石彩玲，郭　巖

(西安機(jī)電信息技術(shù)研究所，陜西 西安　710065)

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引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接

石彩玲，郭巖

(西安機(jī)電信息技術(shù)研究所，陜西 西安710065)

0引言

破甲彈是反坦克不可少的主用彈種，為了使有限的彈藥基數(shù)應(yīng)付不同目標(biāo)，要求破甲彈發(fā)展為多用途彈，在保證破甲的前提下兼顧殺傷敵其他目標(biāo)。多用途彈通過(guò)近炸實(shí)現(xiàn)高效毀傷，無(wú)線電探測(cè)器需放置在彈丸頭部以探測(cè)目標(biāo)提供的信息，為提高瞬發(fā)度、保證破甲深度、盡量減少射流通路上的障礙，其配用的無(wú)線電近炸引信采用彈頭探測(cè)彈底起爆模式，將經(jīng)引信頭部探測(cè)到并處理過(guò)的多種信號(hào)通過(guò)多根導(dǎo)線傳輸?shù)揭诺撞俊o(wú)線電近炸引信頭部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用插接式連接方法不如螺紋聯(lián)接牢靠，在引信頭部與多用途彈頭螺裝配時(shí)會(huì)使導(dǎo)線扭結(jié)，可能造成破損，不能保證引信與彈合裝后的各項(xiàng)性能。本文針對(duì)此問(wèn)題，提出了引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接方法。

1引信的傳統(tǒng)接電方法

1.1插接式連接方法

瞬發(fā)度要求高的破甲彈一般配用彈頭激發(fā)、彈底起爆模式的引信，主要功能為瞬發(fā)或擦地炸，主要對(duì)付裝甲目標(biāo)。該類(lèi)引信由頭部和尾部?jī)纱蟛糠纸M成，多為觸發(fā)引信。引信頭部和尾部采用插接連接，位于引信頭部中心位置的導(dǎo)線(一根)從彈丸內(nèi)預(yù)留過(guò)線孔(一個(gè))中穿過(guò)后接入引信尾部的接電線路(彈體為另一極)，再通過(guò)引信頭與彈丸頭部螺紋裝配固緊引信頭部，裝配過(guò)程中引信頭部不旋轉(zhuǎn)。插接連接方式如圖1[1]所示，引信頭部如圖2[2]所示。

1.2接觸裝定方法

早期電子時(shí)間引信與裝定器為獨(dú)立的兩部分、配套使用，先在引信外帶有清晰數(shù)字顯示的裝定器上設(shè)好時(shí)間，然后將裝定器中的導(dǎo)向錐體套在引信頭上，裝定器中的觸針就自動(dòng)與引信頭部對(duì)應(yīng)的裝定環(huán)相接觸，編碼被傳遞給引信，不需要方向定位[2-3]。電子時(shí)間引信為彈頭引信，與彈的結(jié)合狀態(tài)不影響裝定器對(duì)電子時(shí)間引信的裝定。裝定器的導(dǎo)向錐體、觸針如圖3所示，裝定環(huán)如圖4所示。

圖1　插接式連接方法示意圖Fig.1　Schematic view of plugtype connection method

圖2　引信頭部Fig.2　Fuze head

圖3　裝定器導(dǎo)向錐體、觸針示意圖Fig.3　Schematic view ofsetter guide cone and stylus

圖4　引信頭部裝定環(huán)Fig.4　Fuze setting ring head

1.3觸針導(dǎo)電方法

一種機(jī)電一體化安全和解除保險(xiǎn)裝置設(shè)想裝配在戰(zhàn)斗部?jī)?nèi)，位于蓋板下端的觸針與機(jī)電一體化裝置頂部的接電環(huán)接觸，蓋板通過(guò)螺釘與戰(zhàn)斗部固緊。其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖5，接電環(huán)見(jiàn)圖6。

1.4無(wú)線電近炸引信接電分析

配用于多用途彈的無(wú)線電近炸引信應(yīng)具有瞬發(fā)、觸發(fā)、近炸和擦地炸等多項(xiàng)功能，引信頭部與底部分別位于多用途彈的頭部與底部，引信頭部由探測(cè)器、電池和信號(hào)處理器等組成，底部由安全系統(tǒng)和傳爆序列組成。經(jīng)引信頭部探測(cè)到并處理過(guò)的多種信號(hào)需通過(guò)4根導(dǎo)線從彈體內(nèi)預(yù)留過(guò)線孔(多個(gè))中穿過(guò)后傳輸給引信底部，控制引信起爆彈丸。多用途彈由頭螺、彈體和底螺等組成，過(guò)線孔位于彈體上，頭螺與彈體、引信頭部與頭螺間均通過(guò)螺紋聯(lián)接，引信頭部與彈體上的過(guò)線孔無(wú)法定位。引信與彈連接如圖7所示。

采用插接式連接方法，總裝工藝復(fù)雜，無(wú)法保證產(chǎn)品裝配狀態(tài)一致，易錯(cuò)裝，導(dǎo)線也可能交叉受損，不能保證將多種信號(hào)同時(shí)可靠地傳遞給引信底部；無(wú)線電近炸引信頭部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試測(cè)試程序多，若檢測(cè)到導(dǎo)線受損，需更換引信頭部，將增加引信制造成本。

無(wú)線電近炸引信采用彈頭探測(cè)彈底起爆模式，引信頭部與底部分別位于彈丸的頭部和底部，需通過(guò)彈丸連成一體，引信頭部與彈丸頭螺通過(guò)螺紋聯(lián)接、裝配位置具有不確定性，不適用接觸裝定方法。

采用觸針導(dǎo)電方法，在發(fā)射瞬間后座過(guò)載的作用下，觸針打擊接線板可能造成接線板受損，導(dǎo)致接電不可靠；出炮口后，在章動(dòng)力、爬行力的作用下，觸針可能離開(kāi)接線板，導(dǎo)致接電不可靠。

圖5　結(jié)構(gòu)示意圖Fig.5　Structure diagram

圖6　S/A裝置上端面接電環(huán)Fig.6　Circuit board onthe end face of S&A

圖7　無(wú)線電近炸引信與彈連接示意圖Fig.7　Connectiondiagram of radio proximityfuze and projectile

2引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接

對(duì)多用途無(wú)線電近炸引信在發(fā)射及撞擊硬目標(biāo)過(guò)程中的受力情況進(jìn)行分析，采用接觸裝定方法不需要方向定位的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了一種引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接，引信由頭部、接電傳輸器和底部三部分組成。接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接由接電環(huán)、接電傳輸器組成，接電環(huán)固定在引信頭部底端面，接電傳輸器為獨(dú)立部件。應(yīng)用時(shí)，先將接電傳輸器裝入多用途彈頭部，通過(guò)專(zhuān)用零件固緊；再將接電傳輸器上的導(dǎo)線與裝入多用途彈底部的引信底部對(duì)應(yīng)接口連接；最后將引信頭部擰入多用途彈頭部。若裝配過(guò)程出現(xiàn)導(dǎo)線受損情況，只需更換接電傳輸器，裝配簡(jiǎn)單、便于維護(hù)。其實(shí)體模型如圖8所示。

圖8　接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接模型Fig.8　Electric connection model of circuitboard and spring pin

接電環(huán)位于引信頭部，采用印制板材料制作，其上帶有4圈(根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可變)同心導(dǎo)電圓環(huán)及與之對(duì)應(yīng)相通的導(dǎo)電孔，根據(jù)需要還可設(shè)置測(cè)試用孔，如圖9所示。

圖9　接電環(huán)示意圖Fig.9　Schematic view of circuit board

接電傳輸器由數(shù)量與同心導(dǎo)電圓環(huán)圈數(shù)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電組件、接電座、壓片、導(dǎo)線等組成。

導(dǎo)電組件由勺形圓柱體導(dǎo)電套、導(dǎo)電簧和導(dǎo)電銷(xiāo)組成，導(dǎo)電簧放置在導(dǎo)電套的勺體內(nèi)、下端伸進(jìn)導(dǎo)電套的定位孔中并焊接，導(dǎo)電銷(xiāo)的沉孔端套在導(dǎo)電套中的導(dǎo)電簧上。

壓片與導(dǎo)電銷(xiāo)位置對(duì)準(zhǔn)后放置在接電座的圓形凹窩上并通過(guò)連接件與接電座固連，導(dǎo)電銷(xiāo)的小端從壓片上對(duì)應(yīng)的過(guò)孔中伸出，其位置對(duì)應(yīng)于接電環(huán)上相應(yīng)導(dǎo)電圓環(huán)的中心。

引信頭部的各種信號(hào)對(duì)應(yīng)傳遞到接電環(huán)的相應(yīng)導(dǎo)電圓環(huán)上，各導(dǎo)電圓環(huán)上的信息再依次通過(guò)導(dǎo)電組件、導(dǎo)線傳輸?shù)揭诺撞康钠鸨刂齐娐?，控制引信起爆彈丸。引信頭部擰入彈丸時(shí)，接電傳輸器上導(dǎo)電組件內(nèi)的導(dǎo)電簧受壓變形產(chǎn)生抗力，保證導(dǎo)電銷(xiāo)與接電環(huán)上的導(dǎo)電圓環(huán)在彈丸飛行過(guò)程中接觸可靠、穩(wěn)定。

3理論分析及試驗(yàn)驗(yàn)證

上炮發(fā)射時(shí)，引信受到后坐力作用，若接電傳輸器強(qiáng)度不滿足射擊要求，則不能保證引信頭部與底部之間電氣信號(hào)的可靠傳輸，引信各種功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)。最大后坐過(guò)載系數(shù)[4]為：

(1)

式(1)中，K1為最大后坐過(guò)載系數(shù)；FSmax為最大后座力；P為引信零件的重量。

最大工作應(yīng)力[5]為：

(2)

式(2)中，σmax為最大工作應(yīng)力；Nmax為最大軸力；A為危險(xiǎn)截面面積。

接電傳輸器在彈丸發(fā)射時(shí)危險(xiǎn)截面的最大工作應(yīng)力為：

(3)

對(duì)幾種非金屬材料性能進(jìn)行比較后，選用熱固型塑料為接電座材料，其許用應(yīng)力[σ]=800 kgf/cm2[6]。經(jīng)計(jì)算，σmax=192 kgf/cm2<[σ]，接電傳輸器強(qiáng)度滿足發(fā)射環(huán)境要求。

引信頭部與多用途彈裝配到位壓縮導(dǎo)電簧變形，其變形產(chǎn)生的抗力應(yīng)保證導(dǎo)電銷(xiāo)與接電環(huán)在彈丸飛行過(guò)程中可靠接觸。根據(jù)總體分配尺寸設(shè)計(jì)：導(dǎo)電簧簧絲直徑0.35 mm，自由高度10 mm，全壓縮高度≤2.45 mm。彈簧剛度[4]為：

(4)

(5)

式(5)中，R為彈簧抗力；λ為彈簧的變形量。

產(chǎn)品裝配到位時(shí)導(dǎo)電簧高3.56~5.19 mm，經(jīng)計(jì)算，產(chǎn)生的彈簧抗力約為13~8.85 N。

引信出炮口后受離心力、章動(dòng)力和爬行力作用，導(dǎo)電簧和導(dǎo)電銷(xiāo)軸向運(yùn)動(dòng)、徑向無(wú)活動(dòng)空間，離心力不影響導(dǎo)電銷(xiāo)與接電環(huán)可靠接觸；章動(dòng)力、爬行力與彈簧抗力方向相同，不影響導(dǎo)電銷(xiāo)與接電環(huán)可靠接觸。彈道振動(dòng)產(chǎn)生的加速度經(jīng)驗(yàn)值最大約200g,作用力為F=ma,F為零件所受作用力；m為零件質(zhì)量；a為加速度。

計(jì)算知彈道振動(dòng)產(chǎn)生的作用力為0.686 N<8.85 N，在其全部作用在彈簧上、方向與彈簧抗力方向相反的最不利情況下，不影響導(dǎo)電銷(xiāo)與接電環(huán)可靠接觸。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)表明導(dǎo)電銷(xiāo)運(yùn)動(dòng)靈活。

經(jīng)大量靶場(chǎng)射擊試驗(yàn)，發(fā)火率達(dá)97.6%，經(jīng)理論分析、試驗(yàn)驗(yàn)證，可排除接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接傳輸信號(hào)不可靠的因素。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)與靶場(chǎng)試驗(yàn)表明接電傳輸器強(qiáng)度滿足使用要求，接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接傳輸信號(hào)可靠。

4結(jié)論

本文提出了引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接方法。該連接方法由接電環(huán)和接電傳輸器組成，在引信頭部與多用途彈螺紋聯(lián)接、上下相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)彈簧銷(xiāo)與接電環(huán)保持接觸，保證各條線路暢通。實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)與靶場(chǎng)試驗(yàn)表明：接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接傳輸信號(hào)具有良好的強(qiáng)度及接電可靠性，能實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)的可靠傳輸，可解決結(jié)構(gòu)復(fù)雜的無(wú)線電近炸引信頭部探測(cè)與信號(hào)處理系統(tǒng)和底部起爆控制電路之間的電氣連接問(wèn)題，充分發(fā)揮多用途彈射流的破甲威力。

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本刊編輯部

摘要:針對(duì)彈頭探測(cè)彈底起爆無(wú)線電近炸引信在上緊頭螺時(shí)導(dǎo)線扭結(jié)，可能造成破損的問(wèn)題，提出了引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷(xiāo)電連接方法。該連接方法由位于引信頭部的接電環(huán)和獨(dú)立的接電傳輸器組成，接電傳輸器上的多個(gè)彈簧銷(xiāo)分別與接電環(huán)上對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電圓環(huán)保持接觸，保證各條線路暢通。理論分析和試驗(yàn)表明：該電連接裝配簡(jiǎn)單，傳輸信號(hào)具有良好的強(qiáng)度及接電可靠性，在引信頭部與多用途彈螺紋聯(lián)接、上下相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)線不會(huì)扭結(jié)受損，能夠?qū)崿F(xiàn)多種信號(hào)的可靠傳輸。

關(guān)鍵詞:無(wú)線電近炸引信；彈頭探測(cè)；彈底起爆；電氣連接

Electrical Connection of Screw Thread Join Components of FuzeSHI Cailing，GUO Yan

(Xi’an Institute of Electromechanical Information Technology，Xi’an 710065，China)

Abstract:On the issues of the damage caused by connecting lead kinking when tighten the head screw of point detecting and base detonating radio proximity fuze, electric connection scheme of circuit board and spring pin between screw thread join components of fuze was proposed. The connection scheme consisted of circuit board located at nose of fuze and stand-alone electrical carrier, multiple spring pins on electrical carrier connect with relative conductive ring on the circuit board respectively ensured every line was open. Theoretical analysis and experiment showed that the electric connection scheme was easy to assemble, transmit signal was of good strength as well as the capability of electrical contacting was reliable. Here the lead could not be kinked and damaged for the nose of fuze connects with multiple purpose projectile with screw threaded which rotated up and down relatively, therefore, it was realized the reliability of multiple signal transmission.

Key words:radio proximity fuze; point detecting; base detonating; electrical connection

中圖分類(lèi)號(hào):TJ430

文章標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1008-1194(2015)06-0021-04

作者簡(jiǎn)介:石彩玲(1972—),女，陜西西安人，碩士，高工，研究方向：引信總體技術(shù)。E-mail：23316880@qq.com。

*收稿日期:2015-07-20