폭발볼트{EXPLOSIVE BOLT}
본 발명은 폭발볼트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트몸체에 요홈부를 형성시켜 볼트를 분리시키는 데 필요한 화약량을 최소화함으로써 폭발볼트 작동시 발생하는 폭발 충격 및 파편을 최소화 할 수 있는 폭발 볼트에 관한 것이다. 일반적으로 두 기계부품의 결합을 위한 수단으로 볼트가 가장 많이 사용되어지고 있다고 해도 과언이 아닐만큼 다양한 부분에 다양한 형태의 체결용도로 볼트가 사용되고 있다. 그런데, 볼트로 결합되어 있는 두 부재를 순간적으로 분리하여야 할 필요가 있는 경우에는 통상적인 볼트로는 순간 분리가 불가능하므로, 순간적으로 볼트의 일정부분을 폭발시켜서 절단하는 폭발 볼트(explosive bolt)가 개발되었다. 이와 같은 폭발볼트에 관한 종래기술의 하나로서 대한민국 특허공보(등록번호 특1994-011913)에 게재된 폭발볼트가 도 1a에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 폭발볼트는 원통형의 폭발수단장착부(2)가 형성된 볼트몸체(1)와 그 원통형의 폭발수단장착부(4) 내부에 알.디.엑스(RDX)와 같은 분리화약(3)과 기폭장치(2)가 삽입되며, 그 기폭장치(2)로부터 볼트몸체(1)의 외부로 기폭장치(2)에 전기적 신호를 인가하기 위한 리드선(5)이 연결되고, 기폭장치(2) 상부의 폭발수단장착부(4) 내부에 밀폐용몰딩제(6)가 충진되어 구성된다. 상기와 같이 구성되는 종래의 폭발볼트는 두 개의 결합부재를 결합시키게 되며, 이와 같이 폭발볼트에 의하여 결합되어 있는 두 개의 결합부재는 볼트몸체(1)의 내부에 설치된 기폭장치(2)로 리드선(5)을 통해 신호가 인가됨에 의해 기폭장치(2)의 작동으로 분리화약(3)의 폭발이 발생되어 볼트몸체(1)가 두동강으로 분리되어 종국에는 두 결합부재의 분리 또는 방출이 일어나게 된다. 폭발볼트에 관한 또 다른 종래기술로서, 대한민국 공개특허공보(출원번호 10-1998-030186)에 게재된 폭발볼트가 도 2a에 도시되어 있는바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 폭발볼트는 원통형의 폭발수단장착부(14)가 형성된 볼트몸체(11)와 상기 볼트몸체(11)에 착탈가능토록 결합된 폭발수단(17)으로 구성되어 있으며, 상기 원통형의 폭발수단장착부(14)의 저면에는 분리화약(13)이 충전되어 있다. 상기 폭발 볼트에 의하여 두 기계부품이 결합된 상태에서 두 기계부품을 순간적으로 분리해야 되는 경우에는 상기 폭발수단(17)의 기폭에 의하여 상기 분리화약(13)이 폭발하면서 상기 폭발볼트가 분리되어 순간적으로 두 기계부품이 분리되도록 한다. 한편, 상기 종래기술에 의한 폭발볼트들의 폭발 후의 분리된 모습을 각각 도 1b 및 도 2b에 나타냈으며, 도 1b 및 2b에 도시된 바와 같이, 폭발후의 폭발볼트의 모습을 보면, 상기 종래의 폭발볼트들은 작동시 분리화약의 폭발에 의하여 엄청난 폭발 충격을 발생시키는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기와 같은 종래기술에 의한 폭발볼트를 사용하는 경우, 그 폭발시 발생하는 폭발충격은 폭발볼트가 설치된 주변의 중요한 전자장비나 민감한 센서류에 치명적인 충격량을 전달시켜 오작동 및 고장을 일으키는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 폭발볼트의 몸체에 요홈부를 형성시켜 볼트를 분리시키는 데 필요한 화약량을 최소화함으로써 폭발볼트 작동시 발생하는 폭발 충격 및 파편을 최소화할 수 있는 폭발 볼트를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a는 종래 기술에 의한 폭발볼트의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1b는 종래 기술에 의한 폭발볼트가 폭발한 후의 모습을 보여주는 사진을 나타낸 것이다. 도 2a는 종래 기술에 의한 또 다른 폭발볼트의 단면도를 나타낸 것이다. 도 2b는 종래 기술에 의한 또 다른 폭발볼트가 폭발한 후의 모습을 보여주는 사진을 나타낸 것이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발볼트의 단면도를 나타낸 것이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 폭발볼트의 단면도를 나타낸 것이다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발볼트에 형성된 요홈부가 환형인 경우로 도 3의 A-A'의 횡단면도를 나타낸 것이다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발볼트에 형성된 요홈부가 볼트몸체의 양측에 형성된 경우로 다른 실시예의 A-A'의 횡단면도를 나타낸 것이다. 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발볼트의 분리 전의 모습을 보여주는 사진을 나타낸 것이다. 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발볼트의 분리 후의 모습을 보여주는 사진을 나타낸 것이다. 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 부재와 결합된 폭발볼트의 분리 전의 모습을 보여주는 사진을 나타낸 것이다. 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 부재와 결합된 폭발볼트의 분리 후 모습의 사진을 나타낸 것이다. *** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *** 21 : 볼트몸체21a : 나사부 23 : 분리화약24 : 폭발수단장착부 27 : 점화장치28 : 요홈부 29 : 연결슬리브30 : 착화기
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 볼트몸체와, 상기 볼트몸체에 결합되어 상기 볼트몸체의 일정부분을 폭발시켜서 순간적으로 두 기계부품을 분리하기 위한 폭발수단을 포함하는 폭발볼트에 있어서, 상기 볼트몸체의 머리부분에 상기 볼트몸체의 길이방향으로 원통형의 폭발수단장착부가 형성되어 상기 폭발수단이 결합되며, 상기 볼트몸체의 나사부와 상기 볼트몸체에 형성된 원통형의 폭발수단장착부의 저면 사이에 요홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 폭발볼트를 제공한다. 본 발명은 상기 폭발수단이 상기 볼트몸체에 형성된 원통형의 폭발수단장착부의 내측저면에 충전되는 분리화약과, 그 분리화약의 상측에 설치되며 내부에 연결화약이 충전되는 연결슬리브와, 상기 연결슬리브에 충전된 연결화약을 점화시켜 분리화약을 기폭시키는 착화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발볼트를 제공한다. 또한, 상기 폭발수단은 상기 볼트몸체에 형성된 원통형의 폭발수단장착부의 내측저면에 충전되는 분리화약과, 그 분리화약의 상측에 설치되며 상기 분리화약을 기폭시키는 점화장치를 포함할 수 있다. 여기서 상기 점화장치는 데토네이터을 사용할 수 있다. 이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 폭발볼트의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폭발볼트의 단면도를 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폭발볼트는 두 기계부품을 결합하기 볼트몸체(21)와, 그 볼트몸체(21)와 나사체결방식 등으로 결합되며 볼트몸체(21)의 일정부분을 폭발시켜서 순간적으로 두 기계부품을 분리하기 위한 폭발수단으로 구성된다. 상기 폭발볼트는 상기 볼트몸체(21)의 머리부분에서 상기 볼트몸체(21)의 길이방향으로 원통형의 폭발수단장착부(24)가 형성되며 내부는 원통형의 폭발수단장착부가 형성되어 볼트몸체(21)와 착탈가능하게 또는 볼트몸체(21)와 일체로 결합된 폭발수단이 설치된다. 특히, 상기 볼트몸체(21)의 나사부(21a)와 상기 볼트몸체의(21)에 형성된 원통형의 폭발수단장착부(24)의 저면(24a) 사이에 요홈부(28)가 형성되어 있다. 상기 폭발수단은 상기 볼트몸체(21)에 형성된 원통형의 폭발수단장착부(24)의 내측 저면에 충전되는 분리화약(23)과, 그 분리화약(23)의 상측에 설치되어 내부에 연결화약(29a)이 충전된 연결슬리브(29)와, 상기 연결슬리브(29)에 충전된 연결화약(29a)을 점화시켜 상기 분리화약(23)을 기폭 시키는 착화기(30)를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 연결슬리브(29)의 재질이 17-4PH인 것이 사용될 수 있으며, 상기 분리화약(23)은 알.디.엑스(RDX)같은 화약이 사용될 수 있다. 이때 상기 착화기(30)은 둔감한 화약을 사용하며 전자파에 둔감한 알에프(RF) 필터를 삽입하고 콘넥터 핀은 유리금속 밀봉방법으로 만들어 진다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 폭발수단은 상기 볼트몸체(21)에 형성된 원통형의 폭발수단장착부(24)의 내측 저면에 충전되는 분리화약(23)과, 그 분리화약(23)의 상측에 설치되어 상기 분리화약(23)을 기폭 시키는 점화장치(27)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 점화장치(27)는 전기식 데토네이터 등이 사용된다. 한편, 도 5a와 5b는 요홈부(28)가 형성된 볼트몸체(21)의 A-A'의 단면도를 나타난 것으로, 상기 볼트몸체(21)의 나사부(21a)와 상기 볼트몸체의(21)에 형성된 원통형의 폭발수단장착부(24)의 저면(24a) 사이에 형성된 요홈부(28)는 도시된 바와 같이 환형의 요홈부이거나, 상기 볼트몸체(21)의 양측에 요홈부(28)가 형성되는 형태 등이 가능하다. 특히 바람직하게는 상기 요홈부(28)는 상기 분리화약(23)이 설치된 부근에 형성되는 것이 좋다. 이하, 본 발명에 따른 실시예의 폭발볼트의 작동에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 폭발볼트는 통상적으로 두 기계적 부품을 결합하였다가 분리할 필요성이 있을 때, 펄스에 의하여 순간적인 분리나 방출을 일으키게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 폭발볼트의 분리가 필요한 경우 상기 폭발수단인 착화기 또는 데토네이터에 전기적 신호가 가해지고, 그 전기적 신호에 의하여 연결화약의 점화 또는 데토네이터에 의해 상기 폭발볼트에 충전된 분리화약(23)이 기폭되어 상기 폭발볼트는 분리되게 된다. 이때, 상기 폭발볼트의 작동시 생성되는 충격파가 상기 볼트몸체(21)의 요홈부(28)가 형성된 곳에 집중되게 되어 상기 폭발볼트가 분리되게 된다. 이러한 폭발볼트의 분리과정을 나타낸 것으로, 도 6a와 7a는 분리 전의 모습을 도 6b와 7b는 분리 후의 모습을 나타낸 것이다. 또한 도 6a와 6b는 다른 부품과 결합되지 않은 상태이고, 도 7a와 7b는 다른 부품과 결합된 상태를 나타낸 것이다. 특히, 도 6b를 보면 알 수 있듯이 종래의 폭발볼트는 도 1b 또는 2b에서와 같이 폭발후의 모습이 볼트몸체가 바나나 껍질처럼 갈라지면서 예정된 절단면에서 볼트가 두 조각으로 분리되나, 본 발명의 실시예에 따른 폭발볼트는 전혀 갈라짐이 없이 상기 요홈부(28)가 형성된 부분에서 정확하게 두 조각으로 분리된다. 이때 분리시간은 1.4 msec이다. 여기서 적용된 나사규격은 일반적으로 AN(Air force-Navy Aeronautical Standard)규격으로 AN8 크기로 만들었다. 구체적인 예로, 상기 폭발볼트는 재질이 17-4PH(SUS630)이고, 외부나사규격은 1/2-20UNF-3A인 경우 상온, 저온 또는 고온에서 분리시험을 수행한 결과 종래의 폭발볼트에 사용되는 분리화약량의 1/3정도만 사용하더라도 폭발볼트를 분리할 수 있다. 또한, 폭발충격량도 종래의 폭발볼트에 의해 발생하는 충격량보다 1/4이상 감소된다. 여기서 요홈부의 형성으로 인한 폭발볼트의 강도의 감소는 강도가 큰 소재를 사용함으로써 구조강도 130% 증가시켰으며 부식성 측면도 크게 향상시켰다. 특히, 종래의 폭발볼트의 볼트몸체에 요홈부가 형성되지 않은 경우보다 요홈부가 형성된 경우에 필요한 충격량이 적으므로, 폭발볼트의 분리를 위해 필요한 분리화약량을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 필요한 분리화약량의 감소와 그에 따른 충격량의 감소로 분리화약의 폭발시 발생하는 충격 및 파편에 의한 폭발볼트의 주변에 있는 중요한 전자장비나 민감한 센서류 등에 미치는 치명적인 충격량을 감소시켜 전자장비나 센서류 등의 오작동 및 고장을 줄일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폭발볼트는 그 볼트몸체에 요홈부가 형성되어 상기 폭발볼트의 작동시 필요한 충격량을 줄임으로써, 상기 폭발볼트의 분리에 필요한 분리화약량을 최소화 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 폭발볼트는 분리화약량의 감소함으로써 폭발볼트 작동시 발생하는 폭발 충격 및 파편을 최소화 할 수 있게 되어 상기 폭발볼트가 설치된 곳의 장치의 오작동 및 고장을 줄일 수 있게 된다. |
