KR20220089658A - 파열성 구조체 및 밀봉된 베셀을 자가-파괴시키기 위한 트리거가능 메커니즘 및 단편 격납 배열체 - Google Patents

파열성 구조체 및 밀봉된 베셀을 자가-파괴시키기 위한 트리거가능 메커니즘 및 단편 격납 배열체 Download PDF

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KR20220089658A
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엘 추아 크리스토퍼
앤 버트 줄리
넬트너 스티븐
코커 에밀리
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팔로 알토 리서치 센터 인코포레이티드
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Abstract

장치는 장치의 적어도 일부분에 결합되거나 또는 일체형인 파열성 구조체, 및 파열성 구조체에 또는 그 근처에 배치된 트리거가능 메커니즘을 포함한다. 트리거가능 메커니즘은 트리거 신호에 응답하여 파열성 구조체를 파단시키도록 구성된다. 격납 구조체는 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치된다. 격납 구조체는 파열성 구조체의 파단에 응답하여 파열성 구조체의 적어도 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 파단된 파열성 구조체의 적어도 일부분의 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두도록 구성된다.

Description

파열성 구조체 및 밀봉된 베셀을 자가-파괴시키기 위한 트리거가능 메커니즘 및 단편 격납 배열체{TRIGGERABLE MECHANISMS AND FRAGMENT CONTAINMENT ARRANGEMENTS FOR SELF-DESTRUCTING FRANGIBLE STRUCTURES AND SEALED VESSELS}
연방 후원 연구 및 개발에 관한 진술
본 발명은 계약 번호 DARPA-OOT-DUST-Float-Rsrc 하에서 DARPA에 의해 지원된 작업에 기초한다. 정부는 본 발명에 대한 소정 권리를 갖는다.
기술분야
본 발명은 대체적으로, 파열성 구조체 및 밀봉된 베셀을 자가-파괴시키기 위한 트리거가능 메커니즘 및 단편 격납 배열체(fragment containment arrangement), 및 관련된 시스템 및 방법에 관한 것이다.
제어된 트리거가능 방식으로 물리적 자가-파괴를 가능하게 하는 시스템 및 구조체가, 폐기물을 감소시키는 것, 공급 체인 무결성(integrity)을 유지하는 것, 부표를 침몰시키는 것 및/또는 폐기물을 재활용하는 것과 같은 다양한 응용에 유용하다.
일부 실시예는 장치에 관한 것으로, 장치는 장치의 적어도 일부분에 결합되거나 또는 일체형인 파열성 구조체, 및 파열성 구조체에 또는 그 근처에 배치된 트리거가능 메커니즘을 포함한다. 트리거가능 메커니즘은 트리거 신호에 응답하여 파열성 구조체를 파단시키도록 구성된다. 격납 구조체는 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치된다. 격납 구조체는 파열성 구조체의 파단에 응답하여 파열성 구조체의 적어도 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 파단된 파열성 구조체의 적어도 일부분의 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두도록 구성된다.
일부 실시예는 방법에 관한 것으로, 본 방법은 파열성 구조체를 포함하는 장치에 의해 트리거 신호를 수신하는 단계, 트리거 신호에 응답하여 장치의 트리거가능 메커니즘에 의해 파열성 구조체를 파단시키는 단계, 및 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 격납 구조체에 의해, 파열성 구조체의 파단에 응답하여 파열성 구조체의 적어도 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 파단된 파열성 구조체의 적어도 일부분의 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두는 단계를 포함한다.
일부 실시예는 장치에 관한 것으로, 장치는 장치의 적어도 일부분에 결합되거나 또는 일체형이고 사전약화된 영역을 포함하는 파열성 구조체를 포함한다. 트리거가능 메커니즘이 사전약화된 영역에 또는 그 근처에 배치되는데, 트리거가능 메커니즘은 트리거 신호에 응답하여 사전약화된 영역이 파단되게 하도록 구성된다.
상기 발명의 내용은 본 발명의 각각의 개시된 실시예 또는 모든 구현예를 설명하고자 하는 것이 아니다. 아래의 도면 및 상세한 설명은 예시적인 실시예를 더 구체적으로 예시한다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 첨부된 도면이 참조된다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 구조체를 포함하는 장치를 도시하는데, 구조체는 구조체의 미리결정된 파단성 영역을 파단시키도록 구성된 트리거가능 메커니즘 및 단편 격납 구조체를 포함한다.
도 2는 다양한 실시예에 따라 본 명세서에 개시된 임의의 구조체에 통합시키기에 적합한 트리거가능 메커니즘의 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 구조체를 포함하는 장치를 도시하는데, 구조체는 구조체의 미리결정된 파단성 영역을 파단시키도록 구성된 트리거가능 메커니즘 및 단편 격납 구조체를 포함한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 구조체를 포함하는 장치를 도시하는데, 구조체는 구조체의 복수의 미리결정된 파단성 영역을 파단시키도록 구성된 복수의 트리거가능 메커니즘 및 단편 격납 구조체를 포함한다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 구조체를 포함하는 장치를 도시하는데, 구조체는 구조체의 사전약화된 영역을 파단시키도록 구성된 트리거가능 메커니즘을 포함한다.
도 6은 도 5에 도시된 사전약화된 영역의 화학적으로 약화된 부분을 예시한다.
도 7a 내지 도 7d는 다양한 실시예에 따른 기계식 액추에이터 조립체를 예시한다.
도 7e 내지 도 7g는 다양한 실시예에 따른 기계식 액추에이터 조립체를 예시한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 기계식 액추에이터 조립체를 예시한다.
도 9a 내지 도 9c는 프리루프형 스트링(pre-looped string)을 갖는 기계식 액추에이터 조립체의 저항기 히터를 감싸기 위한 다양한 실시예를 도시한다.
도 10a 내지 도 14b는 다양한 실시예에 따른 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스를 포함하는 트리거가능 메커니즘의 구성을 예시한다.
도면들은 반드시 일정한 축척으로 작성된 것은 아니다. 도면들에서 사용되는 동일한 도면 부호들은 동일한 컴포넌트들을 지시한다. 그러나, 주어진 도면에서 소정 컴포넌트를 지시하기 위한 도면 부호의 사용은 동일한 도면 부호로 표지된 다른 도면 내의 그 컴포넌트를 제한하도록 의도되지 않음이 이해될 것이다.
본 명세서에 개시된 실시예는 제어된 트리거가능 방식으로 구조체를 더 작은 조각들로 파쇄하기 위한 그리고 실질적으로 모든 더 작은 조각들을 함께 모아두기 위한 접근법에 관한 것이다. 파열성 유리 구조체는, 특히 예컨대, 화학적 이온 교환에 의해 또는 열 켄칭에 의해, 템퍼링된(tempered) 경우, 구조적으로 매우 강하고, 증가한 두께에 의해 파쇄되기가 점점 더 어려워진다. 많은 응용은, 예를 들어, 더 두꺼운 유리의 강인성 또는 강성을 필요로 한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 파열성 구조체, 특히 두꺼운 파열성 구조체를 신뢰성 있고 제어가능하게 파쇄할 수 있는 트리거가능 메커니즘은 전기 전원에 작동가능하게 결합된 트리거 소스에 의해 작동가능한 기계식 디바이스 및 압력 디바이스를 포함한다. 본 명세서에 개시된 기계식 액추에이터 조립체 및 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스는 물리적으로 작고 경량일 수 있지만, 의도하지 않은 트리거를 피하는 작동 강인성을 제공할 수 있다.
센서 부표 및 공기 베셀과 같은 많은 밀봉된 시스템은 제어된 침몰을 필요로 하므로, 이들은 이들의 유효 수명 후 가라앉고 그들의 정상 작동 환경으로부터 벗어난다. 이러한 시스템들 중 다수는, 물 또는 공기가 그들의 폐쇄된 챔버 내로 또는 그의 외부로 유동하여 부표 또는 베셀을 가라앉게 하도록 파괴될 필요가 있는, 금속, 유리, 목재, 판지 또는 플라스틱과 같은 경질 셸로 제조된 벽 구조체를 이용한다. 주요 과제는 단순하고 저비용이고 안전하고 신뢰할 수 있는 방식으로 이러한 베셀을 침몰시키는 메커니즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들은 각각, 강성 구조체의 파열성 영역 또는 파열성 구조체를 손상시키거나 파괴시키도록 구성된 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터 조립체 및 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스에 관한 것이다. 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터 조립체 및 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스는 부유를 위해 구성된 파열성 용기 또는 용기의 파열성 부분을 손상시키거나 파괴시키도록 구성될 수 있다. 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터 조립체 및 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스는 또한, 부유를 위해 구성된 것이 아닌 독립형 파열성 구조체를 손상시키거나 파괴시키도록 구성될 수 있다.
파열성 구조체 또는 강성 구조체의 파열성 영역을 손상시키거나, 파단시키거나, 파괴하는 것은 넓은 영역에 걸쳐 산재되는 단편들을 생성할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 이러한 단편들은 강한 에너지를 갖고, 근처 물체를 손상시키거나 사람들을 해칠 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 파열성 영역 및 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터 조립체 또는 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스를 포함하는 구조체는 파열성 영역이 기계식 액추에이터 조립체 또는 압력 디바이스에 의해 파단될 때 파쇄된 단편들이 산재되는 것을 방지하거나 제한하도록 구성된 격납 구조체를 포함한다.
다양한 실시예에 따르면, 격납 구조체는 파열성 구조체 또는 파열성 영역 상에 또는 그 위에 배치된 외부 층을 포함한다. 외부 층은 파쇄된 단편을 실질적으로 포획하고/하거나 파쇄된 단편이 자유롭게 산재되는 것을 실질적으로 방지하도록 구성된다. 격납 구조체는 접착제 코팅, 경질 셸, 또는 순응성 래핑(wrapping) 재료의 형태일 수 있다. 예를 들어, 접착제 코팅은 파열성 구조체 또는 파열성 영역 상에 페인팅되거나, 분무되거나, 적층되거나, 흘려지거나(poured), 테이핑되거나(taped), 팁(dip)-코팅될 수 있고, 액체 고무, 에폭시, 또는 테이프와 같은 재료의 형태를 취할 수 있다. 접착제 코팅은 파쇄될 전체 구조체 상에 또는 단지 선택 영역 상에만 적용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 격납 구조체는 장벽을 형성하기 위해 파쇄될 구조체에 부착된 경질 셸을 포함할 수 있어서, 파쇄된 구조체로부터의 단편은 셸의 다른 측으로 가는 것이 실질적으로 차단된다. 셸은 금속, 플라스틱, 목재 또는 판지와 같은 재료의 형태를 취할 수 있다. 경질 셸 외에, 격납 구조체는 또한 직물, 고무, 발포체, 또는 플라스틱 타르프(tarp)와 같은 순응성 랩의 형태일 수 있다.
본 발명의 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터 조립체의 맥락에서, 전기 전원에 작동가능하게 결합된 트리거 소스에 의해 활성화될 때, 기계식 액추에이터 조립체는 충격 부재를 (예컨대, 구조체의 전부 또는 단지 일정 영역 또는 영역들일 수 있는) 구조체의 파열성 부분과 접촉시키도록 강제로 이동시켜서, 파열성 부분이 파단, 파쇄, 또는 분쇄되게 한다. 예를 들어, 부표 또는 다른 부유가능 베셀은 기계식 액추에이터 조립체가 장착되는 템퍼링된 유리 윈도우를 포함할 수 있다. 활성화될 때, 기계식 액추에이터 조립체는 템퍼링에 의해 유도된 내부 응력으로 인해 템퍼링된 유리 윈도우를 작은 조각들로 파단시킨다. 작은 유리 잔류물은 부표 또는 베셀이 신속하게 가라앉는 것을 가능하게 하는 차단하는 것이 없는 개구를 부표 또는 베셀의 벽에 생성한다. 구조체의 파열성 부분 위에 배치된 격납 구조체는, 파열성 영역이 기계식 액추에이터 조립체에 의해 파단될 때, 작은 유리 조각의 산재를 방지하거나 제한한다.
본 발명의 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스의 맥락에서, 전기 전원에 작동가능하게 결합된 트리거 소스에 의해 활성화될 때, 압력 디바이스는 (예컨대, 구조체의 전부 또는 단지 일정 영역 또는 영역들일 수 있는) 구조체의 파열성 부분을 파단하는 국소화된 힘을 생성하도록 구성되어, 파열성 부분이 파단, 파쇄, 또는 분쇄되게 한다. 압력 디바이스 조립체는 전기 전원에 결합된 전기 개시자(initiator)에 의한 기체 방출 재료의 활성화에 응답하여 국소화된 힘을 생성하도록 구성된다. 예를 들어, 부표 또는 다른 부유가능 베셀은 압력 디바이스 조립체가 장착되는 템퍼링된 유리 윈도우를 포함할 수 있다. 활성화될 때, 압력 디바이스 조립체는 템퍼링에 의해 유도된 내부 응력으로 인해 템퍼링된 유리 윈도우를 작은 조각들로 파단시킨다. 작은 유리 잔류물은 부표 또는 베셀이 신속하게 가라앉는 것을 가능하게 하는 차단하는 것이 없는 개구를 부표 또는 베셀의 벽에 생성한다. 구조체의 파열성 부분 위에 배치된 격납 구조체는, 파열성 영역이 압력 디바이스에 의해 파단될 때, 작은 유리 조각의 산재를 방지하거나 제한한다.
다양한 실시예에서, 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터 조립체 및 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스는 각각, 두께가 약 0.5 mm 초과인 파열성 구조체(예컨대, 파열성 재료의 시트)를 파쇄하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 파열성 구조체의 두께는 약 0.5 mm 내지 약 2 mm(예컨대, 약 0.5 mm, 약 1 mm, 약 2 mm)의 또는 심지어 2 mm 초과의 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 구조체의 파열성 부분은 다수의 작은 단편들, 예컨대 약 10 mm 초과, 약 900 μm 초과, 약 500 μm 미만, 또는 심지어 약 100 μm 미만의 길이, 폭, 및 높이 치수를 갖는 단편들로 파단될 수 있다.
본 발명의 실시예는 기계식 액추에이터 조립체가 부착되는 구조체의 미리결정된 파단성 영역을 파단시키도록 구성된 기계식 액추에이터 조립체에 관한 것이다. 기계식 액추에이터 조립체는 스프링 배열체 및 스프링 배열체에 결합된 충격 부재를 포함한다. 기계식 액추에이터 조립체는 또한 스프링 배열체에 작동가능하게 결합된 구속 부재를 포함한다. 트리거 소스는 전기 전원에 작동가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 트리거 소스는, 전기 전원에 작동가능하게 결합되고 구속 부재와 열 접촉하는 열원을 포함한다. 다른 실시예에서, 트리거 소스는 구속 부재를 파단시키는 구성요소(예컨대, 날카로운 물체 또는 절단 부재)를 작동시키도록 구성된 전자기 솔레노이드를 포함한다. 추가 실시예에서, 트리거 소스는 큰 전기장을 생성하기 위해 날카로운 전극 상에 전압을 인가하도록 구성된 정전기 디바이스를 포함한다.
트리거 소스는, 전기 전원으로부터 전류를 수신하는 것에 응답하여, 스프링 배열체가 충격 부재를 미리결정된 파단성 영역과 접촉하도록 강제로 이동시키게 하고 미리결정된 파단성 영역을 파단시키기 위하여, 구속 부재를 해제 또는 파단시키도록 구성된다. 기계식 액추에이터 조립체는 (예컨대, 타이머 또는 센서 신호를 통해) 로컬로 또는 (예컨대, 원격으로 생성된 RF 신호를 통해) 원격으로 생성된 활성화 신호에 응답하여 작동될 수 있다. 기계식 액추에이터 조립체에 의해 구조체의 미리결정된 파단성 영역을 파단시키는 것은 구조체 내부로의 그리고/또는 외부로의 액체, 기체 또는 고체의 유입 또는 유출을 가능하게 할 수 있다.
일부 실시예는 베이스에 고정된 스프링강 부재를 포함하는 기계식 액추에이터 조립체에 관한 것이다. 스프링강 부재는 가열 요소 둘레에 감싸진 부분을 갖는 스트링으로 베이스로부터 멀리 젖혀진다. 가열 요소가 전기적으로 활성화될 때, 스트링은 파단되고 스프링강 부재의 기계 에너지를 해제하는데, 이는 이어서 부착된 날카로운 팁을 베셀, 용기 또는 다른 구조체의 벽 상의 파단성 구성요소에 대해 추진시킨다. 파괴된 영역은 물 또는 공기가 베셀, 용기 또는 구조체로 진입하고/하거나 그로부터 빠져나가게 한다.
다른 실시예는 베이스에 고정된 비틀림 스프링을 포함하는 기계식 액추에이터 조립체에 관한 것이다. 비틀림 스프링은 가열 요소 둘레에 감싸진 부분을 갖는 스트링으로 베이스를 향하여 젖혀진다. 가열 요소가 전기적으로 활성화될 때, 스트링은 파단되고 비틀림 스프링의 기계 에너지를 해제하는데, 이는 이어서 부착된 날카로운 팁을 베셀, 용기 또는 다른 구조체의 벽 상의 파단성 구성요소에 대해 추진시킨다. 파괴된 영역은 물 또는 공기가 베셀, 용기 또는 구조체로 진입하고/하거나 그로부터 빠져나가게 한다.
본 발명의 실시예는 압력 디바이스가 부착되는 구조체의 미리결정된 파단성 영역을 파단시키도록 구성된 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스에 관한 것이다. 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스는 접합 표면 및 내부 공간을 포함한다. 접합제를 포함하는 접합 표면은 압력 디바이스를 미리결정된 파단성 영역에서 또는 그 근처에서 구조체의 표면에 접합시킨다. 접합제 및 접합 표면은, 접합 표면에서 압력 베셀의 내부 공간의 내주연부에 의해 경계를 이루는 단면적에 걸친 구조체의 미리결정된 파단성 영역의 파쇄 한계보다 큰 접합력으로 구조체의 표면 상의 접합 위치에 압력 베셀을 접합하도록 구성된다. 대체적으로, 파쇄 한계는 구조체의 파단성 영역이 파쇄되게 하는 힘이다.
일부 실시예에 따르면, 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스는 기체 방출 재료를 포함하는 압력 베셀로서 구성된다. 전기 개시자는, 트리거될 때, 기체 방출 재료를 기체 방출 재료의 활성화 온도로 가열하도록 구성된다. 기체 방출 재료의 활성화는 기체의 신속한 해제를 야기한다. 미리결정된 파단성 영역에서 또는 그 근처에서 구조체의 표면에 타이트하게 접합된 압력 베셀 내의 기체의 신속한 해제는 구조체의 적어도 미리결정된 파단성 영역을 파단시키는 국소화된 압력을 생성한다. 미리결정된 파단성 영역의 파괴된 영역은 물 또는 공기가 구조체, 용기 또는 베셀로 진입하고/하거나 그로부터 빠져나가게 한다.
도 1은 다양한 실시예에 따른, 미리결정된 파단성 영역(104)을 포함하는 구조체(102)를 포함하는 장치(100)를 도시한다. 미리결정된 파단성 영역(104)은 구조체(102)의 파열성 부분 또는 부분들을 한정한다. 일부 구현예에서, 미리결정된 파단성 영역(104)은 구조체(102)의, 전체가 아닌, 단지 일부분만을 한정한다. 예를 들어, 미리결정된 파단성 영역(104)은 구조체(102)의 강성 (예컨대, 비-파열성) 벽으로 통합된 파열성 영역(예컨대, 윈도우형 영역)으로서 구현될 수 있다. 다른 구현예에서, 미리결정된 파단성 영역(104)은 구조체(102)의 거의 전부(예컨대, > 90%), 또는 전체를 한정한다. 예를 들어, 구조체(102)는 부유를 위해 구성된 벽-커버 구조체(예컨대, 유리 베셀 또는 부표) 또는 파열성 벽에 의해 한정되거나 포함되는 베셀 또는 용기(예컨대, 소위 드리프터(drifter))로서 구현될 수 있다.
트리거가능 메커니즘(101)이 구조체(102) 내에 배치된다. 일부 실시예에서, 트리거가능 메커니즘(101)은 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터를 포함한다. 다른 실시예에서, 트리거가능 메커니즘(101)은 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스를 포함한다. 트리거가능 메커니즘(101)은 구조체(102)의 미리결정된 파단성 영역(104)에 또는 그 근처에 배치되고, 전기 전원(예컨대, 아래에서 논의되는 바와 같은 종래의 배터리 또는 다른 전원)을 포함하는 트리거 소스를 포함하거나, 그에 작동가능하게 결합된다. 재충전가능형 배터리의 경우, 구조체(102)는 재충전가능형 배터리를 충전하도록 구성된 태양 전지 또는 전지 어레이를 포함하거나 지지할 수 있다.
전기 전원으로부터 전류를 수신하는 것에 응답하여, 트리거 소스는 미리결정된 파단성 영역(104)을 강제로 파단시키는 트리거가능 메커니즘(101)을 활성화시킨다. 미리결정된 파단성 영역(104)의 전부 또는 적어도 일부에 걸쳐서 격납 구조체(106)가 배치된다. 격납 구조체(106)는 미리결정된 파단성 영역(104)에 있는 파열성 재료가 트리거가능 메커니즘(101)에 의해 파단될 때 파쇄된 단편들이 산재되는 것을 방지하거나 제한하도록 구성된다.
도 2는 다양한 실시예에 따라 본 명세서에 개시된 임의의 구조체에 통합시키기에 적합한 트리거가능 메커니즘(201)을 도시한다. 트리거가능 메커니즘(201)은 도 1에 도시된 구조체(102)의 미리결정된 파단성 영역(104)에 또는 그 근처에 배치될 수 있는 파단 디바이스(214)를 포함한다. 일부 실시예에서, 파단 디바이스(214)는 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터를 포함한다. 다른 실시예에서, 파단 디바이스(214)는 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스를 포함한다. 트리거가능 메커니즘(201)은 또한, 전기 전원(218)을 포함하거나, 그에 작동가능하게 결합된다. 전기 전원(218)으로부터 전류를 수신하는 것에 응답하여, 트리거가능 메커니즘(201)은 에너지공급되고, 그에 응답하여 파단 디바이스(214)를 활성화시킨다.
이전에 논의된 바와 같이, 그리고 도 1을 참조하면, 미리결정된 파단성 영역(104)은 구조체(102)의 일부 또는 전부의 하나 이상의 파열성 부분을 한정할 수 있다. 예를 들어, 미리결정된 파단성 영역(104)은 구조체(102)의 과반 부분 미만(예컨대, < 50%, 예컨대 < 40%, 30%, 20%, 10% 또는 5%), 과반 부분 초과(예컨대, > 50%), 거의 전체(예컨대, > 80%, 예컨대 > 85%, 90%, 95% 또는 98%) 또는 전체(100%)를 포함할 수 있다. 파단 디바이스(214)는 구조체(102)의 미리결정된 파단성 영역(104)을 파단시키기에 충분한 힘을 생성한다.
트리거가능 메커니즘(201)이 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터를 포함하는 다양한 실시예에 따르면, 파단 디바이스(214)는 스프링 배열체 및 충격 부재를 포함하며, 이의 예는 이하에서 상세히 설명된다. 스프링 배열체는 비틀림 스프링 및 스프링강 부재 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 스프링력을 생성하도록 구성될 수 있는 다른 유형의 스프링 메커니즘 및 물체(예컨대, 판 스프링, 캔틸레버 스프링, 플라스틱 플레이트)가 고려되는 것으로 이해된다. 스프링 배열체는 짧은 시간에 걸쳐 인가되는 큰 힘 또는 충격을 미리결정된 파단성 영역(104)에 부여하도록 구성된 기계식 부재와 같은 충격 부재를 포함하거나 지지한다. 다양한 실시예에 따른 충격 부재는 날카롭거나, 테이퍼지거나, 강화되거나, 경화된 단부를 갖는 금속 또는 다른 강성 부재(예컨대, 스크류, 못, 핀, 스파이크, 펀치, 압정, 페그(peg), 해머 유사 부재) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터는 전기 저항성 히터(예컨대, 금속 호일 저항기 또는 탄소 필름 저항기와 같은 저항기), 전기식 성냥, 아크 라이터(lighter), 플라즈마 라이터, 반도체 레이저 중 적어도 하나를 포함하는 트리거 소스를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 전원(218)은 배터리, DC 전력 공급부, AC 전력 공급부, 슈퍼커패시터, 및 전자기 결합 전하 공급원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
트리거가능 메커니즘(201)은, 전원(218)에 작동가능하게 결합되고 트리거 신호(222)를 생성하도록 구성된 트리거 신호 회로를 포함하는 트리거 메커니즘을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 트리거 메커니즘은, 원격 신호 공급원(230)(예컨대, 통신 위성)으로부터 생성된 트리거 신호를 수신하도록 구성된 RF 수신기(예컨대, 위성 수신기)와 같은 수신기(226)를 포함한다. 트리거 신호 회로는 트리거 신호(222)를 생성하도록 구성된 타이머 및/또는 하나 이상의 센서를 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 트리거 신호(222)는 미리결정된 지속 시간(예컨대, 수 일, 수 주일, 수 개월, 수 년)의 만료에 응답하여, 또는 하나 이상의 온-보드 센서에 의해 생성되는 센서 신호(예컨대, 미리정의된 지오펜스 영역 외측에서 부유 구조체(102)의 위치를 검출하는 것에 응답하여 온-보드 GPS 센서에 의해 생성된 신호)에 응답하여 트리거 신호 회로에 의해 생성될 수 있다.
일부 구현예에서, 트리거 신호 회로는 구조체(102)의 파쇄가 구조체(102)로부터의 원격 위치로부터 트리거되게 하는 원격으로 제어될 수 있는 스위치(예컨대, 원격 신호 공급원(230))를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 무선 신호가 전원(218)을 트리거 소스에 연결하도록 스위치를 활성화시킨다. 일부 구현예에서, 스위치는 트랜지스터의 게이트에서 바이어스 전압을 인가함으로써 턴 온 또는 오프될 수 있는 MOSFET 트랜지스터를 포함한다. 다른 구현예에서, 스위치는 그의 단자들 중 하나에 소전류를 인가함으로써 턴 온될 수 있는 실리콘 제어식 정류기일 수 있다. 추가 구현예에서, 스위치는 기계식 릴레이 스위치일 수 있다.
도 3은 액체, 기체 또는 고체를 함유하거나 보유하도록 구성된, 베셀, 용기, 리셉터클, 저장소, 홀더, 캐리어, 수반, 탱크, 배럴, 캐니스터, 드럼, 또는 다른 구조체(편의를 위해 본 명세서에서 집합적으로 구조체로 지칭됨)를 한정할 수 있는 구조체(302)를 포함하는 장치(300)를 도시한다. 구조체(302)는 커버(305) 및 커버(305)에 연결 또는 결합된 벽(304)을 포함한다. 벽(304)과 커버(305) 사이의 공간 내에는 공극(void)(307)이 한정된다. 다양한 실시예에 따르면, 액체, 기체 또는 고체가 구조체(302)의 공극(307) 내에 배치될 수 있다. 드리프터 실시예의 경우, 공기 또는 다른 불활성 기체가 구조체(302)의 공극(307) 내에 포함될 수 있다. 커버(305)와 벽(304) 사이의 기계식 연결 또는 결합은, 본 명세서에 기재된 밀봉 테이프 및 밀봉 접착제 중 하나 또는 이들의 조합과 같은, 밀봉 부재 또는 재료를 포함한다. 커버(305)와 벽(304) 사이의 기계식 연결 또는 결합은 바람직하게는 드리프터 실시예 및 다른 실시예의 경우에 방수 연결 또는 결합이다.
벽(304)은 하나 이상의 미리결정된 파단성 영역(306)을 포함한다. 미리결정된 파단성 영역(306) 각각은 벽(304)의 적어도 일부분에 결합되거나 또는 일체형인 파열성 구조체를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 파단성 영역(306)은 커버(305)에 결합되거나 또는 일체형일 수 있다. 일부 실시예에서, 구조체(302)는 수역(body of water)과 같은 액체에서 부유하도록 구성된다. 예를 들어, 구조체(302)는 대양, 바다, 호수 또는 다른 수역에서의 부유를 위한 드리프터로서 구성될 수 있다.
트리거가능 메커니즘(301)은 미리결정된 파단성 영역(306)의 각각에 또는 그 근처에 배치된다. 트리거가능 메커니즘(301)은 구조체(302)의 공극(307) 내에 배치되고, 미리결정된 파단성 영역(306)에서 또는 그 근처에서 벽(304)에 장착되거나 또는 그에 의해 지지된다. 일부 실시예에 따르면, 미리결정된 파단성 영역(306)은 트리거가능 메커니즘(301)의 위치에서 또는 그 근처에서 벽(304)의, 전체가 아닌, 일부분을 한정할 수 있다. 예를 들어, 벽(304)은 강성 재료, 예컨대 금속(예컨대, 스테인리스강), 플라스틱 유리, 목재, 또는 적층 또는 복합 재료로 형성될 수 있다. 미리결정된 파단성 영역(306)은 본 명세서에서 논의되는 실시예들 중 임의의 것에 따른 파열성 재료의 시트를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 미리결정된 파단성 영역(306)은 벽(304)의 소부분(예컨대, < 50%), 대부분(예컨대, > 50%) 또는 전체를 한정할 수 있다. 추가 실시예에서, 미리결정된 파단성 영역(306)은 벽(304)의 소부분, 대부분 또는 전체를, 그리고 추가로, 커버(305)의 전부 또는 일부를 한정할 수 있다. 벽(304)의 측면 영역을 따라 위치된 것으로 도시되어 있지만, 트리거가능 메커니즘(301)은 벽(304)의 임의의 위치 또는 위치들에 (예컨대, 벽(304)의 근처 또는 바닥에) 위치될 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 트리거가능 메커니즘(301)은, 활성화될 때, 미리결정된 파단성 영역(306)을 파단시키기에 충분한 힘을 생성도록 구성되어, 그에 의해 구조체(302) 내로 그리고/또는 그의 외부로 액체, 기체 또는 고체의 유입 및/또는 유출을 가능하게 한다. 장치(300)가 드리프터 또는 다른 부유 장치로서 구현되는 실시예에 따르면, 트리거가능 메커니즘(301)은, 활성화될 때, 드리프터가 부력을 상실하게 하여 그에 의해 드리프터의 침몰을 일으키기 위해, 트리거 신호에 응답하여 드리프터의 파열성 구조체 또는 구조체들을 파단시키도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 구조체(302)는 전자기기/센서 패키지를 포함할 수 있다. 전자기기/센서 패키지는 하나 이상의 트리거가능 메커니즘(301)과 실질적으로는 독립적으로 작동할 수 있다. 일부 구현예에서, 전자기기/센서 패키지는 트리거가능 메커니즘(301)을 활성화시키기 위한 트리거 신호(222)를 수신하도록 구성된 수신기, 예컨대, 도 2에 도시된 수신기(226)를 포함할 수 있다. 전자기기/센서 패키지는 트리거가능 메커니즘(301)을 위해 백업 전원 또는 주 전원으로서 역할을 할 수 있다. 전자기기/센서 패키지는 매우 다양한 전자 디바이스 및/또는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자기기/센서 패키지는 해수면 온도 센서(SST), 고해상도 해수면 온도 센서(HRSST), 기압 센서, 드로그(drogue) 존재감지 센서, 프로브 센서, 전도율/온도 데이터로거(datalogger), GPS 센서, 무선 RF 송신기 또는 송수신기, 위성 통신 송신기 또는 송수신기(예컨대, 센서 및 다른 데이터를 전송하기 위한 이리듐(IRIDIUM) 위성 통신 디바이스), 염도 센서, 형광 센서, 용존 산소량 센서, pCO2 센서, 및 수상선과의 충돌 또는 간섭의 위험을 감소시키기 위한 저 레이더 에코(low radar echo) 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
격납 구조체(308)는 벽(304) 및/또는 커버(305)의 파열성 구조체의 적어도 일부분(예컨대, 미리결정된 파단성 영역(306)) 상에 또는 그 위에 배치된다. 일부 실시예에서, 격납 구조체(308)는 하나 이상의 미리결정된 파단성 영역(306)을 포함하는 벽(304) 및/또는 커버(305)의 전체 상에 또는 그 위에 배치된다. 다른 실시예에서, 격납 구조체(308)는 하나 이상의 미리결정된 파단성 영역(306)을 포함하는 벽(304) 및/또는 커버(305)의 단지 일정 섹션 또는 섹션들 상에 또는 그 위에 배치된다(예컨대, 다수의 격납 구조체(308)가 구조체(302)의 다수의 파열성 구조체 상에 또는 그 위에 배치됨).
파열성 구조체의 파단에 응답하여, 격납 구조체(308)는 그의 대응하는 파열성 구조체의 적어도 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 파단된 파열성 구조체의 적어도 일부분의 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두도록 구성된다. 예를 들어, 벽(304) 또는 커버(305)의 미리결정된 파단성 영역(306) 상에 또는 그 위에 배치된 격납 구조체(308)는, 미리결정된 파단성 영역(306)에서 파열성 구조체를 파단시키는 것에 응답하여, 미리결정된 파단성 영역(306)이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 파단된 파열성 구조체의 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두도록 구성된다.
일부 실시예에 따르면, 격납 구조체(308)는 격납 구조체(308) 내의 미리결정된 파단성 영역(306)에서 파단된 파열성 구조체의 단편들을 실질적으로 감금하도록 구성된다. 예를 들어, 격납 구조체(308)는 미리결정된 파단성 영역(306)에서 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 강성 또는 반강성 셸을 포함할 수 있다. 예를 들어, 셸은 플라스틱, 금속, 적층물, 및 복합 재료 중 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가 예로서, 격납 구조체(308)는 미리결정된 파단성 영역(306)에서 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 순응성 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 격납 구조체(308)는 미리결정된 파단성 영역(306)에서 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 접착제 코팅을 포함한다. 적합한 접착제 코팅은 이하에 개시된 것들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 격납 구조체(308)는, 파열성 구조체의 파단에 응답하여, 미리결정된 파단성 영역(306)에 있는 파열성 구조체의 적어도 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두도록 구성된 오버레이(overlay) 재료를 포함한다. 추가 실시예에서, 격납 구조체(308)는 미리결정된 파단성 영역(306)에 있는 파단된 파열성 구조체의 단편들 중 일부를 파열성 구조체의 하나 이상의 특정 영역에 부착된 상태로 유지하는 한편 다른 단편들이 파열성 구조체의 다른 영역에서 분산되는 것을 허용하도록 구성된 패턴화된 오버레이 층을 포함한다.
이전에 논의된 바와 같이, 그리고 일부 실시예에 따르면, 장치(300)는 미리결정된 파단성 영역(306)에 적어도 하나의 파열성 구조체를 그리고 적어도 하나의 비-파열성 구조체(예컨대, 벽(304) 및/또는 커버(305)의 비-파열성 부분)를 포함하고, 격납 구조체(308)는 파열성 구조체의 전체 상에 또는 그 위에 배치된다. 다른 실시예에 따르면, 장치(300)는 미리결정된 파단성 영역(306)에 적어도 하나의 파열성 구조체를 그리고 적어도 하나의 비-파열성 구조체를 포함하고, 격납 구조체(308)는 파열성 구조체의, 전체가 아닌, 단지 일부분 상에 또는 그 위에 배치된다. 이러한 실시예에서, 격납 구조체(308)는 파열성 구조체의 파단에 응답하여 파열성 구조체의 적어도 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두도록 구성된다.
다양한 구현예에서, 미리결정된 파단성 영역(306)에 있는 파열성 구조체는 파열성 재료의 시트를 포함한다. 파열성 재료의 시트는 (예컨대, 표준 또는 템퍼링된) 유리, 세라믹, 플라스틱, 목재나 금속이나 석고의 적층된 충전재, 점토, 자기(porcelain), 및/또는 금속과 같은 취성 또는 파열성 재료로 제조될 수 있다. 파열성 재료의 유리 시트는 주조 유리, 슬럼프형(slumped) 유리, 템퍼링되지 않은 유리, 템퍼링된 유리, 열적으로 템퍼링된 유리, 이온 교환 유리, 소다 석회 유리, 납 유리, 붕규산 유리, 규산알루미늄 유리, 알칼리-규산알루미늄 유리, 실리카 유리, 및 나트륨 풍부 유리 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 구조체(302)가 복잡하고 많은 상이한 재료 및 형상을 포함할 수 있지만, 파열성 재료는 구조체(302) 내의 공극을 각각 포함하고 커버하는 하나 이상의 미리결정된 파단성 영역(306)에 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 구조체(302)의 하나 이상의 위치(예컨대, 벽(304) 및/또는 커버(305))에 제공된 미리결정된 파단성 영역(306)은 구조체(302) 내의 공극을 포함한다. 파열성 재료의 시트가 공극 위에 배치되고 그를 가로질러 연장된다. 파열성 재료의 시트는 밀봉 테이프, 밀봉 접착제, 또는 밀봉 테이프와 밀봉 접착제의 조합에 의해 공극 위에서 제자리에 유지된다. 다양한 유형의 종래 그리고/또는 방수 밀봉 테이프 및/또는 밀봉 접착제가 본 명세서에 개시된 임의의 실시예에 따라 사용될 수 있다. 미리결정된 파단성 영역(306)을 한정하기 위해 구조체(302) 내의 공극 위에 파열성 구조체를 밀봉가능하게 부착하기 위한 다양한 배열체, 및 본 명세서에 개시된 임의의 실시예들에 통합될 수 있는 다른 구조체 및 특징부가, 대리인 문서 번호 20190909US01/0600.337US01호로서 2020년 12월 21일자로 동시에 출원된 공동 소유의 미국 특허 출원 제17,128,714호에 개시되는데, 이는 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
적합한 밀봉 테이프 및/또는 밀봉 접착제는 폴리우레탄, 실리콘, 개질된 실란 중합체(modified silane polymer, MSP) 및/또는 부틸 고무 화학물질을 함유하는 것들을 포함한다. 예를 들어, 적합한 밀봉 테이프는 고도로 농축된 고무계 접착제를 함유하는 것들을 포함한다. 적합한 밀봉 테이프는 하기 유명 브랜드로 구매가능한 것들을 포함한다: Gorilla®, T-Rex®, SolutioNerd®, Tape Ninja®, X-Treme Tape®, 및 Scotch®. 적합한 밀봉 접착제(예컨대, 유동형 또는 분무형 밀봉제)는 (합성 또는 천연) 액체 고무 및/또는 상기에 열거된 화학물질들 중 임의의 것을 함유하는 것들을 포함한다. 적합한 밀봉 접착제는 하기 유명 브랜드로 구매가능한 것을 포함한다: 3MTM의 건축용 또는 해양용 접착 밀봉제(예컨대, Marine Adhesive Sealant 5200), Liquid Nails®, Flex Seal®, DAP®, LR®(Liquid Rubber), 및 LOCTITE®.
도 4는 다양한 실시예에 따른, 구조체(402)의 각각의 미리결정된 파단성 영역(406a, 406b)에 또는 그 근처에 배치된 제1 및 제2 트리거가능 메커니즘들(401a, 401b)을 포함하는 구조체(402)를 포함하는 장치(400)를 도시한다. 도 4에 도시된 전형적인 구조체(402)는 부유하도록 구성된 장치, 용기, 베셀 또는 다른 구조체로서 구성된다. 구조체(402)는 전술된 바와 같이 서로 연결 또는 결합된 벽(404)과 커버(405)를 포함한다. 벽(404)과 커버(405) 사이의 공간 내에는 공극(407)이 한정된다. 구조체(402)는, 예를 들어, 이전에 설명된 유형의 부표 또는 드리프터로서 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 구조체(402)(예컨대, 부표)의 벽(404)은 평탄한 커버(405)에 의해 씌워진 스테인리스강 몸체로 제조된다. 커버(405)는, 예를 들어, 스테인리스강과 같은 금속, 또는 플라스틱으로 형성될 수 있다. 구조체(402)는 또한, 이전에 설명된 전자기기/센서 패키지와 같은, 전자기기/센서 패키지를 포함할 수 있다.
구조체(402)는, 이전에 설명된 바와 같이 벽(404)의 제1 미리결정된 파단성 영역(406a)을 한정하기 위해 파열성 구조체에 의해 커버되는 구조체(402)의 하부에 또는 그 근처에 있는 하나 이상의 구멍 또는 개구부를 포함한다. 제1 미리결정된 파단성 영역(406a)은 구조체(402)의 미리결정된 수선(waterline) 아래의 벽(404)의 임의의 위치에 위치될 수 있는 것으로 이해된다. 제1 트리거가능 메커니즘(401a)이 제1 미리결정된 파단성 영역(406a)에 또는 그 근처에 배치된다. 커버(405)는, 이전에 설명된 바와 같이 커버(405)의 제2 미리결정된 파단성 영역(406b)을 한정하기 위해 파열성 구조체에 의해 커버되는 하나 이상의 구멍 또는 개구부를 포함한다. 제2 미리결정된 파단성 영역(406b)은 커버(405)의 임의의 위치에 위치될 수 있고, 전형적인 위치로서 도 4에서 커버(405)의 주연 위치에 위치된 것으로 도시된다. 제2 미리결정된 파단성 영역(406a)은 구조체(402)의 미리결정된 수선 위의 커버(405) 또는 벽(404)의 임의의 위치에 위치될 수 있는 것으로 이해된다. 제2 트리거가능 메커니즘(401b)이 제2 미리결정된 파단성 영역(406b)에 또는 그 근처에 배치된다. 밸러스트(ballast)(410, 412)가 벽(404)의 하부에서 또는 그 근처에서 벽(404)에 장착될 수 있다. 밸러스트(410, 412)는 바람직하게는, 구조체(402)의 미리결정된 수선 아래의 벽(404)에 위치되고 구조체(402) 내에서 중량을 분배하도록 배열된다.
앞서 논의된 바와 같이, 트리거가능 메커니즘들(401a, 401b)은 각각, 활성화될 때, 그들 각각의 미리결정된 파단성 영역(406a, 406b)에서 파열성 구조체를 파단시키기에 충분한 힘을 생성하도록 구성된다. 제2 트리거가능 메커니즘(401b)에 의한 제2 미리결정된 파단성 영역(406b)에서의 파열성 구조체의 파단이 구조체(402)의 커버(405)부터 공기의 통기를 가능하게 하는 한편, 제1 트리거가능 메커니즘(401a)에 의한 제1 미리결정된 파단성 영역(406a)의 파단은 구조체(402)의 공극(407) 내로 액체(예컨대, 대양, 바다 또는 호수 물)의 유입을 가능하게 하여, 구조체(402)의 침몰을 야기한다.
일부 실시예에서, 트리거가능 메커니즘들(401a, 401b) 각각은 독립적인 전기 전원(예컨대, 이종 배터리들)을 포함하거나 그에 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 트리거가능 메커니즘들(401a, 401b)은 공통 (예컨대, 단일) 전기 전원 배열체에 결합될 수 있다. 공통 또는 단일 전원의 경우, 트리거가능 메커니즘들(401a, 401b)은 병렬로 연결될 수 있다. 트리거가능 메커니즘(401a, 401b)의 리드(lead)는 동시 활성화를 가능하게 하기 위해 단일 헤더로 함께 크림핑될(crimped) 수 있거나, 또는 전기 분포가 각각의 공급원에 대한 별개의 헤더를 갖는 회로 기판 레벨에서 구현될 수 있다(도 7a 내지 도 7g의 PCB(720, 720a) 참조). 대안적으로, 트리거가능 메커니즘들(401a, 401b)은 직렬로 연결될 수 있으며, 여기서 공통 전류가 (전압 대신) 각각의 트리거가능 메커니즘(401a, 401b)을 활성화시킨다.
다양한 실시예에 따르면, 특히 구조체(402)가 대양, 바다 또는 호수 물에 노출되는 실시예에 따르면, 구조체(402)의 외부 표면의 전부 또는 일부는 생물오손-방지 화학물질로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 생물오손-방지 화학물질의 코팅은 두께가 약 1.5 내지 약 150 μm일 수 있다. 적합한 생물오손-방지 코팅 재료는 미국 오하이오주 카이어호가 폴즈 소재의 Silicone Solutions로부터 입수가능한 Silicone Slip Anti-Fouling Coating (Product # SS-567)이다.
예
포획된 공기 버블의 존재에도 불구하고 부표를 침몰시키는 효력을 확인하기 위해, 도 4를 참조하여 설명된 유형의 구조체(402)를 사용하여 실험을 수행하였다. 실험에서, 제1 미리결정된 파단성 영역(406a)은 0.5 인치의 직경을 갖는 개구를 포함하였고, 제2 미리결정된 파단성 영역(406b)은 0.25 인치의 직경을 갖는 개구를 포함하였다. 제1 및 제2 트리거가능 메커니즘들(401a, 401b)의 활성화 후, 구조체(402)의 챔버(407)를 물로 신속하게 충전하였는데, 이는 구조체(402)가 약 28초 후에 뒤집히고 궁극적으로 초기 물 유입으로부터 약 30초 내에 가라앉는 결과를 가져왔다.
도 5는 다양한 실시예에 따른, 미리결정된 파단성 영역을 포함하는 구조체를 포함하는 장치를 도시한다. 도 5에 도시된 장치는 이전에 설명된 장치들 중 임의의 장치의 형태로 구현될 수 있다. 도 5에 관한 실시예에 따르면, 장치는 장치의 적어도 일부분에 결합되거나 또는 일체형인 파열성 구조체를 포함하고, 사전약화된 영역을 포함한다. 사전약화된 영역은 파열성 구조체의 전체 또는 파열성 구조체의 단지 일부분만을 따라서 연장될 수 있다. 사전약화된 영역에 또는 그 근처에 트리거가능 메커니즘이 배치된다. 트리거가능 메커니즘은 사전약화된 영역이 트리거 신호에 응답하여 파단되게 하도록 구성된다.
도 5는 전술한 방식으로 커버(505) 및 커버(505)에 연결 또는 결합된 벽(504)을 포함하는 구조체(502)를 포함하는 장치(500)를 도시한다. 공극이 벽(504)과 커버(505) 사이의 공간 내에 한정되고, 액체, 기체 또는 고체에 대해 구성될 수 있다. 드리프터 실시예의 경우, 공기 또는 다른 불활성 기체가 구조체(502)의 공극 내에 포함될 수 있고, 전술된 유형의 전자기기/센서 패키지가 공극 내에 위치될 수 있다.
벽(504) 및/또는 커버(505)는 하나 이상의 미리결정된 파단성 영역들을 포함하며, 이들 각각은 사전약화된 영역(509)을 포함하는 파열성 구조체를 포함한다. 트리거가능 메커니즘(501)은 사전약화된 영역(509)의 각각에 또는 그 근처에 배치된다. 트리거가능 메커니즘(501)은 구조체(502)의 공극(507) 내에 배치되고, 사전약화된 영역(509)에서 또는 그 근처에서 벽(504) 및/또는 커버(505)에 장착되거나 또는 그에 의해 지지된다. 트리거가능 메커니즘(501)은 본 명세서에 기재된 유형의 전기적으로 활성화되는 기계식 액추에이터 조립체 또는 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스를 포함할 수 있다. 트리거가능 메커니즘(501)은 적어도 사전약화된 영역(509)을 그리고, 일부 구현예에서, 사전약화된 영역(509)과 함께 파열성 구조체를 파단시키기에 충분한 힘을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 전술된 유형의 격납 구조체는 사전약화된 영역(509)의 전부 또는 적어도 일부 위에 배치될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 사전약화된 영역(509)을 갖는 파열성 구조체를 포함하는 미리결정된 파단성 영역은 벽(504) 및/또는 커버(505)의, 전체가 아닌, 일부분을 한정할 수 있다. 예를 들어, 벽(504) 및/또는 커버(505)는 강성 재료, 예컨대 금속(예컨대, 스테인리스강), 플라스틱 유리, 목재, 또는 적층 또는 복합 재료로 형성될 수 있다. 미리결정된 파단성 영역은 본 명세서에서 논의되는 실시예들 중 임의의 것에 따른 강성 재료 내의 공극 및 파열성 재료의 시트를 포함할 수 있다. 파열성 재료의 시트는 사전약화된 영역(509)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 사전약화된 영역(509)은 파열성 구조체의 기계적으로 약화된 부분(506)을 포함한다. 다른 실시예에서, 사전약화된 영역(509)은 파열성 구조체의 얇은 부분을 포함한다. 다른 실시예에서, 사전약화된 영역(509)은 파열성 구조체 상에 기계적으로 스크라이빙된 새김선(mechanically-scribed scored line)(508)을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 사전약화된 영역(509)은 파열성 구조체의 화학적으로 약화되거나 손상된 부분을 포함한다. 예를 들어, 그리고 도 6을 참조하면, 파열성 구조체(604)는 화학적으로 약화된 부분(606)을 포함한다. 예를 들어, 파열성 구조체(604)(예컨대, 유리)는 불화수소산에 의해 에칭된 화학적으로 약화된 스폿(spot)(606)을 포함할 수 있다. 화학적으로 약화된 부분(606)은 불화수소산 주입 발포체를 파열성 유리 구조체의 원하는 스폿 상에 배치함으로써 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 사전약화된 영역(509)은 파열성 구조체의 기계적으로 그리고 화학적으로 약화된 부분 모두를 포함한다.
도 7a 내지 도 7d는 다양한 실시예에 따른 기계식 액추에이터 조립체(701)를 예시한다. 기계식 액추에이터 조립체(701)는 본 명세서에 개시된 구조체들 중 임의의 구조체에 통합될 수 있다. 기계식 액추에이터 조립체(701)는 프레임(716) 및 프레임(716)에 기계적으로 연결 또는 결합된 스프링 배열체(712)를 포함하는 기계식 액추에이터(710)를 포함한다. 도 7a 내지 도 7d에 도시된 실시예에서, 프레임(716)은 L-형상의 금속 브래킷이고, 스프링 배열체(712)는 세장형 스프링강 부재(713) 형태의 스프링 요소를 포함한다. 스프링강 부재(713)의 제1 단부(713a)는, 예컨대 하나 이상의 너트 및 볼트, 또는 대안적으로, 하나 이상의 리벳 또는 용접부에 의해, 프레임(716)의 베이스(716a)에 연결된다.
충격 부재(714)가 스프링강 부재(713)의 제2 단부(713b)에서 스프링강 부재(713)에 연결 또는 결합된다. 충격 부재(714)는, 스프링강 부재(713)의 구멍을 통과하고 스프링강 부재(713)의 제2 단부(713b)에서 너트를 통해 부착된 뾰족한 팁을 갖는 스크류로서 도시되어 있다. 충격 부재(714)는 짧은 시간에 걸쳐 인가되는 큰 힘 또는 충격을 구조체의 미리결정된 파단성 영역에 부여하도록 구성된 이전에 설명된 기계식 부재들 중 임의의 것을 사용하여 구현될 수 있는 것으로 이해된다. 일부 실시예에서, 스프링강 부재(713)는 충격 부재(714)에 연결되거나 그 근처에 위치된 질량 부하(715)(예컨대, 대형 볼트 및/또는 다수의 와셔와 같은 금속 추)를 포함할 수 있다. 질량 부하(715)는 충격 부재(714)에 의해 부여되는 충격력을 증가시키는 역할을 한다.
기계식 액추에이터(710)는 또한, 스프링 배열체(712) 및 프레임(716)의 베이스(716a)로부터 일정 각도(예컨대, 약 90도)로 연장되는 백플레이트(716b)에 작동가능하게 결합된 구속 부재(730)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 구속 부재(730)는 스프링강 부재(713)의 제2 단부(713b)와 백플레이트(716b) 사이에서 유지되는 인장력을 통해 스프링강 부재(713)를 젖혀진 상태로 유지한다. 구속 부재(730)는 프레임(716)의 백플레이트(716b)의 서로 반대편인 측부 에지들 및 충격 부재(714)의 일부분 둘레로 연장되는 (예컨대, 스프링강 부재(713)의 제2 단부(713b)의 에지 표면과 또한 접촉하는) 연속 루프 부재(예컨대, 스트링)로서 도시된다. 인쇄 회로 기판(PCB)(720)이 백플레이트(716b)의 후방 표면에 장착된 것으로 도시되어 있고, 구속 부재(730)가 프레임(716)의 백플레이트(716b)의 측부 표면들 둘레로 연장됨에 따라 구속 부재를 수용하도록 구성된 측부 노치들(722)을 포함한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, PCB(720)는 백플레이트(716b)의 후방 표면(710b)과 PCB(720) 사이의 접착제(725)(예컨대, 유전체성 접착 테이프)를 통해 백플레이트(716b)의 후방 표면(710b)에 장착될 수 있다. PCB(720)는 임의의 유형의 접착 재료 또는 체결 배열체를 사용하여 백플레이트(716b)의 후방 표면(710b)에 장착될 수 있는 것으로 이해된다.
구속 부재(730)는 스프링강 부재(713)의 제2 단부(713b) 및 충격 부재(714)를, 구속 부재(730)가 해제 또는 파단되게 하지 않는 사전작동 위치에 유지시키도록 구성된다. 더 구체적으로, 스프링강 부재(713)는 충격 부재(714)를, 구속 부재(730)가 해제 또는 파단되게 하지 않는 사전작동 위치에 유지시키기에 충분한 스프링력을 갖는다. 추가적으로, 스프링강 부재(713)의 스프링력은 구속 부재(730)의 해제 또는 파단에 응답하여 충격 부재(714)가 구조체의 미리결정된 파단성 영역을 파단시키기에 충분하다.
기계식 액추에이터 조립체(701)는 전기 커넥터(726)를 통해 전기 전원(도시되지 않음)에 작동가능하게 결합된 트리거 소스(724)를 포함한다. 전기 전원은 배터리, DC 전력 공급부, AC 전력 공급부, 슈퍼커패시터, 및 전자기 결합 전하 공급원 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도 7c에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 트리거 소스(724) 및 전기 커넥터(726)는 PCB(720) 상에 배치된다. 일부 실시예에 따르면, 트리거 소스(724)는 저항기와 같은 전기 저항성 히터를 포함한다. 다른 실시예에서, 트리거 소스(724)는 전기식 성냥, 아크 라이터, 플라즈마 라이터, 또는 반도체 레이저를 포함할 수 있다. 구속 부재(730)는 트리거 소스(724)와 열 접촉한다. 활성화될 때, 트리거 소스(724)에 의해 생성된 열은 구속 부재(730)를 손상시켜 구속 부재(730)가 스프링(713)을 그의 사전작동 위치로부터 해제하게 한다.
트리거 소스로서 저항기를 채용하는 실시예에 따르면, 저항기는 바람직하게는, 비교적 낮은 저항(예컨대, 약 5 옴 내지 약 20 옴)을 갖고, 그것이 의도적으로 과열(예컨대, 용융)되게 하도록 그의 특정 전력 정격을 초과하여 작동된다. 저항기는, 의도적으로 그의 전력 정격을 초과하여 구동될 때, 구속 부재(730)를 연소 또는 용융시키기에 충분한 열을 생성한다.
저항기를 채용하는 트리거 소스(724)의 실시예에 따르면, 약 5 옴 내지 약 25 옴의 저항 및 약 1/8 와트 내지 약 1/4 와트의 전력 정격을 갖는 탄소 필름 저항기 또는 금속 포일 저항기가 사용될 수 있다. 전기 커넥터(726)를 통해 저항기에 결합된 전기 전원은 종래의 (예컨대, 9V 알카라인 또는 리튬 이온) 배터리일 수 있지만, 주문 제작형 배터리가 사용될 수도 있다. 예를 들어, 전기 전원은 9V 알카라인 배터리, 18650 배터리 또는 CR123A 배터리를 포함할 수 있다. 추가 예로서, 전기 전원은 약 0.6 A 내지 약 3.5 A의 피크 전류를 공급하도록 구성된 알카라인 배터리를 포함할 수 있다. 저항기는 바람직하게는 전기 전원의 내부 임피던스의 약 1/8 내지 약 V2/P 범위의 저항을 갖는데, 여기서 V는 전기 전원의 전압이고, P는 구속 부재(730)를 파단시키는 데 필요한 최소 전력이다. 전원으로서 통상의 9V 알카라인 배터리를 채용하는 다양한 실시예에서, 저항기는 양호한 임피던스 매칭을 위해 약 5 옴 내지 약 20 옴 범위의 저항(예컨대, 약 10 옴)을 가질 수 있다. 다른 선택 또는 저항기 값이 상이한 유형의 전력 공급부에 또는 상이한 전력 전달 구성에 더 적합할 수 있다.
이전에 논의된 바와 같이, 기계식 액추에이터 조립체(701)는 소형 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, L-브래킷 프레임(716)의 베이스(716a)는 길이 및 폭이 약 1.5"일 수 있고, L-브래킷 프레임(716)의 백플레이트(716b)는 길이가 약 1.6"이고 폭이 약 1.5"일 수 있다. 스프링강 부재(713)는, 이완된 (젖혀지지 않은) 상태에서, 길이가 약 3.75"이고 폭이 약 1.5"일 수 있다. (충격 부재(714), 예컨대, #10x1/2" 시트 금속 천공 스크류를 수용하기 위해) 약 0.177"의 직경을 갖는 구멍이 스프링강 부재(713)의 제2 단부(713b)로부터 약 0.25"에 제공될 수 있고 스프링강 부재(713)의 서로 반대편인 측부들 사이의 중심에 있을 수 있다. 스프링강 부재(713)는 형상이 직사각형일 수 있고, 1095 스프링강(예컨대, 0.032", 경도 RC50)을 사용하여 형성될 수 있다. PCB(720)는 폭이 약 1.7"이고 높이가 약 0.9"일 수 있다. 노치들(722)은 각각 절단 깊이 및 높이가 약 0.10"일 수 있다. 저항기(724)는 10 옴 금속 필름 1/4 와트 저항기 또는 10 옴 탄소 필름 1/8 와트 저항기일 수 있다. 구속 부재(730)는 편조 나일론 스트링(예컨대, 품목 12-500 No-1으로서 T.W. Evans Cordage로부터 입수가능한 131 lb)일 수 있다. 전력 커넥터(726)는 XH2 헤더일 수 있다.
도 7e 내지 도 7g는 다양한 실시예에 따른 기계식 액추에이터 조립체(701a)를 예시한다. 기계식 액추에이터 조립체(701a)는 도 7a 내지 도 7d에 도시된 기계식 액추에이터 조립체(701)와 구조적으로 그리고 기능적으로 유사하다. 이와 같이, 2개의 기계식 액추에이터 조립체(701, 701a)에 공통인 많은 특징부가 도 7e 내지 도 7g에서는 명확성을 위해 도시되어 있지 않다. 도 7e 내지 도 7g에 도시된 실시예에서, 세장형 스프링강 부재(713a)는 충격 부재(714)가 부착되는 테이퍼진 제2 단부(713c)를 갖는다. 제2 단부(713c)의 테이퍼진 형상은 매우 다양한 구조체(예컨대, 용기 및 베셀), 특히 만곡된 벽을 갖는 구조체를 위한 더 소형인 설계를 제공한다. 제2 단부(713c)에도 또한 부착된 질량 부하(715a)는 중심 공극을 갖는 금속 와셔들의 스택을 포함한다. 충격 부재(714)(예컨대, 금속 시트 천공 스크류)는 질량 부하(715a)의 중심 공극 및 제2 단부(713c)의 원위 팁 근처에 제공된 구멍을 통과한다. 충격 부재(714) 및 질량 부하(715a)는 너트(714a)에 의해 제2 단부(713c)에 고정된다.
도 7e 내지 도 7g에 도시된 실시예에서, PCB(720a)는 백플레이트(716b)의 후방 표면에 장착된다. 본 실시예에서, PCB(720a)는 노치(722)(도 7a 내지 도 7c 참조)를 포함하지 않고, 백플레이트(716b)의 폭과 동일 공간을 차지하거나 그보다 작은 폭을 갖는다. 도시된 바와 같이, 구속 부재(730)(예컨대, 스트링)는 백플레이트(716b) 및 PCB(720a) 둘레로 연장된다. 구속 부재(730)는 또한, (와셔들의 스택으로 도시된) 질량 부하(715a) 및 충격 부재(714)의 헤드 측 아래로 또는 그 둘레로 연장된다. 이러한 구성에서, 구속 부재(730)는, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 실시예의 경우와 같이, 제2 단부(713c)의 원위 에지 위로 연장되지 않는다. 도 7a 내지 도 7c에 도시된 구속 부재(730)의 묶음 끈(tie-down) 배열체는 작동 중에 구속 부재(730)의 조기 파단의 위험을 제거한다.
도 7e 내지 도 7g의 실시예에 또한 도시된 바와 같이, 그리고 도 7g에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 프레임(716)의 베이스(716a)는, 플레이트(751)에 대한 기계식 액추에이터 조립체(701a)의 거의 동일평면 장착(예컨대, < 0.030" 스크류 헤드)을 가능하게 하는 평탄한 결합 표면을 갖는 체결구(718a)를 사용하여 플레이트(751)에 장착된다. 체결구(718a)는 접시 머리 스터드 또는 핀(예컨대, PennEngineering®로부터 입수가능한 PEM® 체결구)일 수 있다. 기계식 액추에이터 조립체(701a)를 플레이트(751)에 동일평면 장착하는 것은 플레이트(751)(예컨대, 1 mm 두께의 베이스 플레이트)에 장착될 때 기계식 액추에이터 조립체(701a)의 기울어짐을 유리하게 방지하거나 유의하게 감소시키고, 플레이트(751)를 베셀 구조체(예컨대, 도 7h에 도시된 바와 같은 베셀 베이스 표면)에 장착하기 위해 단일 층의 접착제(예컨대, 3M® VHP 양면 접착 테이프)의 사용을 가능하게 한다. 도 7e 내지 도 7g에 도시된 실시예는 스프링강 부재(713a)를 그의 젖혀진 (사전작동) 상태에 배치하는 공정을 단순화함으로써 제조의 용이성을 제공한다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 기계식 액추에이터 조립체(801)를 예시한다. 기계식 액추에이터 조립체(801)는 본 명세서에 개시된 구조체들 중 임의의 구조체에 통합될 수 있다. 기계식 액추에이터 조립체(801)는 베이스(816) 및 베이스(816)에 기계적으로 연결 또는 결합된 스프링 배열체(812)를 포함하는 기계식 액추에이터(810)를 포함한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 스프링 배열체(812)는 비틀림 스프링(813)을 포함한다. 베이스(816)는 비틀림 스프링(813)의 제1 레그(도면에서는 숨겨짐)를 고정하기 위해 절단된 홈(817)을 포함한다. 비틀림 스프링(813)의 제1 레그는 홈(817) 내로 압입 끼워맞춤된다. 선택적인 접착제가 부착을 강화하기 위해 포함될 수 있다. 홈(817)은 또한, 베이스(816) 상의 묶음 끈 위치에 대해 정확하게 비틀림 스프링(813)을 위치시키는 기능을 한다. 묶음 끈 위치는 구속 부재(830)(예컨대, 스트링)를 수용하는 베이스(816) 베이스 상의 노치(822)를 포함한다.
기계식 액추에이터(810)는 비틀림 스프링(813)에 결합된 충격 부재(814)를 포함한다. 기계 에너지를 저장하기 위해 부하 질량(815)(예컨대, 너트 및 볼트)이 비틀림 스프링(813)의 제2 단부의 팁에 부착될 수 있다. 너트 및 볼트 배열은 충격 부재(814)를 제자리에 단단히 보유하고, 이는 돌출된 톱니 모양의 치형부(814a)를 갖는 잠금 와셔로 도시된다. 비틀림 스프링(813) 및 부하 질량(815)은 저항기의 형태로 트리거 소스(824) 둘레에 루프화되는 구속 부재(830)(예컨대, 스트링)에 의해 후방으로 젖혀진다. 저항기(824)는 히터로서 기능을 하도록 설계되어, 그가 전기 리드(826a, 826b)에 전기적으로 결합된 전원(예컨대, 배터리, 도시되지 않음)으로부터의 전류에 의해 활성화될 때 고온으로 가열되어 구속 부재(830)를 파단시킨다. 기계식 액추에이터(810)가 전기적으로 활성화될 때, 잠금 와셔(814)의 하나 이상의 톱니 모양의 치형부(814a)는 미리결정된 파단성 영역에서 파열성 재료의 시트를 파단시키는 충격 압력으로 구조체의 미리결정된 파단성 영역을 타격한다(예컨대, 이는 구조체의 벽의 파괴를 야기하여 구조체가 가라앉게 한다). 기계식 액추에이터 조립체(801)는 전술된 전형적인 기계식 액추에이터 조립체(701)의 풋프린트와 대략 동일한 풋프린트(예컨대, 대략 동일한 풋프린트, 다소 더 작은 풋프린트(예컨대, 5 내지 15% 더 작음), 또는 다소 더 큰 (예컨대, 5 내지 15% 더 큰) 풋프린트)를 갖는 소형 구성을 가질 수 있다.
본 발명의 기계식 액추에이터 조립체의 구성요소는 디바이스가 신뢰성 있게 그리고 의도된 바와 같이 작동하기 위해 신중하게 설계된다. 충격 부재의 설계된 뒤로 당겨진 (젖혀진) 위치에 대한 스프링 토크 대 부피 비는, 충격 시 의도된 표적(예컨대, 파열성 시트 재료)을 파단시키기에 충분히 높지만 구속 부재를 파단시키지 않고서 뒤로 유지되도록 하기에는 충분히 낮을 필요가 있다. 대체적으로, 구속 부재는 비교적 비탄성이고, 장력 하에서 강하지만 열에 의해 용이하게 연소가능하고, 열에 의해 즉시 파단되는데, 이는 영률의 점진적인 감소에 의해 천천히 연신되는 것과는 대조적이다. 일부 구현예에서, 구속 부재는 비교적 탄성일 수 있다. 트리거 소스의 구성요소로서 저항기를 포함하는 실시예에 따르면, 저항기는 바람직하게는, 구속 부재를 파단시키기에 충분한 지속기간 동안 지속되는 저비용 배터리로부터 높은 열을 생성하기 위한 저항 값 및 전력 정격을 갖도록 설계된다.
도 8에 도시된 실시예와 같은 저항기 둘레에 구속 부재를 묶는 것을 포함하는 실시예에 따르면, 스트링의 감싸진 부분이 히터 활성화 시 붕괴되는 경우에도 다수의 매듭이 스트링을 온전하게 유지할 수 있기 때문에, 저항기 히터를 구속 부재(예컨대, 스트링)의 하나 초과의 매듭으로 묶지 않는 것이 중요하다. 도 9a 내지 도 9c는 프리루프형 스트링을 갖는 기계식 액추에이터 조립체의 저항기 히터를 감싸기 위한 다양한 실시예를 도시한다. 이러한 방법은 저항기 히터를 구속 루프로 통합시키는 단순하고 저비용인 방식을 가능하게 한다. 도 9a는 단일 매듭(932a)을 갖는 프리루프형 스트링(930a)을 도시한다. 도 9b는 매듭(932b)이 저항기 히터(924b)로부터 멀리 위치되도록 루프형 스트링(930b)을 자체에 삽입함으로써 저항기 히터(924b)를 감싸기 위한 방법을 도시한다. 도 9c는 매듭(932c)이 저항기 히터(924c)로부터 멀리 위치되도록 스프링 부재를 묶기 위한 잔여 루프(930c)를 갖는 스트링 구속물로 통합된 저항기 히터(924c)를 도시한다.
도 10a 내지 도 14b는 다양한 실시예에 따른 전기적으로 활성화되는 압력 디바이스를 포함하는 트리거가능 메커니즘의 구성을 예시한다. 도 10a는 일부 실시예에 따른 장치(1100)의 일부분의 측단면도를 도시한다. 장치(1100)는 압력 베셀(1120)이 장착되는 구조체(1110)를 포함한다. 구조체(1110)는 본 명세서에 개시된 구조체들 중 임의의 것을 나타낸다. 도 11b는 본 명세서에 개시된 임의의 실시예에 따른, 투명 구조체(1110)를 통해 보는 관점으로부터의 장치(1100)의 저면도를 도시한다. 도 10a에 도시된 기체 방출 재료(1124)가 설명의 명확성을 위해 도 11b에는 존재하지 않는다. 구조체(1110)는 임의의 유형의 구조체일 수 있고 임의의 적합한 기하학적 구성을 가질 수 있다. 다양한 구현예에서, 구조체(1110)는 유리, 세라믹, 플라스틱, 목재나 금속이나 석고의 적층된 충전재, 점토, 자기, 및/또는 금속과 같은 취성 또는 파열성 재료로 제조될 수 있다. 구조체(1110)가 복잡하고 많은 상이한 재료 및 형상을 포함할 수 있지만, 파열성 재료는 적어도, 압력 디바이스(1120)가 구조체(1110)에 접합되는 접합 위치(1115)에 배치될 수 있다.
많은 실시예에서, 구조체(1110)는 유리이다. 유리 구조체는 주조 유리, 슬럼프형 유리, 템퍼링되지 않은 유리, 템퍼링된 유리, 열적으로 템퍼링된 유리, 이온 교환 유리, 소다 석회 유리, 납 유리, 붕규산 유리, 규산알루미늄 유리, 알칼리-규산알루미늄 유리, 실리카 유리, 및 나트륨 풍부 유리 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 압력 디바이스(1120)는 구조체(1110)의 접합 위치(1115)에서 두께가 약 0.5 mm 초과인 유리 구조체를 파쇄하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 접합 위치(1115)에서 구조체(1110)의 두께는 두께가 약 11 mm, 두께가 약 2 mm, 또는 심지어 두께가 2 mm 초과일 수 있다.
압력 디바이스(1120)는 접합 표면(1122) 및 내부 공간(1123)을 갖는 베셀(1121)을 포함한다. 접합 표면(1122)은 구조체(1110)의 접합 위치(1115)에서 베셀(1121)을 구조체(1110)의 표면(1111)에 접합한다. 접합 위치(1115)에서 구조체(1110)의 표면(1111)과 베셀(1121)의 접합 표면(1122) 사이에 접합제(1140)가 배치된다. 베셀(1121)은, 예를 들어, 금속, 아크릴, 플라스틱, 고무, 세라믹, 시멘트, 열가소성 물질, 압밀된 모래, 목재, 및 유리 중 하나 이상을 포함하는 재료로 제조될 수 있다. 접합제(1140)는 다양한 유형의 에폭시, 시아노아크릴레이트, 구조용 접착제, 강철 보강 접착제, 실리콘, 열경화성 플라스틱, 아크릴, 우레탄, UV 경화성 접착제, 에틸렌 비닐 아세테이트, 솔더, 용접 인터페이스 재료, 및 건축용 접착제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
접합제(1140) 및 접합 표면(1122)은 접합 표면(1122)에서 베셀(1121)의 내부 공간(1123)의 내주연부(1125)에 의해 경계를 이루는 단면적(1199)에 걸쳐 구조체(1110)의 파쇄 한계보다 큰 접합력으로 구조체(1110)의 표면(1111) 상의 접합 위치(1115)에 베셀(1121)을 접합하도록 구성된다. 파쇄 한계는 구조체(1110)가 파쇄되게 하는 힘이다. 일부 구현예에서, 접합 위치(1115)에서 구조체(1110)의 파쇄 한계는 약 5 MPa 초과일 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 선택적인 배킹(backing) 재료(1150)가 베셀(1121) 위에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 10a에 도시된 바와 같이, 배킹 재료(1150)는 접합 표면(1122)의 반대편의 그리고/또는 그에 인접한 베셀(1121)의 표면(1127) 위에 배치될 수 있다. 배킹 재료(1150)는 베셀(1121)을 구조체(1110)의 표면(1111)에 접합시키고, 접합제(1140)와 함께 작용하여 압력 베셀(1120)을 구조체(1110)에 대해 보유할 수 있다. 배킹 재료(1150)에 적합한 재료는, 예를 들어, 콘크리트, 구조용 접착제, 및 에폭시 포팅 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
질화칼륨, 아지드화나트륨, 과염소산암모늄, 질산암모늄, 또는 암모늄 다이니트르아미드와 같은 화합물을 포함하는 기체 방출 재료(1124)가 베셀(1121)의 내부 공간(1123) 내에 포함된다. 일부 실시예에서, 베셀(1121)이 표면(1111)에 접합된 후, 기체 방출 재료(1124)는 구조체(1110)의 표면(1111) 및 베셀(1121)의 내부 표면 중 하나 또는 둘 모두와 접촉하거나 또는 그에 가까이 근접하여 있다. 전기 개시자(1130)가 기체 방출 재료(1124)를 활성화시키기 위하여 배열된다. 다른 실시예에서, 기체 방출 재료(1124)는 전기 개시자(1130)와 접촉하거나 그에 가까이 근접하지만 구조체(1110)의 표면(1111) 또는 베셀(1121)의 내부 표면과 접촉하지 않는다. 기체 방출 재료(1124)는 내부 공간(1123)의 부피의 매우 작은 백분율을 점유할 수 있거나 내부 공간(1123)을 완전히 충전할 수 있다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 개시자(1130)는 베셀(1121)의 내부 공간(1123) 내에 배치될 수 있고/있거나 기체 방출 재료(1124)와 접촉하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 개시자(1130)는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 베셀(1121)로부터 연장된 리드(와이어(1131))를 갖는 일부 구현예에서 기체 방출 재료(1124) 내에 매설될 수 있다.
전기 개시자(1130)는 전기 전도성 브리지(1132)에 의해 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전기 전도성 와이어(1131)를 통해 흐르는 전류에 의해 에너지공급된다. 일부 구현예에서, 브리지(1132)는 와이어(1131)보다 높은 전기 저항을 갖는 재료를 포함한다. 예를 들어, 브리지(1132)는 니크롬 합금일 수 있고, 와이어(1131)는 구리 또는 알루미늄일 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 브리지(132) 및/또는 와이어(1131)는 발열성 재료로 코팅된다. 브리지(1132) 및/또는 와이어(1131)를 코팅하는 발열성 재료는 베셀(1121)의 내부 공간(1123) 내에 배치되는 기체 방출 재료(1124)와 동일하거나 상이할 수 있다. 발열성 코팅은 전기 브리지(1132)부터 열을 향상시켜 기체 방출 재료(1124)를 더 효과적으로 활성화시킨다.
개시자(1130)가 개시자(1130)의 전기 전도성 요소(1131, 1132)를 통해 흐르는 전류에 의해 에너지공급될 때, 기체 방출 재료(1124)는 와이어(1131), 브리지(1132), 및/또는 와이어(1131) 및/또는 브리지(1132)를 코팅하는 추가 발열성 재료에 의해 기체 방출 재료(1124)의 활성화 온도로 가열된다. 기체 방출 재료(1124)의 활성화는 기체의 신속한 해제를 야기한다. 구조체(1110)의 표면(1111)에 타이트하게 접합된 베셀(1121) 내의 기체의 신속한 해제는 구조체(1110)를 파단시키는 국소화된 압력을 생성한다.
도 10a에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 일부 실시예에서, 장치(1100)는 전류를 개시자(1130)로 공급하도록 구성된 배터리와 같은 전류 공급원(1160)을 포함한다. 스위치(1161)가 개시자(1130)를 공급원(1160)에 전기적으로 연결한다. 일부 구현예에서, 스위치(1161)(도 10a에 도시됨)는 원격으로 제어되어 구조체(1110)의 파쇄가 구조체(1110)로부터의 원격 위치로부터 트리거되게 할 수 있다. 그러한 실시예에서, 무선 신호가 전류 공급원(1160)을 개시자(1130)에 연결하도록 스위치(1161)를 활성화시킨다. 일부 구현예에서, 스위치(1161)는 트랜지스터의 게이트에서 바이어스 전압을 인가함으로써 턴 온 또는 오프될 수 있는 MOSFET 트랜지스터이다. 다른 구현예에서, 스위치(1161)는 그의 단자들 중 하나에 소전류를 인가함으로써 턴 온될 수 있는 실리콘 제어식 정류기이다. 또 다른 구현예에서, 스위치(1161)는 기계식 릴레이 스위치일 수 있다.
개시자(1130)에 에너지공급하는 것은 전기 공급원을 개시자(1130)에 연결하여 전기 공급원이 개시자(1130)를 통해 전류를 생성하게 하는 것을 포함할 수 있다. 개시자(1130)는, 예를 들어, 단순한 9V 알카라인 배터리를 사용하여, 또는 약 1100 mA의 0.1 V 공급 전류만큼 낮은 전압원에 의해 에너지공급될 수 있다. 취급의 용이성이 중요한 구현예에서, 전형적인 공급원 전압은 16 내지 112 V이고 2 내지 14 amp의 전류를 공급한다. 전형적인 휴대용 공급원은 알카라인 또는 리튬 기반 배터리일 수 있다. 일부 구성에서, 개시자(1130)는 원격으로 에너지공급될 수 있거나, 타이머 회로가 미리결정된 시간에 도달하거나 시간 경과된 경우에 에너지공급될 수 있다.
도 11 및 도 12는 다양한 구성에 따른 압력 디바이스에 사용하기에 적합한 베셀(1321, 1421)을 예시한다. 베셀(1321, 1421)은 기체 방출 재료의 활성화 시 발생하는 신속하게 방출된 기체의 충격 압력을 견디도록 설계된다.
도 11은 일부 구성에 따른 압력 디바이스에 사용하기에 적합한 베셀(1321)을 예시한다. 베셀(1321)은 베셀(1321)이 내부 공간(1323) 및 접합 표면(1322)을 포함하도록 베셀(1321)의 재료를 제거, 추가, 변형시키기 위한 절삭, 적층, 및/또는 변형 제조 공정에 의해 제조될 수 있는 단일 구조체이다.
예를 들어, 일부 구현예에서, 베셀(1321)은 내부 공간(1323) 및/또는 접합 표면(1322)을 형성하기 위해 재료를 제거함으로써, 예를 들어, 밀링 및/또는 절단에 의해, 비교적 두꺼운 고체 피스(piece)로 제조될 수 있다. 베셀(1321)을 형성하기 위해 선택적으로 사용될 수 있는 적층 제조 공정은 성형 및/또는 인쇄를 포함한다. 예를 들어, 베셀(1321)은 사출 성형 공정 또는 다른 성형 공정에 의해 성형될 수 있다. 변형 제조 공정의 예로서, 베셀(1321)은 내부 공간(1323) 및/또는 접합 표면(1322)을 형성하기 위해 원래 피스를 스탬핑하거나 달리 변형시킴으로써 비교적 더 얇은 고체 피스로부터 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 12에 예시된 바와 같이, 베셀(1421)은 접합제(1429)에 의해 함께 접합되는 몇몇 피스들(1421a, 1421b)을 포함할 수 있다. 베셀(1421)은 관통 구멍(1427)을 갖는 제1 피스(1421a) 및 제1 피스(1421a)에 접합되어 제1 피스(1421a) 내의 구멍(1427)에 대한 커버를 형성하는 제2 피스(1421b)에 의해 형성될 수 있다. 제1 및 제2 피스들(1421a, 1421b)은 임의의 적합한 제조 공정, 예컨대, 워터 젯 절단, 레이저 절단, 또는 도 11과 관련하여 앞서 논의된 것들을 포함하는 공정, 예컨대, 밀링, 절단, 스탬핑, 성형, 인쇄 등에 의해 제조될 수 있다. 접합제(1429)는 베셀을 구조체에 접합하는 데 사용되는 접합 재료와 동일하거나 상이할 수 있다.
도 13a 내지 도 13e는 일부 실시예에 따른 압력 디바이스(1620)의 형성을 예시하는 일련의 도면이다. 도 13a는 도 12에 도시된 구성과 유사한 제1 및 제2 피스들(1621a, 1621b)을 포함하는 2-피스 베셀(1621)을 도시한다. 베셀(1621)은 내부 공간(1623) 및 접합 표면(1622)을 갖는다. 내부 공간(1623)은 베셀(1621)의 벽(1625) 및 후방부(1626)의 내부 표면들에 의해 한정된다. 베셀(1621)의 전방부는 본 예에서 개방되어 있다. 베셀(1621)의 하나의 벽(1625)은 개시자의 와이어에 대한 통과를 제공하는 채널(1621c)을 포함한다. 하나의 특정 예에서, 베셀(1621)은 도 13b에 예시된 바와 같이 외부 치수가 25 mm x 118 mm이고 벽 두께가 5 mm이다. 베셀(1621)의 두께는 약 5 mm일 수 있다. 이들 특정 치수는 단지 예시를 위해 제공되고; 베셀(1621) 및 그의 특징부(1622, 1623, 1625, 1626, 1621a, 1621b, 1621c)는 파쇄되는 구조체의 파쇄 한계보다 큰 접합력을 제공하는 임의의 치수를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 접합 표면의 표면적 대 내부 공간의 부피의 비는 약 0.05 cm-1 초과이다. 일부 실시예에서, 접합 표면의 표면적 대 내부 공간의 부피의 비는 약 0.6 cm-1 초과이고 약 5 cm-1 미만이다.
도 13c는 개시자(1630)가 베셀(1621)의 내부 공간(1623) 내측에 배치된 후의 압력 디바이스(1620)를 예시한다. 베셀(1621)의 하나의 벽(1625)은 개시자(1630)의 와이어(1631)에 대한 통과를 제공하는 채널(1621c)을 포함한다. 와이어(1631)는 브리지(1632)에 의해 전기적으로 연결되는데, 브리지는 선택적으로 그 위에 발열성 재료가 배치되게 한다. 도 13d는 기체 방출 재료(1624)로 내부 공간(1623)을 충전하는 공정을 예시한다. 도 13e는 완성된 압력 디바이스(1620)를 도시한다. 브리지(1632)가 그 위에 기체 방출 재료가 배치되게 하는 실시예에서, 도 13d에 예시된 단계는 생략될 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 일례에 따른 압력 디바이스를 포함하는 장치의 제조를 예시한다. 이러한 특정 예시에서, 구조체는 대양에서 전개되기 위한 유리 부표이다. 부표는 그것이 더 이상 필요하지 않을 때 원격으로 침몰될 수 있다. 부표는 인클로저(enclosure)를 형성하기 위해 평면형 상부 플레이트 커버에 접합된 유리 보울(bowl)로 제조된다. 인클로저는 센서, 제어 전자기기, 광학 구성요소, 및 무선 통신 디바이스를 포함한다.
도 14a는 부표의 유리 보울(1710)의 내측 표면에 접합된 본 명세서에 설명된 바와 같은 2개의 압력 디바이스(1720)를 도시한다. 유리 보울(1710)은 밸러스트로서 기능을 하는 콘크리트(1780)로 부분적으로 충전된다. 압력 디바이스(1720)가 접합제에 의해 유리 보울에 접합된 후, 선택적인 추가 양의 콘크리트(1781)가, 압력 디바이스(1720)를 부분적으로 커버하고 압력 디바이스(1720)를 보울(1710)에 추가로 접합시키는 배킹 재료로서 부가된다.
일부 구현예에서, 부표가 유리로 완전히 제조되는 것은 아니다. 인클로저는 대부분, 유리 윈도우가 갖춰진 금속 또는 플라스틱일 수 있다. 이러한 구현예에서, 압력 디바이스는 유리 윈도우 상에 접합된다. 압력 디바이스의 활성화는 유리 윈도우가 파쇄되게 하여, 그에 의해 인클로저를 파괴하여 부표가 가라앉게 한다.
압력 디바이스 내의 개시자가 에너지공급될 때, 압력 디바이스 내의 기체 방출 재료는 활성화되어, 부표를 파쇄하여 그것이 가라앉게 하기에 충분한 힘을 생성하는 기체의 신속한 팽창을 야기한다. 일부 실시예에서, 압력 디바이스의 활성화에 의해 파쇄된 구조체는 작은 단편들, 예컨대 길이, 폭, 및 높이 치수가 약 110 mm 미만, 900 μm, 약 500 μm 미만, 또는 심지어 약 1100 μm 미만인 단편들로 파단될 수 있다.
유리 구조체를 파쇄하는 데 사용되는 압력 디바이스는 저비용 레이저 절단 아크릴, 워터 젯 알루미늄, 또는 스탬핑된 금속으로 구성된 베셀을 포함한다. 베셀은 트리거 시 충격 압력을 견디도록 설계될 수 있다. 대부분의 기계식 접근법과 달리, 개시된 접근법은 의도하지 않은 트리거에 대해 안정적이다. 본 명세서에 개시된 임의의 장치 및 구조체와 함께 사용하기에 적합한, 다양한 압력 디바이스 및 그러한 압력 디바이스를 사용한 방법은 2020년 11월 19일자로 출원된 공동 소유의 미국 특허 출원 제16/403,131호에 개시되는데, 이는 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 발명의 일부를 형성하는 첨부된 도면 세트가 본 명세서에서 참조되지만, 당업자는 본 명세서에 기재된 실시예의 다양한 적응 및 수정이 본 발명의 범주 내에 있거나 그로부터 벗어나지 않는다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 실시예의 태양들은 서로 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범주 내에서, 청구된 발명은 본 명세서에 명시적으로 기재된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 명세서에 인용된 모든 참고문헌 및 간행물은, 그것들이 본 발명과 직접적으로 모순될 수 있는 경우를 제외하고는, 명백히 본 발명에 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 달리 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 특징부 크기, 양, 및 물리적 특성을 표현하는 모든 숫자는 용어 "정확하게" 또는 "약"에 의해 수식되는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 청구 범위에 기술된 수치 파라미터는, 예를 들어, 실험 오차의 전형적인 범위 내의, 또는 본 명세서에 개시된 교시 내용을 이용하는 당업자가 얻고자 하는 원하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다.
종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수(예컨대, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다. 본 명세서에서, 용어 "최대" 일정 수 또는 일정 수 "이하"(예컨대, 최대 50)는 그 일정 수(예컨대, 50)를 포함하고, 용어 일정 수 "이상"(예컨대, 5 이상)은 그 일정 수(예컨대, 5)를 포함한다.
용어 "결합된"또는 "연결된"은 요소들이 서로 직접적으로(서로 직접 접촉함) 또는 간접적으로(2개의 요소들 사이에 하나 이상의 요소를 갖고 두 요소를 부착함) 부착되는 것을 지칭한다. 구성요소들이 상호작용하게 하여 적어도 일부 기능을 수행하게 하도록 결합 또는 연결이 구성되는 것임을 설명하기 위하여, 어느 용어도, 교환가능하게 사용될 수 있는 "작동식으로" 및 "작동가능하게"에 의해 수식될 수 있다(예컨대, 무선 통신을 위한 무선 주파수 전기 신호를 제공하기 위해 무선 칩이 안테나 요소에 작동가능하게 결합될 수 있다).
"상부", "하부", "측부"및 "단부"와 같은 배향과 관련된 용어는 구성요소의 상대 위치를 설명하기 위해 사용되며 고려되는 실시예의 배향을 제한하려는 의도가 아니다. 예를 들어, "상부" 및 "하부"를 갖는 것으로 설명된 실시예는 또한, 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 다양한 방향으로 회전된 그의 실시예를 포함한다.
"하나의 실시예", "일 실시예", "소정 실시예", 또는 "일부 실시예" 등에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징부, 구성, 조성, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 그러한 어구의 출현이 반드시 본 발명의 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다. 추가로, 특정한 특징부, 구성, 조성, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
단어 "바람직한" 및 "바람직하게는"는 소정 상황 하에서 소정 이익을 줄 수 있는 본 발명의 실시예를 지칭한다. 그러나, 동일한 상황 또는 다른 상황 하에서, 다른 실시예가 또한 바람직할 수 있다. 나아가, 하나 이상의 바람직한 실시예에 관한 언급은 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 암시하는 것이 아니며, 다른 실시예를 본 발명의 범주로부터 제외시키고자 하는 것이 아니다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태("a", "an" 및 "the")는 그 내용이 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 갖는 실시예를 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 일반적으로, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는 한, 그의 의미에 있어서 "및/또는"을 포함하는 것으로 채용된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "갖는다", "갖는", "함유하다", "함유하는", "포함하다", "포함하는" 등은 그의 개방형 의미로 사용되며, 일반적으로 "을 포함하지만 이로 한정되지 않음"을 의미한다. "~로 본질적으로 이루어진", "~로 이루어진" 등은 "포함하는" 등에 포함되는 것으로 이해될 것이다. 용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 모두, 또는 열거된 요소들 중 적어도 2개의 조합을 의미한다.
목록에 뒤따르는 어구, "~ 중 적어도 하나", "~ 중 적어도 하나를 포함한다", 및 "~ 중 하나 이상"은 목록 내의 임의의 하나의 항목 및 목록 내의 2개 이상의 항목들의 임의의 조합을 지칭한다.

Claims (24)

  1. 장치로서,
    상기 장치의 적어도 일부분에 결합되거나 또는 일체형인 파열성(frangible) 구조체;
    상기 파열성 구조체에 또는 그 근처에 배치되고, 트리거 신호에 응답하여 상기 파열성 구조체를 파단시키도록 구성된 트리거가능 메커니즘; 및
    상기 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치되고, 상기 파열성 구조체의 파단에 응답하여 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 상기 파단된 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분의 실질적으로 모든 단편(fragment)들을 함께 모아두도록 구성되는 격납(containment) 구조체를 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 부유(floatation) 장치로서 구성되고;
    상기 트리거가능 메커니즘은 상기 부유 장치가 부력을 상실하게 하도록 트리거 신호에 응답하여 상기 파열성 구조체를 파단시키도록 구성되는, 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 수역(body of water)에서 부유하도록 구성되고;
    상기 장치의 외부 표면의 전부 또는 일부는 생물오손-방지 화학 코팅을 포함하는, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 격납 구조체는 상기 격납 구조체 내에서 상기 단편들을 실질적으로 감금하도록 구성되는, 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 접착제 코팅을 포함하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 강성 또는 반강성 셸을 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 순응성 재료를 포함하는, 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 파단에 응답하여 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 실질적으로 모든 상기 단편들을 함께 모아두도록 구성되는 오버레이(overlay) 재료를 포함하는, 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단편들 중 일부를 상기 파열성 구조체의 하나 이상의 특정 영역에 부착된 상태로 유지하는 한편 상기 단편들 중 다른 단편들이 상기 파열성 구조체의 다른 영역에서 분산되는 것을 허용하도록 구성된 패턴화된 오버레이 층을 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 적어도 하나의 비-파열성 구조체를 포함하고;
    상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 전체 상에 또는 그 위에 배치되는, 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 적어도 하나의 비-파열성 구조체를 포함하고;
    상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의, 전체가 아닌, 단지 상기 일부분 상에 또는 그 위에 배치되어, 상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 파단에 응답하여 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두도록 구성되는, 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 트리거가능 메커니즘은 압력 베셀(vessel), 기계식 비틀림 스프링, 및 기계식 스프링강 중 하나 이상을 포함하는, 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 파열성 구조체는 유리 시트 또는 템퍼링된(tempered) 유리 시트를 포함하는, 장치.
  14. 방법으로서,
    파열성 구조체를 포함하는 장치에 의해 트리거 신호를 수신하는 단계;
    상기 트리거 신호에 응답하여 상기 장치의 트리거가능 메커니즘에 의해 상기 파열성 구조체를 파단시키는 단계; 및
    상기 파열성 구조체의 적어도 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 격납 구조체에 의해, 상기 파열성 구조체의 파단에 응답하여 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 상기 파단된 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분의 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 장치는 부유 장치로서 구성되고;
    상기 트리거가능 메커니즘에 의해 상기 파열성 구조체를 파단시키는 단계는 상기 부유 장치가 부력을 상실하게 하는, 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 격납 구조체는 상기 격납 구조체 내에 상기 단편들을 실질적으로 감금하는, 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 격납 구조체는,
    상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 접착제 코팅;
    상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 강성 또는 반강성 셸; 및
    상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분 상에 또는 그 위에 배치된 순응성 재료 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 격납 구조체는 오버레이 재료를 포함하고;
    상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 파단에 응답하여 상기 파열성 구조체의 적어도 상기 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 실질적으로 모든 상기 단편들을 함께 모아두는, 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 장치는 상기 단편들 중 일부를 상기 파열성 구조체의 하나 이상의 특정 영역에 부착된 상태로 유지하는 한편 상기 단편들 중 다른 단편들이 상기 파열성 구조체의 다른 영역에서 분산되는 것을 허용하는 패턴화된 오버레이 층을 포함하는, 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 장치는 적어도 하나의 비-파열성 구조체를 포함하고;
    상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 전체 상에 또는 그 위에 배치되는, 방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 장치는 적어도 하나의 비-파열성 구조체를 포함하고;
    상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의, 전체가 아닌, 단지 일부분 상에 또는 그 위에 배치되고;
    상기 격납 구조체는 상기 파열성 구조체의 파단에 응답하여 상기 파열성 구조체의 상기 일부분이 변형되거나 형상이 변하는 것을 허용하는 한편 실질적으로 모든 단편들을 함께 모아두는, 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 트리거가능 메커니즘은 압력 베셀, 기계식 비틀림 스프링, 및 기계식 스프링강 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  23. 제14항에 있어서, 상기 파열성 구조체는 유리 용기를 포함하는, 방법.
  24. 장치로서,
    상기 장치의 적어도 일부분에 결합되거나 또는 일체형이고 사전약화된 영역을 포함하는 파열성 구조체; 및
    상기 사전약화된 영역에 또는 그 근처에 배치되고, 트리거 신호에 응답하여 상기 사전약화된 영역이 파단되게 하도록 구성된 트리거가능 메커니즘을 포함하는, 장치.
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