引信设计3-2

Fs
立击发体在膛内运动的数学模型。
En
假设：膛内发火机构用于旋转弹丸引
信，且为偏心配置式。
受力分析：
后坐力、离心力、切线力、
弹簧抗力、摩擦阻力
击发体受力图
击发体系统的后坐力为
dv Fs m1 dt
(3-23)
击发体在后坐力作用下，运动行程为 x 时的弹簧抗力为
FRx kF (0 x)
(3-24)
3.2 膛内发火机构
定义：利用发射时的膛内环境力（能）而工作的发火机构，称为膛 内发火机构，又称膛内点火机构。
应用: 点燃引信计时药盘、火药延期解除保险机构和自毁机构中的 时间药剂，以达到定时爆炸、解除保险和自行销毁的目的。
分类： （1）按其在引信中的位置分中心配置、偏心配置膛内发火机构。
火药时间引信，多采用中心配置； 火药保险机构和自毁机构，则多采用偏心配置。 （2）按其配用的保险器分弹簧、支耳、裂环型膛内发火机构。 基本要求： 1）平时安全性；2）发火可靠性；3）起爆元件输出火焰冲能足够。
当击发体作轴向运动时，还必须克服离心力 Fc 、切线力 Ft 所引起的摩擦力
Ff f Fc2 Ft2
（3-25)
式中 f －击发体与驻室壁的摩擦系数。
击发体的离心力 Fc 和切线力 Ft 的表达式为
Fc
m1r0 2
Ft
m1r0
d
dt
根据受力分析，击发体轴向运动的运动方程为
d2 x m1 d t 2 Fs FRx Ff
如果 0 ，则为非旋转弹情况。
这两种情况下均无摩擦力，击发体轴向运动的运动方程式为
d2 x d v kF 0 kF x
dt2 dt m
m
（3-29）
3.2.4 设计计算
根据击发体的运动方程，利用初始条件：
t t0 0 ， x 0， d x / dt 0 ，d2 x / d t2 0
可对式（3-28）求解，得到位移 x、速度 v 与时间 t 的关系式。
安全性，通常均配有专门保险机构来保证。只须讨论机构在弹道 上发火可靠性。
3.4 瞬发发火机构
定义：靠引信发火机构中的击发体直接碰击目标而工作的发火机构。 应用最多的是针刺式瞬发发火机构，是触发发火机构中的一种。
3.4.1 结构设计 3.4.1.1 结构形式 (l）裸露式针刺发火机构
适用于低速弹，如迫击炮弹、无后坐力炮弹引信上。 特点：瞬发度和灵敏度高，但引信不易密封。
3.2.2 机构可靠发火判别式
保证机构在膛内发射时可靠地发火，除了击发体应可靠地克服弹簧抗力下移到
位，其击发体的戳击能量还必须大于起爆元件 100％ 发火所需要的能量，即机构
可靠发火判别式
EH
1 2
m1v
2 H
EH
(3-21)
式中 EH ― 击发体的戳击能量（J) ； vH ―击发体的戳击速度（m/s) ；
将各式依次代入上式，击发体的运动方程为
m1
d2 x dt2
m1
dv dt
kF (0
x)
fm1r0
2
(dv dt
)2
vD4
(
2
)2
（3-28）
为简化计算，可忽略运动中摩擦阻力的影响。经计算表明，由于忽略摩擦阻力
的影响，击发体的戳击速度 vH 仅增大了 1％～2％。
如果 r0 0 ，则为中心配置情况；
(2）埋人式针刺发火机构 引信头部用防潮帽密封，可用于高速弹丸引信上。 特点：引信密封性好，弹道安全，但瞬发度较低。
(3）中间式针刺发火机构 击针头部突出引信体之外，但有防潮帽密封保护。广泛用于触发引信。 特点：瞬发度高，引信密封性好，弹道安全。但防潮帽易磕碰损坏，平时须加
根据安全条件式和给定的安全落高，确定弹簧解除保险抗力下限； 根据弹簧抗力和驻室、击针等尺寸设计弹簧。 (2）根据弹簧的几何参数和击针、火帽、驻室等尺寸，校验击针能否刺入火帽 1.5～2mm。
(3）根据弹簧解除保险时的抗力上限（ FR12 ）、配用火炮的 K1 值、击针和弹
簧的质量，在最不利条件下检验击针能否可靠解除保险，运动到戳击火帽位置。 (4）计算击针刺入火帽时的速度，检验击发体的运动动能能否大于火帽 100 ％
发火所需最小能量。如能量不足应调整结：利用外弹道环境力（能）或内储能而工作的发火机构。 分类：根据发火能源性质分 储能簧针刺发火机构
离心力弹道发火机构 适用范围：
主要用于钟表时间引信和小口径触发引信的自毁机构。 该发火机构勤务处理中的安全性，膛内、炮口以及弹道飞行中的
FR1 ，满足
（23～43）Fsm FR12
(3-19)
若已知 K1 值，且引信须通用于多种火炮的弹丸上，则可靠解除保险判别式为
（23～43）K1minm1 g FR12
(3-20)
式中
K1min ——多种火炮弹丸中最大后坐过载系数的最小值；
m1 ——击发体系统的换算质量（kg) ；
FR12 ——保险弹簧抗力上限值（N）。
设击针尖到起爆元件发火的距离为 lH ，将 x lH 代入 x-t 的关系式，可求出
击发体到起爆元件的运动时间（ t H ），再代入 v-t 关系式求出戳击速度（ vH ）。
计算膛内发火机构的性能时，应先计算安全性，在满足安全条件下，再计算作 用可靠性。
设计计算程序： (1）按结构方案确定击针行程，并计算出质量；
弹簧型膛内发火机构的发火可靠性，包括： 1）机构可靠解除保险 2）起爆元件可靠发火——击发体戳击速度
弹簧型膛内发火机构物理模型
3.2.1 机构可靠发火的必要条件
保证发火机构在膛内可靠地发火，必须使击发体（击针或火帽）可靠压缩弹簧
保险器，即确保击发体所受的后坐力能够克服弹簧戳击抗力（亦称解除保险抗力）
应当指出:击针至少需要刺入火帽 1.5mm～2mm，才能保证将击发体的动能充分
传递给火帽。
为保证作用可靠，要合理设计击针与起爆元件的相对位置，减小离心力对击发
体运动的影响，提高戳击速度，也可采用棱形击针和灵敏度较高的起爆元件。
3.2.3 击发体运动方程
计算击发体戳击速度 vH ，要通
过对膛内发火机构进行受力分析，建
[ EH ]― 起爆元件 100％发火所需的能量（J）。
根据试验，针刺火帽 100％发火所需要的能量与戳击速度有很大关系。
戳击速度 vH 1 m/s 时，速度变化对所需能量几乎毫无影响；
戳击速度 vH 1 m/s 时，所需能量随速度增大变小，所需的戳击能量为
EH
E e0.1vH 0
E0 ——起爆元件发火能量