KR200287578Y1

KR200287578Y1 - a

Info

Publication number: KR200287578Y1
Application number: KR2020020016408U
Authority: KR
Inventors: 이경원; 정의승; 박정주; 조광래
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2002-08-30

Abstract

본 고안은 과학 연구/탐사용 로켓 및 위성 발사용 발사체에 필연적으로 적용되어지는 로켓의 단분리와 위성체의 분리에 적용되는 것으로 우주 비행체 즉, 과학 관측 로켓 및 우주 발사체를 임무 수행 요구 고도 및 위성의 진입 궤도에 도달시키기 위해서는 비행 중량의 감소가 요구되며, 이를 위해 비행시 연소종료된 로켓 추진기관의 분리/이탈을 용이하게 하는 위성발사체용 너트 분리형 분리 볼트에 관한 것이다.The present invention is applied to the separation of rockets and satellites that are inevitably applied to scientific research / exploration rockets and satellite launch vehicles. In order to reach the entry orbit, a reduction in the weight of the flight is required. To this end, the present invention relates to a nut detachable split bolt for a satellite launch vehicle that facilitates the detachment / departure of a rocket propulsion engine that has been terminated during flight.

이러한 본 고안은 기폭기(2)의 내부에 형성되며 양측의 보호구(11, 11')로 보호되는 증압용 추진제(12)를 갖는 착화기(1)와, 상기 기폭기(2)와 연결되며 우측에서 3등분 너트(8)와 전단핀(7)으로 연결되는 분리볼트 몸체(4)와, 상기 분리볼트 몸체(4)의 내부에서 피스톤 오링(6)이 삽입되며 폭발압력으로 축방향 하중을 전달하는 피스톤(5)과, 상기 피스톤(5)의 축방향 하중으로 받아 전단핀(7)을 파단시켜 분리되는 3등분 너트(8)와 고정되며 반대편에 암나사 고정구(10)를 연결하는 숫나사 고정구(9)로 구성됨을 특징으로 하는 것이다.The present invention is connected to the igniter (1) formed in the inside of the detonator (2) having a boosting propellant (12), which is protected by protective devices (11, 11 ') on both sides, On the right side, a split bolt body (4) connected to a third nut (8) and a shear pin (7), and a piston o-ring (6) are inserted into the split bolt body (4). A male fastener for fastening the piston (5) to be transmitted and a three-part nut (8) separated by breaking the shear pin (7) under the axial load of the piston (5), and connecting the female screw fixture (10) to the opposite side. It is characterized by consisting of (9).

Description

Nuts and Bolts for Satellite Launchers

고고도 및 우주 공간에서 로켓 및 위성체(페이로드)를 분리시키는 기술이 필요하게 되며 이를 총칭한 분리 기술은 고도의 설계기술과 함께 가장 핵심부품인 분리장치의 개발이 필수적이다.There is a need for a technology that separates rockets and satellites (payloads) from high altitude and space.

전술 고공 로켓 개발의 선결 필수 분리시스템에서 시스템의 구성 및 분리기능은 차이가 있지만, 현재 공통적으로 분리볼트(Separation Bolt)를 이용한 분리 시스템을 많이 사용하고 있다.Although the configuration and separation functions of the system are different in the prerequisite separation system of tactical altitude rocket development, the separation system using separation bolts is commonly used.

여기서 말하는 분리볼트라 함은 전기적 신호의 공급에 의한 화약의 점화로 볼트 몸체를 절단하여 구조물 구속조건을 풀어주는 요소를 말한다.Separation bolt refers to an element that releases the structure constraints by cutting the bolt body by ignition of gunpowder by the supply of electrical signals.

그러나 종래의 분리 시스템은 적정의 인장강도를 갖는 분리볼트를 사용하고 있지 못하므로 절단시 파편이 많이 발생하고, 높은 비산성으로 인하여 내부 탑재물(위성체) 손상을 일으키게 될 염려가 있어서 이러한 문제점의 발생시 치명적인 현상이 발생된다.However, since the conventional separation system does not use a separation bolt having an appropriate tensile strength, many fragments are generated during cutting, and high scattering may cause damage to internal payloads (satellite). Fatal phenomenon occurs.

본 고안은 분리볼트를 이용하여 설계하중에 따라 적정강도의 분리성을 제공하는 것이다.The present invention is to provide the separation of the appropriate strength according to the design load by using a separation bolt.

본 고안은 분리작동시 분리파편의 일정성과 최소화 및 낮은 비산특성을 제공하며, 분리파편 비산방지용 보호구를 추가하여 분리파편 비산특성을 최대한 낮출 수 있도록 하는 것이다.The present invention provides uniformity and minimization and low scattering characteristics of the separated fragments during the separating operation, and it is possible to reduce the separated fragments scattering characteristics as much as possible by adding a protective device for preventing scattering fragments.

본 고안은 여러 종류의 분리시스템에 응용할 수 있도록 하며, 분리볼트 고정구 또는 숫나사의 교체로 타 분리시스템으로 전용할 수 있도록 하는 것이다.The present invention can be applied to various types of separation system, and can be converted to other separation system by replacing the separation bolt fixture or male screw.

도 1 은 본 고안의 일실시예를 나타낸 설치상태도1 is an installation state showing an embodiment of the present invention

도 2 는 본 고안의 전단핀이 분리된 상태의 설치상태도Figure 2 is a state of installation of the shear pin is separated state of the present invention

도 3 은 본 고안의 전단핀이 분리되어 구속이 해체되는 상태도3 is a state in which the shear pin of the present invention is separated and restrained

도 4 는 본 고안의 너트가 몸체로부터 분리된 상태의 설치상태도Figure 4 is an installation state of the nut of the present invention is separated from the body

도 5 는 본 고안의 몸체와 너트의 결합상태 측면도5 is a side view of the coupling state of the body and the nut of the present invention

도 6 은 본 고안의 숫나사 고정구에 대한 측면도Figure 6 is a side view of the male fastener of the present invention

도 7 은 본 고안의 분리 볼트를 적용한 상태의 사시도7 is a perspective view of a state applying the separation bolt of the present invention

도 8 은 본 고안의 분리 볼트가 분리된 상태의 사시도8 is a perspective view of the separation bolt of the present invention separated

도 9 는 본 고안의 분리 사시도9 is an exploded perspective view of the present invention

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

1 : 착화기 2 : 기폭기1: igniter 2: detonator

3 : 기폭기 오링 4 : 몸체3: Aerator O-ring 4: Body

5 : 피스톤 6 : 피스톤 오링5: piston 6: piston o-ring

7 : 전단핀 8 : 3등분 너트7: Shearing pin 8: 3 part nut

9 : 숫나사 고정구 10 : 암나사 고정구9: Male Thread Fixture 10: Female Thread Fixture

11, 11' : 보호구 12 : 증압용 추진제11, 11 ': Protective equipment 12: Booster

본 고안은 기폭기(2)와 분리볼트 몸체(4)가 나사식으로 연결되어 있으며, 일측으로 설치된 암나사 고정구(10)와 분리볼트 몸체(4)를 숫나사 고정구(9)가 연결하고 있도록 하는 것이다.The present invention is that the aerator (2) and the separation bolt body (4) is connected to the screw type, so that the male screw fixture (9) is connected to the female screw fixture 10 and the separation bolt body (4) installed on one side. .

기폭기(2)와 분리볼트 몸체(4)의 사이에는 피스톤 오링(6)이 삽입되어 있고, 내부에는 RFI 착화기(1, 900psi at 10cc)가 삽입되어 있으며, 착화기(1)의 일측으로 양측에 보호구(11, 11')에 의하여 보관상태가 유지되는 증압용 추진제(12, KPC＃17)가 있다.A piston o-ring (6) is inserted between the aerator (2) and the separating bolt body (4), and an RFI igniter (1, 900 psi at 10cc) is inserted therein, and to one side of the igniter (1). There is a boosting propellant 12 (KPC # 17) in which the storage state is maintained by the protective devices 11 and 11 'on both sides.

상기 증압용 추진제(12)의 일측으로 분리볼트 몸체(4)의 내부에는 피스톤 오링(6)이 삽입되어 있는 피스톤(5)이 설치되어 추진제의 점화/폭발압이 전달되어 이동가능하도록 설치한다.The piston 5 having the piston o-ring 6 inserted therein is installed inside the separation bolt body 4 to one side of the boosting propellant 12 so that the ignition / explosive pressure of the propellant is transferred and installed.

상기 분리볼트 몸체(4)의 우측에는 3등분 너트(8)가 설치되어 전단핀(7)으로 분리볼트 몸체(4)와 연결되어 있다가 추진제의 폭발압력으로 전단핀(7)이 분리되면서 분리되도록 하는 것이다.On the right side of the separation bolt body (4), a third nut (8) is installed and connected to the separation bolt body (4) by the shear pin (7), and the shear pin (7) is separated by the explosion pressure of the propellant. To make it possible.

상기 3등분 너트(8)의 내부에는 나사가 형성되어 양측으로 나사가 형성된 숫나사 고정구(9)와 연결되고, 숫나사 고정구(9)의 반대편에는 암나사 고정구(10)가 나사식으로 연결되어 있도록 하는 것이다.The screw is formed inside the three-quarter nut (8) is connected to the male screw fixture (9) formed with screws on both sides, the female screw fixture (10) is to be connected to the opposite side of the male screw fixture (9) by a screw type .

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 도 1 과 같이 전단핀(7)에 의하여 분리볼트 몸체(4)와 3등분 너트(8)가 연결된 상태를 유지하게 된다.The present invention made of such a configuration is to maintain a state in which the separating bolt body 4 and the third quarter nut 8 is connected by the shear pin (7) as shown in FIG.

숫나사 고정구(9)를 매개로 하여 양측을 연결시킨 상태에서 도 7 과 같이 위성체(20)가 피조립물(21)과 연결되어 있어서 피조립물(21)을 통하여 임무 수행 요구 고도 및 위성의 진입 궤도에 도달시키기 위해서 피조립물(21)에 저장된 연료의 연소가 종료된 경우에는 피조립물(21)을 분리하여 비행 중량을 감소시키게 된다.In the state in which both sides are connected via the male fastener 9, the satellite body 20 is connected to the assembly 21 as shown in FIG. When the combustion of the fuel stored in the assembly 21 is finished to reach the orbit, the assembly 21 is separated to reduce the flight weight.

이때 RFI 착화기(1)를 점화시키게 되면 기폭기(2)의 내부에 저장된 증압용 추진제(12)가 점화된다.At this time, when the RFI igniter 1 is ignited, the boosting propellant 12 stored inside the initiator 2 is ignited.

기폭기(2)의 증압용 추진제(12)가 폭발하면서 압력이 발생하게 되고, 폭발압은 기폭기(2)와 피스톤(5)의 사이 초기용적(설계치 3870mm³)에 작용하게 된다.As the boosting propellant 12 for the booster 2 explodes, a pressure is generated, and the explosion pressure acts on the initial volume (design value 3870 mm ³ ) between the initiator 2 and the piston 5.

작용 초기 폭발압은 피스톤(5)에 의해 분리볼트 몸체(4)에서 축방향 하중을 발생시켜 3등분 너트(8)와 나사 체결된 숫나사 고정구(9)에 전달된다.The actuation initial explosion pressure is generated by the piston (5) to generate an axial load on the separating bolt body (4) and is transmitted to the three-screw nut (8) and the male fastener (9) screwed together.

숫나사 고정구(9)에 전달된 축하중은 분리볼트 몸체(4)와 3등분 너트(8)를 조립하고 있는 전단핀(7)에 전단하중의 형태로 전달된다.The axial load transmitted to the male fastener 9 is transmitted in the form of a shear load to the shear pin 7 that assembles the separating bolt body 4 and the third quarter nut 8.

전단핀(7)에 전달된 전단하중에 의해 전단핀(7)이 파단되면서 분리볼트 몸체(4)와 3등분 너트(8)의 조립 구속조건이 해체되어 숫나사 고정구(9)와 암나사 고정구(10)가 도 2 와 같이 분리를 시작하게 된다.As the shear pin 7 breaks due to the shear load transmitted to the shear pin 7, the assembly constraints of the separating bolt body 4 and the three-quarter nut 8 are dismantled, and the male screw fixture 9 and the female screw fixture 10 ) Will begin separation as shown in FIG. 2.

계속해서 축방향 하중이 작용되므로 도 3 및 도 4 와 같은 분리작용이 연속해서 이루어지며, 결국 도 8 과 같이 피조립물(21)이 분리되는 것이다.Since the axial load is continuously applied, the separation action as shown in FIGS. 3 and 4 is continuously performed, and as a result, the assembly 21 is separated as shown in FIG. 8.

이와 같은 전단핀 분리볼트 설계규격은 표1과 같다.The shear pin separation bolt design specifications are shown in Table 1.

분리볼트 종류Separation Bolt Type 1,500 Kgf 급1,500 Kgf 2,000 Kgf 급2,000 Kgf 규 격standard M16 × P 2.0(피체결물 조립간격:30mm)M16 × P 2.0 (30mm) M16 × P 2.0(피체결물 조립간격:30mm)M16 × P 2.0 (30mm) 설계 인장 하중(Kgf)Design Tensile Load (Kgf) 1,5001,500 2,0002,000 기 타Other -60 ∼200℃에서 사용Use at -60 ~ 200 ℃ 1,500Kgf급, 2,000Kgf급의 구분은 분리볼트 설계 파단 인장하중을 기준으로 구분Classification of 1,500Kgf class and 2,000Kgf class is divided based on the breaking bolt load design.

본 고안은 분리볼트의 인장강도 설계변경이 용이하다. 즉, 조립과 분리 메카니즘 설계 특징의 하나인 전단핀의 설계 강도에 따라 볼트의 인장강도가 결정되는 관계로 전단핀 설계변경만으로 가능한 효과를 제공하는 것이다.This design makes it easy to change the tensile strength of the separation bolt. In other words, the tensile strength of the bolt is determined according to the design strength of the shear pin, which is one of the design features of the assembly and separation mechanism.

본 고안은 분리작동시 분리파편이 일정하게 비산되도록 하며, 낮은 비산특성을 제공하는 것이다.The present invention allows the separation fragments to be constantly scattered during the separation operation, and provides low scattering characteristics.

본 고안은 분리파편 비산방지용 보호구 추가가 용이하여 분리파편 비산특성을 최대한 낮출 수 있으므로 위성체에 어떠한 영향도 끼치지 않는 효과를 제공하는 것이다.The present invention provides an effect that does not have any effect on the satellite because the separation fragments scattering protection is easy to add and the separation fragments scattering characteristics can be lowered as much as possible.

본 고안은 여러 종류의 분리시스템에 응용이 용이하여 분리볼트 고정구 혹은 숫나사의 교체로 타 분리시스템으로의 전용이 매우 용이한 효과를 제공하는 것이다.The present invention is easy to be applied to various types of separation system, so it is very easy to convert the separation bolt fixture or male to another separation system.

Claims

An igniter 1 formed inside the initiator 2 and having a boosting propellant 12 protected by protective devices 11 and 11 'on both sides;

A separation bolt body (4) connected to the detonator (2) and connected to a third quarter nut (8) and a shear pin (7) on the right side;

Piston O-ring 6 is inserted in the separation bolt body (4) and the piston (5) for transmitting the axial load at the explosion pressure,

Received by the axial load of the piston (5) is fixed with a three-quarter nut (8) is separated by breaking the shear pin (7) characterized in that it consists of a male screw fixture (9) connecting the female screw fixture (10) on the opposite side Nuts and bolts for satellite launchers.

The nut according to claim 1, wherein the third nut (8) is divided into three parts so as to be connected to the center of the divided parts of the separating bolt body (4) with the shear pin (7). .