导弹发射之前,地面(舰面)电源、控制导弹的电信号等都需要通过发射装置传递到导弹上,对导弹进行地面供电和控制;导弹发射时,又要及时而可靠地断开电路,并迅速让开一段距离,以免妨碍导弹的运动。发射装置中完成这项功能的机构就是插头机构。插头机构中的脱落插头与导弹插座插接时不可靠,会造成导弹不能正常发射,贻误战机;脱落插头与插座分离时不可靠,可能造成导弹上插座被损坏,电路短路,严重时造成导弹发射失败。因此,插头机构是发射装置中的重要组成部分,在各类发射装置中都把插头机构作为重要部件进行研究与设计。
插头机构主要由两部分组成:一是脱落插头(以下简称插头),它实现电路连接;二是插拔机构,它实现脱落插头与导弹插座的插接以及导弹发射时的可靠分离。
1.插头机构的分离形式
插头机构的分离形式与插座在导弹上的安装方向有关,一般有轴向弹动分离、径向弹动分离、径向提前分离等。如果插座轴线与导弹轴线平行,插头的分离方向与导弹运动方向一致,可利用导弹的向前运动实现轴向弹动分离,插头与插座的插接和分离动作较易实现,插头机构的组成相应也简单些,一般只考虑导弹装填、发射时的让开通路,防止燃气流烧蚀插头等问题。
如果插座轴线与导弹轴线垂直,插头沿导弹的径向插入,插头与插座的分离方向与导弹的运动方向垂直,需要一套较为复杂的插头机构来实现这种径向分离。此时,对于插头的分离时机,分以下两种情况来考虑。
1)径向提前分离
这种分离形式是指在导弹发射前,接受插头分离指令将插头先行拔出,断开电气通路,然后再给出导弹点火发射指令。由于插头分离后导弹再点火运动,插头机构的运动与导弹运动无关,此时必须设置专门的插头解锁、分离机构来实现插头的分离,一般还要将插头分离到位的信号反馈给武器控制系统,确保导弹发射时其运动通路是畅通的。
2)径向弹动分离
这种分离形式是指插头在导弹点火运动中逐渐拔离,插头的运动是复合运动,一方面随着导弹向前移动,另一方面还要向与导弹运动方向垂直的方向远离导弹运动。由于导弹起动后有较大的加速度,导弹的运动速度增长很快,这就要求插头机构必须具有使插头迅速、安全、可靠拔出的性能。这种情况下的插头机构也是最为复杂的。
2.插头机构的设计要求
在武器系统中,发射装置的插头机构主要用于插头和导弹插座的插接或分离,是实现弹箱电气连接的重要部件,在设计中必须满足如下基本要求:
(1)保证插头与导弹上插座准确可靠地插接,确保地面(舰面)电路与导弹电路可靠地接通;
(2)保证导弹发射时,插头与导弹插座安全可靠地分离,切断电气通路;
(3)保证导弹发射时,插头或其他组成部分不与导弹发生干涉,不能损坏导弹,避免使导弹受到附加扰动,不能妨碍导弹的运动;
(4)对多次使用的插头应设有防燃气流烧蚀与冲刷的措施;
(5)插头机构的操作应简单、安全,维护方便;
(6)在技术阵地向发射阵地转运的过程中,确保插头与导弹插座的可靠插接,不因运输冲击引起自行脱落;
(7)应具有手动分离的功能,保证不发射时能手动分离,以实施退弹操作。
在具体设计过程中,应考虑以下几个问题:
(1)插头与插座能配合的极限位置,要求纵、横及上、下均有允许的调整范围。
插头与插座极限配合,不但与发射箱本身的设计偏差有关,也与插座的设计偏差有关,因此,在设计时,要充分考虑各个因素进行尺寸链计算,确定需要的调整范围以及装配调整方法。
纵、横及上、下偏差是由插头机构制造及在发射箱内安装时的误差、导弹装在箱内时的偏差造成的。解决办法是:结构上应保证插头能顺利插入插座中,插头的最大上升高度应保证插座在极限位置时能插到位,但插座在下极限时,插头插到位即停止,不致强制上升将导弹顶坏;装配时,应留有间隙和调整环节,使插头能转动而不致卡死。
(2)插拔力范围。
插拔力是使插头插接、分离的动力,设计时要留有一定的安全系数。插拔力范围的确定要根据插针与插孔的数量、插头与插座的初始分离力以及插头机构运动本身的摩擦力来确定。要保证插针与插孔间有一定压力,使电信号不断路,但不能过多增加插入或拔出的困难。
(3)插头分离时间。
对于径向分离插头机构,要保证导弹发射时插头机构不妨碍导弹运动,需要对插头的分离时间作出规定,这个分离时间根据导弹的运动速度确定,必须小于可能与插头碰撞的弹上设备运动至插头位置的时间。
(4)插头快速分离时制动的可靠性。(www.xing528.com)
根据插头的分离速度来确定制动要求,要保证插头拔出后能停在安全位置,避免撞击或反弹。
(5)插头芯线的导通性能、密封性能。
(6)环境条件变化对插头机构运动性能的影响,例如在高低温条件下,插头机构运动环节摩擦力变化对插头分离性能的影响。
3.插头与插座
插头与插座是弹-架电连接的基本构件,其结构直接关系到插头机构的方案,设计时应考虑以下问题:
(1)芯线的数量与尺寸。由导弹发射与射前检查的内容而定。
(2)插头形式。常用的插头有4种类型,即钮式、剪断式、插针式、拉拔式。
关于这4种插头的特点简述如下:
①钮式插头。其特点是将电路接触器的两个半体分别装在导弹和定向器上,在弹簧力的作用下,使两个半体的接触点紧紧地接触,以保证弹内和弹外之间电路正常接通。其优点是结构简单、在发射分离时没有冲击载荷。其严重缺点是触点易被锈蚀,或者沾染灰尘和盐分等,使电路成为开路或半开路。这种类型现在一般较少采用。
②剪断式插头。它是在导弹起飞时,借助导弹的冲力和定向器上的切刀将插头金属盒的连接销钉切断,使整个电接头分裂为两半,一半随弹带出,另一半则留在发射装置上,以实现电路的分离。剪切后的剪断面要与弹体外表面齐平,以防破坏导弹的气动外形。在剪切过程中和剪切后,要保证插头中的导线不接触,因为它们一般还有电位。在插头的金属盒中填充易于切断的塑胶,既能保证导线互不接触,又在分离时易碎裂。在剪切缝处,插头金属盒的连接销钉都刻有剪切沟槽,以减轻切断时的冲击载荷。
剪断式插头工作可靠,但只能使用一次。
图4.15所示是剪断式插头的一种结构,它用在美国“响尾蛇”空-空导弹上。
图4.15 剪断式插头
1—铝盒;2—导线;3—环氧树脂胶;4—连接销钉;5—剪断面;6—弹体
③插针式插头。与常用的插销相似,插座与插头分别装在导弹与发射装置上,两者相互移动一段距离后才能插入或拔出,移动的距离不小于插头定位销的长度。电路是通过插针与耦合的簧片接触来接通的。
插针式插头的结构与它在导弹上的安装位置有关。若插头轴线与导弹轴线垂直,一般需设计出具有升举和收缩机构的电分离器,如图4.16所示。装弹时,插头垂直于导弹轴线插入插座;发射时,插头随导弹运动的同时自动拔出,从而实现分离。这种升举和收缩机构可以是四连杆机构,也可以是凸轮或模板机构。
若插头的轴线与导弹轴线平行,则电分离器较为简单。但为了便于装填导弹和防止燃气流烧蚀,以及防止污物、水分或尘土等对插头的有害作用,往往也设计有收缩机构。
插针式插头确定可靠,接通分离迅速,能多次使用,但一般来说其分离机构较为复杂。
图4.16 插针式插头电分离器
1—分离器头;2—电插头;3—定位销;4—四连杆机构;5—收缩弹簧;6—止动器;7—横板传动机构;8—支持器;9—支持器簧;10—支座;11—缓冲器
④拉拔式插头(图4.17)。这种形式的插头与插座由4个连接销连成一体,插头上的插针插入插座的孔中,孔中的簧片与插针接触,保持电路接通。连接销直径为2 mm,但在分离面处直径为0.5~0.8 mm。发射时,插拔机构拉销轴,连接销在细直径处被拉断,插头从插座孔中拔出,插针同时拔出,电路被切断。
这种插头体积小,连接可靠,不会出现短路现象,装弹时电路接通方便。其缺点是只能一次性使用,每次使用后都要更换。
图4.17 拉拔式插头
1—插座;2—连接销;3—插头;4—销轴;5—电缆
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