JP2006029575A

JP2006029575A - 爆発ボルト

Info

Publication number: JP2006029575A
Application number: JP2004378394A
Authority: JP
Inventors: Yeung-Jo Lee; リーユン−ジョ; Chang-Sun Choi; チョイチャンースン; Dong-Jin Kim; キムドンージン
Original assignee: Agency for Defence Development
Current assignee: Agency for Defence Development
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP4181111B2; KR20060008603A; US20060027083A1

Abstract

【課題】火薬の使用量を最小化して切断部の位置を自由に設計固定することで、爆発衝撃及び騷音を最小化するとともに、製作性及び信頼性を向上できる爆発ボルトを提供する。
【解決手段】内部に受容空間Sを形成したボルト本体１００と、前記ボルト本体１００の受容空間Sに受容された圧力伝達手段２００と、前記圧力伝達手段２００に連結されて圧力を発生する圧力発生手段３００と、前記ボルト本体１００に形成され、前記圧力発生手段３００から発生した圧力を圧力伝達手段２００を通して受けて切断される切断部１４０と、を含んで爆発ボルトを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、爆発ボルトに関するもので、詳しくは、爆発時に発生する圧力を切断部に伝達して切断する爆発ボルトに関するものである。

一般に、結合された二つの部品を切断する手段は、多段ロケット、ロケットブースター、スペースミサイルおよび商用車などの分野で多く用いられている。現在、即時に二つの部分あるいはそれ以上に分離する切断手段としては、爆発ボルトが代表的であり、それは、下記の特許文献１、２、３に開示されている。

図５および図６は、かかる従来の爆発ボルトを示した図である。
図５に示すように、二つの部品を結合するボルト本体１の内部に設置された起爆装置２に、リード線４を通して電気信号が印加されると、起爆装置２の作動により前記ボルト本体１の内部に充填された分離火薬３が爆発するが、この分離火薬３の爆発力によりボルト本体１が二つに切断されて二つの部品に分離される。
図６に示した従来の爆発ボルトの他の実施形態は、円筒状の爆発手段装着部１２が内蔵されたボルト本体１１と、該ボルト本体１１に着脱自在に結合された起爆手段１３と、該起爆手段１３の下部に充填された分離火薬１４と、から構成される。この実施形態においても、起爆手段１３の作動により分離火薬１４が爆発することでボルト本体が分離される。

大韓民国特許第０８４１７０号公報大韓民国特許第２９４１１２号公報大韓民国公開特許公報第２００３−０６６１１５号明細書

しかし、従来の爆発ボルトにおいては、第一に、爆発時に発生する騷音及び衝撃により周辺の電子装備や敏感なセンサ類に撹乱を起こすか、液体運搬パイプを亀裂するか、または、機器の誤作動を誘発するという問題点があった。

第二に、切断位置が不規則的であるため、それを予め予測できなく自由に調節できないため、誤爆によって安全事故が発生する憂いがあり、ボルト本体の切断面を自由に設計変更できないという問題点があった。

第三に、組立性に優れてなく、小型および複雑なボルトに適用するには不適切であるため、製作工程が煩雑になり製造原価が増加するという問題点があった。
前記のような問題点は、火薬の使用量が増加するにつれて一層激しくなる。即ち、火薬を多く用いるほど騷音及び衝撃が大きくなるとともに、切断位置も一層不規則になる。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、火薬の使用量を最小化して切断部の位置を自由に設計固定することで、爆発衝撃及び騷音を最小化するとともに、製作性及び信頼性を向上できる爆発ボルトを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る爆発ボルトは、内部に受容空間を形成したボルト本体と、前記ボルト本体の受容空間に受容された圧力伝達手段と、前記圧力伝達手段に連結されて圧力を発生する圧力発生手段と、前記ボルト本体に形成され、前記圧力発生手段から発生した圧力を圧力伝達手段を通して受けて切断される切断部と、を含んで構成されたことを特徴とする。

本発明による爆発ボルトは、分離火薬及び連結火薬を用いることなく、圧力発生手段から発生した圧力のみを、ボルト本体の内部に受容された圧力伝達手段を通してボルト本体に伝達してボルトを切断するため、爆発衝撃が大きく減少し、その周辺の電子装備や敏感なセンサ類などに及ぼす致命的な衝撃量が大きく減少することで、電子装備などの誤作動及び故障を防止できるという効果がある。

また、分離火薬や連結火薬を用いないので、誤爆による安全事故の予防および管理が容易になるという効果がある。

また、圧力発生手段から発生した圧力を、ボルト本体の内部に充填された圧力伝達手段を通して所望の位置まで伝達するので、ボルト本体の分離断面を自由に設計変更するとともに、形状及び大きさを多様に変更することで、分離や放出システムを運用して構成するのに大いに役立つという効果がある。

また、分離火薬及び連結火薬を用いることなく、ボルト本体の内部に圧力伝達手段を充填することにより分離作動が可能になるため、製作工程が容易になるとともに製造原価を節減できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による爆発ボルトの第１実施形態を示した断面図である。
図１に示すように、本発明の爆発ボルトは、内部に受容空間Sを形成したボルト本体１００と、該ボルト本体１００の受容空間Sに受容された非圧縮性物質である圧力伝達手段２００と、前記ボルト本体１００との結合により圧力を生成して前記圧力伝達手段２００に伝達する圧力発生手段３００と、前記ボルト本体１００に形成されて圧力を受けて切断される切断部１４０と、を含んで構成されている。

前記ボルト本体１００は、胴部１１０と、該胴部１１０の一端に形成されたねじ部１２０と、前記胴部１１０の他端に形成された頭部１３０と、を含んで構成される。前記ボルト本体１００には、ＳＵＳ３０４またはＳＵＳ６３０を用いることが好ましいが、これに限定されることはない。

前記切断部１４０は、前記胴部１１０とねじ部１２０との境界部の外周面に形成される。また、前記切断部１４０は、切断位置を予め決定するためにノッチを形成する。

前記受容空間Sは、前記胴部１１０と前記ねじ部１２０との境界部から頭部１３０の端部に達する領域に形成される。また、前記受容空間Sは、前記頭部１３０の端部から開放形成され、その開放部には、前記圧力発生手段３００と結合するための雌ねじ部１５０が形成される。

前記圧力伝達手段２００は、非圧縮性物質、例えば、水、油またはジェル状物質を用いることが好ましい。また、前記圧力伝達手段２００は、さび防止物質を用いることが好ましい。

前記圧力発生手段３００は、ケース３１０と、該ケース３１０の内部に内蔵された着火に必要な部品と、を含んで構成される。

前記ケース３１０は、前記ボルト本体１００の雌ねじ部１５０にねじ結合される雄ねじ部３１１と、前記圧力発生手段３００を前記ボルト本体１００にねじ結合するとき、スパナやレンチなどが掛かる頭部３２０と、を含んで構成される。

前記雄ねじ部３１１を除いた残りの部分は、前記ボルト本体１００との結合時、外部に露出された状態で組み立てられる。また、前記ケース３１０の露出部位の外周面には、電気信号入力端子３３０が備わる。

図２は、本発明による爆発ボルトの第１実施形態の圧力発生手段を示した切開斜視図である。

図２に示すように、本発明の圧力発生手段は、雲母隔離膜３４１および窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅ)隔離膜３４２に取り囲まれた主装薬（ｍａｉｎｇｕｎｐｏｗｄｅｒ）３４３と、前記窒化ホウ素隔離膜３４２および窒化ホウ素ヘッダー３４４に取り囲まれた起爆薬（ｉｇｎｉｔｉｏｎｇｕｎｐｏｗｄｅｒ）３４５と、該起爆薬３４５の上面に設置された発熱線３４６と、その下端が前記発熱線３４６に連結され、その上端が前記ケース３１０の上端に露出される一対の接触ピン３４７と、これら接触ピン３４７の中間部に設置されたＲＦフィルタ３４８と、から構成される。

前記一対の接触ピン３４７の下端部には、絶縁状態を維持するためのガラスビード（ｇｌａｓｓｂｅａｄ）３４９が緊密に被せられ、このガラスビード３４９の直上方には、ケース３１０の内周面と接触ピン３４７の外周面との接触を防止するスパーク防止ギャップ３５０が形成される。

図中、未説明符号３５１は、ケースの下端に設置された保護膜で、３５２は、ケースの上端に設置された絶縁ゴムで、３５３、３５４は、スペーサ用充填材で、３５５は、保護膜である。

前記主装薬３４３および起爆薬３４５は、ＺＰＰ６５ｍｇ／ＢＫＮＯ_３３００ｍｇに構成することが好ましい。実験によると、前記圧力発生手段３００の最大形成圧力は、１５００ｐｓｉ±３００ｐｓｉである。

前記圧力発生手段３００には、高周波着火器(ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｉｔｉａｔｏｒ；ＲＦＩ)を使用することが好ましい。

以下、本発明による爆発ボルトの作用効果を説明する。
まず、電気信号入力端子３３０を通して電気的な信号が印加されると、この電気的な信号により圧力発生手段３００が作動して圧力が発生する。即ち、電気信号入力端子３３０を通して電気的な信号が印加されると、その信号が接触ピン３４７を通して発熱線３４６に伝達され、この発熱線３４６から発生する熱によって起爆薬３４５が起爆された後、引き続いて主装薬３４３が爆発することで、ケース３１０の下方に圧力が発生する。

前記圧力発生手段３００から発生した圧力は、ボルト本体１００の受容空間Sに充填された圧力伝達手段２００に伝達される。

このとき、前記圧力伝達手段２００は、圧縮率が非常に低いかほぼ“０”に近い流動性物質であるため、圧力発生手段３００により発生した圧力が圧力伝達手段２００を通してそのままボルト本体１００に伝達され、ボルト本体１００にノッチを形成した切断部１４０にその圧力が集中するので、ボルト本体１００は、ノッチの形成部位である胴部とねじ部との境界部位で正確に切断される。

このとき、圧力発生手段３００から発生した圧力は、圧力伝達手段２００を通してボルト本体１００の長さ方向に伝達されており、極一部分のみが放射方向に伝達されるが、結局は、胴部とねじ部との境界部に位置した、ノッチを形成した切断部１４０に圧力が集中的に加えられる。受容空間Sの内周面とノッチの谷部との間の断面積にボルト本体１００の長さ方向の引張力が作用することで、切断断面における切断が行われる。

図３は、本発明に係る爆発ボルトの第１実施形態における切断後の状態を示した図である。図３のａ）は、受容空間Sの内周面とノッチの谷部との間の厚さが１ｍｍである場合、ｂ）は、１．２５ｍｍである場合、ｃ）は、１．５ｍｍである場合を実験によりそれぞれ示している。図示したように、tが１ｍｍ下である場合は、予定された切断面である、ノッチを形成した切断部で破片なしに二つに切断され、tが１ｍｍ以上である場合は、予定された切断部で正確な切断が行われないことが分かる。

実験結果によると、圧力発生手段に電気的信号が入力された後、切断されるまでにかかる時間は、５ｍｓｅｃであった。

また、実験によると、本実施形態による爆発ボルトは、従来の爆発ボルトで使用した分離火薬を使用しないため、火薬の使用量の減少により爆発衝撃が１/５以下に減少することが分かる。この実験では、圧力発生手段の圧力を１５００ｐｓｉにし、ボルト本体の材質としてＳＵＳ６３０を使用し、受容空間の内周面とノッチの谷部との間の厚さを１ｍｍにした。また、ｔは、ボルト本体の素材種類、熱処理およびノッチの形状によって変わる。

また、ねじ規格が１／２／−２０ＵＮＦ−５Ａである場合、常温、低温および高温で実験を行った結果、全てが３ｍｓｅｃ以内で所望の切断部で正確に切断された。

図４は、本発明による爆発ボルトの第２実施形態を示した図で、本実施形態では、ボルト本体１００の頭部１３０に、前記受容空間Sと直交する圧力発生手段３００の結合孔１６０を形成し、この結合孔１６０の内周面に雌ねじ部１７０を形成した後、この雌ねじ部１７０に前記圧力発生手段３００の雄ねじ部３１１をねじ結合することで、前記圧力発生手段３００をボルト本体１００に結合するとともに、前記受容空間Sの開放部を閉鎖する閉鎖手段４００をさらに含んで構成される。その他の構成は、第１実施形態と同一であるため、その同一部分に対しては、同一符号を与えて具体的な説明を省略する。

前記閉鎖手段４００は、本体部４１０と、本体部４１０の一端部に形成されてスパナおよびレンチなどが掛かる頭部４２０と、前記本体部４１０の他端部に形成されるとともに、前記受容空間Sの開放部に形成された雌ねじ部１５０にねじ結合されるねじ部４３０と、を含んで構成される。

このように構成された本実施形態による爆発ボルトは、ボルト本体に対する圧力発生手段の結合位置が異なるだけで、実質的な作動は前記第１実施形態と同一に行われる。

本発明に係る爆発ボルトの第１実施形態を示した断面図である。本発明に係る爆発ボルトの第１実施形態の圧力発生手段を示した切開斜視図である。本発明に係る爆発ボルトの第１実施形態における切断後の状態を示した写真である。本発明に係る爆発ボルトの第２実施形態を示した断面図である。従来の爆発ボルトを示した断面図である。従来の爆発ボルトの他の実施形態を示した断面図である。

符号の説明

１００ボルト本体
２００圧力伝達手段
３００圧力発生手段
１４０切断部

Claims

内部に受容空間を形成したボルト本体と、
前記ボルト本体の受容空間に受容された圧力伝達手段と、
前記圧力伝達手段に連結されて圧力を発生する圧力発生手段と、
前記ボルト本体に形成され、前記圧力発生手段から発生した圧力を圧力伝達手段を通して受けて切断される切断部と、
を含んで構成されたことを特徴とする爆発ボルト。
前記ボルト本体は、胴部と、
前記胴部の一端に形成されたねじ部と、
前記胴部の他端に形成された頭部と、を含んで構成されたことを特徴とする請求項１記載の爆発ボルト。
前記ボルト本体の受容空間は、前記胴部と前記ねじ部との境界部から頭部の端部に達する領域に形成されるとともに、前記頭部の端部から開放形成されたことを特徴とする請求項２記載の爆発ボルト。
前記頭部には、前記圧力発生手段を結合するために前記受容空間と直交する圧力発生手段の結合孔が形成されたことを特徴とする請求項３記載の爆発ボルト。
前記受容空間の開放部に結合されて受容空間を閉鎖する閉鎖手段をさらに含んで構成されたことを特徴とする請求項４記載の爆発ボルト。
前記圧力伝達手段は、小さい圧縮率および流動性を有する液体物質であることを特徴とする請求項１記載の爆発ボルト。
前記圧力伝達手段は、水であることを特徴とする請求項６記載の爆発ボルト。
前記圧力伝達手段は、油であることを特徴とする請求項６記載の爆発ボルト。
前記圧力伝達手段は、ジェル状物質であることを特徴とする請求項６記載の爆発ボルト。
前記圧力伝達手段は、さび止め油であることを特徴とする請求項６記載の爆発ボルト。
前記切断部は、前記胴部とねじ部との境界部の外周面に形成されたことを特徴とする請求項２記載の爆発ボルト。
前記切断部は、円周方向に溝を形成したことを特徴とする請求項１１記載の爆発ボルト。
前記切断部は、切断位置を予め決定するためにノッチを形成したことを特徴とする請求項１記載の爆発ボルト。
前記ノッチは、断面V字状に形成されたことを特徴とする請求項１３記載の爆発ボルト。
前記ノッチは、断面四角形状であることを特徴とする請求項１３記載の爆発ボルト。
前記ノッチは、断面半円状であることを特徴とする請求項１３記載の爆発ボルト。