火工品安保一體化設(shè)計(jì)及制備方法研究.pdf

1、本文主要研究了火工品安保內(nèi)置設(shè)計(jì)原理和制備工藝，通過電子安保、機(jī)械安保的雙重設(shè)計(jì)及與平面點(diǎn)火器的耦合，實(shí)現(xiàn)了安保機(jī)構(gòu)與火工品一體化設(shè)計(jì)，使火工品具有解除保險(xiǎn)、恢復(fù)保險(xiǎn)、點(diǎn)火/起爆、傳火/傳爆等功能。在理論和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，獲得了火工品安保一體化設(shè)計(jì)原理樣機(jī)，并對(duì)樣機(jī)各組成部分的功能和性能進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)火工品安保一體化結(jié)構(gòu)包含電子安保層、裝藥層、機(jī)械安保層和輸出層。其中電子安保層由三個(gè)常閉微開關(guān)、

2、一個(gè)常開微開關(guān)以及兩個(gè)平面點(diǎn)火器組成，通過邏輯控制實(shí)現(xiàn)解除保險(xiǎn)、恢復(fù)保險(xiǎn)、二次解除保險(xiǎn)、絕火和發(fā)火功能;機(jī)械安保層由帶滑塊的微彈簧和卡銷等構(gòu)成，處于輸入裝藥層與輸出裝藥層中間;當(dāng)接受到機(jī)械解保命令時(shí)，電子安保中的平面點(diǎn)火器加熱點(diǎn)燃輸入裝藥層中的點(diǎn)火藥產(chǎn)生氣體推動(dòng)卡銷解除保險(xiǎn)。
　　(2)利用ANSYS Workbench軟件分別對(duì)微開關(guān)和點(diǎn)火器中的加熱電阻進(jìn)行電熱過程以及微機(jī)械安保層卡銷解保靜力學(xué)過程進(jìn)行了仿真。電熱過程仿真分析結(jié)

3、果表明，所設(shè)計(jì)的2＃和3＃結(jié)構(gòu)蛇形加熱電阻最高加熱溫度可以達(dá)到800℃以上，在橋區(qū)拐角處更易形成熱點(diǎn)效應(yīng);在恒壓發(fā)火條件下，電阻越小，升溫速率越快?？ㄤN解保靜力學(xué)仿真結(jié)果表明，微彈簧最佳加工材料為65彈簧錳鋼，線寬為0.2mm時(shí)微彈簧解除保險(xiǎn)所需的理論壓強(qiáng)為4.3MPa。
　　(3)對(duì)火工品安保一體化原理樣機(jī)的制備方法進(jìn)行研究。采用MEMS工藝在硅基底上制備了常閉微開關(guān)、常開微開關(guān)以及平面點(diǎn)火器;采用微細(xì)加工方法制作帶滑塊的微彈簧

4、、卡銷和藥室;用黑火藥作為點(diǎn)火藥，在平面點(diǎn)火器的作用下燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體完成機(jī)械解保;初步設(shè)計(jì)了控制電路模塊，實(shí)現(xiàn)了火工品安保一體化的邏輯控制。
　　(4)對(duì)電子安保層和機(jī)械安保層進(jìn)行功能性驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果表明:2＃蛇形加熱電阻，在電壓28V通電時(shí)間為1.89s條件下，溫度達(dá)到540℃以上，與電熱仿真分析結(jié)果相符合，常閉微開關(guān)和常開微開關(guān)能可靠地實(shí)現(xiàn)電路開關(guān)轉(zhuǎn)換功能，驗(yàn)證了電子安保的設(shè)計(jì)功能;采用5mg黑火藥為點(diǎn)火藥，成功解除機(jī)械