KR100707114B1

KR100707114B1 - 가스 푸싱 장치

Info

Publication number: KR100707114B1
Application number: KR1020060014822A
Authority: KR
Inventors: 김흥열; 전용범; 김상화
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2006-02-15
Filing date: 2006-02-15
Publication date: 2007-04-16
Also published as: FR2897402A1; US20070186547A1; US7437872B2; FR2897402B1

Abstract

본 발명은 가스 푸싱 장치에 관한 것으로, 폐쇄된 일단에는 제1 물체가 연결되고, 타단은 개방된 중공형의 하우징과; 상기 하우징의 내부공간에 상기 하우징의 축선방향으로 이동가능하게 장착되는 실린더와; 상기 내부공간에서 상기 실린더와 결합되며, 상기 하우징 외측으로 노출된 외부 단부에는 제2 물체가 연결되는 피스톤조립체와; 상기 하우징과 실린더 및 피스톤조립체 사이에 형성되어, 상기 실린더 및 피스톤조립체를 상기 하우징에 고정하는 고정부와; 상기 하우징에 상기 내부공간과 연통되도록 장착되어, 작동 시에 상기 실린더를 가압하여 상기 고정부의 고정을 해제함과 동시에 상기 실린더 및 피스톤 조립체가 상기 하우징으로부터 이탈되게 하는 가스발생기를 포함하고, 상기 고정부는, 상기 하우징의 폐쇄된 단부에서 상기 내부공간을 향해 돌출하며 외주상에 원주방향으로 볼그루브가 형성된 지지부와; 상기 피스톤조립체의 상기 지지부가 삽입되는 내부 단부 측의 원주방향으로 관통된 복수의 수용홈에 배치되어, 상기 볼그루브에 안착되는 복수의 멈춤볼과; 상기 피스톤조립체와 실린더 사이에 장착되어, 상기 피스톤 조립체의 내부 단부가 삽입되는 상기 실린더를 상기 하우징의 폐쇄된 단부 측으로 가압하여 상기 멈춤볼이 상기 볼그루브에서 이탈하지 않게 하는 탄성체를 포함한다.

Description

가스 푸싱 장치{APPARATUS FOR PUSHING AN OBJECT FROM ANOTHER USING GAS}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 가스 푸싱 장치의 단면도이다.

도 2는 도 1의 피스톤조립체를 이루는 체결부의 조립 방식을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 가스발생기로부터 압력을 받은 실린더가 피스톤을 밀기 직전의 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 실린더가 피스톤을 일정 부분 축선방향으로 밀어내고 난 직후의 멈춤볼의 위치 변화를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 실린더가 부싱을 밀기 직전의 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

도 6은 실린더 및 피스톤조립체가 하우징에서 완전 분리된 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 하우징 13: 지지부

20: 실린더 30: 피스톤 조립체

31: 피스톤 33: 체결부

35: 연결부 40: 고정부

41: 멈춤볼 43: 탄성체

50: 가스발생기 60: 부싱

본 발명은 가스 푸싱 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 물체간의 결합상태를 유지하다가 한 물체로부터 다른 물체를 안전 거리 밖으로 강제로 분리시키는 가스 푸싱 장치에 관한 것이다.

두 물체를 결합한 상태로 유지하다가 순간적으로 분리하기 위하여 통상적으로 폭발볼트(explosive bolt)와 같은 장치가 많은 분야에서 이용되고 있다. 이러한 폭발볼트는 볼트 몸체에 화약을 충전하여 화약의 폭발력으로 볼트 몸체부분을 절단하여 두 물체를 연결하는 볼트를 분리시킴으로써 그에 연결된 두 물체도 분해될 수 있도록 하는 것이다.

육상 및 함상에서 고정되어 있는 발사관으로부터 유도탄이 이탈하도록 하는 시스템은 위와 같은 폭발볼트를 이용하는 것이 일반적이다. 다시 말해서, 유도탄을 폭발볼트로 발사관에 구속시키고, 순간적으로 발사관으로부터 유도탄을 분리한다. 폭발볼트는 결합된 두 물체에 대하여 구속기능과 분리기능을 수행하는 장치로서 유도무기체계에서는 발사관으로부터 유도탄을 단순분리시키는 목적으로 이용된다. 그리고 발사관으로부터 분리된 유도탄은 추진기관의 추력에 의하여 강제적으로 이격된다.

그러나, 폭발볼트는 위와 같이 결합된 두 물체를 단순히 분리하도록 할 뿐 이들을 안전한 거리까지 이격시키기 위해서는 별도의 장치를 필요로 한다.

이러한 별도의 장치로서 가스발생기를 통상적으로 사용한다. 그러나, 이러한 가스발생기를 사용하기 위해서는 가스발생기의 압력을 이용하기 위하여 일정한 밀폐공간이 필요하여 공간 효율이 떨어지게 된다.

또한, 가스발생기와 폭발볼트를 작동시키기 위하여 각각의 전원라인의 설계가 필요하고 그에 따라 시스템이 복잡해져서 전체 시스템의 작동의 신뢰성을 보장하기가 어려워진다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명은 간단한 구성으로서 결합된 두 물체를 분리함과 동시에 안전한 거리까지 이격하도록 하는 가스 푸싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가스 푸싱 장치는 하우징과, 하우징의 내부에 배치되는 실린더 및 피스톤조립체와, 실린더와 피스톤조립체를 하우징 내에 고정하는 고정부, 그리고 실린더와 피스톤조립체의 고정을 해제하고 이들을 하우징으로부터 분리시키는 가스발생기를 포함한다.

하우징은 일측이 개방된 중공 형태이고, 폐쇄된 단부에는 제1 물체가 연결된다. 실린더는 하우징의 내부공간에서 축선방향으로 이동 가능하게 장착된다. 피스톤조립체는 하우징의 내부공간에서 실린더와 결합되고, 하우징의 외측으로 노출된 단부에는 제2 물체가 연결된다. 고정부는 실린더와 피스톤조립체를 하우징 내에 고 정하여 제1 물체와 제2 물체가 결합된 상태를 유지하게 한다. 이러한 고정부는 하우징의 지지부에 형성된 볼그루브에 삽입되도록 피스톤조립체의 수용홈에 배치되는 복수의 멈춤볼과, 멈춤볼이 수용된 상태를 유지하도록 피스톤조립체에 결합된 멈춤볼을 볼그루브를 향해 가압하도록 실린더의 가압부가 멈춤볼을 가압하는 상태를 유지하게 실린더를 하우징의 폐쇄 단부측으로 가압하는 탄성체를 포함한다. 또한, 실린더의 내주에는 가압부보다 큰 내주를 가지는 공간부가 형성되어, 가스발생기가 작동하여 실린더를 피스톤조립체 측으로 밀어주는 경우에는 멈춤볼이 공간부로 이동하게 된다. 그에 따라, 멈춤볼이 볼그루브에 고정됨에 따른 피스톤조립체의 고정 상태가 해제되어, 실린더와 피스톤조립체가 하우징에서 이탈하게 된다. 그에 따라, 하우징에 연결된 제1 물체와 피스톤조립체에 연결된 제2 물체가 서로 분리되게 된다. 그에 따라, 간단한 구성을 취하면서도 제1 물체와 제2 물체 중 어느 하나로부터 다른 하나를 확실하게 분리시킬 수 있게 된다.

나아가, 피스톤조립체는 단일 부품으로 형성되기 보다는 복수의 부품이 조립된 형태를 가질 수 있다. 그에 따라, 피스톤조립체는 하우징의 지지부에 결합되는 피스톤과, 제2 물체와 연결되는 체결부와, 피스톤과 체결부 사이에 나사 결합되는 연결부를 포함한다. 이렇게 연결부가 피스톤 및 체결부와 각각 나사 결합됨에 따라 피스톤과 체결부의 간격이 조절될 수 있다. 그에 따라 조립시 발생하는 조립 공차에 대해 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.

또한, 하우징의 개방된 단부측에 하우징의 축선방향 좌우로 경사면을 가지면서 돌출한 형태의 부싱을 삽입할 수 있다. 그에 따라, 피스톤조립체를 실린더와 결 합함에 있어서, 피스톤조립체를 하우징의 축선방향에 수직한 방향을 따르는 선을 중심으로 회전시키며 결합시킬 수 있다. 그에 따라, 조립시 발생하는 조립 공차에 유연하게 대처할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 푸싱 장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 푸싱 장치는 하우징(10)과, 실린더(20)와, 피스톤조립체(30)와, 고정부(40) 그리고 가스발생기(50)를 포함한다.

하우징(10)은 길이방향으로 연장하는 중공 형태로서, 일단은 폐쇄되며 다른 일단은 개방되게 형성된다. 또한 폐쇄된 일단에는 결합부(11)가 형성되어 있고, 제1 물체(미도시)는 이러한 결합부(11)를 통해 하우징(10)에 연결된다. 또한, 폐쇄된 단부에서는 내부 공간을 향해 원형 단면을 가지고서 돌출한 형태의 지지부(13)가 일체로 또는 결합되어 형성된다. 지지부(13)의 외주에는 원주방향으로 볼그루브(13a)가 형성된다.

실린더(20)는 하우징(10)의 내부 공간에 하우징(10)의 길이방향 축선방향을 따라 이동 가능하게 배치된다. 실린더(20)는 중공 형태로서, 내주는 2단으로 가공된다. 다시 말해서, 가압부(21)와, 가압부(21) 보다는 더 큰 내경을 가지도록 단차쳐서 형성된 공간부(23)로 구성된다.

피스톤조립체(30)의 일 단부는 실린더(20)와 결합되며, 하우징(10)의 외부로 노출된 단부는 제2 물체(미도시)와 연결된다. 이러한 피스톤조립체(30)는 피스톤(31)과, 체결부(33) 및 연결부(35)로 구성된다. 다만, 피스톤조립체(30)를 이와 같이 별개의 부품들을 조립하는 것이 아니라, 일체형으로 형성하는 것도 가능하다.

피스톤(31)의 일 단부 또는 내부 단부측은 지지부(13)가 삽입될 수 있도록 하기 위하여 중공형으로 형성된다. 또한, 내부단부측에는 볼그루브(13a)에 대응하는 수용홈(31a)이 원주방향으로 서로 이격된 채로 복수로 형성된다. 피스톤(31)의 타측 단부는 연결부(35)가 삽입되어 나사 결합되도록 중공형으로 형성되고, 중공부의 내주에는 암나사부(31b)가 형성된다.

체결부(33)는 연결부(35)가 삽입되어 나사 결합되도록 일측 단부가 중공형으로 형성된다. 체결부(33)의 타측 단부에는 제2 물체(미도시)가 연결되도록 하기 위한 체결나사(37)가 돌출 형성된다. 이러한 체결나사(37)에 연결된 제2 물체를 그에 고정하기 위하여, 체결나사(37)에는 와셔(38)와 볼트(39)가 구비된다. 또한, 체결부(33)의 하우징(10)의 개방된 단부 측과 인접한 부분에는, 체결부(33)의 원주방향으로 연장하는 회전그루브(33')가 형성된다.

연결부(35)는 피스톤(31)과 체결부(33)를 연결하기 위하여 이들 사이에 배치된다. 연결부(35)의 양단부에는 각각 수나사산부(미도시)가 형성된다. 그에 따라, 일단의 수나사산부는 피스톤(31)의 암나사산부(31b)와 만나 나사결합하고, 타단의 수나사산부는 체결부(33)의 암나사산부와 만나 나사 결합한다.

고정부(40)는 하우징(10)과 실린더(20)와 피스톤조립체(30) 사이에 형성되어, 실린더(20) 및 피스톤조립체(30)가 하우징(10)의 내부 공간에 고정된 상태를 유지하게 한다. 이러한 고정부(40)는 볼그루브(13a)가 형성된 지지부(13)와, 피스톤(31)의 수용홈(31a)에 배치되어 볼그루브(13a)에 안착됨에 따라 피스톤(31)을 지지부(13)와 결합시키는 멈춤볼(41)과, 가압부(21)가 멈춤볼(41)을 가압하도록 실린더(20)를 하우징(10)의 폐쇄 단부 측으로 가압하는 탄성체(43)를 포함한다. 탄성체(43)는 실린더(20)와 피스톤(31) 사이, 보다 상세하게는 피스톤(31)의 내부 단부 측의 외주를 감싸도록 배치되고 그에 지지되어 실린더(20)의 인접한 단부 측을 탄성 지지한다.

가스발생기(50)는 하우징(10)의 외측에 일체로 결합되며, 하우징(10)의 내부 공간을 향하여 고압 가스를 분사할 수 있도록 내부 공간에 연통되게 설치된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 푸싱 장치는 하우징(10)과 피스톤조립체(30) 사이에 위치하도록 하우징(10)에 삽입되는 부싱(60)을 더 포함할 수 있다.

부싱(60)은 링 형태로서 하우징(10)의 내주면과 접촉하도록 하우징(10)의 개방된 단부 측에 삽입된다. 또한, 부싱(60)에는 하우징(10)의 중심축선을 향하여 돌출 형성된 회전돌출부(61,63)가 형성된다. 회전돌출부(61,63)에는 각각 하우징(10)의 축선방향을 기준으로 좌우로 좌경사부(61a,63a)와 우경사부(61b,63b)가 경사지게 형성된다.

나아가, 하우징(10)의 내주와 슬라이딩하는 실린더(20)의 외주, 실린더(20)의 내주와 슬라이딩 하는 피스톤(31)의 외주 등에는 오-링(O-ring)이 체결되어 그들 사이의 밀봉을 유지한다.

이제, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 푸싱 장치의 조립 과정에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

먼저, 피스톤(31)의 일 단부에 탄성체(43)를 끼워 넣는다.

다음으로, 지지부(13)를 피스톤(31)의 위의 일 단부에 삽입시키고, 지지부(13)의 볼그루브(13a)와 피스톤(31)의 수용홈(31a)을 일치시켜서 멈춤볼(41)을 장착한다.

그리고 나서, 실린더(20)의 가압부(21)가 수용홈(31a)에 안착된 멈춤볼(41)을 볼그루브(13a)를 향하여 가압하도록 실린더(20)를 피스톤(31)의 일 단부가 삽입되는 형태로 피스톤(31)과 결합시킨다.

이러한 지지부(13)-실린더(20)-피스톤(31)의 조립체를 하우징(10)의 개방된 단부를 통해 그의 내부 공간으로 삽입하여 회전시킨다. 그에 따라, 지지부(13)가 하우징(10)의 폐쇄된 단부에 회전하면서 나사 결합하게 된다.

다음으로, 하우징(10)의 개방된 단부를 통해 부싱(60)을 하우징(10)의 내주면에 접촉하도록 삽입한다.

그리고 나서, 제2 물체와 연결된 체결부(33)를 연결부(35)의 일단과 나사 결합시켜서 연결부(35)의 타단이 피스톤(31)의 암나사산부(31b)에 나사 결합되는 방식으로 피스톤(31)에 결합시킨다. 이때, 조립 공차에 대응하여 연결부(35)가 피스톤(31)에 나사 결합되는 정도를 조절할 수 있다.

또한, 체결부(33)를 조립함에 있어서, 체결부(33)가 피스톤(31)과 하우징 (10)의 축선방향으로 정렬되지 않는 경우에는 체결부(33)를 축선방향에 수직한 방향을 따르는 가상의 선을 중심으로 일정 각도 범위(θ)에서 회전시킬 있다. 그에 따라, 도 2에 예시된 바와 같이, 체결부(33)는 부싱(60)의 상측 부분에서는 회전돌출부(61)의 우경사부(61b)에 지지되고 하측 부분에서는 회전돌출부(63)의 좌경사부(63a)에 지지 되거나 그 역의 경우로 지지 되도록 회전된다. 이러한 회전 중에, 체결부(33)는 회전그루브(33')에 의해 하우징(10)의 개방된 단부에 의해 그 회전이 제약되지 않는다.

마지막으로, 하우징(10)의 외측에 가스발생기(50)를 장착하고, 그러한 가스발생기(50)를 외부의 제어유닛(미도시)과 전기적으로 연결하면 된다.

이제, 도 1, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 푸싱 장치의 작동 방식에 대하여 설명한다.

도 1에 예시된 바와 같이, 피스톤(31)은 멈춤볼(41) 등으로 구성되는 고정부(40)에 의해 하우징(10)에 결합된 지지부(13)에 결합되어 있다. 또한, 실린더(20)는 피스톤(31)을 감싸도록 배치되며, 멈춤볼(41)이 수용홈(31a)과 볼그루브(13a)에 안착된 상태로 유지되도록 가압부(21)를 통해 멈춤볼(41)을 가압한다. 이러한 배치 상태에서, 제어유닛에 전기적으로 연결된 가스발생기(50)가 그의 명령에 따라 작동한다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 가스발생기(50)에 의해 발생한 고압의 가스는 하우징(10)의 내부 공간을 통해 분사된다. 이러한 가스의 유동(F)은 실린더(20)를 가압한다. 그에 따라, 실린더(20)는 지지부(13)와 슬라이딩 마찰하면서 하우징(10)의 개방된 단부를 향하여 축선방향으로 이동한다. 이러한 실린더(20)의 이동에 따라, 탄성체(43)가 수축하게 되어 실린더(20)의 단부가 피스톤(31)의 탄성체(43)를 지지하는 부분과 만나는 상태가 된다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 가스발생기(50)에서 발생하는 가스의 유동(F)에 따라 실린더(20)가 더욱 전진하게 되면, 멈춤볼(41)은 축선방향으로 이동하는 피스톤(31)에 의하여 지지부(13)의 볼그루브(13a)에서 이탈하게 된다. 이러한 이탈은 실린더(20)의 가압부(21)와 함께 형성된 공간부(23)가 이탈할 수 있는 공간을 제공함에 따라 가능해진다. 이렇게, 멈춤볼(41)이 수용홈(31a)과 볼그루브(13a)에 안착된 상태가 해제됨에 따라, 피스톤(31)과 지지부(13)간의 결합도 해제되는 것이다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 가스발생기(50)에서 공급되는 가스의 지속적인 유동(F)에 의하여 실린더(20)와 피스톤(31){나아가, 피스톤조립체(30)}은 하우징(10)의 개방된 단부를 향하여 축선방향으로 더욱 이동한다. 그에 따라, 실린더(20)의 일 단부가 하우징(10)의 개방된 단부측에 삽입된 부싱과 만나게 된다.

본 도면에 예시된 바와 같이, 지속적인 가스 유동(F)에 의해 부싱(60) 마저 실린더(20)에 밀려서 피스톤조립체(30)와 함께 하우징(10)의 외부로 이탈하게 된다. 다시 말해서, 하우징(10)-가스발생기(50)로 이루어지는 하나의 조립체와 실린더(20)-피스톤조립체(30)-고정부(40)-부싱(60)으로 이루어지는 다른 하나의 조립체는 완전하게 분리되게 되는 것이다. 또한, 이러한 분리를 통하여, 하우징(10)에 연결된 제1 물체와 피스톤조립체(30)에 연결된 제2 물체는 본 발명에 따른 가스 푸싱 장치를 매개로 서로 결합된 상태(도 1의 상태)에서 서로 분리된 상태(도 6의 상태)로 전환된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스 푸싱 장치는 가스발생기를 하우징에 일체화하고 그러한 가스발생기가 하우징의 내부공간에 연통되게 구성하여 별도의 가스발생기를 위한 밀폐공간을 형성하지 않아도 되도록 하여 공간효율성을 높인다.

또한, 멈춤볼을 이용하여 피스톤조립체를 지지부에 결합하여 제1 및 제2 물체를 연결하고 가스발생기의 작동시 발생하는 가스 압력에 의해 이러한 결합이 해제되도록 함에 따라, 종래와 같은 폭발볼트를 사용할 필요가 없게 된다. 그에 따라, 폭발볼트의 제어에 필요한 전기적인 요소들을 구비하지 않아도 되어 전체 시스템이 보다 간단해지고 그에 따라 신뢰성이 향상된다.

또한, 피스톤조립체를 복수의 부품으로 구성하고 이들을 조립함에 있어서 하 우징의 축선방향 및 그와 수직한 방향으로 회전시킬 수 있도록 함으로써, 조립 과정에서 발생하는 누적 공차에 대하여 탄력적으로 대응할 수 있도록 한다.

Claims

폐쇄된 일단에는 제1 물체가 연결되고, 타단은 개방된 중공형의 하우징과;

상기 하우징의 내부공간에 상기 하우징의 축선방향으로 이동가능하게 장착되는 실린더와;

상기 내부공간에서 상기 실린더와 결합되며, 상기 하우징 외측으로 노출된 외부 단부에는 제2 물체가 연결되는 피스톤조립체와;

상기 하우징과 실린더 및 피스톤조립체 사이에 형성되어, 상기 실린더 및 피스톤조립체를 상기 하우징에 고정하는 고정부와;

상기 하우징에 상기 내부공간과 연통되도록 장착되어, 작동 시에 상기 실린더를 가압하여 상기 고정부의 고정을 해제함과 동시에 상기 실린더 및 피스톤 조립체가 상기 하우징으로부터 이탈되게 하는 가스발생기를 포함하고,

상기 고정부는,

상기 하우징의 폐쇄된 단부에서 상기 내부공간을 향해 돌출하며 외주상에 원주방향으로 볼그루브가 형성된 지지부와;

상기 피스톤조립체의 상기 지지부가 삽입되는 내부 단부 측의 원주방향으로 관통된 복수의 수용홈에 배치되어, 상기 볼그루브에 안착되는 복수의 멈춤볼과;

상기 피스톤조립체와 실린더 사이에 장착되어, 상기 피스톤 조립체의 내부 단부가 삽입되는 상기 실린더를 상기 하우징의 폐쇄된 단부 측으로 가압하여 상기 멈춤볼이 상기 볼그루브에서 이탈하지 않게 하는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 푸싱 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 실린더의 내주에는,

상기 피스톤조립체의 내부 단부 측의 외주와 슬라이딩 접촉하도록 형성되어, 상기 멈춤볼을 상기 볼그루브를 향해 가압하는 가압부와;

상기 가압부보다 더 큰 내경을 가지도록 형성되어, 상기 하우징에서 이탈하는 방향으로 이동할 때 상기 멈춤볼이 상기 볼그루브로부터 이탈할 수 있도록 하는 공간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 푸싱 장치.
제1항에 있어서,

상기 피스톤조립체는,

상기 지지부에 결합되는 피스톤과;

상기 제2 물체가 연결되는 체결부와;

상기 피스톤과 상기 체결부 사이에 배치되어, 이들과 각각 나사 결합하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 푸싱 장치.
제1항에 있어서,

상기 하우징의 개구된 단부측의 내주에 경사면을 가지며 돌출하는 형태로 삽입되어, 상기 피스톤조립체가 상기 하우징의 축선방향에 수직한 방향을 따르는 선을 축으로 회전하며 조립되도록 하는 부싱부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 푸싱 장치.