KR790001771B1 - 뇌관 및 기폭 시스템 - Google Patents

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내용 없음.

Description

뇌관 및 기폭 시스템

제 1 도는 본 발명에 의한 비지발(非遲發) 뇌관의 단면도.

제 2 도는 본 발명에 의한 지발뇌관의 단면도.

제 3 도는 본 발명에 따른 뇌관의 다른 구체예를 보여주는 도면.

제 4 도는 제 1 도나 제 2 도의 뇌관을 이용한 기폭 시스템을 보여주는 도면.

제 5 도는 제 3 도의 뇌관을 사용한 기폭 시스템을 보여주는 도면.

제 6 도는 서로 떨어져 있는 일련의 화약들을 폭파시키기 위하여 본 발명에 의한 기폭 시스템을 설치한 것을 보여주는 도면.

본 발명은 기폭 개스의 폭발에 의해 폭발하는 비전기 뇌관, 및 이러한 뇌관을 폭발시키기 위해, 기폭 개스를 공급하고 또 기폭 개스를 폭발 시키기 위한 기폭 시스템에 관한 것이다.

비전기 뇌관은 일반적으로 탄피 내에 기본 장약과 기폭 장약 및 점화 장약을 경우에 따라서는 기폭 장약과 점화 장약 사이에 지발 장약을 가지고 있으며, 기폭 시스템과 탄피를 연결하는 뇌선의 작용으로 점화된다. 기폭 장약은 점화 장약이나 지발 장약의 연소에 의해 폭발하고, 기본 장약은 기폭 장약의 폭발에 의해 폭발한다. 지발 장약은 점화 장약과 기폭 장약 사이에서 일정시간 동안 연소하면서 기폭 장약의 폭발을 지체시킨다. 비전기 뇌관으로서는 또 탄피 내에 점화 장약만을 가지고 있는 스퀴브(squib)형 또는 폭연형도 있다.

그러나 종전과 같이 뇌선을 이용하여 지발 뇌관을 기폭할 때에는 점화역 내의 폭발력에 의해 탄피가 파괴되고 열과 압력이 분산되어 지발 장약을 폭발시킬 수가 없어지고 결과적으로 뇌관이 폭발하지 않게 되는 경우가 생긴다. 또 경우에 따라서는 화약을 선택하는데 있어서 뇌선의 폭발에 의해 화약이 폭발하지 않도록 주의하여야 하는 번거러움이 생기며, 또 뇌선을 이용한 기폭제는 화약에 미리 압력을 가하게 되어 화약의 폭발 에너지를 감소시킨다는 결점도 있다. 뇌선을 이용한 종전 기폭제의 또 다른 결점은 사용시 요란한 폭음을 낸다는 것과 취급에 각별한 주의를 하여야 하며, 운반 내지 선적하는데 많은 제한을 받게 된다는 것이다.

본 발명은 바로 뇌선형 기폭제를 이용하는데 따르는 종전 기술의 이러한 여러가지 결점을 해소하기 위한 새로운 타입의 비전기 뇌관과 이러한 비전기 뇌관을 기폭하기 위한 기폭 시스템 및 비전기적인 기폭 방법에 관한 것이며, 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 성세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에는 비지발 뇌관(9)이 그려져 있다. 비지발뇌관(9)은 길다란 탄피(10)로 둘러쌓여 있으며, 탄피(10)의 하단(11)은 완전히 막혀 있고 상단(12)에는 플러그(plug)(13)가 끼워져 있다. 탄피(10)내에는 하단(11)에서 부터 차례로 기본 장약(14), 기폭 장약(16) 및 점화 장약(17)이 들어 있고, 점화장약(17)과 플러그(13)의 내면(13')사이는 약간 떨어져서 공간(18)을 형성하고 있다.

두개의 관(19,21)이 플러그(13)에 끼워져 있어서 탄피(10)의 외부와 내부공간(18)을 통하게 하고 있다.

기본장약(14)은 기폭장약(16)의 폭발에 의해 폭발하고, 기폭장약(16)은 점화장약(17)이 연소하면 폭발한다. 기본장약(14)은 PETN, ROX, 테트릴(Tetryl)과 같은 고폭발성 장약으로써, 화약들을 폭발시킬 수 있는 충분한 폭발 에너지를 발생한다. 기폭장약(16)으로는 디아조디니트로페놀(diazodinitrophel), 디아조디니트로페놀 염소산카리, 테드 아지드(lead azide) 또는 머큐리 펄미네이트(Mercury fulminate)등을 사용한다. 점화장약(17)으로는 기폭 개스의 폭발에 의해 발생하는 열에너지에 의해 점화될 수 있는 것, 예를들면 납-셀레니움, 납-주석/셀레니움, 주석/셀레니움, 적납(red-lead)/보론, 또는 산화납/망간 등을 사용한다.

관(19)은 외경이 103"이고 내경이 060"인 폴리에틸렌관이 적당하여, 기폭 개스가 공간(18)으로 흘러 들어오도록 안내하여 준다. 관(21)도 관(19)과 동일한 재료 및 치수로 되어 있으며, 소기(掃氣)과정 중 공간(18)으로부터 외부로 기폭 개스를 밀어내고 또 기폭 과정중 공간(18)으로 부터 폭발 에너지의 전파를 안내하여 준다.

뇌관(9)을 조작할 때는, 인조 개스나 아세틸렌, 수소 또는 수소/메탄 같은 연료와 산소의 혼합 개스가 관(19)을 통해 공간(18)으로 흘러들어와 공간(18)을 채우게 되고, 이어서 이 혼합 개스를 폭발시키면 그 폭발에너지에 의해 점화 장약(17)에 점화된다. 점화장약(17)을 점화시키기 전에, 공간(18)내에 존재하던 공기를 기폭 개스로 완전히 대체하여야 한다. 이는 기폭 개스를 관(19)을 통해 밀어 넣어 가지고 관(21)을 통하여 공간(18)내에 존재하던 공기를 내보내어 소기하면 된다.

제 2 도는 본 발명의 다른 구체예를 보여주는 것으로서, 뇌관(9')은 점화장약(17)과 기폭 장약(16)사이에 지발 장약(22)을 가지고 있는 지발형인 것을 제외하면 제 1 도의 뇌관(9)과 동일하다. 경우에 따라서는 지발 장약(23)의 점화를 확실히 하기 위하여 보다 많은 열을 발생할 수 있도록 점화장약(17)의 성분을 약간 다르게 하기도 한다. 지발 장약(23)은 통상 스웨이징(Swaging) 가공하여 단면이 축소된 금속관(24)내의 심부(23)에 들어 있다. 또 정확하게 도시되지는 않았지만 점화 장약(17)의 바로 밑에 보다 높은 반응열을 가진 웨이퍼(Wafer)형 장약을 넣기도 한다.

제 3 도의 뇌관(8)은 관(21)대신에 탄피(10)의 벽에 통로(20)를 만들어 준 것을 제외하고는 제 1, 2 도의 뇌관(9,9')과 동일하다.

제 4 도에는, 화약(도시되지 않았음)을 폭발시키기 위하여 제 1, 2 도의 뇌관 (9,9') 다섯개(A-E)를 직열로 연결하고 이들을 다시 기폭 개스 혼합 및 점화장치(27)의 배기관과 연결한 것을 보여주고 있다. 기폭개스 혼합 및 점화장치(27)는 연료개스 공급원(28)과 유량제어기(31), 개스 혼합 및 점화실(32), 및 이들을 연결하는 관(29,30), 그리고 산화개스 공급원(33)과 유량제어기(36), 및 이들과 개스 혼합 및 점화실(32)을 연결하는 관(34,37)들로 구성된다.

인조개스나 수소 등으로 이루어진 연료 개스는 공급원(28)에서 관(29)을 거쳐 유량제어기(31), 관(30)을 지나 혼합실(32)로 공급되고, 산화 개스는 공급원(33)에서 관(34), 유량제어기(36), 관(37)을 거쳐 혼합실(32)로 공급되어 서로 혼합된다. 유량제어기(31,36)는 혼합실(32)로 들어가는 연료 개스와 산화 개스의 양과 압력을 조절한다.

이와 같이 혼합되어 이루어진 기폭 개스는 방전 플러그(Spark plug)(33)의 방전에 의해 혼합 및 점화실(32)내에서 점화된다.

기폭 개스는 혼합 및 점화실(32)에서 도관(38), 슬리이브형 컨넥터

(Connector)(38a), 관(19)을 거처 최초의 뇌관(9)의 공간(18)으로 들어가고 계속하여 관(21)을 통해 나와서 연결된 뇌관(B-E)의 공간(18)으로 들어가서 이들 내부에 있던 공기들을 완전히 소기한다. 각 뇌관(A-D)의 관(21)들은 인접한 뇌관(B-E)의 관(19)들에 적당한 방법, 예를 들면 프라스틱 슬리이브(20)으로 연결되어 있다.

소기 과정에 있어서는 기폭 개스를 도관(38)을 통해 뇌관(A-E)들로 최소한 1분 경우에 따라서는 5내지 10분동안 계속 공급하여 도관(38)과 뇌관의 관(19,21) 및 공간(18)내에 잔류하던 공기들을 완전히 제거하여야 한다.

소기 작업이 완전히 끝난 다음에는 방전 플러그(39)로 방전을 일으켜서 기폭 개스를 점화한다.

기폭 개스 혼합 및 점화실(32)에는 체크 밸브(Check Valve)(35)가 설치되어 있어서 기폭 개스의 폭발에 의해 에너지와 압력이 상류 즉 공급원측으로 전파되는 것을 막는다. 따라서 기폭 개스의 화염면은 도관(38)을 거쳐 뇌관(A-E)의 공간 (18)들로 관(19,21)을 통해 차례로 전파된다.

경우에 따라서는 관(19,21)들 중의 몇개가 폭발에너지에 의해 파괴되겠지만 화염 전파속도가 극히 빠르므로 화염면은 관(19,21)이 파괴되기전에 그 앞으로 이미 나아가 있게 되고 뇌관의 폭발에는 별다른 지장을 초래하지 않는다.

제 5 도는 본 발명에 의한 기폭 시스템의 다른 실시예를 보여주는 것으로 제 1, 2 도의 뇌관(9,9')대신 제 3 도의 뇌관(8)을 사용한다는 것이 다르다. 각 뇌관(A-E)들은 도관(38)과 슬리이브(25)를 통해 병열로 연결되어 있고, 기폭 개스는 도관(38)에서 관(19)을 거쳐 직접 뇌관의 공간(18)으로 들어와서 탄피의 벽에 뚫린 통로(26)로 나간다. 제 4 도에서와 마찬가지로 소기작업이 끝난 다음 기폭 개스를 점화하면, 화염면은 도관(38)을 거쳐 각 뇌관의 관(19)으로 전파되어 점화장약을 점화한다.

제 6 도에는 지각(20)에 구멍(41)을 뚫고 다이나마이트 같은 수용성 겔(gel)상의 화약을 장치한 것을 보여준다. 각각의 화약 내에는 한쌍의 부우스터(booster)(43)가 설치되어 있다. 각 부우스터는 본 발명의 뇌관의 폭발로 폭발되어서 인접한 화약들을 폭발시킨다.

따라서 제 6 도의 각 구멍(41)내에는 각각 500그램 정도의 PETN이나 테트릴을 가지고 있는 두개의 부우스터(43)가 화약(42)중에 서로 떨어져서 설치되어 있고, 각 부우스터(43)는 제 1, 2 도의 뇌관(9,9')중의 하나를 가지고 있다. 기폭 개스는 제 4 도에 예시한 방법대로 기폭 개스 혼합 및 점화실(32)로 부터 도관(38)을 통해 각 뇌관(9,9')들로 차례로 공급된다. 기폭 개스가 각 뇌관의 공간(18)내에 잔류하던 공기를 완전히 소기한 다음, 기폭 개스의 공급을 중단하고 기폭 개스 혼합 및 점화실(32)에서 점화하면 화염면은 차례로 뇌관들에 전파되어 점화 장약을 점화한다. 화약이 뇌관에 의해 바로 폭발할 수 있는 것이면 부우스터는 필요 없으며, 이 때는 화약 내에 뇌관을 직접 설치하면 된다.

제 6 도의 기폭 시스템은 또 지발뇌관을 적절히 사용함으로써 화약의 폭발시간을 조절할 수 있다.

본 발명은 아래의 참고예에 보다 상세히 설명되어 있다.

[참고예 1]

체적 비로 24%의 메탄, 3%의 에탄, 18%의 일산화탄소 및 55%의 수소로 이루어진 모형 일조 개스와 산소를 각각 3.4기압 1.5ℓ/min의 율로 공급하여, 혼합하여 기폭 개스를 만들어서 외경 0.25", 내경 0.125", 길이 30m의 폴리에틸렌관을 거쳐 108개의 직열로 연결된 제 1, 2 도의 뇌관들로 공급하였다. 각 뇌관들의 관(19,21)은 외경 0.103", 내경 0.060"의 폴리에틸렌 관으로 탄피 상단의 플러그로 부터 60cm까지 뻗혀 있도록 하였다.

108개의 뇌관중 20개는 비지발 뇌관(연소시간 12미리초)이었고, 나머지 뇌관들은 제 2 도에 도시한 지발뇌관으로서 점화 장약과 지발 장약 사이에는 웨이퍼형 점화 장약을 넣었다. 지발뇌관의 연소시간은 21개는 1초, 21개는 2.9초, 21개는 4.5초, 나머지 25개는 9초이었다. 2.5분 동안 소기한 다음 제 4 도에서와 같이 방전에 의해 점화하였다. 모든 뇌관은 그들의 연소 시간 순으로 연소시간이 긴것부터 점화되도록 직열로 연결하였다.

각 뇌관들은 기본 장약으로 0.4그램의 PETN과 기폭 장약으로 0.3그램의 디아조디니트로페놀을 가지고 있고, 기폭 장약중 0.06그램은 압착하여 밀도가 1.6g/cc가 되도록 하고 나머지는 밀도가 1.1g/cc가 되도록 하였다. 모든 지발 뇌관의 웨이퍼 장약은 0.2그램의 Fe₂O₃/Al/B/pbSn/Se스노우 플로스(Snow Floss)(15.0/12.0/2.5/

48.6/18.9/3.0)를 이용하였고, 지발 장약으로는 BaO₂/Te/Se(40/40/20)을 사용하고, 연소시간이 각각 1, 2.9, 4.5 및 9초가 되도록 양과 길이를 조절하였다.

[참고예 2]

제 4 도에 예시한 방법에 의해 두개의 비지발 뇌관을 길이 1.5m, 외경

, 내경

인 폴리에틸렌 관으로 연결하고, 기폭 개스 혼합 및 점화실과 이들도 동일한 치수의 관(길이 30m)으로 연결한 다음 기폭 개스의 종류를 여러가지로 변화시켜 공급하여 소기하고 폭발 시켰다. 두 뇌관의 폭파 시간을 측정하여 기폭 개스의 화염전파 속도를 측정하였다. 결과는 다음과 같다.

산소 공급량과 B형 인조 개스의 공급량을 0.2ℓ/min로 하고 제 2 도의 지발뇌관(연소시간은 전부 9초) 99개를 사용하여 참고예 1과 동일한 실험을 하였다. 뇌관중 98개는 전부 폭발하였고, 한개가 폭발하지 않았는데 이는 지발 장약이 파괴되어 있었는데 기인하였다.

본 발명을 실시하는데는 사용하는 기폭 개스에는 별다른 제한을 받지는 않지만, 비교적 화염 전파속도가 큰 것(최소한 2,000m/s 이상)을 이용하는 것이 유리하다. 또 제 4 도에 예시한대로 방전 점화를 할 경우에는 일산화탄소나 탄산개스를 가진 연소생성물이 생성되어, 혼합 및 점화 장치로 부터 수분을 제거하고 방전 기구가 부식하거나 더러워지지 않도록 하는 것이 좋다.

Claims (1)

1. 밀봉된 탄피, 기폭 개스 혼합물과 점화장약에 인접한 공간을 가지는 상기한 탄피의 열폭발 에너지의 작용에 응하여 연소되는 상기한 탄피내의 점화장약, 탄피외부로부터 상기한 공간으로 연장되어 상기한 점화 장약과 직접 연락되어 기폭 개스 혼합물을 제한된 흐름으로 점화장약의 연소를 위한 상기 공간내의 폭발위치로 운반하는 첫번째 도관, 상기한 연소를 위한 제한된 흐름이 폭발하기 전에 상기 기폭 개스 혼합물 이외의 개스를 상기 공간에서 정화하기 위한 두번째 도관으로 구성되어, 기폭 개스의 흐름이 연속적으로 첫번째 도관으로부터 상기한 공간과 두번째 도관을 지나며 전술한 대로 상기한 공간을 정화한 다음 첫번째 도관내의 기폭 개스가 폭발되어 생성되는 열 폭발 에너지를 상기 점화장약의 연소를 위한 상기한 공간에 전달하게 하는 비전기적으로 점화되는 뇌관.

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