KR101195474B1 - 복합 장갑 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 장갑에 관한 것으로, 다수의 열을 이루도록 서로 이격 설치되며 함침된 카본섬유층과 함침되지 않은 카본섬유층의 조합으로 이루어지는 원기둥 형상의 파이프부재(10)와, 상기 다수의 파이프부재(10)를 감싸며 다수의 재질이 층을 이루도록 형성되고 내부에는 열경화성 수지(30)가 충진되는 플레이트부재(20)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의한 복합 장갑은, 경량이면서 내구성, 내열성이 높은 이점이 있다.

Description

복합 장갑{COMPOSITE ARMOR PANEL}

본 발명은 복합 장갑에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전투용 트럭, 트레일러, 장갑차, 전차, 자주포 등에 장착되어, 포탄, 총알 등의 다양한 공격에서 승무원 및 탑재장비를 보호하기 위한 복합 장갑에 관한 것이다.

일반적으로 장갑차나 전차, 자주포 등과 같이 기동력을 통한 화력 및 타격지원이 보장되는 중(重)전투용 차량과 전투지휘용 차량, 전투용 트럭 등과 같은 경(輕)전투용 차량에는 적의 대,소구경 철갑탄 등의 공격에 대비하여 부가 장갑(裝甲)을 구비하고 있다. 중(重)전투용 차량의 부가 장갑으로는 주로 판 형상으로 형성된 스틸이나 알루미늄(알루미나), 세라믹 또는 그들을 이용한 복합재료 등을 중(重)전투용 차량의 외부에 적층하여 사용하였다.

그러나, 이러한 종래의 장갑에는 다음과 같은 문제점이 있다.

장갑의 재료가 주로 스틸의 단일 소재로 형성되므로 방호력을 높이기 위해 장갑의 두께를 증가하는 경우에는 장갑차의 이동성이 저하되고, 이동성 저하의 문제를 해결하기 위해 장갑의 두께를 감소하는 경우에는 한정된 방호력의 향상만을 기대하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 세라믹을 이용한 복합 소재의 경우, 내열성은 우수하나 포탄 등에 의해 손상이 발생한 후에, 지속적인 충격으로 인해 손상부위의 균열이 확대되어 방호력이 급감하는 문제점이 있다.

그리고, 복합 소재 사이에 존재하는 공기에 의해 부피가 증가하고, 방호 효과를 최대한 발휘하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부피가 작고 경량이면서 방호력이 우수한 복합 장갑을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내열성이 우수하면서 내구성이 우수한 복합 장갑을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 함기량이 적고, 밀집성이 우수한 복합 장갑을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명인 복합 장갑은, 다수의 열을 이루도록 서로 이격 설치되며 소정의 수지가 함침된 카본섬유층과 소정의 수지가 함침되지 않은 카본섬유층의 조합으로 이루어지는 원기둥 형상의 파이프부재와, 상기 다수의 파이프부재를 감싸며 다수의 재질이 층을 이루도록 형성되고 내부에는 열경화성 수지가 충진되는 플레이트부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 플레이트부재는, 상기 플레이트부재의 외곽층을 형성하며 카본섬유가 구비되는 외부카본섬유층과, 상기 외부카본섬유층의 내측에 형성되며 세라믹 소재로 이루어지는 세라믹층과, 상기 세라믹층의 내측에 형성되며 에폭시 수지가 구비되는 에폭시수지층과, 상기 에폭시수지층의 내측에 구비되며 카본섬유로 이루어지는 내부카본섬유층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 내부카본섬유층은, 다수의 행렬을 이루는 파이프부재 사이에도 더 구비됨을 특징으로 한다.

상기 파이프부재는, 상기 파이프부재의 외관을 형성하며 소정의 수지가 함침된 카본섬유로 이루어지는 제1카본섬유층과, 상기 제1카본섬유층의 내측에 구비되며 소정의 수지가 함침되지 않은 카본섬유로 이루어지는 제2카본섬유층과, 상기 제2카본섬유층의 내측에 구비되며 소정의 수지가 함침된 카본섬유로 이루어지는 제3카본섬유층과, 상기 제3카본섬유층의 내측에 구비되며 소정의 수지가 함침되지 않은 카본섬유로 이루어지는 제4카본섬유층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 열경화성 수지는, 에폭시 또는 우레탄인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 복합 장갑에는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에는 다수의 열을 이루도록 서로 이격 설치되며 함침된 카본섬유층과 함침되지 않은 카본섬유층의 조합으로 이루어지는 원기둥 형상의 파이프부재와, 상기 다수의 파이프부재를 감싸며 다수의 재질이 층을 이루도록 형성되고 내부에는 열경화성 수지가 충진되는 플레이트부재 등이 구비된다. 그리고, 상기 플레이트부재를 이루는 소재에는 카본 섬유가 포함된다.

카본 소재는 경량이면서 탄성과 강도가 우수한 장점이 있다. 따라서, 이러한 카본섬유를 포함하여 이루어지므로 부피가 작고 경량이면서 방호력이 우수한 효과가 있다.

그리고, 본 발명에는 플레이트부재를 이루는 소재에는 내열성이 우수한 세라믹 소재와, 탄성과 강도가 우수한 카본섬유가 포함되므로 내열성과 내구성이 우수한 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서는 플레이트부재와 파이프부재 사이의 공간과, 파이프부재의 내부 공간에 열경화성 수지가 진공 충진된다. 따라서, 소재사이의 함기량이 낮아져 밀집성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 복합 장갑의 일실시예를 단면으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 복합 장갑의 실시예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 복합 장갑의 작용의 일실시예를 나타낸 도면.

이하 본 발명에 의한 복합 장갑의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 복합 장갑의 일실시예를 단면으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 복합 장갑의 실시예를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 복합 장갑의 작용의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 복합 장갑은, 다수의 열을 이루도록 서로 이격 설치되는 원기둥 형상의 파이프부재(10)와, 상기 다수의 파이프부재(10)를 감싸는 플레이트부재(20)를 포함하여 구성된다.

상기 파이프부재(10)는, 원기둥 형상으로 형성되며, 수지가 함침된 카본섬유층과 수지가 함침되지 않은 카본섬유층의 조합으로 이루어진다. 이때, 상기 카본섬유를 함침하기 위한 수지는 열가소성 수지 및 열경화성 수지를 모두 사용할 수 있으며, 폴리에스터, 폴리아마이드, 에폭시, 페놀 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 이하에서, 함침된 카본섬유는 상기에서 언급한 내용과 동일하게 적용될 수 있다.
보다 상세하게, 상기 파이프부재(10)는, 도 1에서 도시된 바와 같이, 내측으로 갈수록 차례로 제1카본섬유층(12)과, 제2카본섬유층(14)과, 제3카본섬유층(16)과, 제4카본섬유층(18) 등으로 이루어지는 원기둥 형상으로 형성된다.

상기 제1카본섬유층(12)은, 상기 파이프부재(10)의 외관을 형성하며, 함침된 카본섬유로 이루어진다. 즉, 상기 제1카본섬유층(12)은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 파이프부재(10)의 최외각층을 형성한다.

상기 제1카본섬유층(12)은, 강도가 우수한 함침된 카본섬유로 형성되어 포탄 등의 침입에 견디는 역할을 주로 한다.

상기 제2카본섬유층(14)은, 상기 제1카본섬유층(12)의 내측에 구비되며, 함침되지 않은 카본섬유로 이루어진다. 보다 상세하게, 상기 제2카본섬유층(14)은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 제2카본섬유층(14)의 외주가 상기 제1카본섬유층(12)의 내주에 밀착되어 형성된다.

상기 제2카본섬유층(14)은, 함침된 카본섬유보다 탄성이 좋은 함침되지 않은 카본섬유로 형성되어 포탄 등의 침입으로 인한 진동을 흡수하는 역할을 주로 한다.

상기 제3카본섬유층(16)은, 상기 제2카본섬유층(14)의 내측에 구비되며, 함침된 카본섬유로 이루어진다. 보다 상세하게, 상기 제3카본섬유층(16)은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 제3카본섬유층(16)의 외주가 상기 제2카본섬유층(14)의 내주에 밀착되어 형성된다.

상기 제3카본섬유층(16)은, 상기 제1카본섬유층(12)과 마찬가지로, 강도가 우수한 함침된 카본섬유로 형성되어 포탄 등의 침입에 견디는 역할을 주로 한다.

상기 제4카본섬유층(18)은, 상기 제3카본섬유층(16)의 내측에 구비되며, 함침되지 않은 카본섬유로 이루어 진다. 보다 상세하게, 상기 제4카본섬유층(18)은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 제4카본섬유층(18)의 외주가 상기 제3카본섬유층(16)의 내주에 밀착되어 형성된다.

상기 제4카본섬유층(18)은, 상기 제2카본섬유층(14)과 마찬가지로, 함침된 카본섬유보다 탄성이 좋은 함침되지 않은 카본섬유로 형성되어 포탄 등의 침입으로 인한 진동을 흡수하는 역할을 주로 한다.

상기 제1카본섬유층(12), 제2카본섬유층(14), 제3카본섬유층(16), 제4카본섬유층(18) 등으로 이루어지는 상기 파이프부재(10)는, 아래에서 설명할 플레이트부재(20)의 내측에 구비되며, 다수의 열을 이루도록 서로 이격 설치된다.

보다 상세하게, 상기 파이프부재(10)는, 도 1에서 도시된 바와 같이, 등간격으로 설치되어 다수의 행렬을 이룬다. 상기 다수의 파이프부재(10)는 사이가 일정 간격으로 이격된다. 그리고, 아래에서 설명할 플레이트부재(20)의 내벽과도 일정 간격으로 이격된다. 구체적으로, 상기 다수의 파이프부재(10) 사이의 간격과, 상기 파이프부재(10)와 플레이트부재(20)의 내벽 사이의 간격은 1mm인 것이 가장 바람직하다. 이는, 충격 발생시에 부재간의 충격이 직접적으로 전달되지 않도록하여 전달 충격을 완화하기 위함이다.

상기 파이프부재(10)의 외측에는, 플레이트부재(20)가 구비된다. 상기 플레이트부재(20)는, 다수의 재질이 층을 이루도록 형성되며 상기 다수의 파이프부재(10)를 감싼다. 보다상세하게, 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 파이프부재(10)는, 내측으로 갈수록 차례로 외부카본섬유층(22), 세라믹층(24), 에폭시수지층(26), 내부카본섬유층(28) 등으로 이루어지는 사각의 프레임형상으로 이루어진다.

상기 외부카본섬유층(22)은, 카본섬유로 이루어지며, 상기 플레이트부재(20)의 외곽층을 형성한다. 상기 외부카본섬유층(22)은, 포탄 공격으로 인한 충격을 흡수, 분산시키는 역할을 주로 한다.

상기 세라믹층(24)은, 세라믹 소재로 이루어지며, 상기 외부카본섬유층(22)의 내측에 구비된다. 즉, 상기 세라믹층(24)은, 상기 외부카본섬유 내측면에 밀착하여 구비된다. 상기 세라믹층(24)은, 포탄 공격으로 인한 열과 화염을 진압하는 역할을 주로 한다.

상기 에폭시수지층(26)은, 에폭시수지로 이루어지며, 상기 세라믹층(24)의 내측에 구비된다. 즉, 상기 에폭시수지층(26)은, 상기 세라믹층(24)의 내측면에 밀착하여 구비된다. 상기 에폭시수지층(26)은, 포탄공격으로 인한 충격을 흡수, 분산시키는 역할을 한다.

상기 내부카본섬유층(28)은, 카본섬유로 이루어지며, 상기 에폭시수지층(26)의 내측에 구비된다. 즉, 상기 내부카본섬유층(28)은, 상기 에폭시수지층(26)의 내측면에 밀착하여 구비되며, 상기 플레이트부재(20)의 최내층을 구성한다. 상기 내부카본섬유층(28)은, 포탄 공격으로 인한 충격을 흡수, 분산시키며, 열과 화염을 진압하는 역할을 한다.

한편, 상기 내부카본섬유층(28)은, 다수의 열 및 층을 이루는 파이프부재(10) 사이에도 더 구비된다. 보다 상세하게, 상기 내부카본섬유층(28)은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 파이프부재(10)의 행(行) 사이에 구비되어 상기 파이프부재(10)의 행을 구획한다. 그리고, 상기 내부카본섬유층(28)과 상기 파이프부재(10) 사이는 일정 간격으로 이격된다. 상기 상기 내부카본섬유층(28)과 상기 파이프부재(10) 사이의 간격은 1mm인 것이 가장 바람직하다.이는, 충격 발생시에 부재간의 충격이 직접적으로 전달되지 않도록하여 전달 충격을 완화하기 위함이다.

상기 플레이트부재(20)의 내부 공간과, 상기 파이프부재(10)의 내부 공간에는 열경화성 수지(30)가 진공 충진된다. 보다 상세하게, 상기 열경화성 수지(30)는, 상기 플레이트부재(20)와 상기 파이프부재(10) 사이의 빈 공간과, 상기 파이프부재(10)의 내부 빈 공간에 진공 충진된다.

상기 열경화성 수지(30)는, 에폭시 또는 우레탄인 것이 바람직하다. 상기 열경화성 수지(30)는, 상기 플레이트부재(20)와 상기 파이프부재(10)가 유동하지 않도록 일체로 고정하는 역할을 한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 복합 장갑의 작용을 상세하게 설명한다.

외측에서 내측으로 차례로 외부카본섬유층(22), 세라믹층(24), 에폭시수지층(26), 내부카본섬유층(28)의 소재층으로 이루어지는 플레이트부재(20)의 내부 공간에 파이프부재(10)를 삽입한다.

상기 파이프부재(10)를 등간격으로 배열하여 한 층의 파이프부재(10)가 형성되면, 상기 파이프부재(10)로 이루어진 층의 일측에 내부카본섬유층(28)을 적층한다.

상기 내부카본섬유층(28)이 적층되면, 다시 한 층의 파이브부재를 형성하고, 상기 파이프부재(10)로 이루어진 층의 일측에 내부카본섬유층(28)을 적층하는 것을 다수회 반복한다.

상기 플레이트부재(20) 내측에 상기 파이프부재(10)와 상기 내부카본섬유층(28)이 삽입 적층되면, 상기 플레이트부재(20)의 내측으로 열경화성 수지(30)를 진공 주입하여 경화시킨다.

상기 열경화성 수지(30)가 경화되면, 상기 플레이트부재(20)와, 파이프부재(10) 및 내부카본섬유층(28)이 일체로 고정 형성되어 복합 장갑이 완성된다.

완성된 복합 장갑은, 도 2에서 도시된 바와 같이, 다양한 형태로 형성될 수 있다.

먼저, 도 2의 (a)에서와 같이, 사각기둥 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 도 2의 (b)에서와 같이, 상하면(도 2에서)이 곡면으로 형성될 수 있다.

그리고, 도 2의 (c)에서와 같이, 좌측면이 평면으로 형성되고, 우측면이 단차지게 형성될 수 있다.

또한, 도 2의 (d)에서와 같이, 좌우측면이 단차지게 형성될 수도 있다.

즉, 도 2의 (a) 내지 (d)에서 도시된 바와 같은 형상으로 형성되어, 용도에 따라 다수개가 결합되어 방호체를 형성한다.

그리고, 완성된 복합 장갑은, 도 3에서 도시된 바와 같이, 방호체를 형성하기 위해 차량 등의 외부에 장착 될 때, 상기 파이프부재(10)의 길이방향이 바닥면과 수직이 되도록 장착된다. 복합 장갑으로 형성된 방호체의 외측에는 철판(S)이 장착된다.

외부로부터 포탄 등의 공격을 받게 되면, 철판(S)이 1차적으로 피공격체를 방호한다. 철판(S)이 파손되어 뚫리게 되면, 2차로 상기 플레이트부재(20)가 피공격체를 방호하게 된다.

먼저, 상기 플레이트부재(20)의 외부카본섬유층(22)이 충격을 흡수, 분산한다.

카본섬유는, 내열성, 내충격성이 우수하고, 금속보다 가벼우면서도, 금속에 비해 탄성과 강도가 뛰어나다. 따라서, 상기 플레이트부재(20)의 최외측을 형성하는 외부카본섬유층(22)은, 외부의 공격으로부터 발생한 충격을 흡수, 분산한다. 또한, 장갑의 부피와 중량을 줄여 차량의 이동성을 높일 수 있다.

상기 외부카본섬유층(22)의 내측에 구비되는 세라믹층(24)은, 공격 포탄의 열 및 화염의 온도를 저하시킨다. 상기 세라믹층(24)을 형성하는 세라믹은, 내열성이 우수하므로, 포탄의 열 및 화염을 효과적으로 견딘다.

그러나, 상기 세라믹층(24)은, 신축성이 없고 부서지기 쉬우므로 상기 세라믹층(24) 내측의 에폭시수지층(26)이 상기 세라믹층(24)의 균열을 방지한다. 또한, 상기 에폭시수지층(26)을 형성하는 에폭시수지는, 열을 가할수록 경화되어 강도가 높아지므로 외부의 공격 충격을 견딘다.

그리고, 상기 에폭시수지층(26)의 내측에 구비되는 내부카본섬유층(28)은, 상기 세라믹층(24)에서 진화되고 남은 열 및 화염의 온도를 저하시킨다.

상기 플레이트부재(20)의 내측에 구비되는, 파이프부재(10)는 원기둥형으로 형성되어 탄성력을 갖는다. 따라서, 공격으로 인한 충격을 흡수, 분산시킨다.

함침된 카본섬유는, 카본섬유를 에폭시 수지 등의 수지에 일정시간 함침시켜서 형성되는 것으로, 함침되지 않은 카본섬유보다 강도와 강성이 우수한 반면, 탄성이 낮다.

따라서, 상기 파이프부재(10)를 형성하는 함침된 카본 섬유층과 함침되지 않은 카본섬유는, 각각 강도와 탄성을 가지므로 공격으로 인한 충격을 효과적으로 흡수, 분산시킨다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10 : 파이프부재 12 : 제1카본섬유층
14 : 제2카본섬유층 16 : 제3카본섬유층
18 : 제4카본섬유층 20 : 플레이트부재
22 : 외부카본섬유층 24 : 세라믹층
26 : 에폭시수지층 28 : 내부카본섬유층
30 : 열경화성 수지 S : 철판

Claims (5)

1. 다수의 열을 이루도록 서로 이격 설치되며, 소정의 수지가 함침된 카본섬유층과 소정의 수지가 함침되지 않은 카본섬유층의 조합으로 이루어지는 원기둥 형상의 파이프부재(10)와;
   상기 다수의 파이프부재(10)를 감싸며, 다수의 재질이 층을 이루도록 형성되고, 내부에는 열경화성 수지(30)가 충진되는 플레이트부재(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 장갑.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트부재(20)는,
   상기 플레이트부재(20)의 외곽층을 형성하며, 카본섬유가 구비되는 외부카본섬유층(22)과;
   상기 외부카본섬유층(22)의 내측에 형성되며, 세라믹 소재로 이루어지는 세라믹층(24)과;
   상기 세라믹층(24)의 내측에 형성되며, 에폭시 수지가 구비되는 에폭시수지층(26)과;
   상기 에폭시수지층(26)의 내측에 구비되며, 카본섬유로 이루어지는 내부카본섬유층(28);을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 장갑.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 내부카본섬유층(28)은,
   다수의 행렬을 이루는 파이프부재(10) 사이에도 더 구비됨을 특징으로 하는 복합 장갑.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 파이프부재(10)는,
   상기 파이프부재(10)의 외관을 형성하며, 소정의 수지가 함침된 카본섬유로 이루어지는 제1카본섬유층(12)과;
   상기 제1카본섬유층(12)의 내측에 구비되며, 소정의 수지가 함침되지 않은 카본섬유로 이루어지는 제2카본섬유층(14)과;
   상기 제2카본섬유층(14)의 내측에 구비되며, 소정의 수지가 함침된 카본섬유로 이루어지는 제3카본섬유층(16)과;
   상기 제3카본섬유층(16)의 내측에 구비되며, 소정의 수지가 함침되지 않은 카본섬유로 이루어지는 제4카본섬유층(18);을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 장갑.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 열경화성 수지(30)는,
   에폭시 또는 우레탄인 것을 특징으로 하는 복합 장갑.

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