1.本发明涉及弹药供电技术领域，具体涉及一种用于旋转弹药的自供电装 置。
背景技术：2.在现代化的武器装备中，各种先进的传感器、探测元件、弹载计算机等的 应用，造成了武器装备整体电功耗的增加。目前，武器装备中的电能是通过弹 载电池来提供的，随着功耗的增加，在弹载电池体积不变的前提下，目前的解 决方法是提高弹载电池的能量密度，对弹载电池的研发和更新换代提出了更大 的挑战。
3.弹药的旋转飞行对弹药的飞行稳定性具有重要作用。目前研究人员已认识 到利用这种旋转效果给弹药供电，其发电原理采用电磁发电的方式。但是现有 的电磁发电方式具有如下缺陷：
4.(1)电磁发电需要的永磁体的密度大，会增大弹药的重量，降低弹药的 性能；
5.(2)目前用于旋转自供电的正负极线路分别位于转子和定子两端，为了 防止正负线路相互交叉，需要额外增加类似于圆环和电刷的结构，使结构更加 复杂；
6.(3)正负电极与能源采集电路存在相对运动，就必然会有间隙，弹药在 飞行过程中时刻存在振动，振动会导致自供电装置接触不良，造成自供电装置 效率下降。
技术实现要素：7.有鉴于此，本发明提供了一种用于旋转弹药的自供电装置，能够在保证发 电效率的基础上，减轻供电结构重量，正负极之间在不存在相对运动，不会产 生引振动发生接触不良造成的自供电装置效率下降问题。
8.为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。
9.一种用于旋转弹药的自供电装置，包括：第一基板和第二基板；第一基板 和第二基板中一个是定子基板、另一个是转子基板；定子基板与旋转弹药的引 信固连，转子基板与弹体固连；
10.第一基板上正电极和负电极数量相同且交替排布，正电极和负电极之间留 有空隙，形成第一环状区域；第二基板上多个聚合物pet间隔排布，形成第 二环状区域；第一环状区域和第二环状区域位置相对，每个聚合物pet接 触相邻的一对正电极和负电极，但不连通两个同向电极；
11.当弹体旋转时，第一基板和第二基板相对转动，聚合物pet与电极摩擦 产生电荷，随着转动形成电流。
12.优选地，所述正电极和负电极为尺寸形状一致的扇环。
13.优选地，所述聚合物pet形状为扇环。
14.优选地，单个聚合物pet的尺寸小于或等于单个电极和单个电极间隙之 和。
15.优选地，正电极、负电极和聚合物pet的形状均为扇环，个数相等；单个 聚合物pet所占的圆心角为15
°
，聚合物之间的间隙为15
°
，单个正负电极 所占圆心角为14
°
，电极之间
留有1
°
的间隙。
16.优选地，第一基板为定子基板，第二基板为转子基板；弹药的引信部分内 部安装能源采集电路，与定子基板上的正电极和负电极电相连。
17.优选地，定子基板和转子基板均为圆环形平板。
18.有益效果：
19.(1)本发明设计了一种用于旋转弹药的自供电装置，发电方式采用新型 摩擦发电，其发电效率不低于电磁发电；设备主体采用密度小，质量轻的聚合 物薄膜，不会给弹药武器带来多余的重量，保证弹药的性能，从另一角度解决 了提高弹载电池的高能量密度研发难题。正负电极位于同一基板上，不存在线 路的相互交叉问题，不需要额外增加类似于圆环和电刷的结构，结构简单。
20.(2)本发明一优选实施例中，正负电极位于定子基板上，定子基板与引 信固连，能源采集电路安装在引信部分内部，那么正负电极与能源采集电路不 存在相对运动，进而不存在缝隙，不会随着导弹自身振动导致线路接触不良。
21.(3)本发明一优选实施例中正电极、负电极为尺寸形状一致的扇环，能 最大化的利用安装空间，提高发电效率。
22.(4)当聚合物pet形状也为扇环，且单个聚合物pet的尺寸最大等于单 个电极和单个电极间隙之和时，能够配合正负电极形状，增加两种材料的接触 面积，在摩擦过程中能够最大程度的保证正负电极上摩擦电荷的数量差异，使 电路中移动电荷的数量最大化，进而使得总电功率最大化。
23.(5)该装置应用于旋转弹药时通常会沿旋转轴安装，因此，整体形状为 圆环型，以适应旋转弹药的应用。
附图说明
24.图1为本发明用于旋转弹药的自供电装置的摩擦发电原理图；
25.图2为本发明自供电装置安装到旋转弹药的示意图；
26.图3为本发明自供电装置中定子基板和转子基板的结构布局图；
27.其中，1—定子基板、2—正电极、3—负电极、4—转子基板、5—聚合物pet、6—引信、7—翼片、8—轴承、9—弹体。
具体实施方式
28.下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
29.本发明提供了一种用于旋转弹药的自供电装置，该方案采用新型摩擦发电 的原理，如图1所示，聚合物pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)材料与金属材料 在摩擦过程中，材料的表面部分形成化学键，电荷则会从一种材料向另一种材 料转移，其转移电荷量与材料的电化学势能相等。当两种材料分离时，一些原 子会束缚外层电子，另一些则会释放，这个过程就会在两种材料表面产生摩擦 电荷。金属材料表面产生的摩擦电荷随着聚合物pet材料在正负电极之间的移 动，使电子在外电路中流动来平衡其创建的电势差。至此，在外电路中就会有 电流产生。
30.图2表示新型摩擦发电自供电装置在旋转弹药上的应用，弹药在飞行过程 中，受
翼片7的作用，引信6部分和弹体9部分之间存在相对转动，目的是扫 描定位跟踪待打击目标。摩擦发电自供电装置安装在相对转动的位置，整体结 构与轴承8类似为圆环型。本实施例中由于电子设备安装在引信部分，将作为 外电路的正负电极4与引信部分固连，可以使正负极线路直接引入引信6部 分，在引信6部分内部安装能源采集电路，避免正负电极2,3的线路之间的空 间交叉，由于正负电极2,3的线路与能源采集电路不存在相对运动，进而不存 在缝隙，不会随着导弹自身振动导致线路接触不良。在实际中，由于正负电极 与聚合物pet 5是相对运动关系，也可以将正负电极安装在转子基板上，将聚 合物pet安装在定子基板上，但连线会相对复杂。
31.图3表示本发明摩擦发电自供电装置的具体结构。如图所示，为了适应弹 药自身的形状以及旋转所需，定子基板1和转子基板4优选为圆环形平板。正 负电极2、3以交替阵列排布的方式安装在定子基板1上，定子基板1与引信 固连，正负电极2、3之间存在间隙以防止出现短路现象，形成第一环状区 域。优选地，正负电极2、3成对存在且形状尺寸一致。聚合物pet 5安装在 转子基板4上，转子基板4与弹体固连，聚合物pet圆周阵列方式间隔排布， 即两聚合物pet之间具有间隙，形成第二环状区域。优选地聚合物pet个数 与正电极2(或负电极3)一致，从而将电流产生几率极大化。安装后，第一 环状区域和第二环状区域位置相对，针对一个聚合物pet来说，其接触相 邻的一对正电极和负电极，但不连通两个同向电极。当第一基板和第二基板随 弹体旋转相对转动时，聚合物pet与电极摩擦产生电荷，随着转动形成电 流。
32.优选地，正电极、负电极为尺寸形状一致的扇环，从而提升电极在环状区 域中的占比。聚合物pet形状也为扇环，能够配合正负电极形状，以增加两种 材料的接触面积。
33.聚合物pet 5的尺寸越大，能够产生的摩擦电荷越多，在电路中能够有更 多的电荷流动，就会具有更大的电功率，但尺寸过大就会在另一端电极上也产 生摩擦电荷来抵消电路中的电荷流动，因此单个聚合物fet 5的尺寸最大等于 单个电极和正负电极间隙之和。
34.对于图3所示的采用自供电装置，正电极、负电极和聚合物fet的形状均 为扇环，个数均为6，单个聚合物fet所占的圆心角为15
°
,聚合物之间的间隙 为15
°
，单个正负电极所占的圆心角为14
°
，电极之间留有1
°
的间隙。
35.本发明所提供的自供电装置结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长、无 需人工维护，能够利用旋转导弹的自身旋转作用进行电能的转化，满足了弹药 内部电子设备的供电需求。本发明可以满足旋转弹药上的传感器、网络节点等 电子元件的供能需求。可应用于旋转飞行的子弹药、旋转飞行的火箭弹、以及 具有旋转尾翼的导弹等武器领域。
36.以上的具体实施例仅描述了本发明的设计原理，该描述中的部件形状，名 称可以不同，不受限制。所以，本发明领域的技术人员可以对前述实施例记载 的技术方案进行修改或等同替换；而这些修改和替换未脱离本发明创造宗旨和 技术方案，均应属于本发明的保护范围。
技术特征：1.一种用于旋转弹药的自供电装置，其特征在于，包括：第一基板和第二基板；第一基板和第二基板中一个是定子基板、另一个是转子基板；定子基板与旋转弹药的引信固连，转子基板与弹体固连；第一基板上正电极和负电极数量相同且交替排布，正电极和负电极之间留有空隙，形成第一环状区域；第二基板上多个聚合物pet间隔排布，形成第二环状区域；第一环状区域和第二环状区域位置相对，每个聚合物pet接触相邻的一对正电极和负电极，但不连通两个同向电极；当弹体旋转时，第一基板和第二基板相对转动，聚合物pet与电极摩擦产生电荷，随着转动形成电流。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述正电极和负电极为尺寸形状一致的扇环。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述聚合物pet形状为扇环。4.如权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，单个聚合物pet的尺寸小于或等于单个电极和单个电极间隙之和。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，正电极、负电极和聚合物pet的形状均为扇环，个数相等；单个聚合物pet所占的圆心角为15
°
，聚合物之间的间隙为15
°
，单个正负电极所占圆心角为14
°
，电极之间留有1
°
的间隙。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，第一基板为定子基板，第二基板为转子基板；弹药的引信部分内部安装能源采集电路，与定子基板上的正电极和负电极电相连。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，定子基板和转子基板均为圆环形平板。
技术总结本发明公开了一种用于旋转弹药的自供电装置，第一基板和第二基板中一个是定子基板、另一个是转子基板；定子基板与旋转弹药的引信固连，转子基板与弹体固连；第一基板上正电极和负电极数量相同且交替排布，正电极和负电极之间留有空隙，形成第一环状区域；第二基板上多个聚合物PET间隔排布，形成第二环状区域；第一环状区域和第二环状区域位置相对，每个聚合物PET接触相邻的一对正电极和负电极，但不连通两个同向电极；当第一基板和第二基板随弹体旋转相对转动时，聚合物PET与电极摩擦产生电荷，随着转动形成电流。本发明能够在保证发电效率的基础上，减轻供电结构重量，不会产生引振动发生接触不良造成的自供电装置效率下降问题。问题。问题。
技术研发人员：张欣召 孟凡强 花芳芳 刘斌 井孟凯 李泽峰 李金锴
受保护的技术使用者：河北汉光重工有限责任公司
技术研发日：2022.06.20
技术公布日：2022/11/1
