KR0175297B1 - Gun barrel made of fibric-reinforced plastic - Google Patents

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Abstract

내용 없음.No content.

Description

섬유 보강 플라스틱 포신Fiber reinforced plastic barrel

제1도는 점화면의 지역에 있는 포신의 감싸진 부분을 보여주는 도면이고, 그리고1 shows the wrapped part of the barrel in the area of the firing surface, and

제2도는 포신에 채용된 점화관의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of the ignition tube employed in the barrel.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 포신 2 : 섬유1: barrel 2: fiber

3 : 포신의 축선 4 : 점화면3: axis of barrels 4: ignition surface

5 : 점화통로 6 : 외부 윤곽부5: ignition path 6: outer contour

7 : 유리섬유 10 : 점화관7 glass fiber 10 ignition tube

12 : 점화링 13 : 나삿니12: ignition ring 13: thread

14 : 탄성층 15 : 활주부14 elastic layer 15 sliding part

16 : 오-링 17 : 머리부16: O-ring 17: head

18 : 비드 19 : 권선부18: Bead 19: Winding section

본 발명은 포신의 전장에 걸쳐서 축방향 및 원주방향으로 서로 직각으로 놓여있는 섬유를 가지고 있으며, 포신의 축에 직각으로 위치한 점화면을 가지고 있고, 점화면에는 점화관 헤드를 갖춘 적어도 한 개의 점화관이 놓여있고, 점화면이 점화링에 의하여 포신 상에서 둘러싸여지는 섬유 보강 플라스틱 포신에 관한 것이다.The present invention has fibers lying perpendicular to each other in the axial and circumferential directions over the entire length of the barrel, having an ignition surface positioned perpendicular to the axis of the barrel, and having at least one ignition tube with an ignition tube head on the ignition surface. And a fibrous reinforcement plastic barrel in which the ignition surface is surrounded on the barrel by the ignition ring.

섬유보강 플라스틱으로 형성된 포신을 사용하는 것은 DE-C2-3048596으로부터 수동 대전차 무기의 예로써 공지되어 있다. 그러한 포신은 1000bar 이상의 단기 압력을 흡수할 수 있다. 추진 장약의 점화를 위하여, 2개의 통로가 포신의 벽에 있고, 구조적인 목적 때문에, 이 통로는 포신의 축에 직각인 점화면 내에서 통상적인 거리를 두고 서로 인접하여 놓여있다. 축방향으로 연장된 유리섬유 외에도, 이미 폐쇄되어 있는 유리섬유 환형층은 상기 통로에 의해 절단되어서, 특히 점화면의 영역 내의 원주 강도와 방사상 팽창은 더 이상 유리섬유의 강도에 의해 결정되지 않고 유리-수지 합성부의치수 안정성에 의해 결정된다. 극단적인 압력 조건하에서, 특히 통로와 그 주변 사이의 지역에 있는 중간 섬유 틈들은 배제되지 않는다. 유리 섬유를 사용하는 것이 바람직하지만, 탄소, 아라미드(aramide) 또는 유사한 섬유들도 사용될 수 있다.The use of gun barrels formed from fiber reinforced plastics is known from DE-C2-3048596 as an example of passive antitank weapons. Such barrels can absorb short-term pressures above 1000 bar. For the ignition of the propelling charge, two passages are on the wall of the barrel, and for structural purposes, these passages are placed next to each other at typical distances within the ignition surface perpendicular to the barrel's axis. In addition to the axially extending glass fibers, the already closed glass fiber annular layer is cut by the passage so that the circumferential strength and radial expansion in the area of the ignition surface are no longer determined by the strength of the glass fibers, It is determined by the dimensional stability of the resin synthesis portion. Under extreme pressure conditions, especially intermediate fiber gaps in the area between the passage and its surroundings are not excluded. It is preferred to use glass fibers, but carbon, aramide or similar fibers may also be used.

본 발명의 주 목적은 포신의 원주 강도 및 적어도 1개의 점화관과 연결되는 연결부의 강도를 증가시키는 것이다.It is a primary object of the present invention to increase the circumferential strength of the barrel and the strength of the connection that connects with at least one ignition tube.

본 목적은, 단면이 원형인 윤곽선을 갖는 비드(bead) 가 점화면의 지역 내에서 포신상에 제공되고, 비드 위에 다른 섬유가 파형의 형태로 놓이며, 이 섬유는 15 내지 25°사이의 각도로 점화면과 교차하고, 적어도 1개의 점화관이 포신의 벽 내에 고정되고, 점화관 헤드가 포신의 축에 관하여 점화링 내에서 방사상으로 활주할 수 있는 것을 특징으로 하는 서문에서 언급된 형태의 포신에 의하여 해결된다.The object is that a bead having a contour with a circular cross section is provided on the barrel within the area of the ignition surface, on which the other fibers are laid in the form of a wave, the fibers being angled between 15 and 25 degrees. A barrel of the type mentioned in the foreword, characterized in that it intersects with the furnace ignition surface, at least one ignition tube is fixed in the wall of the barrel, and the ignition tube head can slide radially within the ignition ring about the axis of the barrel. Is solved.

이는, 대전차 무기의 포신에 있어서, 원주방향의 응력을 흡수하는데 도움이 되고 일반적으로 금속으로 형성되어 있는 점화링에 의하여 해결된다. 점화관을 위한 두 개의 고정 지점이 있을 때, 하나는 포신의 벽 내에 있고 다른 하나는 점화링 내에 있는 것은 바람직하지 않다. 금속 및 섬유-플라스틱 합성물 내에서의 압력파의 차등 전파 때문에, 대부분 짧은 시간동안 점화링으로 점화관을 결합하게 된다. 부분적으로 절단된 섬유들은 인장 응력의 흡수에 무익하기 때문에, 섬유/수지 경계면에서의 전단력은 단기 응력을 견딜 수 없다. 점화관의 헤드에 있는 고정점때문에 포신과 점화관의 결합부에서 응력 집중과 전단 하중이 발생할 수 있다. 이러한 바람직하지 않은 효과들은 본 발명에 의해 완전하게 제거된다.This is solved by the ignition ring, which helps to absorb the circumferential stress in the barrel of the anti-tank weapon and is generally formed of metal. When there are two fixing points for the ignition tube, it is not desirable that one is in the wall of the barrel and the other in the ignition ring. Due to the differential propagation of pressure waves in metal and fiber-plastic composites, the ignition tube is coupled to the ignition ring for the most part. Since partially cut fibers are useless in absorbing tensile stress, the shear force at the fiber / resin interface cannot withstand short term stress. Due to the fixed point in the head of the ignition tube, stress concentrations and shear loads can occur at the joint of the barrel and the ignition tube. These undesirable effects are completely eliminated by the present invention.

점화링과 점화관 헤드는 직접적으로 단단하게 결합되지 않는 동시에 그 결합이 훼손되지 않아서, 추진 가스가 점화링 지역 내에서 배출된다. 오-링 등의 탄성 수단에 의하여 매우 간단한 방법으로 밀봉이 이루어진다. 점화통로 주위에 있는 권선부를 변경하는 것은 점화관과 점화링 사이의 기계적 분리를 가능하게 한다.The ignition ring and the ignition tube head are not directly rigidly coupled and at the same time the engagement is not compromised, so that the propellant gas is discharged in the ignition ring area. Sealing is accomplished in a very simple manner by means of elastic means such as an o-ring. Changing the windings around the ignition path allows for mechanical separation between the ignition tube and the ignition ring.

본 발명에 따라서 포신과 점화링 내에 점화관을 장착함에 있어서, 포신 및 점화링 직영에 대한 상당히 큰 제조 공차가 허용된다. 특히, 이것은 NC 작업 기계상의 제작에 있어서 공구의 수명을 상당히 연장시킨다.In mounting the ignition tube in the barrel and the ignition ring according to the invention, a fairly large manufacturing tolerance for the barrel and the ignition ring direct is allowed. In particular, this significantly extends the life of the tool in fabrication on NC working machines.

섬유 조방사(粗紡絲)의 파형 통로를 형성하기 전에, 보다 나중에 점화링이 배치되는 포신의 지역은, 포신에 있는 점화관을 위한 통로의 지름보다 대략 5배 정도 큰 점화링의 폭 정도 크기를 갖고 원주 방향으로 연장된 약간의 추가 부착층을 먼저 갖추는 것이 바람직하다. 다음에, 이 지역에 또 다른 섬유 조방사가 부착될 수 있어서, (포신을 통하여 축방향에서 관찰하였을 때) 원형의 외곽선을 갖는 환형 비드가 형성된다. 그 다음에, 비드의 이러한 형성은, 서로에 대한 개별적인 섬유층의 포장을 보장하기 위하여 포신 원주보다 크거나 작은 파장을 갖는 사인곡선 형태로 섬유가 배치되는 것을 가능하게 만든다. 만일, 파장이 너무 크게 선택된다면, 다수의 섬유들이 점화관을 위한 구멍의 드릴작업에 의해 절단되고, 통로들 사이를 통하여 연장 되어 있는 폐쇄 환형층의 수가 줄어들고, 따라서 상응하게 강도가 떨어진다. 파장이 동일할 때 폭이 지나치게 크다면, 즉 점화면 내의 섬유와 관축 사이의 측정각이 60°보다 작은 경우에는, 파형 섬유와 이 섬유 아래에 원주방향으로 배치된 섬유 사이에서의 방사상 확장으로 인해, 두 개의 층을 결합하는 수지가 더 이상 유지될 수 없을 정도로 큰 전단이 발생된다. 점화 평면과 섬유가 교차하는 각은 15 내지 25°, 특히 20°가 바람직하다. 대전차 무기에 사용되는 포신의 섬유 보강은 유리 섬유로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러나, 또한 전술된 다른 섬유들도 제공될 수 있다.Before forming the corrugated corrugated path of the fiber rovings, the area of the barrel where the ignition ring is placed later is about the width of the ignition ring approximately five times larger than the diameter of the passage for the ignition tube in the barrel. It is preferred to first have some additional adhesion layer which extends in the circumferential direction. Next, another fibrous spun yarn can be attached to this area, forming an annular bead with a circular outline (when viewed axially through the barrel). This formation of beads then makes it possible to place the fibers in the form of sinusoids having a wavelength greater or smaller than the barrel circumference to ensure the wrapping of the individual fibrous layers relative to each other. If the wavelength is chosen too large, a number of fibers are cut by the drilling of holes for the ignition tube and the number of closed annular layers extending through the passages is reduced, thus correspondingly inferior in strength. If the width is too large when the wavelengths are the same, i.e. the measurement angle between the fiber and the tube axis in the ignition surface is less than 60 °, due to the radial expansion between the corrugated fiber and the circumferentially arranged fiber below it As a result, shear is generated so large that the resin joining the two layers can no longer be maintained. The angle at which the ignition plane and the fiber intersect is preferably between 15 and 25 degrees, in particular 20 degrees. It is preferable that the fiber reinforcement of the barrel used for an anti-tank weapon consists of glass fiber. However, other fibers described above may also be provided.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도에 따르는 포신부분의 도면에서, 섬유(2)의 중간층은 단지 직각 유리 섬유 보강부로만 축선(3)의 방향으로 도시되어 있고, 그 위에 놓이는 원주층은 도시되지 않았다. 점화면(4)은 종방향으로 연장된 대전차무기 포신(1)의 대략 중간에 놓여있다. 보통, 서로에 대해 독립적인 2개의 점화기를 수용하기 위한 밀접하게 이웃해 있는 한 2개의 통로가 제공되고 이때 유리섬유가 절단되는 경우에 이 지역은 매우 중요하다. 이러한 절단을 원주 방향으로 유리섬유 상에 영향을 미치는데, 특히 두 개의 통로 사이와 인접지역에 영향을 미친다.In the drawing of the barrel portion according to FIG. 1, the intermediate layer of the fiber 2 is shown in the direction of the axis 3 only with a right angle glass fiber reinforcement, and the circumferential layer overlying it is not shown. The ignition surface 4 lies approximately in the middle of the antitank weapon barrel 1 extending in the longitudinal direction. Usually, this area is very important if two passages are provided as long as they are closely adjacent to accommodate two igniters independent of each other and the fiberglass is cut. This cutting affects the fiberglass in the circumferential direction, in particular between the two passages and the adjacent area.

본 발명에 따르면, 2개의 점화통로(5) 주위의 지역은 폭(B)으로 특별하게 감싸여진다. 도면에 도시된 바와는 차이가 있지만, 실질적으로 B 값은 통로(5)의 지름(예를 들어, 약 3mm)에 약 5배가 되는 것이 바람직하고, 포신(1) 상에서 통로(5) 위에 고정되어야 하는 점화링의 폭에 거의 일치한다. 점화면(4)의 영역 내에서는 파형으로 진행하는 것을 특징으로 한다. 특별한 권선부(19)가 감싸지기 전에, 비드(18)가 형성이 되며, 비드의 외부 윤곽은 제1도 단면 X에서 보여지는 것과 같이 원호의 형상을 갖는다. 그 다음에, 비드(18) 위에 섬유(7)가 파형으로 놓여지게 되는데, 이 파장의 정수배가 되지 않도록 단지 1/4만 도시된 파장(L)은 포신의 원주(π*D)와 매치되어야 한다. 그러므로, 원주 위의 유리 섬유 분배는 이 권선부(19)에 대해서도 균일해진다. 섬유(7)가 점화 평면과 교차하는 각도(α)는 20°가 바람직하다.According to the invention, the area around the two ignition passages 5 is specially wrapped with a width B. Although different from that shown in the figure, it is preferable that the B value is substantially about five times the diameter of the passage 5 (eg, about 3 mm), and should be fixed above the passage 5 on the barrel 1. Almost matches the width of the ignition ring. It is characterized by advancing in a waveform within the region of the ignition surface 4. Before the special winding 19 is wrapped, beads 18 are formed, the outer contour of the beads having the shape of an arc as shown in FIG. Then, the fibers 7 are placed in a wave form on the beads 18, the wavelength L of which only 1/4 is shown must match the circumference of the barrel (π * D) so as not to be an integer multiple of this wavelength. do. Therefore, the glass fiber distribution on the circumference becomes uniform for this winding portion 19 as well. The angle α at which the fibers 7 intersect the ignition plane is preferably 20 degrees.

제1도에 도시되어 있는, 중요한 지지용 섬유(7)들은 통로(5) 주위에서 절단되지 않는 것이 이상적이다. 우선, 그 위에 균일한 파형 권선부가 덮이고, 그 다음에 점화관의 수용을 위하여 통로(5)가 만들어진다. 절개되었기 때문에, 파형 권선부(19) 내의 비 지지섬유는 명료성을 위하여 제1도에서 생략되었다. 통로(5)는 마름모 형상인 섬유(7)에 의해 둘러싸여 있고, 이 마름모 형상은 방사방향으로 점화관이 커지면 마름모 형상을 확대시키는 당김을 야기시키고, 동시에 마름모 형상이 좁아지면 점화관에서 섬유의 압축을 야기시킨다.Ideally, the important support fibers 7, shown in FIG. 1, are not cut around the passage 5. First, a uniform corrugated winding portion is covered thereon, and then a passage 5 is made for receiving the ignition tube. Because of the incision, the unsupported fibers in the corrugated winding 19 were omitted in FIG. 1 for clarity. The passage 5 is surrounded by a fiber 7 of rhombus shape, which causes the pull to enlarge the rhombus shape as the ignition tube grows in the radial direction, and simultaneously compresses the fiber in the ignition tube when the rhombus shape is narrowed. Cause.

제2도는 점화면 내에서 점화링(12) 아래에 있는 포신(1)과 점화관(10)의 연결부를 도시하고 있다. 점화관(10)의 권선부는 여기에서 더 이상 도시되지 않는다. 대부분의 유리 섬유는 기본적으로 원주방향으로 연장되어 있고 포신의 축선과 평행하다. 그러나, 점화관(10)의 주위에서 섬유의 일부가 (약 15% 정도) 점화면에 관계해서 파형의 형태로 연장되는 것은 중요하다.2 shows the connection of the barrel 1 and the ignition tube 10 under the ignition ring 12 in the ignition surface. The winding of the ignition tube 10 is no longer shown here. Most glass fibers are basically circumferentially extending and parallel to the axis of the barrel. However, it is important that some of the fibers (about 15%) extend around the ignition tube 10 in the form of a wave with respect to the ignition surface.

점화관(10)은 포신의 벽(11) 내의 나삿니(13)에 의한 형상 체결방식으로 포신(1)에 단단하게 고정된다. 점화링(12)과 포신(1) 사이는 비교적 두꺼운 탄성층(포옴(foam) 또는 접착층, 14)이 있다. 점화관 헤드(17)와 점화링(12) 사이에 활주부(15)가 있는 것이 중요하다. 이러한 구조로 인해, 오-링(16)이 추진가스의 유출을 방지할 수 있다. 오-링(16)은 점화 링(12) 내에서 점화관(10)의 헤드(17)가 미끄럼 운동을 한다고 해도 여전히 밀봉 능력을 갖는다.The ignition tube 10 is firmly fixed to the barrel 1 in a shape fastening manner by a thread 13 in the wall 11 of the barrel. There is a relatively thick elastic layer (foam or adhesive layer) 14 between the ignition ring 12 and the barrel 1. It is important that there is a slide 15 between the ignition tube head 17 and the ignition ring 12. Due to this structure, the o-ring 16 can prevent the outflow of the propellant gas. The o-ring 16 still has a sealing capability even if the head 17 of the ignition tube 10 slides in the ignition ring 12.

Claims (5)

포신(1)의 전장에 걸쳐서 축선방향 및 원주방향으로 서로 직각으로 놓여있는 섬유(2)를 가지고 있으며, 포신의 축선(3)에 대해서 직각으로 위치한 점화면(4)을 가지고 있고, 상기 점화면(4) 내에는 점화관 헤드(17)를 갖춘 하나 이상의 점화관(10)이 놓여 있고, 상기 점화면(4)의 지역은 포신(1)상에서 점화링(12)에 의하여 둘러싸여 있는, 섬유 보강 플라스틱 포신에 있어서, 상기 점화면(4)의 지역 내에서, 횡단면이 원형인 외곽선(6)을 갖춘 환형 비드(18)가 상기 포신(1)상에 제공되고, 상기 비드(18)상에는 다른 섬유(7)가 파형의 형태로 놓이고, 상기 섬유(7)는 상기 점화면(4)과 15 내지 25°사이의 각(α)으로 교차하고, 상기 하나 이상의 점화관(10)은 상기 포신(1)의 벽(11)에만 고정되고, 상기 점화관 헤드(17)가 상기 포신의 축선(3)에 대하여 점화링(12) 내에서 방사상으로 활주할 수 있는 활주부(15)를 가지는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 플라스틱 포신.It has fibers (2) lying perpendicular to each other in the axial direction and the circumferential direction over the entire length of the barrel (1), and has an ignition surface (4) located at right angles to the axis (3) of the barrel. Within 4 is laid one or more ignition tubes 10 with an ignition tube head 17, wherein the area of the ignition surface 4 is surrounded by an ignition ring 12 on the barrel 1. In the plastic barrel, in the region of the ignition surface 4, an annular bead 18 is provided on the barrel 1, with an outline 6 having a circular cross section, and on the beads 18 other fibers. (7) lies in the form of a wave, the fiber (7) intersects the ignition surface (4) at an angle (α) between 15 and 25 °, and the one or more ignition tubes (10) Fixed only to the wall 11 of 1), the ignition tube head 17 radially within the ignition ring 12 with respect to the axis 3 of the barrel. Fiber-reinforced plastic, characterized in that the barrel has a sliding portion (15) capable of sliding. 제1항에 있어서, 상기 점화관(10)이 나삿니(13)에 의한 형상 체결 방식으로 상기 포신(1) 내에 고정되는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 플라스틱 포신.The fiber reinforced plastic barrel according to claim 1, wherein the ignition tube (10) is fixed in the barrel (1) in a shape fastening manner by a thread (13). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 점화관(10)의 헤드(17)와 상기 점화링(12) 사이에 탄성 밀봉체가 제공되는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 플라스틱 포신.The fiber reinforced plastic barrel according to claim 1 or 2, characterized in that an elastic seal is provided between the head (17) of the ignition tube (10) and the ignition ring (12). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 점화링(12)과 상기 포신(1) 사이에 탄성층(14)이 제공되는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 플라스틱 포신.The fiber reinforced plastic barrel according to claim 1 or 2, characterized in that an elastic layer (14) is provided between the ignition ring (12) and the barrel (1). 제3항에 있어서, 상기 점화링(12)과 상기 포신(1) 사이에 탄성층(14)이 제공되는 것을 특징으로 하는 섬유 보강 플라스틱 포신.4. The fiber reinforced plastic barrel according to claim 3, wherein an elastic layer (14) is provided between the ignition ring (12) and the barrel (1).
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