JP6726848B2

JP6726848B2 - Ignition safety device

Info

Publication number: JP6726848B2
Application number: JP2016091132A
Authority: JP
Inventors: 孝尚佐伯; 浩仁大塚; 成寿佐野
Original assignee: IHI Aerospace Co Ltd; Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: IHI Aerospace Co Ltd; Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: JP2017198165A

Description

本発明は、点火安全装置に関し、特に、高寿命で小型の点火安全装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ignition safety device, and more particularly, to an ignition safety device having a long life and a small size.

ロケットに搭載されるロケットモータの推進薬点火装置は、通常、点火用火工品と、当該点火用火工品に接続された点火用電気回路と、ブースター（伝爆薬）とを備えている。
このような点火装置においては、点火用電気回路に電流を供給すると、点火用火工品が電気的に発火し、その爆発的な燃焼（爆轟）により発生した衝撃波が、伝爆路を経由してブースターに衝突する。これにより、ブースターも発火して爆発的に燃焼（爆轟）し、発生した衝撃波が衝突することにより、推進薬の発火に至る。 A propellant ignition device for a rocket motor mounted on a rocket usually includes an ignition pyrotechnic product, an ignition electric circuit connected to the ignition pyrotechnic product, and a booster (explosive charge).
In such an ignition device, when a current is supplied to the electric circuit for ignition, the pyrotechnic for ignition is electrically ignited, and the shock wave generated by the explosive combustion (detonation) passes through the explosive passage. Then hit the booster. As a result, the booster also ignites and explosively burns (detonates), and the generated shock waves collide with each other, resulting in ignition of the propellant.

このように構成された点火装置において、点火用電気回路は、電磁波、静電気等による電気干渉を受けて誤作動を起こしやすい。点火用電気回路の誤作動により点火用火工品が誤発火すると、ロケット打ち上げ前の意図しない時点で推進薬が発火する可能性があり好ましいことではない。そのため、点火用火工品が誤発火した場合であっても、推進薬の発火に至ることがないよう、安全装置が設けられている（特許文献１、２参照）。 In the ignition device configured as described above, the electric circuit for ignition is apt to malfunction due to electrical interference due to electromagnetic waves, static electricity, and the like. If the ignition pyrotechnic product erroneously ignites due to a malfunction of the electric circuit for ignition, the propellant may ignite at an unintended time before launching the rocket, which is not preferable. Therefore, even if the pyrotechnic for ignition is accidentally ignited, a safety device is provided so as not to ignite the propellant (see Patent Documents 1 and 2).

これらの安全装置（SAD; Safe Arm Device）は、例えば、点火用火工品とブースターとの間に配置されたシャッタ或いは円板状または円筒状のロータと、これらシャッタやロータを回転駆動する電動トルクモータとから構成されている。
ロータの場合、互いに対向配置された点火用火工品とブースターの組の数だけ貫通孔（伝爆孔）が設けられている。 These safety devices (SAD: Safe Arm Device) are, for example, a shutter or a disk-shaped or cylindrical rotor arranged between a pyrotechnic product for ignition and a booster, and an electric motor for rotationally driving these shutters and rotors. It is composed of a torque motor.
In the case of the rotor, the through holes (explosion holes) are provided as many as the number of sets of pyrotechnics for ignition and boosters arranged to face each other.

ロケット打ち上げ前において、ロータは、伝爆孔のない遮蔽部が点火用火工品とブースターとの間に位置する状態（セーフ（Safe）状態）にある。この状態では、仮に点火用火工品が誤発火した場合であっても、発生した衝撃波はロータの遮蔽部によって遮られ、ブースターに衝突することはない。これにより、推進薬の誤発火が防止される。
そして、ロケット打ち上げ前のカウントダウン中における所定の時点において、ロータは、電動トルクモータにより所定の角度だけ回転させられ、伝爆孔が点火用火工品とブースターとの間に位置する状態（アーム（Arm）状態）に置かれる。この状態で、点火指令により作動した点火用電気回路により点火用火工品が着火し、発生した衝撃波がブースターに衝突し、最終的に推進薬の発火に至る。これにより、ロケットは打ち上げられる。 Before launching the rocket, the rotor is in a state (a safe state) in which a shield without a transmission hole is located between the ignition pyrotechnic and the booster. In this state, even if the ignition pyrotechnic product erroneously ignites, the generated shock wave is shielded by the shield portion of the rotor and does not collide with the booster. This prevents accidental ignition of the propellant.
Then, at a predetermined time point during the countdown before launching the rocket, the rotor is rotated by a predetermined angle by the electric torque motor, and the blast hole is located between the ignition pyrotechnic and the booster (arm ( Arm) state). In this state, the ignition pyrotechnic product is ignited by the ignition electric circuit operated by the ignition command, the generated shock wave collides with the booster, and finally the propellant is ignited. This launches the rocket.

特開２０１２−１９７６９２号公報JP2012-197292A 特開昭５７−１８１９５２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 57-181952

ところで、近年、ロケットにより打ち上げられた探査機を小惑星、彗星等の天体に接近または着陸させ、これらの天体を観測するプロジェクトが、種々計画されている。
このようなプロジェクトの中には、天体に接近または着陸した探査機からインパクタと呼ばれる物体を天体の表面に向けて発射し、飛散した天体の岩石片、砂粒等を捕集することを意図しているものがある。 By the way, in recent years, various projects have been planned in which a spacecraft launched by a rocket approaches or lands on asteroids, comets, and other celestial bodies and observes these celestial bodies.
In such projects, it is intended to launch an object called an impactor from the spacecraft approaching or landing on the celestial body toward the surface of the celestial body, and collecting scattered rock fragments, sand grains, etc. There is something.

このようなインパクタを発射する手段としては、当該インパクタに大きな運動量を与える必要があることから、爆薬を用いることが有効である。この爆薬は、点火装置を作動させることにより発火するよう構成されるが、当該点火装置が意図しない時点で作動（誤作動）し、爆薬が発火（誤発火）すると、インパクタが失われ、天体の岩石片、砂粒等を捕集することができなくなるおそれがある。また、爆薬の誤発火により、探査機本体が損傷を受けたり、探査機が計画された軌道から逸脱したりするなどして、探査機に搭載された他の機器による観測も十分に行えなくなる可能性がある。
このような事態に陥ることを防止するための方策として、上記点火装置に、ロケットモータ用推進薬点火装置に用いられているものと同様の安全装置を装備することが考えられる。 As a means for firing such an impactor, it is effective to use explosives because it is necessary to give the impactor a large momentum. This explosive is designed to ignite by operating the ignition device, but when the ignition device operates (malfunctions) at an unintended time point and explosives ignite (misfire), the impactor is lost and There is a risk that it will not be possible to collect rock fragments, sand grains, etc. In addition, due to accidental ignition of explosives, the spacecraft body may be damaged, or the spacecraft may deviate from the planned orbit, making it impossible for other equipment installed on the spacecraft to perform sufficient observations. There is a nature.
As a measure for preventing such a situation, it is conceivable to equip the ignition device with a safety device similar to that used in the rocket motor propellant ignition device.

しかしながら、ロケットモータ用推進薬点火装置の安全装置を、探査機のインパクタ発射用爆薬の点火装置に適用する場合、以下のような問題点が存在する。
（１）ロケットモータ用推進薬点火装置の安全装置は、シャッタ或いはロータやこれらを作動させる電動トルクモータをその構成部材として含むため、全体としてサイズ及び重量が大きく、小型軽量化が厳しく求められる探査機への搭載は、事実上不可能である。
（２）探査機は、ロケットによる打ち上げから観測対象の天体への到達まで数年を要することが通常である。一方、ロケットモータ用推進薬点火装置の安全装置は、電動トルクモータをその構成部材として含んでいるが、電動トルクモータのような電気機器が、宇宙環境において、数年に及ぶ長期間にわたり正常に作動し得る状態を保持する可能性は非常に低い。したがって、探査機が天体に到達した時点で安全装置をセーフ状態からアーム状態に切り替えようとしても、電動トルクモータが正常に作動せず、切り替えが行えない事態が起こり得る。これでは、爆薬の誤発火は防止できても、インパクタを発射できないことになり好ましいことではない。 However, when the safety device of the rocket motor propellant ignition device is applied to the impactor ignition explosive ignition device of the spacecraft, there are the following problems.
(1) Since the safety device for a rocket motor propellant ignition device includes a shutter or a rotor and an electric torque motor for operating these as its constituent members, the size and weight of the device as a whole are large, and it is strictly required to be small and lightweight. It is virtually impossible to mount on a machine.
(2) It usually takes several years for a spacecraft to be launched from a rocket and reach the celestial body to be observed. On the other hand, a safety device for a rocket motor propellant ignition device includes an electric torque motor as its constituent member, but an electric device such as an electric torque motor is normally operated in a space environment for a long period of several years. It is very unlikely that it will remain operational. Therefore, even if the safety device tries to switch from the safe state to the arm state when the spacecraft reaches the celestial body, the electric torque motor may not operate normally and the switching may not be performed. This can prevent the accidental ignition of the explosive, but cannot fire the impactor, which is not preferable.

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、小型軽量化を実現し得ると共に、数年に及ぶ長期間にわたり確実に作動し得る状態を保持することが可能な点火安全装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to realize a reduction in size and weight, and an ignition safety that can maintain a state in which it can reliably operate for a long period of several years. The purpose is to provide a device.

上記した目的を達成するべく、本発明に係る点火安全装置は、点火用電源装置と接続された点火用火工品と、前記点火用火工品と伝爆路を介して対向配置された被点火火工品と、前記伝爆路を閉鎖する位置と前記伝爆路を開放する位置との間で移動可能であって、その移動方向における一方の端部に遮蔽板部を備えるピストンと、前記点火用火工品の発火に先立って発火すると共に、当該発火時に発生するガスの圧力により、前記伝爆路を閉鎖する位置から前記伝爆路を開放する位置へ前記ピストンを移動させるピストン駆動用火工品と、前記伝爆路と交差するように形成されたピストン収容凹部を有する本体と、を備え、前記ピストン収容凹部は、その内部を前記ピストンの前記遮蔽板部が気密に摺動し得る大きさに構成された遮蔽板部収容部を備え、前記ピストンは、前記遮蔽板部が前記遮蔽板部収容部に収容された状態において、前記伝爆路を閉鎖する。 In order to achieve the above-mentioned object, an ignition safety device according to the present invention includes an ignition pyrotechnic product connected to an ignition power supply device, and an ignition pyrotechnic product opposed to the ignition pyrotechnic product via a blast passage. Ignition pyrotechnics, movable between a position for closing the explosive passage and a position for opening the explosive passage, and a piston provided with a shield plate portion at one end in the moving direction , with fire prior to ignition of the ignition pyrotechnics, the pressure of the gas generated during the firing, the piston for moving the piston from a position closing the front Kiden爆路into position to open the heat transfer爆路A driving pyrotechnic product; and a main body having a piston accommodating recess formed so as to intersect the explosive passage, the piston accommodating recess slidingly seals the shielding plate portion of the piston inside thereof. The shield plate portion accommodating portion configured to be movable is provided, and the piston closes the transmission path in a state where the shield plate portion is accommodated in the shield plate portion accommodating portion .

本発明に係る点火安全装置によれば、伝爆路を閉鎖する位置と開放する位置との間で移動可能なピストンの駆動源として、信頼性の高い火工品を採用したので、ロータや電動トルクモータをその構成部材として含む従来の点火安全装置と比較して、格段に高寿命で小型・軽量であって、宇宙環境においても長期間にわたり正常にして確実に作動し得る状態を保持可能な点火安全装置を提供することができるという非常に優れた効果がもたらされる。 According to the ignition safety device of the present invention, since a highly reliable pyrotechnic product is used as the drive source of the piston movable between the position where the transmission passage is closed and the position where the transmission passage is opened, the rotor and the electric Compared to the conventional ignition safety device that includes a torque motor as its constituent member, it has a significantly longer life, is smaller and lighter, and can maintain a state where it can operate normally and reliably for a long time even in a space environment. The great advantage is that an ignition safety device can be provided.

本発明に係る点火安全装置の斜視透視図である。It is a perspective perspective view of the ignition safety device which concerns on this invention. 本発明に係る点火安全装置の（Ａ）セーフ状態における断面図及び（Ｂ）アーム状態における断面図である。It is sectional drawing in the (A) safe state of the ignition safety device which concerns on this invention, and (B) sectional view in an arm state. 本発明に係る点火安全装置の本体の（Ａ）中央部断面図及び（Ｂ）上記（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。It is the (A) central part sectional drawing of the main body of the ignition safety device which concerns on this invention, and (B) AA arrow view in the said (A). 本発明に係る点火安全装置のピストンの（Ａ）大径側側面図、（Ｂ）正面図及び（Ｃ）小径側側面図である。It is the (A) large diameter side side view, the (B) front view, and the (C) small diameter side side view of the piston of the ignition safety device which concerns on this invention. 本発明に係る点火安全装置における（Ａ）伝爆路の構成を示す断面図及び（Ｂ）伝爆路の構成の変形例を示す図である。It is sectional drawing which shows the structure of (A) transmission passage in the ignition safety device which concerns on this invention, and (B) It is a figure which shows the modification of the structure of transmission passage.

以下、本発明に係る点火安全装置を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る点火安全装置の斜視透視図である。図２は、本発明に係る点火安全装置の断面図であり、図２（Ａ）はセーフ状態を、図２（Ｂ）はアーム状態を、それぞれ示している。図３（Ａ）は、本発明に係る点火安全装置の本体の中央部断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）におけるＡ−Ａ矢視図である。図４は、本発明に係る点火安全装置のピストンを示す図であって、図４（Ａ）は大径側側面図、図４（Ｂ）は正面図、図４（Ｃ）は小径側側面図である。
なお、以下において、本装置を構成する部材の上下方向の相対的位置関係は、便宜的に、図２に示された状態に基づいて説明される。 Hereinafter, an ignition safety device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective perspective view of an ignition safety device according to the present invention. 2A and 2B are cross-sectional views of the ignition safety device according to the present invention. FIG. 2A shows a safe state and FIG. 2B shows an arm state. FIG. 3(A) is a central sectional view of the main body of the ignition safety device according to the present invention, and FIG. 3(B) is a view on arrow AA in FIG. 3(A). 4A and 4B are views showing a piston of an ignition safety device according to the present invention, in which FIG. 4A is a large diameter side view, FIG. 4B is a front view, and FIG. 4C is a small diameter side. It is a figure.
It should be noted that, in the following, the relative positional relationship in the up-down direction of the members constituting the present device will be described based on the state shown in FIG. 2 for convenience.

本発明に係る点火安全装置は、図１に示すように、本体１００と、点火用火工品２００と、ブースター３００（被点火火工品）と、ピストン４００と、ピストン駆動用火工品５００と、シアピン６００と、緩衝部材７００と、安全ピン８００と、を備えている。
なお、点火対象の爆薬（図示せず）は、例えば、上記したような探査機からのインパクタの発射に用いられるものとすることができ、本装置の下方に配置されている。 As shown in FIG. 1, the ignition safety device according to the present invention includes a main body 100, an ignition pyrotechnic product 200, a booster 300 (ignition pyrotechnic product), a piston 400, and a piston driving pyrotechnic product 500. A shear pin 600, a cushioning member 700, and a safety pin 800.
The explosive to be ignited (not shown) can be used, for example, to launch the impactor from the probe as described above, and is disposed below the present device.

本体１００には、図３（Ａ）に示すように、その上面の中央部に、上側第１凹部（第１の凹部）１１０が形成されており、当該上側第１凹部１１０には、図２に示すように、点火用火工品２００が挿入され固定されている。また、本体１００には、その下面の中央部の上側第１凹部１１０と対向する位置に、下側凹部（第２の凹部）１２０が形成されており、図２に示すように、ブースター３００が挿入され固定されている。 As shown in FIG. 3A, the main body 100 has an upper first recessed portion (first recessed portion) 110 formed in the central portion of the upper surface thereof. As shown in, the pyrotechnic product 200 for ignition is inserted and fixed. In addition, a lower recess (second recess) 120 is formed in the main body 100 at a position facing the upper first recess 110 at the center of the lower surface thereof, and as shown in FIG. Inserted and fixed.

一方、本体１００の、上側第１凹部１１０と下側凹部１２０との間の薄肉部１３０には、点火用火工品２００が発火した際、爆轟によって生じる衝撃波をブースター３００に向けて伝播するための円形の伝爆孔１３５が、上側第１凹部１１０と下側凹部１２０とを連通するよう当該薄肉部１３０を貫通して形成されている。 On the other hand, in the thin portion 130 of the main body 100 between the upper first concave portion 110 and the lower concave portion 120, when the ignition pyrotechnic 200 is ignited, a shock wave generated by the detonation is propagated toward the booster 300. A circular explosive hole 135 is formed through the thin portion 130 so as to connect the upper first recess 110 and the lower recess 120.

また、本体１００の伝爆孔１３５の近傍には緩衝空洞１４０が形成されており、当該緩衝空洞１４０は、逃がし孔１４５を介して上側第１凹部１１０と連通している。これら逃がし孔１４５及び緩衝空洞１４０は、点火用火工品２００が発火した際、爆轟により生じる衝撃波を受け入れ、本体１００に作用する衝撃荷重を緩和するために設けられたものである。これにより、本装置、及び、本装置の近傍に配置された電気機器など他の機器の破損を防止することができる。 A buffer cavity 140 is formed in the main body 100 in the vicinity of the power transmission hole 135, and the buffer cavity 140 communicates with the upper first recess 110 via the escape hole 145. The escape holes 145 and the buffer cavities 140 are provided to receive a shock wave generated by a detonation when the ignition pyrotechnic 200 is ignited and to reduce a shock load acting on the main body 100. As a result, it is possible to prevent damage to this device and other devices such as electric devices arranged in the vicinity of this device.

点火用火工品２００は、筐体と、当該筐体の内部に装填された点火用爆薬と、当該点火用爆薬を発火させるために、その一端が点火用爆薬と接触しており、他端が点火用電源装置（図示せず）に接続された、点火用電気回路を構成する電線２１０とから成っている。 The ignition pyrotechnic 200 has a casing, an ignition explosive loaded in the casing, and one end in contact with the ignition explosive for igniting the ignition explosive, and the other end. Is connected to an ignition power supply device (not shown) and constitutes an electric circuit 210 for ignition.

ブースター３００は、円筒状の筐体３１０と、当該筐体３１０の内部に装填されたブースター爆薬３２０とから成り、筐体３１０が本体１００に締結部材等（図示せず）により固定されることで、下側凹部１２０に固定されている。なお、ブースター３００の下面は、下側凹部１２０の下部の空間１７０を介して、点火対象の爆薬（図示せず）と対向している。 The booster 300 includes a cylindrical casing 310 and a booster explosive 320 loaded inside the casing 310, and the casing 310 is fixed to the main body 100 by a fastening member or the like (not shown). , Is fixed to the lower recess 120. The lower surface of the booster 300 faces the explosive (not shown) to be ignited via the space 170 below the lower recess 120.

また、本体１００には、図３（Ａ）に示すように、緩衝空洞１４０が設けられている側とは反対側の側面から中央部に向かって、段階的に上下方向の寸法が縮小するように構成されたピストン収容凹部１５０が形成されている。ピストン収容凹部１５０は、ピストン４００を収容し得るように構成されている。 In addition, as shown in FIG. 3A, the main body 100 is configured such that the vertical dimension is gradually reduced from the side surface opposite to the side where the buffer cavity 140 is provided toward the central portion. The piston accommodating recess 150 configured as described above is formed. The piston housing recess 150 is configured to house the piston 400.

ピストン４００は、図４に示すように、それぞれが円柱形状を有する大径部４１０、中径部４２０及び小径部４３０と、小径部４３０からピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）に突出する遮蔽板部４４０とから成っている。そして、遮蔽板部４４０から小径部４３０への移行部にはピストン第１肩部４３５が、小径部４３０から中径部４２０への移行部にはピストン第２肩部４２５が、中径部４２０から大径部４１０への移行部にはピストン第３肩部４１５が、それぞれ形成されている。 As shown in FIG. 4, the piston 400 includes a large-diameter portion 410, a medium-diameter portion 420, and a small-diameter portion 430 each having a cylindrical shape, and a shield plate portion protruding from the small-diameter portion 430 in the piston axial direction (XX). It consists of 440 and. Then, the piston first shoulder 435 is provided at the transition portion from the shield plate portion 440 to the small diameter portion 430, the piston second shoulder 425 is provided at the transition portion from the small diameter portion 430 to the medium diameter portion 420, and the medium diameter portion 420. A third piston shoulder portion 415 is formed at each transition portion from the large diameter portion 410 to the large diameter portion 410.

一方、ピストン収容凹部１５０は、ピストン４００の大径部４１０より僅かに大きな直径を有する大径部１５２と、ピストン４００の小径部４３０より僅かに大きな直径を有する小径部１５４と、その内部をピストン４００の遮蔽板部４４０が気密に摺動し得る大きさに構成された遮蔽板部収容部１５６と、ピストン収容凹部１５０が本体１００の側面に開口する部位と大径部１５２との間に形成された拡径部１５１と、から構成されている。そして、遮蔽板部収容部１５６から小径部１５４への移行部にはピストン収容凹部第１肩部１５５が、小径部１５４から大径部１５２への移行部にはピストン収容凹部第２肩部１５７が、それぞれ形成されている。 On the other hand, the piston accommodating recess 150 includes a large diameter portion 152 having a diameter slightly larger than the large diameter portion 410 of the piston 400, a small diameter portion 154 having a diameter slightly larger than the small diameter portion 430 of the piston 400, and the inside thereof. The shield plate portion 440 of 400 is formed between the shield plate portion accommodating portion 156 configured to be able to slide in an airtight manner and the large diameter portion 152 and the portion where the piston accommodating recess 150 is opened to the side surface of the main body 100. The expanded diameter portion 151 is formed. Then, the piston housing recess first shoulder 155 is provided at the transition portion from the shielding plate housing 156 to the small diameter portion 154, and the piston housing recess second shoulder 157 is provided at the transition portion from the small diameter portion 154 to the large diameter portion 152. Are formed respectively.

また、遮蔽板部収容部１５６は、伝爆孔１３５と交差するように形成されており、これにより、伝爆孔１３５は、遮蔽板部収容部１５６を挟んで上部伝爆孔１３６と下部伝爆孔１３７とに分断されている。また、遮蔽板部収容部１５６は、伝爆孔１３５との交差部位において、図３（Ｂ）に示すように、すなわち伝爆孔１３５の中心軸方向で見た場合に、当該伝爆孔１３５を完全に包絡するような広がりを有するものとして構成されている。そして、上部伝爆孔１３６と、遮蔽板部収容部１５６と、下部伝爆孔１３７とは、全体として、点火用火工品２００が発火した際、爆轟によって生じる衝撃波をブースター３００に向けて伝播するための伝爆路を形成している。 Further, the shielding plate portion accommodating portion 156 is formed so as to intersect with the blasting hole 135, whereby the blasting hole 135 sandwiches the shielding plate portion accommodating portion 156 and the upper blasting hole 136 and the lower blasting hole 136. It is divided into a blast hole 137. Further, the shield plate accommodating portion 156 is located at the intersection with the blast hole 135 as shown in FIG. 3B, that is, when viewed in the central axis direction of the blast hole 135. Is formed so as to completely envelop. The upper blast hole 136, the shielding plate portion accommodating portion 156, and the lower blast hole 137, as a whole, direct the shock wave generated by the detonation toward the booster 300 when the ignition pyrotechnic 200 is ignited. It forms an explosive path for propagation.

ピストン４００の遮蔽板部４４０は、ピストン収容凹部１５０の遮蔽板部収容部１５６に収容された状態において、上記伝爆路を閉鎖するための部位である。遮蔽板部４４０は、図４（Ｂ）に示すように、ピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）と平行な上側及び下側の２つの平面４４４を有するものとして形成されており、当該２つの平面４４４のそれぞれが、上部伝爆孔１３６及び下部伝爆孔１３７のそれぞれを閉鎖する機能を有している。なお、２つの平面４４４は、図４（Ｃ）に示すように、小径部４３０と同径の２つの部分円筒面４４２によって互いに接続されていることが望ましい。このような形状であれば、小径部４３０と同径の円柱部に対して、上側及び下側の平面４４４が形成されるようにフライス加工等を施すことで、遮蔽板部４４０を容易に形成することができる。ただし、２つの平面４４４を接続する部位の形状は、上記したものに限られない。ただし、遮蔽板部４４０のピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）の投影形状が、小径部４３０の同方向の投影形状に包絡されるようなものであることが必要である。 The shield plate part 440 of the piston 400 is a part for closing the explosive passage in a state of being housed in the shield plate part housing part 156 of the piston housing recess 150. As shown in FIG. 4B, the shield plate portion 440 is formed as having two upper and lower flat surfaces 444 parallel to the piston axial direction (XX), and the two flat surfaces 444 are formed. Has a function of closing the upper transmission hole 136 and the lower transmission hole 137, respectively. Note that the two flat surfaces 444 are preferably connected to each other by two partial cylindrical surfaces 442 having the same diameter as the small diameter portion 430, as shown in FIG. 4C. With such a shape, the shielding plate portion 440 can be easily formed by milling the cylindrical portion having the same diameter as the small diameter portion 430 so that the upper and lower flat surfaces 444 are formed. can do. However, the shape of the portion connecting the two planes 444 is not limited to the above. However, it is necessary that the projection shape of the shield plate portion 440 in the piston axis direction (XX) is enveloped by the projection shape of the small diameter portion 430 in the same direction.

なお、ピストン第１肩部４３５の近傍の小径部４３０の外周面、及び、大径部４１０の外周面には、それぞれ、全周にわたる溝が形成され、それぞれの溝にＯリング４５０が嵌め込まれている。 It should be noted that grooves are formed over the entire circumference on the outer peripheral surface of the small diameter portion 430 near the piston first shoulder portion 435 and the outer peripheral surface of the large diameter portion 410, and the O-ring 450 is fitted into each groove. ing.

また、ピストン４００の遮蔽板部４４０の、ピストン第１肩部４３５の近傍の部位には、ピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）と直交する方向に延びるピストン側シアピン受容孔４４６が形成され、本体１００には、図３（Ａ）に示すように、図２（Ａ）に示す状態（セーフ状態）においてピストン側シアピン受容孔４４６と同軸を成すよう延びる本体側シアピン受容孔１５９が形成されている。ピストン側シアピン受容孔４４６は、貫通孔であっても、止まり孔であってもよい。また、本体側シアピン受容孔１５９は、本体１００の表面から、ピストン側シアピン受容孔４４６まで達する貫通孔である。そして、ピストン側シアピン受容孔４４６には、図１に示すように、本体側シアピン受容孔１５９を経てシアピン６００が挿し込まれており、当該シアピン６００は、適当な方法で本体１００に固定されている。
このシアピン６００は、後述するロケット打ち上げ時の振動によるピストン４００の移動を防止し得ると共に、後述するピストン駆動用火工品５００の発火によりピストン４００が移動した際には、剪断により破断するような強度を有するものとして構成されている。
なお、ここでは、ピストン側シアピン受容孔４４６を遮蔽板部４４０に設けた例について説明したが、ピストン側シアピン受容孔４４６は、ピストン４００の他の部位（ただし、図２（Ａ）に示す状態（セーフ状態）において、伝爆路を横断しない部位）に設けてもよい。この場合であっても、本体側シアピン受容孔１５９は、図２（Ａ）に示す状態（セーフ状態）においてピストン側シアピン受容孔４４６と同軸に延びるように配置されるべきであることは、言うまでもない。 Further, a piston side shea pin receiving hole 446 extending in a direction orthogonal to the piston axial direction (XX) is formed in a portion of the shield plate portion 440 of the piston 400 near the piston first shoulder portion 435, and the main body 100 As shown in FIG. 3(A), a main body side shear pin receiving hole 159 extending so as to be coaxial with the piston side shear pin receiving hole 446 is formed in the state (safe state) shown in FIG. 2(A). The piston side sheer pin receiving hole 446 may be a through hole or a blind hole. The main body side shear pin receiving hole 159 is a through hole that extends from the surface of the main body 100 to the piston side shear pin receiving hole 446. Then, as shown in FIG. 1, the shear pin 600 is inserted into the piston side shear pin receiving hole 446 via the main body side shear pin receiving hole 159, and the shear pin 600 is fixed to the main body 100 by an appropriate method. There is.
The shear pin 600 can prevent the movement of the piston 400 due to the vibration at the time of launching the rocket, which will be described later, and when the piston 400 moves due to the ignition of the piston driving pyrotechnic 500, which will be described later, the shear pin 600 will be broken by shearing. It is configured to have strength.
Here, the example in which the piston-side shear pin receiving hole 446 is provided in the shielding plate portion 440 has been described, but the piston-side shear pin receiving hole 446 may be provided at another portion of the piston 400 (however, the state shown in FIG. 2A). In the (safe state), it may be provided in a portion which does not cross the explosive passage. Even in this case, needless to say, the main body side shear pin receiving hole 159 should be arranged so as to extend coaxially with the piston side shear pin receiving hole 446 in the state (safe state) shown in FIG. 2A. Yes.

ピストン収容凹部１５０の大径部１５２の上方に位置する本体１００の上面には上側第２凹部（第３の凹部）１６０が形成され、当該上側第２凹部１６０にピストン駆動用火工品５００が挿入され固定されている。また、当該上側第２凹部１６０の底部とピストン収容凹部１５０の大径部１５２とは、駆動ガス伝送路１６５を介して連通している。 An upper second recess (third recess) 160 is formed on the upper surface of the main body 100 located above the large diameter portion 152 of the piston housing recess 150, and the piston driving pyrotechnic 500 is formed in the upper second recess 160. Inserted and fixed. Further, the bottom portion of the upper second recess 160 and the large diameter portion 152 of the piston housing recess 150 are in communication with each other via the drive gas transmission path 165.

ピストン駆動用火工品５００は、筐体と、当該筐体の内部に装填されたピストン駆動ガス発生用火薬と、当該ピストン駆動ガス発生用火薬を発火させるために、その先端部がピストン駆動ガス発生用火薬と接触しており、他端部が点火用電源装置に接続された、点火用電気回路を構成する電線５１０とから成っている。 The piston driving pyrotechnic 500 has a casing, a piston driving gas generating explosive loaded inside the casing, and a tip end portion of the piston driving gas generating explosive for igniting the piston driving gas generating explosive. It consists of an electric wire 510 that is in contact with the generating powder and has the other end connected to the ignition power supply device and that constitutes an electric circuit for ignition.

緩衝部材７００は、円筒部７１０と、フランジ部７２０とから成り、円筒部７１０がピストン収容凹部１５０の拡径部１５１に挿入された状態で、フランジ部７２０が本体１００の側面に適当な方法で（例えば、図２に示されたようにネジ７２５を用いて）固定されている。また、円筒部７１０の先端部外周には、全周にわたってリング状の凹部７１５が形成されている。
一方、ピストン４００の大径部４１０の外周部からは、図４に示すように、ピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）にリング状の凸部４６０が突出している。 The cushioning member 700 includes a cylindrical portion 710 and a flange portion 720. With the cylindrical portion 710 inserted in the expanded diameter portion 151 of the piston accommodating recess 150, the flange portion 720 is formed on the side surface of the main body 100 by an appropriate method. It is fixed (eg, using screws 725 as shown in FIG. 2). In addition, a ring-shaped recess 715 is formed on the entire outer circumference of the tip of the cylindrical portion 710.
On the other hand, as shown in FIG. 4, a ring-shaped convex portion 460 protrudes in the piston axial direction (XX) from the outer peripheral portion of the large diameter portion 410 of the piston 400.

緩衝部材７００は、後述するようにピストン駆動用火工品５００のピストン駆動ガス発生用火薬を発火させることによりピストン４００が移動した際、当該ピストン４００の衝突による衝撃を緩和すると共に、当該ピストン４００を捕捉する機能を有するものである。すなわち、緩衝部材７００は、ピストン４００が移動した際、ピストン４００の凸部４６０を、円筒部７１０の先端部外周に設けられた凹部７１５が受容し、当該凸部４６０を挟み込むようにして捕捉するよう構成されている。このため、凹部７１５の周縁の直径Ｄｄは、ピストン４００の凸部４６０の内径Ｄｐと同じかこれよりも僅かに大きく構成されている。これにより、ピストン４００が緩衝部材７００に衝突した際、ピストン４００の凸部４６０が緩衝部材７００の凹部７１５に締り嵌めの状態で嵌まり込むこととなり、ピストン４００を確実に捕捉して跳ね返りを防止することができる。その結果、ピストン４００の移動により一旦開放された伝爆路が、跳ね返ったピストン４００の遮蔽板部４４０により再び閉鎖されてしまうことを防止できる。 As will be described later, the cushioning member 700 mitigates the impact caused by the collision of the piston 400 when the piston 400 moves by igniting the piston driving gas generating explosive of the piston driving pyrotechnic 500, and the piston 400 It has a function of capturing. That is, when the piston 400 moves, the cushioning member 700 receives the convex portion 460 of the piston 400 by the concave portion 715 provided on the outer circumference of the distal end portion of the cylindrical portion 710 and sandwiches the convex portion 460 to capture the convex portion 460. It is configured as follows. Therefore, the diameter Dd of the peripheral edge of the concave portion 715 is the same as or slightly larger than the inner diameter Dp of the convex portion 460 of the piston 400. As a result, when the piston 400 collides with the cushioning member 700, the convex portion 460 of the piston 400 fits into the recessed portion 715 of the cushioning member 700 in an interference-fitting state, so that the piston 400 is reliably captured and prevented from rebounding. can do. As a result, it is possible to prevent the explosive passage that was once opened by the movement of the piston 400 from being closed again by the shield plate portion 440 of the piston 400 that has rebounded.

また、緩衝部材７００は、その中央部に貫通孔７３０を備え、安全ピン８００を挿入することができるように構成されている。本発明に係る点火安全装置を搭載した探査機の打ち上げ前の準備作業中においては、探査機の周辺に作業員が立ち入ることになるが、このような状況で、ピストン駆動用火工品５００が誤発火すると、図らずもピストン４００が左方へ移動して装置がアーム状態となり、作業員に悪影響を与えるおそれがある。そのため、探査機の周辺に作業員が立ち入る状況においては、緩衝部材７００に設けられた貫通孔７３０に安全ピン８００を挿入し、その先端をピストン４００の大径部４１０の、凸部４６０により形成された凹部の底面４７０に当接させ、基端部を装置周辺の適当な構造体に固定しておく。これにより、ピストン４００は安全ピン８００によって移動が規制された状態となり、仮にピストン駆動用火工品５００が誤発火した場合であっても、装置がアーム状態となることを防止できる。なお、当該安全ピン８００は、探査機の打ち上げ前の準備作業の終了時など、探査機の周辺に作業員が立ち入る必要がなくなった時点で取り外される。 Further, the cushioning member 700 is provided with a through hole 730 in the center thereof so that the safety pin 800 can be inserted therein. During the preparatory work before launch of the spacecraft equipped with the ignition safety device according to the present invention, a worker will enter the periphery of the spacecraft, but in such a situation, the piston drive pyrotechnic 500 If accidentally ignited, the piston 400 may unintentionally move to the left and the device may be armed, which may adversely affect the worker. Therefore, in a situation where a worker enters around the spacecraft, the safety pin 800 is inserted into the through hole 730 provided in the cushioning member 700, and the tip thereof is formed by the convex portion 460 of the large diameter portion 410 of the piston 400. The base end is fixed to an appropriate structure around the device by bringing it into contact with the bottom surface 470 of the recess. Thereby, the movement of the piston 400 is restricted by the safety pin 800, and even if the piston driving pyrotechnic 500 is accidentally ignited, it is possible to prevent the device from being armed. The safety pin 800 is removed when it is no longer necessary for a worker to enter the vicinity of the spacecraft, such as at the end of preparatory work before launching the spacecraft.

上記のように構成された本発明に係る点火安全装置の動作について、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して説明する。 The operation of the ignition safety device according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 2(A) and 2(B).

本発明に係る点火安全装置の組立状態において、ピストン４００はピストン収容凹部１５０の最奥部まで挿入された状態となっている。すなわち、この状態においては、ピストン４００の遮蔽板部４４０がピストン収容凹部１５０の遮蔽板部収容部１５６に気密に収容され、ピストン第１肩部４３５とピストン収容凹部第１肩部１５５とがピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）で接触し、ピストン４００の小径部４３０がピストン収容凹部１５０の小径部１５４に収容され、ピストン第２肩部４２５とピストン収容凹部第２肩部１５７とがピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）で接触し、ピストン４００の中径部４２０及び大径部４１０がピストン収容凹部１５０の大径部１５２に収容された状態となっている。この状態で、ピストン４００の中径部４２０とピストン収容凹部１５０の大径部１５２との間には、空洞１５８が形成されている。 In the assembled state of the ignition safety device according to the present invention, the piston 400 is in a state of being inserted to the innermost part of the piston housing recess 150. That is, in this state, the shield plate portion 440 of the piston 400 is airtightly housed in the shield plate portion housing portion 156 of the piston housing recess 150, and the piston first shoulder portion 435 and the piston housing recess first shoulder portion 155 form the piston. The small diameter portion 430 of the piston 400 is accommodated in the small diameter portion 154 of the piston housing recess 150, and the piston second shoulder portion 425 and the piston housing recess second shoulder portion 157 are in contact with each other in the axial direction of the piston. The contact is made at (XX), and the medium diameter portion 420 and the large diameter portion 410 of the piston 400 are accommodated in the large diameter portion 152 of the piston accommodation recess 150. In this state, a cavity 158 is formed between the medium diameter portion 420 of the piston 400 and the large diameter portion 152 of the piston housing recess 150.

この状態では、本体１００の薄肉部１３０に形成された伝爆孔１３６，１３７が、ピストン４００の遮蔽板部４４０によって完全に閉鎖されており、仮に点火用火工品２００が誤発火した場合であっても、ブースター３００、ひいては点火対象の爆薬が発火に至ることを防止している。すなわち、本装置はセーフ状態にある。 In this state, the blast holes 136 and 137 formed in the thin portion 130 of the main body 100 are completely closed by the shield plate portion 440 of the piston 400, and if the ignition pyrotechnic 200 erroneously ignites. Even if there is, the booster 300 and eventually the explosive to be ignited are prevented from igniting. That is, the device is in a safe state.

なお、本装置を、上記したような探査機からのインパクタ発射用の爆薬の点火装置に適用した場合、本装置は、探査機のロケットによる打ち上げ時の激しい振動に晒されることになる。このような激しい振動により、ピストン４００は、その慣性によって、図２（Ａ）において左方へ移動する可能性があるが、遮蔽板部４４０に挿入されたシアピン６００が、これを防止している。 When the present device is applied to the explosive igniter for ejecting an impactor from the probe as described above, the present device is exposed to severe vibration when the probe is launched by a rocket. Due to such inertia, the piston 400 may move to the left in FIG. 2A due to its inertia, but the shear pin 600 inserted in the shield plate portion 440 prevents this. ..

そして、点火対象の爆薬に点火する場合には、これに先立って、点火用電源装置から電線５１０を経由して点火用電気回路に電流を供給し、ピストン駆動用火工品５００のピストン駆動ガス発生用火薬を発火させる。すると、発生した高温高圧のガスが、駆動ガス伝送路１６５を経て空洞１５８に流入する。空洞１５８に流入したガスの圧力により、ピストン第３肩部４１５には、ピストン軸方向（Ｘ−Ｘ）に図２（Ａ）において左向きの力が作用し、ピストン４００は図２（Ａ）において左方へ移動する。この際、遮蔽板部４４０に挿入されたシアピン６００は、上述したように剪断により破断するので、ピストン４００の移動は妨げられない。そして、ピストン４００が左方へ移動することにより、遮蔽板部４４０による伝爆孔１３６，１３７の閉鎖は解除される。すなわち、本装置はアーム状態に置かれる（図２（Ｂ）参照）。 When the explosive to be ignited is ignited, prior to this, a current is supplied from the ignition power supply device to the electric circuit for ignition via the electric wire 510, and the piston drive gas of the piston drive pyrotechnic 500 is supplied. Ignite the explosive powder. Then, the generated high-temperature and high-pressure gas flows into the cavity 158 through the driving gas transmission path 165. Due to the pressure of the gas flowing into the cavity 158, a leftward force in the piston axial direction (XX) in FIG. 2A acts on the piston third shoulder 415, and the piston 400 moves in FIG. 2A. Move to the left. At this time, since the shear pin 600 inserted into the shield plate portion 440 is broken by shearing as described above, the movement of the piston 400 is not hindered. Then, by moving the piston 400 to the left, the closing of the blast holes 136 and 137 by the shielding plate portion 440 is released. That is, this device is placed in the arm state (see FIG. 2B).

このとき、ピストン４００は、ガスの高い圧力により高速で左方へ移動するが、ピストン収容凹部１５０の拡径部１５１に挿入し固定された緩衝部材７００が当該ピストン４００を捕捉するので、ピストン４００が右方へ跳ね返って、遮蔽板部４４０が再び伝爆路を閉鎖してしまうことを防止できる。 At this time, the piston 400 moves to the left at a high speed due to the high pressure of the gas, but since the cushioning member 700 inserted and fixed in the expanded diameter portion 151 of the piston housing recess 150 captures the piston 400, the piston 400 Can be prevented from bouncing to the right and the shielding plate portion 440 closing the explosive passage again.

このようにして、本装置がアーム状態となった後に、点火用電源装置から電線２１０を経由して点火用電気回路に電流が供給され、点火用火工品２００が発火すると、発生した衝撃波は伝爆路を経てブースター３００に衝突し、最終的には点火対象の爆薬の発火に至ることになる。 In this way, after the present device is armed, when a current is supplied from the ignition power supply device to the ignition electric circuit via the electric wire 210 and the ignition pyrotechnic 200 is ignited, the generated shock wave is generated. After hitting the booster 300 through the explosive passage, the explosive to be ignited is eventually ignited.

なお、上記実施例においては、点火用火工品２００からブースター３００への伝爆路を、図５（Ａ）に示すような構成のものとして説明した。すなわち、点火用火工品２００が挿入され固定される上側第１凹部１１０と、ブースター３００が挿入され固定される下側凹部１２０との間の薄肉部１３０に、上部伝爆孔１３６及び下部伝爆孔１３７と、これらの孔と交差する遮蔽板部収容部１５６とを形成し、これら上部伝爆孔１３６、遮蔽板部収容部１５６及び下部伝爆孔１３７が伝爆路を構成するものとした。 In addition, in the above embodiment, the explosive passage from the ignition pyrotechnic 200 to the booster 300 is described as having a configuration as shown in FIG. 5(A). That is, in the thin portion 130 between the upper first recess 110 into which the pyrotechnic 200 for ignition is inserted and fixed and the lower recess 120 into which the booster 300 is inserted and fixed, the upper transmission hole 136 and the lower transmission hole 136 are formed. A blast hole 137 and a shield plate accommodating portion 156 intersecting these holes are formed, and the upper blast hole 136, the shield plate accommodating portion 156 and the lower blast hole 137 constitute a blast passage. did.

本発明に係る点火安全装置における伝爆路の構成は、上記した態様に限定されるものではない。例えば、図５（Ｂ）に変形例を示すように、上側第１凹部１１０'と下側凹部１２０'を、薄肉部１３０'において互いに連通するようなものとして形成し伝爆路を構成してもよい。
このような構成であっても、遮蔽板部収容部１５６'内を気密に摺動し得るように構成された遮蔽板部４４０'によって、伝爆路を完全に閉鎖することが可能である。 The configuration of the blast passage in the ignition safety device according to the present invention is not limited to the above-mentioned aspect. For example, as shown in a modified example in FIG. 5B, the upper first recess 110 ′ and the lower recess 120 ′ are formed so as to communicate with each other in the thin portion 130 ′ to form a blast passage. Good.
Even with such a configuration, it is possible to completely close the blast passage by the shielding plate portion 440′ configured to be able to slide in the shielding plate portion housing portion 156′ in an airtight manner.

１００本体
１１０、１１０’ 上側第１凹部（第１の凹部）
１２０、１２０’ 下側凹部（第２の凹部）
１３０、１３０’ 薄肉部
１３５伝爆孔
１３６上部伝爆孔
１３７下部伝爆孔
１４０緩衝空洞
１５０ピストン収容凹部
１５６、１５６' 遮蔽板部収容部
１５８空洞
１５９本体側シアピン受容孔
１６０上側第２凹部（第３の凹部）
１６５駆動ガス伝送路
２００点火用火工品
２１０電線
３００ブースター
４００ピストン
４１０大径部
４２０中径部
４３０小径部
４４０、４４０' 遮蔽板部
４４６ピストン側シアピン受容孔
５００ピストン駆動用火工品
５１０電線
６００シアピン
７００緩衝部材
８００安全ピン 100 main body 110, 110' upper first recess (first recess)
120, 120' Lower recess (second recess)
130, 130' Thin-walled portion 135 Explosion hole 136 Upper explosion hole 137 Lower explosion hole 140 Buffer cavity 150 Piston accommodating recess 156, 156' Shield plate accommodating part 158 Cavity 159 Body side sheer pin receiving hole 160 Upper second recess ( Third recess)
165 Driving gas transmission line 200 Ignition pyrotechnic 210 Electric wire 300 Booster 400 Piston 410 Large diameter part 420 Medium diameter part 430 Small diameter part 440, 440' Shielding plate part 446 Piston side sheer pin receiving hole 500 Piston driving pyrotechnic product 510 Electric wire 600 Shear Pin 700 Cushioning Member 800 Safety Pin

Claims

An ignition pyrotechnic product connected to the ignition power supply device ,
An ignited pyrotechnic article that is arranged to face the ignition pyrotechnic article through a blast passage,
A piston that is movable between a position that closes the explosive passage and a position that opens the explosive passage , and that has a shield plate portion at one end in the movement direction ,
With fire prior to ignition of the ignition pyrotechnics, the pressure of the gas generated during the firing, the piston for moving the piston from a position closing the front Kiden爆路into position to open the heat transfer爆路Drive pyrotechnics,
A main body having a piston accommodating recess formed so as to intersect the explosive passage ,
The piston accommodating recess includes a shielding plate portion accommodating portion configured to have a size such that the shielding plate portion of the piston can slide in an airtight manner inside thereof.
The ignition safety device , wherein the piston closes the blast passage in a state where the shielding plate portion is accommodated in the shielding plate portion accommodating portion .

The ignition safety device according to claim 1, wherein the ignited pyrotechnic is a booster for igniting an explosive which is arranged with a space from the ignited pyrotechnic.

Before Symbol piston is in a position to close the heat transfer爆路, the piston accommodating recess and having a shape such that a cavity is formed between the gas generated during firing of the piston driving pyrotechnics the The ignition safety device according to claim 1, wherein the ignition safety device moves to a position where the explosive passage is opened by being introduced into the cavity.

Each of the piston and the body is formed with a sheer pin receiving hole coaxially arranged with each other when the piston is in a position to close the transmission path.
The ignition safety device according to claim 3, wherein a sheer pin is inserted and fixed across the both sheer pin receiving holes.

A buffer member is fixed to the opening of the piston housing recess of the main body,
The cushioning member is configured to absorb an impact caused by a collision with the piston and to capture the piston when the piston moves to a position where the explosive passage is opened. Ignition safety device described in.

The said buffer member has a through-hole for inserting the pin which abuts the said piston when the said piston is in the position which closes the said explosive passage, and contacts the said piston, and controls the movement of the said piston. Ignition safety device.

The main body has a first recess that is in communication with the blast passage and into which the ignition pyrotechnic product is inserted and fixed; and a second recess that is in communication with the blast passage and into which the ignited pyrotechnic product is inserted and fixed. Any one of claims 3 to 6, further comprising: a concave portion, a third concave portion that communicates with the cavity and into which the piston driving pyrotechnic product is inserted and fixed, and a buffer cavity that communicates with the first concave portion. Ignition safety device according to item 1.