[發(fā)明專利]一種基于壓曲放大的引信安保裝置用V型MEMS執(zhí)行器

有效

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• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN104154828A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙玉龍;李秀源;胡騰江;徐文舉;白穎偉;任煒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F42C15/00
• 分類號: F42C15/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及引信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓曲放大的引信安保裝置用V型MEMS執(zhí)行器。

背景技術(shù)

引信是利用目標和環(huán)境信息，在預(yù)定條件下引爆或引燃彈藥戰(zhàn)斗部裝藥的控制裝置(系統(tǒng))，通常安裝在火箭、導(dǎo)彈彈頭和炮/坦克/迫擊炮彈藥等上，根據(jù)彈藥種類的不同和對付目標的需要選擇不同的引信。引信是武器系統(tǒng)中的重要部件，它通過對環(huán)境、目標進行探測以獲取信息和處理、識別信息，并實現(xiàn)引信的安全狀態(tài)控制和最佳起爆控制。引信的基本功能是“安全”和“可靠引爆戰(zhàn)斗部”。引信中的安全保險裝置是引信系統(tǒng)的重要組成部分，它的一個基本功能是通過消除達到主裝藥的潛在能量，阻止意外爆轟，主要是阻止整個爆炸序列的能量傳遞來實現(xiàn)。針對這個目標，安保裝置常常通過同軸機械裝置阻止意外解除保險，從而“隔斷”爆炸序列。當處于安全模式時隔板將加速膛孔擋住，阻止飛片材料通過，從而阻止爆炸序列的意外爆轟。當武器所處環(huán)境滿足起爆條件時，隔板移開，為飛片材料打開通道，保證飛片材料能夠到達高能炸藥裝藥。

傳統(tǒng)引信存在體積大、難集成等缺點。隨著彈藥技術(shù)的發(fā)展，要求引信功能不斷的加強與擴展，而引信的體積又制約了引信功能的擴展。將MEMS技術(shù)應(yīng)用到引信的設(shè)計中，將很好的解決這個矛盾。MEMS引信安全保險裝置具有體積小、可靠性高、可批量化等諸多優(yōu)勢，使得常規(guī)彈藥有更多的空間容納多傳感器探測電路與主裝藥，提高彈藥的精確度和殺傷力，使引信的智能化和靈巧化成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提出一種基于壓曲放大的引信安保裝置用V型MEMS執(zhí)行器，利用刻蝕技術(shù)制作可動結(jié)構(gòu)層，具有低成本、高智能、易集成的特點。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于壓曲放大的引信安保裝置用V型MEMS執(zhí)行器，

包括單晶硅襯底1，單晶硅襯底1上制作有直徑為150～180um的加速膛孔5，加速膛孔5是飛片材料的通道，二氧化硅絕緣層2在單晶硅襯底1上生長，生長厚度為2～3um，將單晶硅結(jié)構(gòu)層3與生長了二氧化硅絕緣層2的單晶硅襯底1鍵合，單晶硅結(jié)構(gòu)層3的厚度為50～100um，金屬電極層4沉積在單晶硅結(jié)構(gòu)層3的錨點3-2上；

還包括錨點3-2，成陣列結(jié)構(gòu)的V型梁熱電驅(qū)動單元3-1的兩端與錨點3-2連接，中間臂3-3位于V型梁熱電驅(qū)動單元3-1的中間并與之相互固定，連接臂3-4的兩端分別與上下兩側(cè)放大梁3-5的首端相連接，連接臂3-4的中間部分與中間臂3-3的首端連接，隔板3-6分別與左右兩側(cè)放大梁3-5的末端相連接，隔板3-6將加速膛孔5擋住；

除去與錨點3-2鍵合的部分，其余的二氧化硅絕緣層2將被腐蝕掉，使熱電驅(qū)動單元3-1、中間臂3-3、連接臂3-4、放大梁3-5以及隔板3-6懸空，形成最終的可動結(jié)構(gòu)。

所述的V型梁熱電驅(qū)動單元3-1的總長度為1000～2000um，寬為30～40um，中間夾角為160～170°，每組V型梁熱電驅(qū)動單元3-1之間的間距為80～100um。

所述的放大梁3-5的長度為1500～2000um，寬度為10～15um，傾角為2～5°。

所述的隔板3-6為邊長200～250um的正方形結(jié)構(gòu)。

與傳統(tǒng)的引信安保裝置用執(zhí)行器相比，本發(fā)明的優(yōu)點為：低成本化，利用現(xiàn)有的成熟的IC工藝，可以實現(xiàn)大規(guī)模制造，有效地降低了產(chǎn)品的成本；智能化，傳統(tǒng)的引信安保裝置用執(zhí)行器多為彈簧結(jié)構(gòu)，通過環(huán)境力(如加速度)產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，受使用環(huán)境約束較大，本發(fā)明是利用熱電效應(yīng)來產(chǎn)生相應(yīng)的輸出，由電信號控制，智能化程度更高；集成化，利用MEMS相關(guān)工藝制作的器件體積小，與傳統(tǒng)引信安保裝置用執(zhí)行器相比，在相同面積內(nèi)，可以將更多的傳感器與本發(fā)明集成在一起，提高器件在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明MEMS執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為V型梁熱電驅(qū)動單元3-1通電穩(wěn)定后的結(jié)構(gòu)熱膨脹示意圖。

圖4為放大梁3-5與隔板3-6受到外力后結(jié)構(gòu)變形示意圖。

圖5為本發(fā)明通電穩(wěn)定后所產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步說明。