基于燃气压力的引信保险机构设计(3)

菜单

1.4.3弹簧储能方面的运用

现代引信的设计过程中，尤其是机械引信的设计过程中，多采用弹簧预储能形式，即弹簧受压，或受拉，储存一定量的机械能，这些能量在引信装配完成时就包含在引信体内，因此引信体在平时贮藏时，其若干部件就处于挤压或者拉伸状态，这种情况可能导致引信的内部结构尺寸公差、形状公差等发生偏差，结构的强度也有可能发生改变，影响引信的寿命。另一方面，当引信在平时勤务处理，或者遇到其他极端情况时，保险意外被解除，由于弹簧的预储能，引信将立刻直接作用，进而引爆弹药，具有潜在的危险性。从根本上解决这种潜在的危险最好方法就是不用预储能结构，即平时贮藏时即使保险被意外解除，由于没用预储能，引信不会马上作用，为后续对这批引信的处理争取了宝贵的时间。但是在机械引信中，弹簧作用必须要储存一定的能量，这个能量最好是在弹药发射时短时间内被储存起来，这样就提高了安全性能，由于发动机产生的高压气体具有很高的能量，且这种能量是在弹药被发射时才产生的，因此可以考虑设计合理的结构，将这种能量储存起来，以为引信后续的机构动作提供能量。

2 燃气压力保险机构

2.1 燃气压力保险机构的工作原理

通常，不论是火箭发动机还是其他小型的发动机，其产生的燃气压力通常经历以下三个变化特征，骤然升高，相对平稳的持续一段时间，然后骤然下降，通过对这三种不同特征的变幻运用，可以设计多种不同原理的燃气压力保险机构。不同燃气压力保险机构由于利用原理不同设计的机构也有不同，一般其原理有如下三种

2.1.1压力骤升——剪切销式

利用燃气压力骤升这一特征设计的燃气压力保险机构通常是剪切销式，又可称压力骤升保险机构。剪切销式压力保险机构结构简单，可靠性高，当燃气压力升高到一定值时，产生的巨大冲击力剪断剪切销，使得活塞杆运动到某一位置，促使相关机构进一步的运动，从而打开保险。如图2所示

图2 剪切销保险结构[3]

但是这种结构必须药能够能正确的识别发动机正常燃烧时产生的压力和火药点燃是产生的压力一般情况下, 发动机内点火药产生的瞬间气压可达到57MPa，而且在高低温环境时区别不大, 而有些发动机发射药在低温环境下工作时产生的气压仅为78MPa，这种较小的数量差别给剪切销的设计带来了困难，此外，当引信意外跌落到钢板或遇到其他的恶劣环境时可能产生巨大的冲击力，可达数万甚至十几万个g，因此在设计此类保险机构时，必须使燃气压力和这种意外产生的冲击力明显的区分。有时为了更好的保证安全性能，也可将剪切销改为剪切环结构。

2.1.2 压力持续——小孔式

小孔式压力保险机构主要是利用燃气压力在持续一定的时间后开始减弱直至消失这一特征。当发动机工作时，高压气体开始慢慢通过小孔进入气室内，当腔室内外的压力差到达一定值时，套筒与引信体之间的螺纹在在该压力差的作用下被破坏，钢珠掉落，解除了对被保险件的约束。如图3所示

图 3 小孔式保险机构[13]

在此类保险机构中，气室内的燃气压力通常与气室的容积，小孔的大小，燃烧室的容积等等有关，对于不同的引信，根据不同的要求，可以通过的调节气室的容积，小孔尺寸的大小以及螺纹的抗力强度等来调节解除保险的时间。但是由于燃气压力的持续时间较短，可能只有几十毫秒，这样短的时间在气室内难以形成较高的气压，也就无法将套筒与引信体之间的螺纹破坏，此外高温气体的状态变化复杂，难以进行准确的计算，从而导致延期解除保险的时间散度较大，这些都将是小孔式燃气压力保险机构将要克服的难点