電磁炮塔的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

譚志強(qiáng) 尹文剛 楊 程 李 博

武警警官學(xué)院

引言

傳統(tǒng)的防暴武器無(wú)法兼顧不同距離的射擊需求,距離太短易對(duì)目標(biāo)造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害；距離太長(zhǎng)又難以達(dá)到預(yù)期的打擊效果影響任務(wù)的完成。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種新型打擊理念的防暴武器,利用電磁力提供彈丸動(dòng)量,在供彈匣里加載不同類型的防爆彈(煙霧彈、催淚彈、爆震彈等),改變了傳統(tǒng)的火藥燃燒推動(dòng)的方式,具有彈道相對(duì)平直、受環(huán)境影響小、無(wú)后坐力等優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由主控制器、電源穩(wěn)壓模塊、電磁供能模塊、指紋模塊、顯示模塊等部分構(gòu)成[1]。其中,主控制器對(duì)炮體發(fā)出發(fā)射指令,使得彈頭在炮管中獲得動(dòng)能。操作者首先連接設(shè)備啟動(dòng)電源,通過(guò)指紋認(rèn)證進(jìn)入系統(tǒng),電磁供能模塊做出響應(yīng)。該系統(tǒng)通過(guò)指紋模塊進(jìn)行認(rèn)證,提高了系統(tǒng)安全性。系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)打擊等級(jí)。其系統(tǒng)框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)認(rèn)證模塊電路設(shè)計(jì) 為保證電磁炮塔操作進(jìn)程中的安全性,本系統(tǒng)通過(guò)指紋模塊進(jìn)行認(rèn)證[3],認(rèn)證通過(guò)后方可操作電磁炮塔。指紋認(rèn)證模塊通過(guò)引腳RX、TX與單片機(jī)連接,采用串口方式進(jìn)行通信。

2.2 電磁供能模塊電路設(shè)計(jì) 電磁供能模塊電路由555定時(shí)器、三極管開(kāi)關(guān)電路、電阻、電容以及運(yùn)放電路組成。

2.3 調(diào)壓模塊電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制電磁防暴炮塔的打擊等級(jí),實(shí)質(zhì)上是用單片機(jī)來(lái)控制電容的充電時(shí)間,進(jìn)而提供彈丸動(dòng)能[2]。繼電器控制電源的通斷,相當(dāng)于是一個(gè)以較小的電流來(lái)控制較大電流的一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān),用一個(gè)很微小的控制量就可以控制很大功率的電路,能夠在電路中起到電路轉(zhuǎn)換、自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)的作用。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化流程、各功能模塊的逐個(gè)程序編寫(xiě)的方式,對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),系統(tǒng)主程序流程如圖2所示：

系統(tǒng)通電開(kāi)機(jī)后首先進(jìn)行初始化,用戶錄入指紋通過(guò)認(rèn)證進(jìn)入系統(tǒng)主界面,顯示屏實(shí)時(shí)顯示狀態(tài),點(diǎn)擊調(diào)節(jié)鍵設(shè)置打擊等級(jí),點(diǎn)擊發(fā)射按鈕釋放電容中儲(chǔ)存的能量,在炮體的作用下推動(dòng)彈頭,完成整個(gè)射擊流程。

3.2 系統(tǒng)認(rèn)證模塊子程序設(shè)計(jì) 指紋模塊用于采錄用戶的身份信息,是本設(shè)計(jì)使用的安全保障,確保系統(tǒng)不被無(wú)關(guān)人員違規(guī)操作,確保使用的安全性。我們采用的IDWD1019B(帶燈)指紋模塊,能夠較好的實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。在采錄到正確的指紋信息進(jìn)入系統(tǒng)后,還可以任意地添加或刪除指紋信息,指紋模塊程序流程如下圖3所示。

圖2 系統(tǒng)主程序流程圖

圖3 指紋模塊程序流程圖

4 總結(jié)

本系統(tǒng)以STC12C5 A60S2單片機(jī)為主控制器,通過(guò)電源穩(wěn)壓模塊、電磁供能模塊、指紋模塊、顯示模塊構(gòu)成一套電磁炮塔系統(tǒng),該系統(tǒng)具有安全性高、隱蔽性強(qiáng)、出口速度快、操作簡(jiǎn)易特點(diǎn)。通過(guò)測(cè)試,該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,穩(wěn)定性可靠,經(jīng)改進(jìn)后可列裝部隊(duì)。