KR100332324B1 - 로켓 점화를 위해 열-음향 검출을 이용하는 로켓 발사 시스템 - Google Patents

로켓 점화를 위해 열-음향 검출을 이용하는 로켓 발사 시스템 Download PDF

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Abstract

포(30)으로부터 로켓을 발사시키기 위해 소형 로켓(10)과 더불어 사용되는 점화 장치(12, 13, 14, 18)을 이용하는 로켓 발사 시스템(40)이 제공된다. 이 로켓에는 포를 발사하는데 사용되는 뇌관 차지(35)의 압력 펄스 및 섬광을 검출하는 음향 (압력) 센서 및 광학 (열) 센서가 장착된다. 이 센서들에 의한 압력 펄스 및 섬광의 동시 검출은 로켓 모터(16)을 점화하는 점화기(18)을 구동하는 전자 점화 회로(12) 내의 전자 회로를 완성하는데 사용되는 출력 신호를 발생시킨다.

Description

로켓 점화를 위해 열-음향 검출을 이용하는 로켓 발사 시스템{ROCKET LAUNCHING SYSTEM EMPLOYING THERMAL-ACOUSTIC DETECTION FOR ROCKET IGNITION}
안전한 무장 및 전기적 점화 제어 회로에 대한 선호 등을 포함한 많은 실제적인 이유로 인해, 소형 로켓에 대해 전기적 점화를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 군대의 포병은 격발 뇌관을 격발시키는 기계적 격발핀을 구동하는 당김줄을 잡아당겨 유탄포를 발사한다. 전형적으로 로켓을 전기적으로 점화시키는데 쓰이는 포의 후미 메카니즘을 통한 배선 구조는 실용적이지 않다.
현재, 포병은 목표물을 찾아내어 전방 감시병을 이용하여 피해를 산정한다. 전방 감시병이란, 잠재 목표물을 관찰하기 위해 적진에 배치되는 군인 또는 소규모의 팀을 말한다. 무선을 이용하여, 전방 감시병은 잠재 목표물을 보고하고 아군의 포병 발사 지휘 본부에 목표물의 좌표를 매핑한다. 전방 감시병을 이용하는 경우, 대원들이 대단히 높은 위험에 처한다는 것과 중요한 지역에 전방 감시병을 시기적절하게 배치하는 것이 어렵다는 불리한 점이 있다.
다른 방법으로, 포병이 포격할 목표물을 관측하기 위해 유인 항공기나 무인 정찰기를 이용할 수 있다. 항공기나 무인 정찰기의 단점은, 이들이 포병 대원에 의해 제어되지 않는다는 것이며 포병의 작전이 필요할 때 항상 이용할 수 있는 것이 아니라는 것이다. 또한, 항공기나 무인 정찰기는, 소음이 많고, 대개 저공 비행하며, 적군에게 발각되기 쉽다. 적진으로의 항공기 투입은, 조종사 뿐만 아니라 다른 탑승원도 대단히 높은 위험에 노출시키게 된다. 또한, 항공기나 무인 정찰기는 운영하기에 비교적 비싸다.
본 발명의 양수인은 예를 들어, 전장(battlefield)을 관측하는데 사용될 수 있는 광학 센서가 탑재된 무인 로켓의 형태의 포탄(artillery round)을 개발하였다. 이 포탄은 통상적인 개인 군장의 일부로서 포병 대원이 휴대할 수 있도록 설계되었다. 따라서, 이 포탄은 언제라도 포병 대원이 이용할 수 있다. 이 포탄은 작고, 소음이 없으며, 적진의 목표물 영역을 활공하는 무인 비행체이며, 잘 들리지도 않으며 또한 잘 보이지도 않는다. 이 포탄은 항공기나 대형 엔진-추진형의 무형 정찰기에 비교해 매우 저렴하며, 대원을 위험에 노출시키지도 않는다.
그러나, 현장에 배치된 장비들로부터 이용할 수 있는 포탄(또는 무인 로켓)을 발사하기 위한 간단한 수단이 필요하다. 본 발명은 이러한 필요성을 만족시키고자 한다. 따라서, 본 발명의 목적은 포(gun)나 유탄포(howitzer)로부터 로켓을 발사하는데 사용될 수 있는 열-음향 로켓 점화 시스템을 이용하는 로켓 발사 시스템을 제공하는 것이다.
<발명의 요약>
상기 및 다른 목적들을 만족시키기 위해, 본 발명은 예를 들어, 유탄포나 함포와 같은 포(gun)로부터 로켓을 발사하기 위해 소형 로켓에 사용되는 점화 장치를 이용하는 로켓 발사 시스템을 제공하는 것이다. 포를 발사하는데 사용되는 뇌관 차지(primer charge)의 압력 펄스와 섬광을 검출하는 음향(압력) 및 광학(열) 센서가 로켓에 장착되어 있다. 센서에 의한 압력 펄스와 섬광의 동시 검출은, 로켓 모터를 점화하는 점화기를 구동하는 전자 점화 회로 내의 전기 회로를 완성하는데 사용되는 출력 신호를 발생시킨다. 본 발명에 따르면, 전기 도전체를 로켓으로부터 그 외부 점화 회로로 배선하기 위해 포의 후미부를 변경할 필요없이 보통의 방식으로 로켓을 발사하기 위해 포가 점화된다. 따라서, 본 발명은 유탄포나 포로부터 로켓을 발사하기 위한 실용적인 수단을 제공한다.
로켓은 광학 센서 및 압력(충격) 센서를 사용하여 유탄포나 포로부터 안전하게 발사될 수 있다. 로켓에는 뇌관 차지(primer charge)와 관련된 압력 펄스 및 열적 섬광을 검출하는 온-보드 압력 센서 및 광학 센서가 장착된다. 동작시, 로켓은 포의 발사 챔버 내에 적재된다. 포의 후미는 폐쇄되고, 뇌관 차지는 자동으로 점화된다. 음향 센서 및 광학 센서는 뇌관의 점화를 동시에 검출하고, 로켓 내의 전기 회로는, 로켓 모터를 전기적으로 점화하여 로켓을 발사시키도록 구동된다.
따라서, 본 발명은 유탄포 및 포-발사 로켓을 위한 실용적인 점화 메카니즘을 제공한다. 본 발명은 무인 로켓이 다른 유탄포와 같이 정확히 발사될 수 있도록 해주기 때문에, 상당한 실용성이 있다.
본 발명은 일반적으로 로켓 점화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 포(gun)나 유탄포(howitzer)로부터 로켓을 발사하기 위해 열-음향 로켓 점화 시스템을 이용하는 로켓 발사 시스템에 관한 것이다.
도 1은 유탄포나 포로부터 발사될 수 있는 본 발명의 원리에 따른 포 발사물을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 로켓 발사 시스템을 도시하는 도면.
도 1은 (도 2의) 유탄포(30) 또는 포(30)로부터 발사되는 본 발명의 원리에 따른 포 발사물(10)을 도시한다. 포 발사물(10)과 포(30)의 조합은 본 발명의 원리에 따른 로켓 발사 시스템(40)을 도시한다.
포 발사물(10)은 전자 점화 회로(12), 광학 센서(13), 음향 센서(14), 무연 로켓 모터(smokeless rocket motor)(16), 카메라(17), 및 GPS 유도 시스템(19)을 포함하는 하우징(11)을 포함한다. 복수개의 접식 날개(folding wings)(15), 즉 선미 꼬리부 표면(aft tail surfaces)(15)는 포 발사물(10)의 선미 부분에 배치된다. 복수개의 접식 날개(folding wings)(15), 즉 선미 꼬리부 표면(aft tail surfaces)(15)은 포 발사물(10)의 공기역학적 유도를 제공한다. 복수개의 핀 프로젝션(fin projection)(15a)이 포 발사물(10)의 전면부 주변에 배치되어 포(30) 내에 안전하게 장전되는데 도움을 준다. 주변 가이드 링(15b)은 선미 꼬리부 표면(15)의 폭과 실질적으로 동일하다. 가이드 링(15b) 및 핀 프로젝션(15a)은, 발사물(10)을 포(30)의 구경(bore)(32) 중심에 위치시키는데 사용된다.
본 발명에서 채택한 로켓 모터(rocket motor)(16) 및 그 전자 점화 회로(12) 및 센서(13 및 14)를 제외한 기본적인 포 발사물(10)은, 본 발명의 양수인에게 양도되고 1996년 7월 23일자로 특허된 제목 '다각도 포격 피해 산정 시스템(All Aspect Bomb Damage Assessment System')의 U.S 제5,537,909호에 공개되어 있다. 본 특허에 공개된 기본적인 포 발사물(10)은 본 발명에서와 같이 동력으로 구동되지 않는 활공형(glider)이며, 공대지 무기가 운반하는 촬상 시스템을 포함하며, 포격 이전에 발사되어 목표물 지역에 대한 지형을 제공한다.
본 포 발사물(10)에서, 광학 센서(13)와 음향 센서(14)는 전자 점화 회로(12)에 결합된다. 전자 점화 회로(12)는 무연 로켓 모터(16)를 점화하는 데 사용되는 점화기(18)에 결합된다. 광학 센서(13)는 포(30)로부터 포 발사물(10)을 발사하는 데 사용되는 뇌관 차지(primer charge)로부터의 섬광 및 압력 펄스의 사실상 동시적인 발생을 검출하는 데 사용되며, 이에 대해서는 도 2를 참조하여 보다 상세히 논하겠다.
포 발사물(10)은 자율적이고 소모성의 비행 센서로서 동작하는 소모성 촬상 장치이다. 포 발사물(10)은 155 밀리 직경의 포탄으로서 패키징된 접식 날개(15)를 구비한 소형 활공형이다. 포 발사물(10)은 대포(30) 또는 포(30)(도 2)로부터 발사되어 로켓-추진 궤도를 따라서 무연 로켓 모터(16)에 의해 추진된다. 로켓 모터(16)가 다 타고 포 발사물(10)이 최고점에 도달하면, 비행 중인 발사물(10)은 그 날개(15)를 펴서 목표 지역으로 활공한다. 일단 목표 지역 상공에 이르면, 포 발사물(10)은 카메라(17)를 작동시켜서 전투 피해 평가 또는 공습 예비 정찰을 위하여 목표 지역의 영상을 전송한다.
포 발사물(10)에 구비된 소모성 전투 피해 산정 센서는 길이는 약 50 센티(20 인치)이고, 중량은 약 3.6 킬로그램(8 파운드)이며, 초속 50 미터의 공중 속도를 갖고, GPS를 이용하여 항행한다. 포 발사물(10)은 엔진이 없고, 연료도 없고, 유지 보수가 필요없고, 비행사도 없고, 비용도 비교적 적게 된다.
본 포 발사물(10)은 미국 특허 제5,537,909호에 개시된 기술을 발전시켜서 도 2에 도시된 것과 같은 유탄포-추진 발사물(10)을 제공한다. 구체적으로, 도 2는 도 1에 도시된 발사물(10)을 발사하기 위한 본 발명의 원리에 따른 로켓 발사 시스템(40)을 도시하고 있다. 포(30)는 종래의 것으로서, 포미(breech, 33)에서 종단하는 포강(internal bore, 32)를 가진 포신(gun tube, 31)을 갖는다. 포신(31)의 포강(32)에는 랜드들과 그루브들(38, 39)이 있다. 포신(31)의 후미에는 포미 블럭(34)이 배치되어 있다. 포미 블럭(34)을 관통하여 포미(33)에 이르는 스루홀(36)의 단부에는 격발 뇌관(35)이 배치되어 있다.
포 발사물(10)은 종래의 포 추진제 대신에 무연 로켓 모터(16)를 사용하여 발사된다. 무연 로켓 모터(16)로부터 얻어지는 로켓 추진은 발사 가속을 전형적인 포에서의 약 25,000 g's으로부터 30 g's로 저감시킨다. 무연 로켓 모터(16)를 사용할 경우 경식(gun-hardened)으로 하지 않아도 되는 저가의 상업 부품들을 발사물(10)에 사용할 수 있게 된다. 결과적으로, 발사물(10)의 비용은 비교적 적게 들고 따라서 소모품화할 수 있다. 복원 또는 유지 보수가 필요치 않아서, 운영 비용이 더욱 절약되다.
포 발사물(10)을 발사하기 위하여, 포 조작자는 격납 보호 장치(storage canister)(도시되지 않음)를 개방하여 포 발사물(10)을 제거한다. 파이어-인에이블 안전 스위치(23)가 작동된다. 포 발사물(10)이 포미(gun breech)(33) 안으로 장전된다. 랜드들(38)과 그루브들(39) 상에 가이드 링이 설치된다. 포 발사물(10)은 로켓 추진되기 때문에 전방 포미 밀폐(가스 밀폐)가 필요치 않다. 세이프/암 회로(22)가 작동되고 방아끈(도시되지 않음)을 당김으로써 보호 후미 콘(protective tail cone, 21)이 제거된다.
포미 블럭(breech block)(34)이 닫힌다. 포(30)가 들어 올려지고 선회된다. 방아끈을 당겨서 종래의 격발 뇌관(35)을 폭발시킴으로써 발사가 개시된다. 포 발사물(10) 상의 광센서 및 압력 센서(13, 14)는 뇌관(35)으로부터의 동시적인 압력 펄스 및 섬광을 검출한다. 발사 회로(firing circuit, 12)에 내장된 논리 회로가 로켓 점화 절차를 개시한다. 약 1 초 이내에 로켓 모터(16)가 전기적으로 파이어된다. 포 발사물(10)이 GPS 좌표계에 의해 결정된 목표 지역 상공에 이르면, 카메라(17)에 의해 발생된 영상을 전송한다.
이상, 포 또는 유탄포로부터 로켓을 발사하는 데 사용될 수 있는 열-음향 로켓 점화 시스템을 채용한 로켓 발사 시스템에 대하여 개시하였다. 상술한 실시예는 본 발명의 원리의 적용예들인 다수의 특정 실시예들 중 일부를 예시적으로 보인 것일 뿐이다. 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다수의 다른 구성들을 용이하게 고안할 수 있을 것임이 분명하다.

Claims (3)

  1. 발사물(10)을 발사하기 위한 로켓 발사 시스템(10)에서,
    포강(internal bore)을 갖는 포신(gun tube, 31), 상기 포신의 후미부 끝에 인접하게 배치된 포미(breech, 33), 상기 포신의 후미부 끝에 배치된 포미 블럭(breech block, 34), 상기 포미 블럭에 배치된 격발 뇌관(persussion primer, 35)을 포함하는 포(30); 및
    하우징(11)의 외면 주변에 배치된 복수개의 접식 날개(folding wing, 15), 로켓 모터(16), 전자 점화 회로(12), 상기 전자 점화 회로에 결합된 광학 센서(13), 상기 전자 점화 회로에 결합된 음향 센서(14), 상기 로켓 모터를 점화시키기 위해 상기 전자 점화 회로에 결합된 점화기(18), 및 광역 지구 측위 방식 유도 시스템[Global Positioning System(GPS) guidance system, 19]을 포함하는 하우징(11)을 갖는 발사물(11)
    을 포함하며,
    상기 음향 센서 및 광학 센서는, 상기 발사물을 상기 포로부터 발사시키기 위해 사용되는 뇌관 차지(primer charge)로부터의 압력 펄스와 섬광의 실질적인 동시 발생을 검출하며, 상기 음향 센서 및 상기 광학 센서로부터 얻은 출력 신호는, 상기 발사물을 발사하도록 전화기를 작동시키는 전자 점화 회로를 구동시키는 것을 특징으로 하는 로켓 발사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발사물(10)은 카메라(17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로켓 발사 시스템.
  3. 뇌관(35)을 갖는 포(30)로부터 발사물(10)을 발사하기 위한 점화 시스템에 있어서,
    상기 발사물(10)은, 로켓 모터(16), 전자 점화 회로(12), 상기 전자 점화 회로에 결합된 광학 센서(13), 상기 전자 점화 회로에 결합된 음향 센서(14), 및 상기 광학 센서 및 음향 센서 양쪽 모두로부터 얻어진 출력 신호에 응답하여 상기 로켓 모터를 점화하기 위해 상기 전자 점화 회로에 결합된 점화기(18)를 포함하며,
    상기 음향 센서 및 광학 센서는, 상기 발사물을 상기 포로부터 발사하는데 사용되는 뇌관 차지로부터의 압력 펄스와 섬광의 실질적인 동시 발생을 검출하며, 상기 음향 센서 및 광학 센서로부터 얻어진 출력 신호는, 상기 발사물을 발사하도록 상기 점화기를 작동시키는 전자 점화 회로를 구동하는 것을 특징으로 하는 로켓 발사 시스템.
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