引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷電連接

石彩玲，郭　巖

(西安機電信息技術研究所，陜西 西安　710065)

?

引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷電連接

石彩玲，郭巖

(西安機電信息技術研究所，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)應付不同目標，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。多用途彈通過近炸實現(xiàn)高效毀傷，無線電探測器需放置在彈丸頭部以探測目標提供的信息，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，其配用的無線電近炸引信采用彈頭探測彈底起爆模式，將經引信頭部探測到并處理過的多種信號通過多根導線傳輸?shù)揭诺撞?。無線電近炸引信頭部結構復雜，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會使導線扭結，可能造成破損，不能保證引信與彈合裝后的各項性能。本文針對此問題，提出了引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷電連接方法。

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，主要對付裝甲目標。該類引信由頭部和尾部兩大部分組成，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線(一根)從彈丸內預留過線孔(一個)中穿過后接入引信尾部的接電線路(彈體為另一極)，再通過引信頭與彈丸頭部螺紋裝配固緊引信頭部，裝配過程中引信頭部不旋轉。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

早期電子時間引信與裝定器為獨立的兩部分、配套使用，先在引信外帶有清晰數(shù)字顯示的裝定器上設好時間，然后將裝定器中的導向錐體套在引信頭上，裝定器中的觸針就自動與引信頭部對應的裝定環(huán)相接觸，編碼被傳遞給引信，不需要方向定位[2-3]。電子時間引信為彈頭引信，與彈的結合狀態(tài)不影響裝定器對電子時間引信的裝定。裝定器的導向錐體、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觸針導電方法

一種機電一體化安全和解除保險裝置設想裝配在戰(zhàn)斗部內，位于蓋板下端的觸針與機電一體化裝置頂部的接電環(huán)接觸，蓋板通過螺釘與戰(zhàn)斗部固緊。其結構示意圖見圖5，接電環(huán)見圖6。

1.4無線電近炸引信接電分析

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

采用插接式連接方法，總裝工藝復雜，無法保證產品裝配狀態(tài)一致，易錯裝，導線也可能交叉受損，不能保證將多種信號同時可靠地傳遞給引信底部；無線電近炸引信頭部結構復雜、調試測試程序多，若檢測到導線受損，需更換引信頭部，將增加引信制造成本。

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

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

圖5　結構示意圖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)-彈簧銷電連接

對多用途無線電近炸引信在發(fā)射及撞擊硬目標過程中的受力情況進行分析，采用接觸裝定方法不需要方向定位的設計思路，設計了一種引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷電連接，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，接電傳輸器為獨立部件。應用時，先將接電傳輸器裝入多用途彈頭部，通過專用零件固緊；再將接電傳輸器上的導線與裝入多用途彈底部的引信底部對應接口連接；最后將引信頭部擰入多用途彈頭部。若裝配過程出現(xiàn)導線受損情況，只需更換接電傳輸器，裝配簡單、便于維護。其實體模型如圖8所示。

圖8　接電環(huán)-彈簧銷電連接模型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(根據實際應用可變)同心導電圓環(huán)及與之對應相通的導電孔，根據需要還可設置測試用孔，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)量與同心導電圓環(huán)圈數(shù)對應的導電組件、接電座、壓片、導線等組成。

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

壓片與導電銷位置對準后放置在接電座的圓形凹窩上并通過連接件與接電座固連，導電銷的小端從壓片上對應的過孔中伸出，其位置對應于接電環(huán)上相應導電圓環(huán)的中心。

引信頭部的各種信號對應傳遞到接電環(huán)的相應導電圓環(huán)上，各導電圓環(huán)上的信息再依次通過導電組件、導線傳輸?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，接電傳輸器上導電組件內的導電簧受壓變形產生抗力，保證導電銷與接電環(huán)上的導電圓環(huán)在彈丸飛行過程中接觸可靠、穩(wěn)定。

3理論分析及試驗驗證

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

(1)

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

最大工作應力[5]為：

(2)

式(2)中，σmax為最大工作應力；Nmax為最大軸力；A為危險截面面積。

接電傳輸器在彈丸發(fā)射時危險截面的最大工作應力為：

(3)

對幾種非金屬材料性能進行比較后，選用熱固型塑料為接電座材料，其許用應力[σ]=800 kgf/cm2[6]。經計算，σmax=192 kgf/cm2<[σ]，接電傳輸器強度滿足發(fā)射環(huán)境要求。

引信頭部與多用途彈裝配到位壓縮導電簧變形，其變形產生的抗力應保證導電銷與接電環(huán)在彈丸飛行過程中可靠接觸。根據總體分配尺寸設計：導電簧簧絲直徑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。

產品裝配到位時導電簧高3.56~5.19 mm，經計算，產生的彈簧抗力約為13~8.85 N。

引信出炮口后受離心力、章動力和爬行力作用，導電簧和導電銷軸向運動、徑向無活動空間，離心力不影響導電銷與接電環(huán)可靠接觸；章動力、爬行力與彈簧抗力方向相同，不影響導電銷與接電環(huán)可靠接觸。彈道振動產生的加速度經驗值最大約200g,作用力為F=ma,F為零件所受作用力；m為零件質量；a為加速度。

計算知彈道振動產生的作用力為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，不影響導電銷與接電環(huán)可靠接觸。實驗室檢驗表明導電銷運動靈活。

經大量靶場射擊試驗，發(fā)火率達97.6%，經理論分析、試驗驗證，可排除接電環(huán)-彈簧銷電連接傳輸信號不可靠的因素。實驗室檢驗與靶場試驗表明接電傳輸器強度滿足使用要求，接電環(huán)-彈簧銷電連接傳輸信號可靠。

4結論

本文提出了引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷電連接方法。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、上下相對轉動時彈簧銷與接電環(huán)保持接觸，保證各條線路暢通。實驗室檢驗與靶場試驗表明：接電環(huán)-彈簧銷電連接傳輸信號具有良好的強度及接電可靠性，能實現(xiàn)多種信號的可靠傳輸，可解決結構復雜的無線電近炸引信頭部探測與信號處理系統(tǒng)和底部起爆控制電路之間的電氣連接問題，充分發(fā)揮多用途彈射流的破甲威力。

參考文獻:

[1]胡風年,潘鐵牛.引信技術實踐[M].北京:國防工業(yè)出版社,1989:339.

[2]張龍山.引信技術概論[Z].西安:西安機電信息技術研究所,2011:47,57.

[3]田錫尊.通用電子時間引信及其裝定器的研究[J].探測與控制學報,1983(3):6-9.

[4]引信工程設計手冊編寫組.GJB/Z 135-2002 引信工程設計手冊[S].北京:總裝備部軍標出版發(fā)行部,2003.

[5]王三一,張文,秦冬祺,等.材料力學[M].山西:高校聯(lián)合出版社,1991:17.

[6]機械工程材料標準實用手冊編輯組.機械工程材料標準實用手冊[M].北京:兵器標準化研究所,1987:869.

版 權 聲 明

凡稿件被本刊錄用,即視為作者同意將該論文的復制權、發(fā)行權、信息網絡傳播權、翻譯權、匯編權等權利在全世界范圍內轉讓給本刊。本刊已許可中文科技期刊數(shù)據庫、萬方數(shù)據數(shù)字化期刊群、中國知網(中國學術期刊(光盤版)電子雜志社)和超星域出版系統(tǒng)在其各自的系列數(shù)據庫產品中以數(shù)字化方式復制、匯編、發(fā)行及在信息網絡傳播本刊全文。作者著作權使用費和稿酬一并支付(即包括印刷版、光盤版和網絡版各種使用方式的報酬)。如作者對本聲明持有異議,請在投稿時說明。

本刊編輯部

摘要:針對彈頭探測彈底起爆無線電近炸引信在上緊頭螺時導線扭結，可能造成破損的問題，提出了引信螺紋聯(lián)接部件間的接電環(huán)-彈簧銷電連接方法。該連接方法由位于引信頭部的接電環(huán)和獨立的接電傳輸器組成，接電傳輸器上的多個彈簧銷分別與接電環(huán)上對應的導電圓環(huán)保持接觸，保證各條線路暢通。理論分析和試驗表明：該電連接裝配簡單，傳輸信號具有良好的強度及接電可靠性，在引信頭部與多用途彈螺紋聯(lián)接、上下相對轉動時導線不會扭結受損，能夠實現(xiàn)多種信號的可靠傳輸。

關鍵詞:無線電近炸引信；彈頭探測；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

中圖分類號:TJ430

文章標志碼:A

文章編號:1008-1194(2015)06-0021-04

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

*收稿日期:2015-07-20