KR100503901B1 - 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기초 지지판과; 상기 기초 지지판 위에 설치된 구동축과; 상기 구동축의 구동을 제어하도록 설치된 구동축 제어기와; 상기 구동축 위에 설치된 구동축 상판과; 상기 구동축 상판에 일체로 형성된 본체와; 상기 본체의 전방에 설치된 조종 시뮬레이터부와; 상기 본체의 상부에 형성된 레이스 링과; 상기 레이스 링에 회전가능하게 설치된 포술 시뮬레이터부와; 상기 포술 시뮬레이터부에 회전력을 인가하도록 설치된 회전수단과; 상기 회전수단의 구동을 제어하는 회전구동 제어부를; 포함하는 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터를 제시함으로써, 승무원으로 하여금 보다 실제 상황에 가까운 환경을 제공하여 모의 훈련의 효과를 극대화할 수 있도록 한다.

Description

회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터{SIMULAT0R OF WEAPON HAVING TURRET}

본 발명은 무기의 시뮬레이터에 관한 것으로서, 상세하게는, 회전식 포탑이 장착되는 각종 무기에 있어서, 종래의 조종 시뮬레이터 및 포술 시뮬레이터를 일체화하여, 승무원으로 하여금 보다 실제 상황에 가까운 환경을 제공함으로써, 모의 훈련의 효과를 극대화할 수 있도록 하는 구조의 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터에 관한 것이다.

회전식 포탑이 장착되는 무기에는 전차, 장갑차, 자주포 등이 있으며, 본 발명은 이들 모두에 적용될 수 있는 것이나, 이하에서는 가장 대표적이라 할 수 있는 무기인 전차를 중심으로 기술하고자 한다.

전차 시뮬레이터란, 전차에 관한 특정 현상에 대한 연구, 개발을 위하여, 또는 실제의 장비, 연료, 탄약을 사용하지 않고 보다 경제적으로 승무원 양성교육 및 숙달훈련을 실시하기 위하여 사용되는 모의 훈련장비의 일종을 말한다.

실제의 지형에서 체득 곤란한 장애물, 작전지역, 기상조건, 전투상황, 전술상황 등 다양한 상황을 승무원이 체득할 수 있도록 하여, 실전적 전투기술 및 전술적 지휘통제 수행능력의 향상을 도모할 수 있도록 하며, 운용 용도에 따라 조종(driving) 시뮬레이터, 포술(gunnery) 시뮬레이터 및 전술(tactical) 시뮬레이터 등으로 구분할 수 있다.

조종 시뮬레이터는 전차 차체의 전방 조종실 내부에 위치한 조종수의 기량을 향상시키기 위한 장비이다. 전차는 야지 횡단을 위하여 통상적으로 무한궤도를 장착하며, '발진, 주행', '조향, 선회', '정지' 동작의 반복에 의해 운용된다. 이때 차체는 발진시 가속 때문에 차체의 뒤가 낮아지는 상태(squart)로 되며, 야지 주행시에는 종측 흔들림(pitch), 횡측 흔들림(roll), 상하방향 흔들림(bounce/heave) 등이 복합된 운동이 발생한다. 조향시에는 횡측 흔들림이 발생하며, 제자리 선회(pivot)시에는 편향 흔들림(yaw)이 발생한다. 정지(braking)시에는 차체의 앞이 낮아지는 현상(nose down)이 발생한다. 특히, 빙판 등의 환경에서 주행 중 무한궤도가 미끄러지는 경우에는 전후방향 미끌림(serge), 좌우방향 미끌림(sway)이 발생한다.

따라서, 조종 시뮬레이터 및 포술 시뮬레이터는 실제의 전차 차체와 가장 유사한 거동을 모의하기 위하여 6자유도(自由度 : degree of freedom)(serge, sway, heave, pitch, roll, yaw) 움직임을 갖는 구동장치를 사용하는 것이 일반적이다.

도 1은 종래의 조종 시뮬레이터의 구조를 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 기초 지지판(9) 위에 6자유도 구동을 위한 6개의 구동축(11)이 설치되고, 그 구동축(11) 위에 구동 지지판(7)이 설치되며, 그 구동 지지판(7) 위에 조종실(6)을 비롯한 각종 구조물이 설치된다.

조종실(6)의 상부에는 조종수 해치(1)가 개폐가능하게 설치되며, 그 전면에는 조종수에게 실제 상황과 유사한 영상을 제공하기 위한 복수개의 영상화면(2,3,4)이 형성되고, 그 측면에는 실제 상황과 유사한 전차 소음을 발생시키기 위한 스피커(5)가 장착된다.

조종수는 구동 지지판(7)의 측면에 설치된 사다리(12) 및 조종수 해치(1)를 통해 조종실(6)로 출입할 수 있다.

6개의 구동축(11)은 기초 지지판(9)에 설치된 구동축 제어기(10)에 의해 상기 6자유도 구동을 수행하여, 그 구동축(11) 위의 구동 지지판(7) 위에 설치된 조종실(6)을 비롯한 구조물을 구동시킨다.

영상화면(2,3,4), 스피커(5) 및 구동축 제어기(10)의 동작은 조종실(6) 내부에 설치된 제어부(미도시)에 의해 이루어진다.

포술 시뮬레이터는 전차의 차체 상부에 장착된 포탑의 내부 전투실에 위치하는 전차장, 포수(필요시 탄약수 포함)의 기량을 향상시키기 위해 사용되는 장비로서, 회전장치 대신 6자유도 구동을 수행하기 위한 구동장치가 장착된다는 것을 제외하고는, 기본적으로 내부 구조에 있어서 실제 전차의 포탑과 동일한 구조를 취한다.

도 2는 종래의 포술 시뮬레이터의 구조를 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이, 기초 지지판(21) 위에 6자유도 구동을 위한 6개의 구동축(22)이 설치되고, 그 구동축(22) 위에 구동 지지판(24)이 설치되며, 포탑(20)은 상기 구동 지지판(24)과 일체로 형성된다.

포탑(20)의 전방에는 실제 전차의 포신에 해당하는 돌출부(27)가 형성되고, 상부에는 포수 등의 승무원이 시뮬레이터 내부로 진입하기 위한 해치(25)가 장착되며, 그 전면에는 승무원에게 실제 상황과 유사한 영상을 제공하는 복수개의 영상 모니터(26)가 장착된다.

6개의 구동축(22)은 기초 지지판(21)에 설치된 구동축 제어기(미도시)에 의해 상기 6자유도 구동을 수행하여, 그 구동축(22) 위의 구동 지지판(24) 위에 설치된 포탑(20)을 구동시킨다.

포탑(20) 내부에 장착되는 주요장치에는, 구조 및 기능적으로 실물과 동일 혹은 유사하게 모의 제작된 승무원실 구조장치, 전투실상에 따른 가상의 상황을 컴퓨터로 발생시켜 시청각 효과를 제공하도록 구성된 영상 및 음향장치 등이 있다.

실제 전차의 포탑은 360도 회전구동이 가능하고, 주포 및 조준경은 제한적인 고각, 저각의 범위 내에서 상하방향 구동이 가능하도록 구성된다. 그러나, 포술 시뮬레이터의 구동장치는 운동 특성상 제한적 범위 내에서만 회전 및 상하방향 구동이 가능하므로, Wash-out Algorithm(제한된 운동범위 안에서 인간이 실제와 같은 느낌을 갖게 하기 위하여 운동명령 중 고주파 성분, 즉 가속도 명령 만을 실시하는 방법)을 적용하여 영상 움직임 및 구동장치를 적절히 사용함으로써 실제 장비의 포탑 회전시 원심력 감각, 360도 회전 감각 및 60% 등판효과 등을 승무원이 느낄 수 있도록 구성된다.

구동축 제어기(미도시)는 전차 기동시 차체, 포탑의 모션효과(6자유도 구동), 사격시 발포 충격효과 및 적으로부터 피탄시 피탄 충격효과 등을 위한 구동축(22)의 구동을 제어한다. 따라서, 포술 시뮬레이터는 차체로부터 받는 포탑의 거동, 포탑 회전시 원심력 감각 및 발포, 피탄 충격효과 부여 등 실제 기동장비의 포탑 운용과 가장 유사한 거동을 모의하기 위하여 6자유도 움직임을 갖는 6축 구동장치를 사용하는 것이 일반적이며, 거동을 간략화할 경우 3자유도 또는 4자유도 움직임을 갖도록 3축 또는 4축 구동장치를 사용할 수도 있다.

그런데, 실제의 전차 구동과 동일한 구동효과를 승무원으로 하여금 느낄 수 있도록 하기 위해서는, 상기 6자유도 구동 이외에도 승무원이 탑승한 상태에서 포탑이 360도 회전하는 회전구동이 추가되어야 할 것이나, 상기와 같은 종래의 포술 시뮬레이터에 있어서는 제한된 일정 각도(약 24도)의 범위에서만 회전효과를 재현할 수 있으므로, 실제감을 느끼게 하는데 한계가 있다는 점에서 문제점으로 지적되어 왔다.

따라서, 승무원으로 하여금 보다 실제 상황에 가까운 환경을 제공하여 모의 훈련의 효과를 극대화하기 위하여, 상기 조종 시뮬레이터와 포술 시뮬레이터를 통합한 일체형 시뮬레이터의 개발이 요청되어 왔으며, 그에 따르는 제반 문제점을 해결하기 위한 부대 장치에 관한 연구도 활발히 진행되어 왔다.

즉, 종래의 포술 시뮬레이터의 구조에 있어서는 포신이 차체의 후방을 향하는 위치에 있는 상황이 발생한 경우, 실제의 상황에서 인체에 작용하는 움직임과 시뮬레이터에서 구동하는 움직임이 반대가 되는 바, 이를 모사할 수 없어 적절한 훈련 효과를 기대할 수 없었기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 승무원으로 하여금 보다 실제 상황에 가까운 환경을 제공하여 모의 훈련의 효과를 극대화할 수 있는 구조의 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 기초 지지판과: 상기 기초 지지판 위에 설치된 구동축과: 상기 구동축의 구동을 제어하도록 설치된 구동축 제어기와: 상기 구동축 위에 설치된 구동축 상판과: 상기 구동축 상판에 일체로 형성된 본체와: 상기 본체의 전방에 설치된 조종 시뮬레이터부와: 상기 본체의 상부에 형성된 레이스 링과: 상기 레이스 링에 회전 가능하게 설치된 포술 시뮬레이터부와: 상기 포술 시뮬레이터부에 회전력을 인가하도록 설치된 회전수단과: 사익 회전수단의 구동을 제어하는 회전구동 제어부와: 외부로부터 상기 본체 저념에 형성된 관통공을 통해 인입되어 상기 조종 시뮬레이터부 및 포술 시뮬레이터부에 전원 기타 전기적 신호를 전달하도록 장착된 인입 배선과: 그 인입 배선으로부터 분기되어 상기 조종 시뮬레이터부 및 포술 시뮬레이터부 내부에 각종 장치의 전원 및 전기적 신호를 전달하는 분리 배선과: 상 포술 시뮬레이터부의 하부에 일체로 형성되고 상기 본체 내부에 회전 가능하게 삽입된 바스켓을: 포함하고, 상기 인입 배선과 분기 배선을 전기적으로 연결하는 배선 연결부가 상기 바스켓의 저면 회전중심부에 형성된 것을 특징으로 하는 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터를 제공한다.

삭제

또한, 상기 배선 연결부는 상기 분기 배선에 연결되어, 상기 바스켓의 저면 회전중심부에 고정 장착된 회전 도전부와; 상기 인입 배선에 연결되어, 상기 회전 도전부에 회전가능하게 결합되는 고정 도전부를; 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배선 연결부는 상호 슬라이딩에 의해 회전가능하게 장착되는 슬립링인 것이 바람직하다.

나아가, 상기 인입 배선은 스프링 와이어에 의해 덮어 보호되는 것이 효과적이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시례에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시례를 도시한 것으로서, 도 3은 전차 시뮬레이터의 구조를 도시한 사시도, 도 4는 포탑 시뮬레이터부가 분해된 상태를 도시한 사시도, 도 5는 배선 꼬임 방지 구조의 일실시례를 도시한 개략도, 도 6은 배선 꼬임 방지 구조의 또 다른 실시례를 도시한 개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 기초 지지판(30)과; 기초 지지판(30) 위에 설치된 구동축(31)과; 구동축(31)의 구동을 제어하도록 설치된 구동축 제어기(미도시)와; 구동축(31) 위에 설치된 구동축 상판(32)과; 구동축 상판(32)에 일체로 형성된 본체(40)와; 본체(40)의 전방에 설치된 조종 시뮬레이터부(50)와; 본체(40)의 상부에 형성된 레이스 링(41)과; 레이스 링(41)에 회전가능하게 설치된 포술 시뮬레이터부(60)와; 포술 시뮬레이터부(60)에 회전력을 인가하도록 설치된 회전수단(42)과; 회전수단(42)의 구동을 제어하는 회전구동 제어부(미도시)를; 포함하여 구성된다.

여기서, 조종 시뮬레이터부(50) 및 포술 시뮬레이터부(60)는 각각 상술한 종래의 조종 시뮬레이터 및 포술 시뮬레이터와 기본적으로 동일한 구조를 취하는 것으로서, 본 발명은 이들을 하나의 장치로서 일체화하였다는 점과, 별도의 회전수단이 장착됨에 따라 포술 시뮬레이터부(60)로 하여금 6자유도 구동 외에도 회전구동을 가능하게 하였다는 점에서 특징을 갖는다.

즉, 본 발명은 종래의 6자유도 구동장치를 기초 지지판(30), 구동축(31), 구동축 상판(32) 및 본체(40)에 의해 구현하고, 그 본체(40)에 조종 시뮬레이터부(50) 및 포술 시뮬레이터부(60)를 설치함으로써, 이들 시뮬레이터부가 기본적으로 6자유도 구동을 수행할 수 있도록 하는 한편, 본체(40)의 상부에 레이스 링(41) 및 회전수단(42)를 장착하고, 그 회전수단(42)에 의해 회전구동이 가능하도록 포술 시뮬레이터부(60)를 레이스 링(41)에 설치함으로써, 포술 시뮬레이터부(60)로 하여금 회전구동 또한 수행할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 제한된 일정 각도의 범위에서만 회전효과를 재현할 수 있도록 구성된 종래의 포술 시뮬레이터의 경우와 달리, 포탑의 360도 회전구동에 의한 구동효과를 승무원으로 하여금 느끼도록 할 수 있게 되므로, 포신이 전차 차체의 후방을 향하는 위치에 있는 상황도 실제 상황과 유사하게 모사할 수 있는 등, 승무원으로 하여금 보다 실제 상황에 가까운 환경을 제공하여 모의 훈련의 효과를 극대화할 수 있게 되는 것이다.

회전수단(42)은 조종 시뮬레이터부(50) 또는 포술 시뮬레이터부(60)에 장착되는 회전구동 제어부(미도시)에 의해 제어되어, 포술 시뮬레이터부(60)에 회전력을 인가하며, 이와 같은 회전수단(42) 및 레이스 링(41)의 구조는 유압식, 전자기식 기타 포술 시뮬레이터부(60)의 회전구동을 구현할 수 있는 것이면 어느 것이라도 관계없다.

조종 시뮬레이터부(50) 및 포술 시뮬레이터부(60)는 상술한 종래의 조종 시뮬레이터 및 포술 시뮬레이터와 기본적으로 동일한 구조를 취하는데, 다만 상기 회전수단(42)의 회전구동을 제어하기 위한 회전구동 제어부(미도시)가 추가적으로 구비된다는 점에서 차이가 있다.

한편, 본 발명은 외부로부터 본체(40) 저면에 형성된 관통공(미도시)을 통해 인입되어 조종 시뮬레이터부(50) 및 포술 시뮬레이터부(60)에 전원 기타 전기적 신호를 전달하도록 장착된 인입 배선(70)과; 그 인입 배선(70)으로부터 분기되어 조종 시뮬레이터부(50) 및 포술 시뮬레이터부(60) 내부의 각종 장치에 전원 및 전기적 신호를 전달하는 분기 배선(80)을; 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 6자유도 구동 및 회전구동 등 7자유도의 복합적 구동을 하게 되므로, 인입 배선(70) 및 분기 배선(80)에 관한 별도의 고려없이 배선을 실시하게 될 경우, 배선의 꼬임에 의해 원하는 구동을 얻지 못하는 상황이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 인입 배선(70)과 분기 배선(80)을 전기적으로 연결하는 배선 연결부(90)가 포술 시뮬레이터부(60)의 하부에 일체로 형성되고 본체(40) 내부에 회전가능하게 삽입된 바스켓(43)의 저면 회전중심부에 형성된 것을 특징으로 하는 배선 꼬임 방지 구조를 제시한다.

즉, 인입 배선(70)이 본체(40) 저면에 형성된 관통공을 통해 바스켓(43)의 저면 회전중심부에 연결되는 구조를 취하지 않을 경우, 전차 시뮬레이터의 6자유도 구동 및 회전구동에 의해 배선의 꼬임이 발생할 수 밖에 없을 것이므로, 이를 방지하기 위해 상기와 같은 구성을 취한 것이다.

따라서, 전차 시뮬레이터의 6자유도 구동에 의한 영향은 거의 무시할 수 있게 되며, 배선이 기본적으로 가지는 탄성에 의해 전차 시뮬레이터의 회전구동에 의한 꼬임도 상당 부분 감소시킬 수 있다.

다만, 배선의 탄성에는 한계가 있으므로, 상기와 같은 구성을 취할 경우, 포술 시뮬레이터부(60)는 약 360도 이내에서만 회전구동이 가능하다는 한계를 갖는다.

따라서, 배선 연결부(90)는 분기 배선(80)에 연결되어, 바스켓(43)의 저면 회전 중심부에 고정 장착된 회전 도전부(91)와, 인입 배선(70)에 연결되어 회전 도전부(91)에 회전가능하게 장착되는 고정 도전부(92)에 의해 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 배선 연결부(90)를 전기적으로는 연결하되, 구조적으로는 분리하여 상호 무한 회전구동이 가능하도록 하는 구조를 취함으로써, 전차 시뮬레이터의 포탑 시뮬레이터부(60)는 배선의 꼬임에 관한 한계없이 무한 회전이 가능하게 되는 것이다.

여기서, 배선 연결부(90)를 구성하는 회전 도전부(91) 및 고정 도전부(92)는 슬립링과 같이 전기적으로 연결되며 상호 슬라이딩 가능하게 장착되는 구조라면 어느 것이나 적용이 가능할 것이다.

또한, 인입 배선(70)은 기본적으로 포탑 시뮬레이터부(60)의 회전에 따른 꼬임에 의해 피로를 받게 되므로, 그 피로에 의한 파손을 방지하기 위해 스프링 와이어(미도시)에 의해 덮어 보호하는 것이 바람직하다.

상기에서는 본 발명의 일실시례로서 전차 시뮬레이터의 구성을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 기본적인 기술적 사상은 조종 기능과 포탑 회전기능을 갖는 무기 일반 즉, 장갑차, 자주포 등 회전식 포탑이 장착되는 무기의 시뮬레이터라면 모두 적용될 수 있는 것이다.

본 발명은 승무원으로 하여금 보다 실제 상황에 가까운 환경을 제공하여 모의 훈련의 효과를 극대화할 수 있는 구조의 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터를 제공한다.

도 1은 종래의 조종 시뮬레이터의 구조를 도시한 사시도

도 2는 종래의 포술 시뮬레이터의 구조를 도시한 사시도

도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시례를 도시한 것으로서,

도 3은 전차 시뮬레이터의 구조를 도시한 사시도

도 4는 포탑 시뮬레이터부가 분해된 상태를 도시한 사시도

도 5는 배선 꼬임 방지 구조의 일실시례를 도시한 개략도

도 6은 배선 꼬임 방지 구조의 또 다른 실시례를 도시한 개략도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

30 : 기초 지지판 31 : 구동축

32 : 구동축 상판 40 : 본체

41 : 레이스 링 42 : 회전수단

50 : 조종 시뮬레이터부 60 : 포술 시뮬레이터부

70 : 인입 배선 80 : 분기 배선

90 : 배선 연결부

Claims (5)

1. 삭제
2. 기초 지지판과: 상기 기초 지지판 위에 설치된 구동축과: 상기 구동축의 구동을 제어하도록 설치된 구동축 제어기와: 상기 구동축 위에 설치된 구동축 상판과: 상기 구동축 상판에 일체로 형성된 본체와: 상기 본체의 전방에 설치된 조종 시뮬레이터부와: 상기 본체의 상부에 형성된 레이스 링과: 상기 레이스 링에 회전 가능하게 설치된 포술 시뮬레이터부와: 상기 포술 시뮬레이터부에 회전력을 인가하도록 설치된 회전수단과: 사익 회전수단의 구동을 제어하는 회전구동 제어부와: 외부로부터 상기 본체 저념에 형성된 관통공을 통해 인입되어 상기 조종 시뮬레이터부 및 포술 시뮬레이터부에 전원 기타 전기적 신호를 전달하도록 장착된 인입 배선과: 그 인입 배선으로부터 분기되어 상기 조종 시뮬레이터부 및 포술 시뮬레이터부 내부에 각종 장치의 전원 및 전기적 신호를 전달하는 분리 배선과: 상 포술 시뮬레이터부의 하부에 일체로 형성되고 상기 본체 내부에 회전 가능하게 삽입된 바스켓을: 포함하고, 상기 인입 배선과 분기 배선을 전기적으로 연결하는 배선 연결부가 상기 바스켓의 저면 회전중심부에 형성된 것을 특징으로 하는 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터.
3. 제2항에 있어서,

   상기 배선 연결부는

   상기 분기 배선에 연결되어, 상기 바스켓의 저면 회전중심부에 고정 장착된 회전 도전부와; 상기 인입 배선에 연결되어, 상기 회전 도전부에 회전가능하게 결합되는 고정 도전부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터.
4. 제3항에 있어서,

   상기 배선 연결부는

   상호 슬라이딩에 의해 회전가능하게 장착되는 슬립링인 것을 특징으로 하는 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 인입 배선은 스프링 와이어에 의해 덮어 보호되는 것을 특징으로 하는 회전식 포탑 장착형 무기의 시뮬레이터.