一种用于非铁磁性身管火炮的装定装置及方法与流程

1.本发明涉及火炮装定技术，尤其涉及一种用于非铁磁性身管火炮的装定装置及方法。


背景技术：

2.为了实现武器轻量化，目前部分火炮已使用复合材料和钛合金等非铁磁性材料制造火炮的身管，为了实现弹药定距或定高空炸，需要对弹药装定相应的时间引信，目前，对于非铁磁性身管火炮的时间引信装定方式主要为接触式装定，这种装定方式需要在火炮身管和弹药壳体上分别开孔，用于安装电气连接的接触点，开孔位置破坏了火炮身管的整体性，导致火炮身管和弹药的强度降低，降低了火炮可靠性，并且接触点易受到沙尘、盐雾、淋雨等环境影响。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题的至少一个，本发明提供了一种用于非铁磁性身管火炮的装定装置及方法。
4.本发明的技术方案是这样实现的：第一方面，本发明提供了一种用于非铁磁性身管火炮的装定装置，包括：设于非铁磁性身管外侧的主设备和设于弹药内的从设备；所述主设备包括第一调制电路、驱动线圈和第一谐振电路，所述第一调制电路与所述驱动线圈电连接，所述驱动线圈与所述第一谐振电路通过磁耦合连接；所述从设备包括第一解调电路、拾取线圈和第二谐振电路，所述第一解调电路与所述拾取线圈电连接，所述拾取线圈与所述第二谐振电路通过磁耦合连接；所述第一谐振电路与所述第二谐振电路通过共振感应耦合连接，并且所述第一谐振电路与所述第二谐振电路的谐振频率相同。
5.在一种实施方式中，所述主设备还包括第二解调电路和放大电路，所述第一调制电路与所述驱动线圈之间串联有采样电阻，所述采样电阻与所述放大电路的输入端相并联，所述第二解调电路与所述放大电路的输出端电连接；所述从设备还包括第二调制电路，所述第二调制电路与所述拾取线圈电连接。
6.在一种实施方式中，所述第一谐振电路包括第一谐振电容以及与所述第一谐振电容串联的发送线圈，所述驱动线圈的轴心线与所述发送线圈的轴心线对应设置。
7.在一种实施方式中，所述第二谐振电路包括第二谐振电容以及与所述第二谐振电容串联的接收线圈，所述拾取线圈的轴心线与所述接收线圈的轴心线对应设置。
8.在一种实施方式中，所述从设备还包括储能电路，所述拾取线圈通过二极管与所述储能电路相连，并且所述拾取线圈与所述二极管的正极电相连，所述储能电路的输入端与所述二极管的负极电连接；所述储能电路与所述从设备的供电电源相连。
9.在一种实施方式中，所述第二调制电路为负载调制电路。
10.在一种实施方式中，所述驱动线圈与所述发送线圈相邻间隔设置；所述拾取线圈与所述接收线圈相邻间隔设置。
11.在一种实施方式中，所述发送线圈和所述接收线圈均为单层线圈；所述驱动线圈和所述拾取线圈也均为单层线圈。
12.第二方面，本发明提供了一种用于非铁磁性身管火炮的装定方法，基于前述的装定装置，包括：第一调制电路对待发送的装定信号进行调制，获得装定调制信号；所述装定调制信号经由驱动线圈通过磁耦合发送至第一谐振电路；所述第一谐振电路基于所述装定调制信号，通过共振感应耦合驱动所述第二谐振电路谐振产生装定谐振信号；所述装定谐振信号经由第二谐振电路通过磁耦合发送至拾取线圈；所述拾取线圈将所述装定谐振信号发送至第一解调电路进行解调，获得装定信号。
13.在一种实施方式中，第二调制电路对待发送的反馈信号进行调制，获得反馈调制信号；所述反馈调制信号经由拾取线圈通过磁耦合发送至第二谐振电路；所述第二谐振电路基于所述反馈调制信号，通过共振感应耦合驱动所述第一谐振电路谐振产生反馈谐振信号；所述反馈谐振信号经由第一谐振电路通过磁耦合发送至驱动线圈；所述驱动线圈将所述反馈谐振信号发送至第二解调电路进行解调，获得反馈信号。
14.在一种实施方式中，所述拾取线圈将所述装定谐振信号发送至储能电路，转换为电能。
15.上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：本发明的技术方案利用非铁磁性材料的特性，由于非铁磁性的饱和磁化强度很低，磁导率较小，因此，位于非铁磁性身管外的主设备的第一谐振电路产生的设定频率的电磁波大部分斗能够穿过非铁磁性身管，到达位于非铁磁性身管内的弹药内的从设备，由于从设备的第二谐振电路与主设备的第一谐振电路之间具有相同的谐振频率，因此，第二谐振电路能够接收第一谐振电路产生的设定频率的电磁波实现共振感应耦合，从而实现能量从设置于非铁磁性身管外侧的主设备向位于非铁磁性身管内的弹药中的从设备传输，实现时间引信等装定信号的传输，通过本发明的装定装置，无需在火炮身管和弹药壳体上开孔，即可实现装定信号的传输，解决接触式装定需要在火炮身管和弹药壳体上开孔，导致火炮可靠性降低等问题。
附图说明
16.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
17.图1是本发明实施例的装定装置的逻辑示意图；
图2是本发明实施例的装定方法的流程示意图；图3是本发明实施例的反馈信号传输流程示意图；主设备100；第一调制电路101；第二解调电路102；采样电阻103；放大电路104；主设备地105；驱动线圈106；发送线圈107；第一谐振电容108；从设备200；接收线圈201；第二谐振电容202；拾取线圈203；从设备地204；二极管205；储能电路206；稳压电路207；第一解调电路208；第二调制电路209。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
19.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
20.需要说明的是，文中的步骤编号，仅为了方便具体实施例的解释，不作为限定步骤执行先后顺序的作用。
21.参照图1，本发明实施例提供了一种用于非铁磁性身管火炮的装定装置，包括：设于非铁磁性身管外侧的主设备100和设于弹药内的从设备200；主设备100包括第一调制电路101、驱动线圈106和第一谐振电路，第一调制电路101与驱动线圈106的一端电连接，驱动线圈106的另一端与主设备100的主设备地105电连接，驱动线圈106与第一谐振电路通过磁耦合连接；从设备200包括第一解调电路208、拾取线圈203和第二谐振电路，第一解调电路208与拾取线圈203的一端电连接，拾取线圈203的另一端与从设备200的从设备地204电连接，拾取线圈203与第二谐振电路通过磁耦合连接；第一谐振电路与第二谐振电路通过共振感应耦合连接，并且第一谐振电路与第二谐振电路的谐振频率相同。
22.本实施例利用非铁磁性材料的特性，由于非铁磁性的饱和磁化强度很低，磁导率较小，因此，位于非铁磁性身管外的主设备100的第一谐振电路产生的设定频率的电磁波只有少部分会被火炮身管阻挡，而大部分设定频率的电磁波能够贯穿非铁磁性身管，到达位于非铁磁性身管内的弹药内的从设备，由于从设备200的第二谐振电路与主设备100的第一谐振电路之间具有相同的谐振频率，因此，第二谐振电路能够接收第一谐振电路产生的设定频率的电磁波，实现共振感应耦合，共振感应耦合具有较强的能量传播距离和穿透能力，使得在主设备100与从设备200之间存在障碍物时，信号也能够高效的在主设备100与从设备200之间传输。因此，与现有技术的非铁磁性身管火炮采用的接触式装定相比，本实施例的装定装置依靠主设备100与从设备200之间的共振感应耦合实现能量和信号的传递，因此无需在火炮的非铁磁性身管和弹药壳体上开孔，解决了目前非铁磁性身管火炮采用的接触式装定需要在火炮身管和弹药壳体上开孔，导致火炮可靠性降低等问题。
23.本实施例中，利用第一调制电路101对待发送的装定信号进行调制，从而产生特定的调制信号，以实现信号的传输，利用第一解调电路208对调制的信号进行解调，从而使得从设备200获得装定信号。
24.本实施例中，驱动线圈106与第一谐振电路通过磁耦合连接，通过驱动线圈106实现第一调制电路101与第一谐振电路的隔离，从而避免第一谐振电路受到主设备100的第一调制电路等驱动电路的影响，导致谐振频率发生改变，影响共振感应耦合效果等问题；同
理，本实施例中，还通过拾取线圈203与第二谐振电路磁耦合连接，通过拾取电路实现第一解调电路208、第二调制电路209等电路与第二谐振电路的隔离，从而避免第二谐振电路受到从设备200的第一解调电路等负载电路的影响，导致谐振频率发生改变，影响能量传输效率等问题。
25.参照图1，作为一种优选实施方式，主设备100还包括第二解调电路102和放大电路104，第一调制电路101与驱动线圈106之间串联有采样电阻103，采样电阻103与放大电路104的输入端相并联，第二解调电路102与放大电路104的输出端电连接；从设备200还包括第二调制电路209，第二调制电路209与拾取线圈203电连接。本实施方式中，通过在从设备200设置第二调制电路209，当从设备200接收到装定信息并完成解调后，可以向主设备100发送反馈信息，通过第二调制电路209进行调制，并经由拾取线圈203、第二谐振电路传输到主设备100，主设备100设置有第二解调电路102，反馈信息经由第一谐振电路和驱动线圈106后传输到第二解调电路102，第二解调电路102对反馈信息进行解调接收，从而确认从设备200受到的装定信息是否正确，以确保装定信息能够有效通过从设备200装定到弹药上。作为优选的实施方式，第二调制电路209为负载调制电路，第二解调电路为ask（amplitude shift keying，振幅键控）解调电路。从而利用负载的变动对反馈信号进行调制，生成相应的调制信号。
26.参照图1，作为本实施例的优选实施方式，第一谐振电路包括第一谐振电容108、以及与第一谐振电容108串联的发送线圈107，第二谐振电路包括第二谐振电容202、以及与第二谐振电容202串联的接收线圈201；第一谐振电容108和第二谐振电容202能够在谐振过程中充放电，从而使保第一谐振电路和第二谐振电路之间的谐振耦合的传输距离增加。
27.参照图1，作为本实施例的优选实施方式，驱动线圈106的轴心线与发送线圈107的轴心线对应设置。拾取线圈203的轴心线与接收线圈201的轴心线对应设置。并且，在装定时，如发送线圈107与接收线圈201的轴心线重合，拾取线圈203的轴心线与接收线圈201的轴心重合时，能量传输效率更高。驱动线圈106与发送线圈107相邻间隔设置。拾取线圈203与接收线圈201相邻间隔设置。驱动线圈106与发送线圈107之间的间隔、以及拾取线圈203与接收线圈201之间的间隔避免有其他电路元器件等障碍存在，以降低能量在驱动线圈106与发送线圈107之间、以及在拾取线圈203与接收线圈201之间传输的衰减，提高传输效率，减少信号干扰。
28.参照图1，作为本实施例的优选实施方式，发送线圈107和接收线圈201均为单层线圈。驱动线圈106和拾取线圈203均为单层线圈。本实施方式使用单层线圈，组成谐振电路，能够减少能量的浪费，提高能量传输效率。
29.参照图1，作为本实施例的优选实施方式，从设备200还包括储能电路206，拾取线圈203通过二极管205与储能电路206相连，并且拾取线圈203与二极管205的正极电相连，储能电路206的输入端与二极管205的负极电连接；储能电路206通过稳压电路207与从设备200的供电电源相连。本实例通过拾取线圈203将主设备100传输到从设备200的一部分能量经过二极管205输送给储能电路206，从而利用多余的能量为从设备200的其他电路提供电源，并且省去了从设备200外部电源的需求，降低了从设备200的体积和安装难度。
30.综上，本实施例的装定装置利用第一谐振电路和第二谐振电路具有相同的谐振频率，从而能够产生共振感应耦合，使得在主设备100与从设备200之间存在障碍物时，信号也
能够高效的在主设备100与从设备200之间传输。应用于非铁磁性身管火炮时，无需在火炮身管和弹药壳体上开孔，能够解决接触式装定需要在火炮身管和弹药壳体上开孔，导致火炮可靠性降低等问题。
31.参照图1和图2，本发明的实施例还提供了一种用于非铁磁性身管火炮的装定方法，基于前述的装定装置，包括：s101：第一调制电路101对待发送的装定信号mtxd进行调制，获得装定调制信号；其中，装定信号mtxd包括促使弹药发射、投掷、布设后，按照装定的时间作用的时间引信等信息。
32.s102：装定调制信号经由驱动线圈106通过磁耦合发送至第一谐振电路；s103：第一谐振电路基于装定调制信号，通过共振感应耦合驱动第二谐振电路谐振产生装定谐振信号；s104：装定谐振信号经由第二谐振电路通过磁耦合发送至拾取线圈203；s105：拾取线圈203将装定谐振信号发送至第一解调电路208进行解调，获得装定信号mtxd’。
33.作为本实施例优选的实施方式，还包括如下步骤：s106：拾取线圈203将装定谐振信号发送至储能电路，转换为电能。
34.参照图1和图3，在一种实施方式中，在完成装定信号传输之后，还具有反馈信号传输流程，包括如下步骤：s201：第二调制电路209对待发送的反馈信号stxd进行调制，获得反馈调制信号；其中，反馈信号stxd包括用于确认装定是否成功的应答信息，也可包括引信的标识号、版本号等信息。
35.s202：反馈调制信号经由拾取线圈203通过磁耦合发送至第二谐振电路；s203：第二谐振电路基于反馈调制信号，通过共振感应耦合驱动第一谐振电路谐振产生反馈谐振信号；s204：反馈谐振信号经由第一谐振电路通过磁耦合发送至驱动线圈106；s205：驱动线圈106将反馈谐振信号发送至第二解调电路102进行解调，获得反馈信号stxd’。
36.本实施例的装定方法，基于前述装定装置实现，通过利用第一调制电路对待发送的装定信号mtxd进行调制，从而产生频率为f
t
的装定调制信号，其中，装定调制信号的频率f
t
与第一谐振电路的谐振频率f1、第二谐振频率的谐振频率f2越接近，电磁感应产生的能量传输效率越高。该装装定调制信号使驱动线圈106产生周期变化磁场，通过磁耦合使得第一谐振电路产生电磁感应，并发射周期变化的磁场，第二谐振电路接收到第一谐振电路产生的磁场，发生共振感应耦合，产生相应的周期变化磁场，获得装定谐振信号，拾取线圈203基于电磁感应获得装定谐振信号，一方面将一部分装定谐振信号发送至第一解调电路进行解调，从而获得装定信号mtxd’，另一方面将另一部分装定谐振信号依次通过二极管205、稳压电路207等发送至储能电路206，转换为电能，以作为从设备200的供电电源。本实施例利用第一谐振电路与第二谐振电路之间具有相同的谐振频率时，能够产生共振感应耦合，从而使得信号能够穿透非铁磁性身管，从而实现能量从设置于非铁磁性身管外侧的主设备100向位于非铁磁性身管内的弹药中的从设备200传输，从而实现时间引信等装定信号的传输，
采用本实施例的装定方法，无需在火炮身管和弹药壳体上开孔，即可实现装定信号的传输，解决接触式装定需要在火炮身管和弹药壳体上开孔，导致火炮可靠性降低等问题。本实施例在完成装定信号传输之后，还具有反馈信号传输流程，通过与装定信号传输相同的原理进行反馈信号的传输，通过从设备200向主设备100传输反馈信号以确认装定的正确性，确保装定可靠完成。
37.应理解的是，本发明的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。
38.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。