JP2013107393A

JP2013107393A - 制御衝撃救出ツールの衝撃要素

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Publication number: JP2013107393A
Application number: JP2012255578A
Authority: JP
Inventors: Luis Giraldo; ジラルドルイス; Benjamin Dolgin; ドルジンベンジャミン; John Ryan; ライアンジョン; Michael Millspaugh; ミルスポーマイケル; Edward Dezelick; デセリックエドワード
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2013-06-06
Also published as: US20130126199A1; CN103134401A; CA2796486A1; TW201325838A; AU2012258363B2; AU2012258363A1; EP2596915A1

Abstract

【課題】災害後に建物内に到達するために、補強コンクリート壁に迅速に開口部を形成し、かつ、携帯可能な制御所毛木救出ツールを提供する。
【解決手段】衝撃要素１０はピストンヘッド２２にはたらく力によって外部要素へと駆動可能な単一本体４０を含む。該単一本体は、頭部、および該頭部と一体的に連結される第１端部、第１端部と対向する第２端部および第１端部と第２端部との間に介装される中央部を有するシャフトを含む。該シャフトの第２端部がピストンヘッドと連動連結され、頭部から離れて配置されるジョイント４６を定義する。該シャフトの第１端部は、中央部と同等の直径を有する末尾部分、頭部の後端と同等の直径を有する先頭部分、および末尾部分から先頭部分へのテーパーを有する。
【選択図】図１

Description

本開示の目的は、衝撃要素、特に制御衝撃救出ツール（ＣＩＲＴ）の衝撃要素に関する。

地震またはハリケーンのような災害の後に建物内の被害者まで到達するために、都市捜索救助チームはしばしば、補強コンクリート壁のような剛直な構造物に開口部（“突破口”と称する）を作成する必要がある。捜索救助の取り組みを容易とするために、突破装備は、建築構造物を不安定にしたり作業者または被害者を負傷させたりすることなく、携帯可能で操作が容易であるとともに実施において迅速である必要がある。

コンクリート壁の突破のための技術はしばしば、ガソリンおよび油圧動力のダイヤモンドチェーンソー、ガソリンおよび油圧動力の丸鋸、ダイヤモンドワイヤーソー、大口径コアラー、油圧／空気圧／電気衝撃ツール、ウォータージェットおよび油圧スプリッターを含む。これらの技術は全て、典型的には、厚く極度に補強されたコンクリート壁を突破するのに数時間を要するとともに、いくつかの例においてその装備は必ずしも携帯可能でない。軍のチームでは迅速に壁を突破するのに爆発物をも用いるが、これは被害者に危険であるとともに構造物を不安定にしうる。レーザーもまた突破への適用が提案されているが、サイズ、安全性および動力の制約が概してそれを実行不可能としている。

よって、従来の補強コンクリート突破装置および方法の前記の欠点の１つ以上に取り組むための装置および方法が必要である。米国特許７，８１４，８２２号（特許文献１）は、衝撃要素および自給エネルギー源を提供しようとしていた。該自給エネルギー源は衝撃要素が構造物の第一の表面に衝撃を加えることを可能とする。衝撃要素は、衝撃上の構造物を経て局所的衝撃波を伝達するように形成される。自給エネルギー源は衝撃要素を、構造物の第二の表面を砕くのに充分な速度まで加速することができる。

米国特許７，８１４，８２２号

本発明の局面の１つによって衝撃要素が提供され、それはピストンヘッドに作用する力によって外部要素へと駆動可能な単一本体を含む。単一本体は頭部、後端部およびシャフトを含み、該シャフトは頭部に一体的に連結される第１端部、第１端部と対向する第２端部、および第１端部と第二端部との間に介装される中央部を有する。シャフトの第２端部をピストンヘッドと連動連結し、頭部から離れて位置するジョイントを定義することができる。シャフトの第１端部は、中央部と同等の直径を有する末尾部、頭部の後端と同等の直径を有する先頭部、および末尾部から先頭部へのテーパーを有する。

本発明の別の局面によって突破装置が提供され、それはトンネルを定義するとともに装填位置と点火位置との間を該トンネルに沿って移動可能なピストンヘッドおよびピストンヘッドを装填位置に留めるように付勢するように形成される付勢ユニットを有するハウジング、付勢を克服してピストンヘッドを点火位置へと移動させるように形成される点火装置、およびピストンヘッドの動作によって外部要素へと駆動可能な単一本体衝撃要素を有する。単一本体衝撃要素は、頭部およびシャフトを含み、該シャフトは頭部に一体的に連結される第１端部、第１端部と対向するとともにピストンヘッドと連動連結し頭部から離れて位置するジョイントを定義することが可能な第２端部、および第１端部と第２端部との間に介装される中央部を有する。シャフトの中央部はヘッドの後部より狭く、シャフトの第１端部はテーパーを有する。

本発明のさらに別の局面によって突破装置が提供され、それはトンネルを定義するとともに装填位置と点火位置との間を該トンネルに沿って移動可能なピストンヘッドおよびピストンヘッドを装填位置に留めるように付勢するように形成される付勢ユニットを有するハウジング、付勢を克服してピストンヘッドを点火位置へと移動させるように形成される点火装置、およびピストンヘッドの動作によって外部要素へと駆動可能な単一本体衝撃要素を有する。単一本体衝撃要素は、頭部およびシャフトを含み、該シャフトは頭部に一体的に連結される第１端部、ピストンヘッドと連動連結し頭部から離れて位置するジョイントを定義することが可能な第２端部、および第１端部と第２端部との間に介装される中央部を有する。

これらの、および他の利点および特徴は、以下の図面を用いた説明からより明白となるであろう。

図１を用いて、制御衝撃救助ツール（ＣＩＲＴ）１０を示す。ＣＩＲＴ１０は米国特許７，８１４，８２２号（特許文献１）に詳細に述べられ、その全内容は参照によってここに組み込まれる。一般的に、ＣＩＲＴ１０はハウジング２０、点火装置３０および単一本体衝撃要素４０を含む。ハウジング２０はトンネル２１を定義するように形成されるとともに、ピストンヘッド２２および付勢ユニット２３を含む。ピストンヘッド２２は、ピストンヘッド２２が点火の用意をされる装填位置と、選択的点火操作およびその後の衝撃に続いてピストンヘッド２２が位置する点火位置との間を、トンネル２１を通って移動可能である。付勢ユニット２３は、選択的点火操作がなされるまでピストンヘッド２２を装填位置に留めるように付勢するように形成される。付勢ユニット２３はスプリング等の弾性要素を含みうるとともに、さらに装填位置に配設されるピストンヘッド２２と嵌合することでピストンヘッド２２の装填位置から出る不適当な移動を防止する一次的ロックを含みうる。

点火装置３０は、付勢ユニット２３の付勢に対する選択的点火操作、および該当する場合は一次的ロックの実行の原因となる。点火装置３０は、空気圧装置、トンネル２１内での高性能爆薬の内部燃焼、および／または他の類似の構成によって操作されうる。明瞭かつ簡潔にするために、点火装置３０がトンネル２１内での高性能爆薬の内部燃焼によって操作可能である場合をここで述べる。しかし、一般的に、点火装置３０は力をピストンヘッド２２に加えることで少なくとも付勢ユニット２３による付勢を克服してピストンヘッド２２を点火位置へと、いくつかの場合には高速で、移動させるように形成される。

単一本体衝撃要素（“衝撃要素”）４０はピストンヘッド２２に接続されることで、ピストンヘッド２２の動作によって外部要素、例えばＣＩＲＴ１０によって突破されるコンクリート壁へと駆動可能である。トンネル２１内での高性能爆薬の燃焼によって相当な運動エネルギーがピストンヘッド２２へ提供されうるので、衝撃要素４０を相対的に非常な高速で外部要素へと駆動することができる。

よって、ＣＩＲＴ１０は、点火装置３０によって生じる加熱されたガスから放出されるエネルギーを利用してピストンヘッド２２の後面を押すことで、ピストンヘッド２２および衝撃要素４０が一体として移動するとともに外部要素（つまり、突破されるコンクリート壁）を損傷させるのに必要な運動エネルギーを得るように形成される。さらに、衝突の間に衝撃波がコンクリート壁と衝撃要素４０との双方の中に生じうる。コンクリート壁内の衝撃波は、局所的な損傷を生じるとともに結果として突破を生ずるように意図される。衝撃要素４０を経て移動する衝撃波は、衝撃要素４０に損傷を与えられる周期的な負荷を起こしうる。この目的のため、衝撃要素４０は下に述べるように、より長い寿命、ジャミングの削減および信頼性の向上に帰着する特徴を備える。

図２〜４に示すように、衝撃要素４０はコンクリート壁へと駆動可能な単一本体４１を含む。単一本体４１は頭部４２およびシャフト４３を含む。頭部４２は、先頭位置において処分可能な前端４２１および前端４２１に対向するとともに末尾位置において処分可能な後端４２２を備える切頭円錐形状を有する。前端４２１は、コンクリート壁内に衝撃波を生成するドーム状表面４２１１を含みうる。シャフト４３の寿命を延ばす操作中にシャフト４３の自己整列を促進するように、ドーム状表面４２１１の半径を最適化することができる。

シャフト４３は、後端４２２と一体的に連結される第１端部４３１、第１端部４３１と対向する第２端部４３２、および中央部４３３を有する。中央部４３３は、第１端部４３１と第２端部４３２との間に介装されるとともに、衝撃要素４０、および衝撃要素４０がトンネル２１内に配設される場合はトンネル２１の前後軸に沿って延伸する延伸部材を含む。シャフト４３の中央部４３３は後端４２２より狭い直径を有する。シャフト４３の第１端部４３１は、中央部４３３と同等の直径を有する末尾部分４３１１、後端４２２と同等の直径を有する先頭部分４３１２、および末尾部分４３１１から先頭部分４３１２へと延伸するテーパー４３１３を有する。テーパー４３１３は曲線的または段階的でありうる。少なくとも曲線的である場合は、テーパー４３１３は中央部４３３と頭部４２との間での大きい半径推移を特徴とするとともに、衝撃波の波ガイドとして機能することで第１端部４３１と中央部４３３との間の境界の応力集中点を削減し、これによって構造安定性を向上する。

いくつかの実施例に関して、シャフト４３はなめらかな外表面を有し、それは第１端部４３１の外表面４４および中央部４３３の外表面４５を含む。外表面４４・４５は互いに隣接するとともに、中央部４３３の略円筒状の表面から第１端部４３１の曲線的なテーパーを有する表面へのなめらかな境界を示す。このように、少なくとも応力集中点はさらに削減される。

さらなる実施例に関して、シャフト４３の第１端部４３１の末尾部分４３１１がシャフト４３の中央部４３３と同等の直径を有することで、なめらかな境界を呈しうる。対照的に、シャフト４３の第１端部４３１の先頭部分４３１２は後端４２２よりわずかに狭い直径を有する。

さらなる実施例に関して、前端４２１は後端４２２より狭い直径を有する。すなわち、頭部４２は後端４２２から前端４２１へとテーパー状になっている。これによって頭部４２の自己洗浄能力が向上するとともに、例えばトンネル２１内の機械的干渉および／または材料蓄積に起因しうる点火操作の間の頭部４２の詰まりの可能性が削減される。

さらなる実施例に関して、シャフト４３の第２端部４３２はピストンヘッド２２に接続可能である。この接続により、第２端部４３２が通常の状態のピストンヘッド２２から不必要または非選択的に分離することがない。この接続はまた、頭部４２から離れて配置されるシャフト４３とピストンヘッド２２との間のジョイント４６を定義する。シャフト４３の第２端部４３２は、ねじ山５０が形成される外表面４３２１を有する。ねじ山５０によって、衝撃要素４０は、ピストンヘッド２２中に定義される凹部に形成される対応するねじ山と螺合可能となる。すなわち、ピストンヘッド２２設置のためのねじ山を有する第２端部４３２を衝突点から離れて配置しつつ、頭部４２およびシャフト４３が互いに一体的に連結されるように、衝撃要素４０が形成される。ねじ山５０の配置、およびその結果定義されるジョイント４６を頭部２２から離すことは、少なくとも衝突の際の螺合の故障の可能性を削減しうる。

シャフト４３の第２端部４３２に設けられるねじ山５０によって、衝撃要素４０の組み立ては以下のようになされうる。典型的な実施例の１つにおいては、衝撃要素４０およびピストンヘッド２２を互いに螺合し衝撃要素組立品を形成することができ、それはその後ハウジング２０に設置されるように形成される。別の典型的な実施例においては、ピストンヘッド２２がハウジング２０に設置され、その後衝撃要素４０がピストンヘッド２２に接続される。この場合、作業者が頭部４２を操作しうるとともに、シャフト４３をトンネル２１を通ってハウジング２０に挿入することによってシャフト４３が結局ピストンヘッド２２に逢着するようにしうる。この点において、作業者が衝撃要素４０をその前後軸に関して回動することで、シャフト４３の第２端部４３２のねじ山５０をピストンヘッド２２の相補的なねじ山と螺合する。このようにして、ＣＩＲＴ１０の寿命の間に、ピストンヘッド２２をハウジング２０から取り外すことなく、多数の衝撃要素４０をピストンヘッド２２に比較的容易に接続し取り外すことが可能となる。

シャフト４３とピストンヘッド２２との間の連動連結を、ねじ山５０およびピストンヘッド２２の相補的なねじ山によって行う必要はないことは理解されるであろう。別の実施例においては、連動連結はファスナー、スナップ嵌合、機械的連結または他の類似の装置によってなされうる。いずれの場合も、連動連結によって、連結解除の失敗無しに衝突が必ず可能となるとともに、連動連結は頭部４２から離れて配置されるべきである。加えて、必要でなくとも、連動連結は、ジョイント４６がシャフト４３の前後軸に沿って、または放射状に近接して配置されるように設けられるべきである。このようにして、衝突による衝撃波をジョイント４６を経てシャフト４３からピストンヘッド２２へと比較的均等に伝達することができる。

図３に示すように、衝撃要素４０はさらにシャフト４３の第２端部４３２に配設されるロックユニット６０を含みうる。実施例のいくつかに関して、ロックユニット６０はねじ山５０またはその近傍において外表面４３２１に対して延伸する周辺溝６１として形成されうる。このような周辺溝６１はロールピン７０（図１参照）等の対応するファスナーと嵌合することで、シャフト４３のピストンヘッド２２へのロックを可能とすることができる。

図４に示すように、後端４２２が浅いテーパー状の面取り部８０を含むことで、ピストンヘッド２２の復帰の間のＣＩＲＴ１０のスムーズな操作を促進しうる。後端４２２のある部分の直径がトンネル２１の内径と略等しいことによって衝撃要素４０のトンネルを通っての安全な移動が促進され、浅いテーパー状の面取り部８０は前端４２１からの軸方向距離の増加につれて直径の減るテーパーを特徴とする。このようにして、衝撃要素４０またはピストンヘッド２２の復帰の間の機械的干渉を削減または実質的に回避することができる。特に、浅いテーパー状の面取り部８０は、衝撃要素４０のトンネル２１への再挿入および／または衝撃要素４０のトンネル２１を通っての移動を促進しうる。

本発明を限られた数の実施例に関してのみ述べたが、本発明が開示された実施例に限定されないことは容易に理解されるであろう。むしろ、本発明は、前述されていないが本発明の精神および範囲に相応などのような変形、変更、置換または等価な配置をも組み込めるように改良することができる。さらに、本発明の様々な実施例を述べたが、本発明の局面は前記実施例の一部のみを含むかもしれないことは理解されるであろう。よって、本発明は前の記述によって制限されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。

実施例に係る突破装置である。実施例に係る突破装置の衝撃要素の側面図である。図２の衝撃要素の円Ａで囲まれる部分の拡大図である。図２の衝撃要素の円Ｂで囲まれる部分の拡大図である。

Claims

ピストンヘッドにはたらく力によって外部要素へと駆動可能な単一本体からなる衝撃要素であって、
該単一本体は、
頭部、および
該頭部と一体的に連結される第１端部、第１端部と対向する第２端部および第１端部と第２端部との間に介装される中央部を有するシャフトからなり、
該シャフトの第２端部がピストンヘッドと連動連結され、頭部から離れて配置されるジョイントを定義するとともに、
該シャフトの第１端部は、中央部と同等の直径を有する末尾部分、頭部の後端と同等の直径を有する先頭部分、および末尾部分から先頭部分へのテーパーを有するものとする、
衝撃要素。
前記テーパーは曲線的なテーパーであるものとする、請求項１に記載の衝撃要素。
前記頭部の前端は前記頭部の後端より狭い直径を有し、頭部は後端から前端へテーパー状とする、請求項１に記載の衝撃要素。
前記頭部の前端はドーム状表面からなるものとする、請求項１に記載の衝撃要素。
前記シャフトの第２端部の外表面に形成されるねじ山をさらに有し、シャフトの第２端部をピストンヘッドと螺合可能とする、請求項１に記載の衝撃要素。
前記シャフトの第２端部に配設されるロックユニットをさらに有する、請求項１に記載の衝撃要素。
前記頭部の後端は浅いテーパー状の面取り部からなるものとする、請求項１に記載の衝撃要素。
トンネルを定義するとともに、該トンネルを通って装填位置と点火位置との間を移動可能なピストンヘッドおよび該ピストンヘッドが装填位置に留まるように付勢する付勢ユニットを含むハウジング、
付勢を克服してピストンヘッドを点火位置へと移動させるように形成される点火装置、および
ピストンヘッドの動作によって外部要素へと駆動可能な単一本体衝撃要素、からなる突破装置であって、
該単一本体衝撃要素は、頭部と、該頭部と一体的に連結される第１端部、第１端部と対向するとともにピストンヘッドと連動連結され頭部から離れて配置されるジョイントを定義する第２端部、および第１端部と第２端部との間に介装される中央部を有するシャフトとを含み、シャフトの中央部は頭部の後部より狭くシャフトの第１端部はテーパーを有するものとする、突破装置。
前記テーパーは曲線的なテーパーであるものとする、請求項８に記載の突破装置。
前記頭部はテーパー状であるものとする、請求項８に記載の突破装置。
前記シャフトの第２端部の外表面に形成されるねじ山をさらに有し、シャフトの第２端部をピストンヘッドと螺合可能とする、請求項８に記載の突破装置。
前記シャフトの第２端部に配設されるロックユニットをさらに有する、請求項８に記載の突破装置。
前記頭部の後部は浅いテーパー状の面取り部からなるものとする、請求項８に記載の突破装置。
トンネルを定義するとともに、該トンネルを通って装填位置と点火位置との間を移動可能なピストンヘッドおよび該ピストンヘッドが装填位置に留まるように付勢する付勢ユニットを含むハウジング、
付勢を克服してピストンヘッドを点火位置へと移動させるように形成される点火装置、および
ピストンヘッドの動作によって外部要素へと駆動可能であるとともに、頭部と、該頭部と一体的に連結される第１端部、ピストンヘッドと連動連結され頭部から離れて配置されるジョイントを定義する第２端部、および第１端部と第２端部との間に介装される中央部を有するシャフトとを含む単一本体衝撃要素、
からなる突破装置。
前記シャフトの第１端部は曲線的なテーパーを有するものとする、請求項１４に記載の突破装置。
前記シャフトの第１端部および中央部のそれぞれの外表面はなめらかな境界を示すものとする、請求項１４に記載の突破装置。
前記頭部はテーパー状であるものとする、請求項１４に記載の突破装置。
前記シャフトの第２端部の外表面に形成されるねじ山をさらに有し、シャフトをピストンヘッドと螺合可能とする、請求項１４に記載の突破装置。
前記シャフトの第２端部に配設されるロックユニットをさらに有する、請求項１４に記載の突破装置。
前記頭部の後端は浅いテーパー状の面取り部からなるものとする、請求項１４に記載の突破装置。