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KR20000031281A - Device for separating combined structure - Google Patents

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KR20000031281A
KR20000031281A KR1019980047235A KR19980047235A KR20000031281A KR 20000031281 A KR20000031281 A KR 20000031281A KR 1019980047235 A KR1019980047235 A KR 1019980047235A KR 19980047235 A KR19980047235 A KR 19980047235A KR 20000031281 A KR20000031281 A KR 20000031281A
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KR
South Korea
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propellant
cylinder body
cylinder
piston
explosion pressure
Prior art date
Application number
KR1019980047235A
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Korean (ko)
Inventor
정의승
이영무
이경원
조광래
Original Assignee
장근호
한국항공우주연구소
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Publication date
Application filed by 장근호, 한국항공우주연구소 filed Critical 장근호
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    • B64G1/645Separators
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

PURPOSE: A device for separating a combined structure is provided to prevent the damages of the exactness of operation for separating in a moment at a specific time and a loaded material on operation. CONSTITUTION: When an electric operation signal is transmitted to an igniter(1), a propellant(3) is exploded by the igniter so that the pressure of explosion is generated in a cylinder(6). In addition, a piston(9) is operated with the impellent force caused by the pressure of explosion so that an operation shaft(10) of the piston beats the end of a fixing bolt(14) combined with a separation nut(12) with a momentary strong force, and the displacement is prevented since the operation is stopped by a hanging sill(7). Herein, the operation is completed by separating the fixing bolt for restricting two structures from the separation nut.

Description

결합 구조물의 분리장치Separation device of coupling structure

본 발명은 결합된 두 구조물을 해체시키는 분리장치에 관한 것으로, 두 구조물의 결합을 순간적으로 분리시키며 분리시 다른 물체에 손상을 가하지 않도록 작동하는 결합 구조물의 분리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a separating device for disassembling the two structures combined, and relates to a separating device of the coupling structure that acts to instantly separate the coupling of the two structures and does not damage other objects during separation.

결합된 구조물을 순간적으로 분리시키는 장치는 과학연구 및 탐사용 로켓과 위성 발사용 발사체에 필연적으로 적용되는 로켓의 단분리와 위성체의 분리에 적용되는 장치로서 과학관측 로켓 및 우주 발사체를 임무수행 요구 고도 및 위성의 진입궤도에 도달시키기 위해서는 비행중량의 감소가 요구되며, 이를 위해 비행시 연소종료된 로켓 추진기관의 분리나 이탈이 필수적인 것이다.The device that instantly separates the combined structure is applied to the separation of the rocket and the separation of the satellite, which is inevitably applied to scientific research and exploration rockets and satellite launch vehicles. In order to reach the orbit of the satellite, a reduction in flight weight is required. For this purpose, separation or departure of the rocket propulsion engine that has been terminated during flight is essential.

이와같이 높은 고도나 우주공간에서 로켓 및 위성체를 분리시키는 기술이 필요하게 되며 이를 총칭한 분리기술은 고도의 설계기술과 더불어 가장 핵심적인 부품인 분리장치의 개발이 필연적이다.As such, a technology for separating rockets and satellites at high altitude or space is required. In general, the separation technology is inevitably required to develop a separation device, which is a key component along with a high design technology.

또한 본 발명은 로켓이나 인공위성 발사용 로켓에서 탑재물의 보호외피를 특정고도에서 벗겨주는 기두 개방시스템, 위성체 궤도 진입시 로켓몸체로 부터 인공위성을 분리시켜주는 위성체 분리시스템, 비행 추력효율 증대를 위해 추진기관 및 관련부품 조립체들을 로켓몸체로 부터 분리시켜 주는 단분리 시스템 등에 광범위하게 적용되는 기술이다.In addition, the present invention is a head opening system for removing the protective shell of the payload in a rocket or satellite launching rocket at a specific altitude, a satellite separation system that separates the satellite from the rocket body when entering the satellite orbit, propulsion engine and to increase flight thrust efficiency This technology is widely applied to a single separation system that separates related component assemblies from a rocket body.

이러한 분리장치에서 가장 요구되는 기술은 무엇보다 작동상의 정확성과 작동시 파편들에 의해 탑재물이 손상을 입지 않아야 하는 것으로 탑재물의 손상은 인공위성 수행상에 치명적인 역효과를 유발하게 된다.The most demanding technique of such a separation device is, above all, that the payload should not be damaged by debris during operation and the payload will cause a fatal adverse effect on the performance of the satellite.

따라서 본 발명은 작동상의 정확성과 작동시 파편의 최소화 및 파편의 낮은 비산성을 충족시켜 탑재물의 손상을 방지하는 것이다.Therefore, the present invention is to prevent the damage of the payload by meeting the operational accuracy and minimization of the debris during operation and low scattering of the debris.

본 발명은 특정시간에 순간적으로 분리시켜주는 작동의 정확성과 작동시 탑재물의 손상을 방지하도록 구성되는 분리장치를 제공하는 것으로,The present invention is to provide a separation device configured to prevent the damage of the payload during operation and the accuracy of the operation to be separated immediately at a specific time,

이러한 본 발명은 전기적 작동신호를 받는 착화기와, 상기 착화기에 의해 점화되 폭발압을 발생시키는 추진제가 내장되는 기폭기와, 상기 기폭기가 일측에 결합되어 추진제의 폭발압이 작용하는 실린더가 형성되는 실린더몸체와, 상기 실린더몸체의 실린더에 삽입되 추진제의 폭발압에 의해 작동하는 피스톤과, 상기 기폭기의 대향측에서 실린더몸체에 끼워져 전단핀에 의해 고정되는 분할너트와, 상기 분할너트에 체결되는 고정볼트와, 상기 분할너트의 대향측에서 고정볼트에 체결되는 고정너트로 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.The present invention is a cylinder body that is formed with a ignition receiving the electric operation signal, a propellant is built by the igniter ignited by the igniter to generate an explosion pressure, the cylinder is coupled to one side of the explosive pressure action of the propellant And a piston inserted into the cylinder of the cylinder body and operated by the explosion pressure of the propellant, a split nut inserted into the cylinder body on the opposite side of the detonator and fixed by a shear pin, and a fixed bolt fastened to the split nut. And a fixing nut fastened to the fixing bolt at the opposite side of the split nut.

도 1 과 도 2 는 본 발명의 적용예를 나타낸 작동상태의 사시도1 and 2 are a perspective view of an operating state showing an application example of the present invention

도 3 내지 도 5 는 본 발명의 작동상태를 나타낸 일부 단면도3 to 5 is a partial cross-sectional view showing an operating state of the present invention

도 6 은 본 발명의 기폭기를 나타낸 일부 단면도6 is a partial cross-sectional view showing the initiator of the present invention.

도 7 은 도 3 에서의 A-A선 측단면도7 is a side cross-sectional view taken along the line A-A in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

1.착화기 2.기폭기 3.추진제1.Ignition machine 2.Aerator 3.Propellant

4.보호판 5.실린더몸체 6.실린더4.Protector 5.Cylinder Body 6.Cylinder

7.걸림턱 9.피스톤 10.작동축7.Jumping Jaw 9.Piston 10.Operating Shaft

12.분할너트 13.전단핀 14.고정볼트12. Split nut 13. Shear pin 14. Fixing bolt

15.고정너트15. Fixing nuts

본 발명은 전기적인 신호로 추진제인 화약을 점화시켜 두 구조물을 결합하고 있는 구속력을 해체시켜 특정시간에 순간적으로 분리시키는 것으로, 이와같은 본 발명의 일 실시예 구조는 도면에 도시한 도 1 내지 도 7 에서 자세히 나타내고 있다.The present invention is to ignite the gunpowder as an electrical signal to release the binding force that combines the two structures to separate at a specific time instant, such an embodiment structure of the present invention is shown in Figures 1 to It is shown in detail in 7.

본 발명의 분리장치는 도 1 과 도 2 에서 보는 바와같이 탑재물(100)과 추진기관(101)을 결속하고 있는 결합체(102)에 설치되어 전기적인 신호를 받아 순간적으로 결합체(102)의 구속력을 해체시켜 탑재물(100)과 추진기관(101)을 분리시키는 것이다.As shown in FIGS. 1 and 2, the separation device of the present invention is installed in the coupling body 102 that binds the payload 100 and the propulsion engine 101 to receive an electrical signal to instantly bind the coupling body 102. By dismantling to separate the payload 100 and the propulsion engine 101.

결합체(102)의 양측에 설치되는 본 발명의 구조는 도 3 내지 도 7 과 같이 전기적인 신호를 받아 추진제(3)인 화약을 점화시켜 폭발시키는 착화기(1)와, 이 착화기(1)에 의해 점화되어 폭발을 일으키는 추진제(3)가 내장되는 기폭기(2)와, 상기 기폭기(2)가 일측에 결합되 추진제(3)의 폭발압이 작용하는 실린더(6)가 관통되게 형성되는 실린더몸체(5)와, 상기 폭발압이 작용하는 실린더(6)에 삽입되는 피스톤(9)과, 실린더몸체(5)에 결합되는 기폭기(2)의 대향측에 끼워져 전단핀(13)에 의해 결합되는 분할너트(12)와, 이 분할너트(12)에 체결되는 고정볼트(14)와, 고정볼트(14)의 다른 일측에 체결되는 고정너트(15)로 구성된다.The structure of the present invention installed on both sides of the assembly 102 is an igniter (1) for igniting and exploding by ignition of the propellant (3) by receiving an electrical signal as shown in Figs. Protons (2) that is built by the propellant (3) that is ignited by the explosion to be built, and the initiator (2) is coupled to one side to form a cylinder (6) through which the explosion pressure of the propellant (3) acts through Shear pin 13 is fitted to the opposite side of the cylinder body (5), the piston (9) inserted into the cylinder (6) acting the explosion pressure, and the detonator (2) coupled to the cylinder body (5) It consists of a split nut 12 coupled by a fixed nut 14, which is fastened to the split nut 12, and a fixed nut 15 fastened to the other side of the fixed bolt 14.

상기 기폭기(2)는 일측에 전기적인 신호를 받아 화약을 점화시켜 폭발을 일으키는 착화기(1)가 결합되는데, 이 착화기(1)는 공지된 기술을 적용할 수 있고 착화기(1)에 의해 점화되 폭발하는 추진제(3)를 착화기(1)와 접하도록 내부에 내장시키되 추진제(3)를 보호하는 추진제 보호판(4)을 추진제(3)의 양측에 설치하여 추진제(3)를 기폭기(2)에 내장시킨다.The detonator 2 is coupled to the igniter 1 to receive an electrical signal on one side to ignite the gunpowder to cause an explosion, the igniter 1 can apply a known technique and the igniter 1 The propellant (3), which is ignited and exploded by the igniter, is built in contact with the igniter (1), and propellant protection plates (4) are provided on both sides of the propellant (3) to protect the propellant (3). It is embedded in the detonator (2).

기폭기(2)와 나사결합 되는 실린더몸체(5)는 내측에 추진제(3)의 폭발압이 작용하는 실린더(6)가 관통되게 형성 되는데, 실린더(6)내에는 결합된 기폭기(2)의 대향측에 걸림턱(7)을 형성시켜 실린더몸체(5)를 구성하고, 이 실린더몸체(5)의 실린더(6)내에는 오링(11)이 외주연에 끼워진 피스톤(9)을 삽입시키는데 피스톤(9)은 폭발압이 작용하는 대향측면에 작동축(10)을 소유하도록 한다.The cylinder body 5, which is screwed with the initiator 2, is formed such that a cylinder 6 through which the explosion pressure of the propellant 3 acts penetrates through the inside of the cylinder 6. The locking jaw 7 is formed on the opposite side of the cylinder body 5 to form the cylinder body 5, and in the cylinder 6 of the cylinder body 5, the O-ring 11 is inserted into the piston 9 fitted on the outer circumference thereof. The piston 9 allows the operating shaft 10 to be possessed on the opposite side on which the explosion pressure acts.

상기 기폭기(2)의 대향측으로 실린더몸체(5)에 끼워져 결합되는 분할너트(12)는 실린더몸체(5)의 내측 걸림턱(7)에 밀착되게 끼워져 전단핀(13)으로 고정되는데, 분할너트(12)는 2개 이상으로 등분되 나눠져서 각기 전단핀(13)이 끼워져 실린더몸체(5)에 고정되며 가장 이상적인 분할너트(12)의 구조는 등간격지게 3등분으로 나눠지고 각기 전단핀(13)이 끼워져 고정되는 구조이다.The split nut 12, which is inserted into the cylinder body 5 and coupled to the opposite side of the aerator 2, is fitted in close contact with the inner locking jaw 7 of the cylinder body 5 and fixed with a shear pin 13. The nut 12 is divided into two or more, and each shear pin 13 is fitted into the cylinder body 5, and the structure of the most ideal split nut 12 is divided into three equal parts at equal intervals and each shear pin (13) is fitted and fixed.

실린더몸체(5)에 전단핀(13)으로 고정된 분할너트(12)에 체결되는 고정볼트(14)는 양측단에 볼트 나사산이 형성되 그 일측단이 분할너트(12)에 체결되고 다른 일측은 고정너트(15)에 체결된다.The fixing bolt 14 fastened to the split nut 12 fixed to the cylinder body 5 with the shear pin 13 has bolt threads formed at both ends thereof, and one end thereof is fastened to the split nut 12, and the other side thereof. It is fastened to the fixing nut (15).

이와같은 구성의 본 발명은 기폭기(2)나 실린더몸체(5)가 하나의 구조물에 고정되고 이 구조물과 대응하여 결합되는 또하나의 구조물에는 고정볼트(14)가 체결되는 고정너트(15)가 고정되어 고정볼트(14)의 체결력에 의해 두 구조물이 결합되는 것이다.In the present invention having the configuration described above, the fixing nut 15 to which the fixing bolt 14 is fastened to another structure in which the detonator 2 or the cylinder body 5 is fixed to one structure and correspondingly coupled to the structure. Is fixed and the two structures are coupled by the fastening force of the fixing bolt (14).

본 발명의 조립은 먼저 기폭기(2)에 양측이 보호판(4)으로 감싸인 추진제(3)를 내장시키고 그 대향측으로 착화기(1)를 결합시킨 후, 피스톤(9)을 실린더(6)내에 삽입시킨 실린더몸체(5)에 나사결합하게 되는데 나사결합시 기밀성을 위해 기폭기(2)와 실린더몸체(5)와의 사이에 오링(8)을 끼워 결합시킨다.In the assembly of the present invention, first, the propellant 3, which is surrounded by the protective plate 4 at both sides, is embedded in the detonator 2, and the igniter 1 is coupled to the opposite side, and then the piston 9 is connected to the cylinder 6. It is screwed to the cylinder body (5) inserted into the inside is coupled to the O-ring (8) between the aerator (2) and the cylinder body (5) for airtightness when screwing.

다음으로 기폭기(2)가 결합된 실린더몸체(5)의 대향쪽에 분할너트(12)를 삽입하고 전단핀(13)을 끼워서 분할너트(12)를 실린더몸체(5)에 고정시키게 되는데 전단핀(13)은 억지 끼움이 되어 고정후 이탈이 방지 된다.Next, the split nut 12 is inserted into the opposite side of the cylinder body 5 to which the aerator 2 is coupled and the shear pin 13 is inserted to fix the split nut 12 to the cylinder body 5. (13) is forcibly fitted to prevent the departure after fixing.

다음은 양측단에 볼트 나사산이 형성된 고정볼트(14)를 이용해 분할너트(12)와 고정너트(15)를 구속해 체결하면 구조물의 결합이 완료되는 것이다.Next, when the bolts are formed on both sides of the fixing bolts 14 formed by using the fixing nuts 14 to restrain the coupling nut 12 and the fixing nuts 15, the coupling of the structure is completed.

이와같은 구조로 조립된 본 발명은 착화기(1)에 전기적인 작동신호가 전달되면 착화기(1)에 의해 추진제(3)가 폭발하여 실린더(6)내에 폭발압이 발생하게 되며 이 폭발압에 의한 추력으로 피스톤(9)이 작동해 피스톤(9)의 작동축(10)이 순간적인 강한 힘으로 분할너트(12)에 체결된 고정볼트(14)의 끝단부를 타격하고 걸림턱(7)에 의해 작동이 멈추어 이탈이 방지 된다.In the present invention assembled in such a structure, when an electrical operation signal is transmitted to the igniter 1, the propellant 3 is exploded by the igniter 1, so that an explosion pressure is generated in the cylinder 6 and the explosion pressure is generated. The piston 9 is actuated by the thrust of the piston 9 so that the actuating shaft 10 of the piston 9 hits the end of the fixing bolt 14 fastened to the split nut 12 with an instantaneous strong force, and the locking jaw (7). This stops the operation and prevents the departure.

상기 작동축(10)의 강한 타격으로 고정볼트(14)가 체결된 분할너트(12)에 그 힘이 전달되어 분할너트(12)를 고정하고 있는 전단핀(13)에 가해져 전단핀(13)이 절단되면서 분할너트(12)가 실린더몸체(5)에서 이탈되 두 구조물의 구속력이 순간적으로 해체되는 것이다.The force is transmitted to the split nut 12 to which the fixing bolt 14 is fastened by the strong impact of the working shaft 10, and is applied to the shear pin 13 fixing the split nut 12 to the shear pin 13. The cut nut 12 is separated from the cylinder body 5 while being cut, and the binding force of the two structures is momentarily dismantled.

따라서 두 구조물을 구속하고 있는 고정볼트(14)를 실린더몸체(5)에서 분리시킴으로써 작동이 완료되는데, 이 과정에서 발생하는 파편은 고정볼트(14)가 실린더몸체(5)에서 이탈하며 3등분되는 분할너트(12)를 들 수 있는데, 분할너트(12)는 작동상 고정볼트(14)에 체결된 상태로 실린더몸체(5)에서 이탈한 후, 고정볼트(14)에서 떨어져 나가므로 낮은 비산성을 갖게 되어 탑재물이나 구조물에 손상을 입히지 않게 되는 것이다.Therefore, the operation is completed by separating the fixing bolt 14, which binds the two structures from the cylinder body (5), the debris generated in this process is separated from the cylinder body (5) by the fixing bolt (14) is divided into three A split nut 12 may be included. The split nut 12 is separated from the cylinder body 5 in a state of being fastened to the fixing bolt 14 in operation, and then is separated from the fixing bolt 14 so that the split nut 12 is low in acidity. It will have no damage to payloads or structures.

본 발명은 작동의 정확성과 작동상에서 발생하는 파편이 적고 파편의 낮은 비산성으로 탑재물이나 구조물에 손상을 가하지 않아, 위성체 추진기관의 분리스시템 뿐만아니라 구조물의 순간적인 분리가 요구되는 분야 및 안전과 위험의 영향이 고려되는 분야에 적용이 용이한 것이다.The present invention is a field and safety that requires an instantaneous separation of the structure as well as the separation system of the satellite propulsion engine as it does not damage the payload or the structure due to the small amount of debris generated in the operation accuracy and operation and low scattering of the fragments. It is easy to apply in areas where the effects of risks and risks are considered.

Claims (4)

전기적 작동신호에 의해 추진제(3)가 폭발하여 두 구조물의 결합을 해체시키는 분리장치를 구성함에 있어서,In constructing a separation device in which the propellant (3) is exploded by the electrical operation signal to break the coupling of the two structures, 착화기(1)에 의해 점화되 폭발압을 발생시키는 추진제(3)가 내장되는 기폭기(2)와,A detonator 2 into which a propellant 3 is ignited by the igniter 1 and generates an explosion pressure; 상기 기폭기(2)가 일측에 결합되어 추진제(3)의 폭발압이 작용하는 실린더(6)가 형성되는 실린더몸체(5)와,A cylinder body 5 in which the detonator 2 is coupled to one side to form a cylinder 6 on which the explosion pressure of the propellant 3 is applied; 상기 실린더몸체(5)의 실린더(6)에 삽입되 추진제(3)의 폭발압에 의해 작동하는 피스톤(9)과,A piston 9 inserted into the cylinder 6 of the cylinder body 5 and operated by the explosion pressure of the propellant 3; 상기 기폭기(2)의 대향측에서 실린더몸체(5)에 끼워져 전단핀(13)에 의해 고정되는 분할너트(12)와,A split nut 12 fitted to the cylinder body 5 on the opposite side of the initiator 2 and fixed by the shear pin 13; 상기 분할너트(12)에 체결되도록 양측에 볼트 나사산이 형성되는 고정볼트(14)와,A fixing bolt 14 having bolt threads formed at both sides to be fastened to the split nut 12, 상기 분할너트(12)의 대향측에서 고정볼트(14)에 체결되는 고정너트(15)로 구성되는 것을 특징으로 하는 결합 구조물의 분리장치.Separating device of the coupling structure, characterized in that consisting of a fixing nut 15 is fastened to the fixing bolt 14 on the opposite side of the split nut (12). 청구항 1 에서, 실린더몸체(5)의 내측에서 추진제(3)의 폭발압이 작용하는 실린더(6)내에 걸림턱(7)이 형성되 피스톤(9)의 작동을 멈추게 하며 이탈을 방지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 결합 구조물의 분리장치.In claim 1, the locking jaw 7 is formed in the cylinder 6 in which the explosion pressure of the propellant 3 acts on the inside of the cylinder body 5 to stop the operation of the piston 9 and prevent it from being detached. Separator for the coupling structure characterized in that. 청구항 1 에서, 실린더(6)내에 삽입되 추진제(3)의 폭발압에 의해 작동하는 피스톤(9)은 폭발압이 작용하는 대향측면에 작동축(10)을 형성하여 구성되는 것을 특징으로 하는 결합 구조물의 분리장치.The coupling (9) according to claim 1, characterized in that the piston (9) inserted into the cylinder (6) and operated by the explosion pressure of the propellant (3) is formed by forming the operating shaft (10) on the opposite side on which the explosion pressure acts. Separation device of structure. 청구항 1 에서, 전단핀(13)에 의해 실린더몸체(5)에 고정되는 분할너트(12)는 등간격지게 3등분으로 나눠지고 각기 전단핀(13)이 끼워져 실린더몸체(5)에 고정되는 것을 특징으로 하는 결합 구조물의 분리장치.In claim 1, the split nut 12 fixed to the cylinder body 5 by the shear pin 13 is divided into three equally spaced and each shear pin 13 is fitted to be fixed to the cylinder body (5) Separator for the coupling structure characterized in that.
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