一种鱼雷用安保状态自主可控的MEMS起爆系统

本发明涉及智能起爆传爆，具体涉及一种鱼雷用安保状态自主可控的mems起爆系统。

背景技术：

1、鱼雷作为水面舰艇和潜艇的主要打击手段，一直被认为是水下装备发展的重点。为了提升鱼雷打击目标的隐蔽性与命中率，未来鱼雷需要具备的特征为：小体积，以躲避敌方的声纳探测；高航速，降低反鱼雷手段对鱼雷的截击性能。

2、目前，现役鱼雷用起爆系统主要为以冲击片雷管为核心的直列式结构，该种起爆系统需要匹配特殊的高压电源，其最小尺寸接近260mm×90mm×90mm，这也就导致现役鱼雷的口径无法进一步缩小(现役鱼雷口径为324mm～500mm)。如何突破传统设计方式，实现在小型空间内传感、控制、安保、起爆等功能的集成化与微型化，成为未来鱼雷发展的关键。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种鱼雷用安保状态自主可控的mems起爆系统，满足鱼雷的小型化集成化特征，该起爆系统尺寸不大于ф50mm×40mm，比传统起爆系统体积缩小进90％，可以大幅缩小现役鱼雷的尺寸，具有安全化、智能化的优点。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种鱼雷用安保状态自主可控的mems起爆系统，包括密封腔体6，密封腔体6内部装有控制电路7，控制电路7下方连接有mems安保起爆单元8，mems安保起爆单元8下方的下密封盖9连接在密封腔体6的下端；控制电路7上方的mems水压传感器3连接在上密封盖2上，上密封盖2连接在密封腔体6的上端；密封腔体6的侧面连接有mems碰撞传感器4。

4、所述的上密封盖2中心为水压传感器固定腔201，在上密封盖2四周均布上密封盖固定通孔202；在上密封盖2中心设有水压孔203，并与水压传感器固定腔201贯通。

5、所述的mems水压传感器3包括水压传感器上密封盖301、水压传感器腔体302、水压传感器pcb板303、水压传感器接线柱304、水压传感器芯片305；水压传感器上密封盖301和水压传感器腔体302连接，水压传感器腔体302内与水压传感器pcb板303连接，水压传感器pcb板303上粘接有水压传感器芯片305，水压传感器pcb板303上连接有水压传感器接线柱304；水压传感器腔体302中心设计有压力导孔306，水压传感器腔体302通过螺纹安装在上密封盖2中心处的水压传感器固定腔201中。

6、所述的水压传感器芯片305中的压力膜309为0.4mm×0.4mm×0.04mm正方形膜片结构，压力膜309的四角位置设有水压传感器电极307，压力膜309的轴线上设有水压传感器压阻308，并组成电桥结构。

7、所述的mems碰撞传感器4包括碰撞传感器上密封盖401、碰撞传感器腔体402、碰撞传感器pcb板403、碰撞传感器接线柱404、碰撞传感器芯片405，其中，碰撞传感器上密封盖401和碰撞传感器腔体402连接，碰撞传感器腔体402内与碰撞传感器pcb板403连接，碰撞传感器pcb板403上连接有碰撞传感器芯片405，碰撞传感器pcb板403上连接有碰撞传感器接线柱404；碰撞传感器腔体402四周设有碰撞传感器固定孔406。

8、所述的碰撞传感器芯片405中的惯性块409为2mm×2mm×0.4mm的正方形块体结构，在惯性块409的四周设有四个尺寸为0.3mm×0.1mm×0.03mm的弹性支撑梁410，弹性支撑梁410的根部制作有碰撞传感器压阻408，并组成电桥结构。

9、所述的密封腔体6外侧为ф50mm×35mm的圆柱筒式结构，内部为正八边形结构的密封腔内腔603，在密封腔体6的横截面四周均布四个上下密封盖固定孔601，在密封腔体6的侧壁上设有四个碰撞传感器定位孔602，开孔位置与碰撞传感器固定孔406的位置一一对应。

10、所述的控制电路7为正八边形结构，相应尺寸大小与密封腔内腔603保持一致；控制电路7由传感器控制板701与mems安保起爆控制板702组成，两层控制板通过插针焊接固定；传感器控制板701功能为对水压传感器3与碰撞传感器4输入进来的信号进行滤波与放大，将传感器满量程信号转换为0v～5v的标准信号；mems安保起爆控制板702的功能为读取传感器控制板701输入的传感器信号，并对其输入信息进行阈值判断，当阈值达到设定范围时，向mems安保起爆单元8输出解保以及起爆信号。

11、所述的mems安保起爆单元8由传爆药柱801、上pcb板802、mems安保起爆芯片803、中pcb板804、下pcb板805以及mems安保起爆单元接线柱806组成；其中，mems安保起爆芯片803通过ab胶与中pcb板804固定在一起，上pcb板802、中pcb板804以及下pcb板805通过mems安保起爆单元接线柱806相互焊接在一起。

12、所述的mems安保起爆芯片803由电热驱动机构807、可动隔板机构808、含能药剂809和微起爆器810组成；其中，含能药剂809填充在可动隔板808中；可动隔板808偏离mems安保起爆芯片803中心位置，与其下层的微起爆器810形成错位式布局结构。

13、本发明的有益效果为：本发明采用了mems技术，将传感单元与安保起爆单元由传统的三维立体结构变为二维平面结构，在保证基本功能的同时，大幅缩减了器件的体积。该发明的优点为：(1)安全化：mems安保起爆单元采用错位式布局，保证了系统中爆轰能量传递的安全性与可靠性；(2)智能化：匹配mems碰撞传感器与mems水压传感器，通过感知系统环境力的变化，实现安保/解锁状态的自主可控切换。该系统也可用在小口径弹药、无(低)后坐力弹药、智能弹药等领域。

技术特征：

1.一种鱼雷用安保状态自主可控的mems起爆系统，包括密封腔体(6)，其特征在于：密封腔体(6)内部装有控制电路(7)，控制电路(7)下方连接有mems安保起爆单元(8)，mems安保起爆单元(8)下方的下密封盖(9)连接在密封腔体(6)的下端；控制电路(7)上方的mems水压传感器(3)连接在上密封盖(2)上，上密封盖(2)连接在密封腔体(6)的上端；密封腔体(6)的侧面连接有mems碰撞传感器(4)。

2.根据权利要求1所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的上密封盖(2)中心为水压传感器固定腔(201)，在上密封盖(2)四周均布上密封盖固定通孔(202)；在上密封盖(2)中心设有水压孔(203)，并与水压传感器固定腔(201)贯通。

3.根据权利要求1所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的mems水压传感器(3)包括水压传感器上密封盖(301)、水压传感器腔体(302)、水压传感器pcb板(303)、水压传感器接线柱(304)、水压传感器芯片(305)；水压传感器上密封盖(301)和水压传感器腔体(302)连接，水压传感器腔体(302)内与水压传感器pcb板(303)连接，水压传感器pcb板(303)上粘接有水压传感器芯片(305)，水压传感器pcb板(303)上连接有水压传感器接线柱(304)；水压传感器腔体(302)中心设有压力导孔(306)，水压传感器腔体(302)通过螺纹安装在上密封盖(2)上。

4.根据权利要求3所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的水压传感器芯片(305)中的压力膜(309)为0.4mm×0.4mm×0.04mm正方形膜片结构，压力膜(309)的四角位置设有水压传感器电极(307)，压力膜(309)的轴线上设有水压传感器压阻(308)，并组成电桥结构。

5.根据权利要求1所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的mems碰撞传感器(4)包括碰撞传感器上密封盖(401)、碰撞传感器腔体(402)、碰撞传感器pcb板(403)、碰撞传感器接线柱(404)、碰撞传感器芯片(405)，其中，碰撞传感器上密封盖(401)和碰撞传感器腔体(402)连接，碰撞传感器腔体(402)内与碰撞传感器pcb板(403)连接，碰撞传感器pcb板(403)上连接有碰撞传感器芯片(405)，碰撞传感器pcb板(403)上连接有碰撞传感器接线柱(404)；碰撞传感器腔体(402)四周设有碰撞传感器固定孔(406)。

6.根据权利要求5所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的碰撞传感器芯片(405)中的惯性块(409)为2mm×2mm×0.4mm的正方形块体结构，在惯性块(409)的四周设有四个尺寸为0.3mm×0.1mm×0.03mm的弹性支撑梁(410)，弹性支撑梁(410)的根部制作有碰撞传感器压阻(408)，并组成电桥结构。

7.根据权利要求5所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的密封腔体(6)外侧为ф50mm×35mm的圆柱筒式结构，内部为正八边形结构的密封腔内腔(603)，在密封腔体(6)的截面四周均布四个上下密封盖固定孔(601)，在密封腔体(6)的侧壁上设有四个碰撞传感器定位孔(602)，开孔位置与碰撞传感器固定孔(406)的位置一一对应。

8.根据权利要求7所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的控制电路(7)为正八边形结构，相应尺寸大小与密封腔内腔(603)保持一致；控制电路(7)由传感器控制板(701)与mems安保起爆控制板(702)组成，两层控制板通过插针焊接固定；传感器控制板(701)功能为对mems水压传感器(3)与mems碰撞传感器(4)输入进来的信号进行滤波与放大，将传感器满量程信号转换为0v～5v的标准信号；mems安保起爆控制板(702)的功能为读取传感器控制板(701)输入的传感器信号，并对其输入信息进行阈值判断，当阈值达到设定范围时，向mems安保起爆单元(8)输出解保以及起爆信号。

9.根据权利要求1所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的mems安保起爆单元(8)由传爆药柱(801)、上pcb板(802)、mems安保起爆芯片(803)、中pcb板(804)、下pcb板(805)以及mems安保起爆单元接线柱(806)组成；其中，mems安保起爆芯片(803)通过ab胶与中pcb板(804)固定在一起，上pcb板(802)、中pcb板(804)以及下pcb板(805)通过mems安保起爆单元接线柱(806)相互焊接在一起。

10.根据权利要求9所述的mems起爆系统，其特征在于：所述的mems安保起爆芯片(803)由电热驱动机构(807)、可动隔板机构(808)、含能药剂(809)和微起爆器(810)组成；其中，含能药剂(809)填充在可动隔板(808)中；可动隔板(808)偏离mems安保起爆芯片(803)中心位置，与其下层的微起爆器(810)形成错位式布局结构。

技术总结
一种鱼雷用安保状态自主可控的MEMS起爆系统，包括密封腔体，密封腔体内部装有控制电路，控制电路下方连接有MEMS安保起爆单元，MEMS安保起爆单元下方的下密封盖连接在密封腔体的下端；控制电路上方的MEMS水压传感器连接在上密封盖上，上密封盖连接在密封腔体的上端；密封腔体的侧面连接有MEMS碰撞传感器；本发明MEMS安保起爆单元采用错位式布局，保证了系统中爆轰能量传递的安全性与可靠性；匹配MEMS碰撞传感器与MEMS水压传感器，通过感知系统环境力的变化，实现安保/解锁状态的自主可控切换，满足鱼雷的小型化集成化特征，可以大幅缩小现役鱼雷的尺寸，具有安全化、智能化的优点。

技术研发人员：胡腾江,赵玉龙,王柯心
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13