xiǎn)裝置。

延時(shí)電路的延遲作用是為了滿足后坐滑塊2和轉(zhuǎn)銷4運(yùn)動(dòng)到位后再為拔銷裝置10提供3v的電壓。

接通如圖4所示的延時(shí)電路時(shí)，在圖4上位置1和2引出兩根引線，分別連接第一導(dǎo)線15和第二導(dǎo)線16，輸出3v的電壓。拔銷裝置10的拔銷20插入上蓋板23上的安裝孔，進(jìn)入限位槽9。3v的電壓通過第一導(dǎo)線15和第二導(dǎo)線16引入，傳輸給電阻絲17，電阻絲17可為環(huán)形電阻絲。

在3v電壓的作用下，電阻絲17發(fā)熱，使裝藥腔的火藥18點(diǎn)燃。點(diǎn)燃的火藥18產(chǎn)生氣壓，推動(dòng)推板27，切斷嵌塊24，拔出拔銷20，解除對(duì)隔爆板7的輔助保險(xiǎn)裝置。如圖3所示，上蓋板23、隔爆板7和基板1上分別裝有傳爆藥。所以，平時(shí)由于轉(zhuǎn)銷4和拔銷裝置10對(duì)隔爆板7的限制，導(dǎo)致一級(jí)傳爆藥與三級(jí)傳爆藥錯(cuò)位，一旦一級(jí)傳爆藥意外發(fā)火，不會(huì)將爆轟能量傳遞到第三級(jí)，所以保證了引信的安全。此后，隔爆板7在預(yù)壓隔爆彈簧8的推動(dòng)下向上滑動(dòng)，到達(dá)主保險(xiǎn)槽6的最頂端時(shí),卡頭11與基板1擠壓發(fā)生變形，進(jìn)入卡槽12，被鎖定在卡槽12內(nèi)。同時(shí)，如圖8所示隔爆板7上的二級(jí)傳爆藥，到達(dá)與一級(jí)傳爆藥對(duì)應(yīng)的位置，最后使一級(jí)傳爆藥和三級(jí)傳爆藥導(dǎo)通。此時(shí)，引信解除保險(xiǎn)，由保險(xiǎn)狀態(tài)變成如圖8所示的待發(fā)狀態(tài)。

在正常勤務(wù)處理時(shí)彈丸很可能受到搬運(yùn)、跌落、振動(dòng)等干擾而導(dǎo)致起爆器誤動(dòng)作。其中，跌落對(duì)后坐滑塊2的影響較大。當(dāng)彈丸跌落到硬地面或軟地面如鋼板時(shí)，電源不能提供電壓，拔銷裝置10不能拔出，隔爆板7不能運(yùn)動(dòng)到位，一級(jí)傳爆藥和三級(jí)傳爆藥是斷開的，不能使起爆器處于待發(fā)狀態(tài)。由于碰撞沖擊很可能產(chǎn)生使后坐滑塊2運(yùn)動(dòng)的加速度，但是作用時(shí)間卻遠(yuǎn)小于后坐力持續(xù)時(shí)間，在這種情況下后坐滑塊2只能在慣性力的作用下運(yùn)動(dòng)一小段位移或者運(yùn)動(dòng)到位后，在后坐彈簧3拉力的作用下，后坐滑塊2可返回，而拔銷裝置10沒有拔出，就限制了隔爆板7運(yùn)動(dòng)，不能解除主保險(xiǎn)，保證了起爆器的安全性。