KR101253784B1 - 카트리지 탄약, 특히 중간 구경의 카트리지 탄약 - Google Patents

Abstract

카트리지 탄약, 특히 연습탄은 카트리지 탄피(3)와 카트리지 탄피에 삽입된 발사체(2)를 포함한다. 추진 챔버(4)는 카트리지 탄피 내에 구비되며, 불꽃 점화기(13)에 의해 점화될 수 있고 발사체의 기저부(8)에 작용하여 발사체를 카트리지 탄피 외부로 발사하는 추진 가스를 생성하는 추진장약(5)을 수용한다. 불꽃 점화기가 주위 온도 또는 화재에 의하여 카트리지 탄피와 발사체가 분리되어 비산되도록 유발할 수 있는 자동 점화와 추진장약(5)의 점화를 방지하기 위하여, 본 발명은 추진 챔버와 카트리지 탄피(3)의 외면 사이에 가융 재료, 특히 가융 금속(15)으로 충전된 배기 채널(14)을 제공하는 것을 제안한다. 가융 금속은 점화기(13)와 추진장약(5)점화점 보다 낮은 용융점을 갖는다. 카트리지 탄피의 주위 온도가 가융 금속의 용융점 이상으로 상승한다면, 가융 금속은 용융되어서 배기 채널을 해제시키고, 그로 인해 추진장약의 연기된 점화가 일어나면 추진장약이 압력 생성 없이 연소하므로, 카트리지 탄피와 발사체가 일체로 유지된다.

탄약, 추진장약, 압력, 감압, 통로, 채널, 가융 재료

Description

카트리지 탄약, 특히 중간 구경의 카트리지 탄약{CARTRIDGED AMMUNITION, ESPECIALLY OF AN AVERAGE CALIBER}

본 발명은 카트리지 탄피(cartridge shell)와 카트리지 탄피 내부에 삽입된 발사체(projectile)를 구비하며, 카트리지 탄피가 발사체에 기계적으로 부착되는 카트리지 탄약(catridge munition), 특히 중간 구경이며 여기서는 연습탄(practice round)인 카트리지 탄약에 대한 것이다. 추진 챔버(propulsion chamber)는, 예를 들어 점화기 캡(igniter cap)을 사용하여 점화될 수 있는 추진장약(propulsive charge)을 수용하기 위해 카트리지 탄피의 기저부에 구비된다. 점화 이후에는, 추진장약에서 발생한 추진 가스가 발사체의 기저부에 작용하므로, 카트리지 탄피와 발사체 사이의 기계적 결합이 해제되고 그 후 발사체가 카트리지 탄피 외부로 발사된다.

이러한 카트리지 탄약은 미국 특허 공보 제 US 5,936,189호에 개시되어 있다. 이러한 카트리지 탄약은 중간 구경(대략 40mm)의 속사 무기(rapid-fire weapon)에 사용된다. 이러한 카트리지의 대부분은 속사 무기로 송탄되는 탄띠(belt)에 수용된다. 카트리지 탄피 내의 추진 챔버는 추진장약이 배치되는 고압 챔버와, 배기구(exhaust aperture)를 통해 고압 챔버에 연결되는 저압 챔버로 세분 된다. 카트리지 탄피와 발사체는 소기의 절점(intended-break point)으로서 형성된 중앙 나사 결합부(central threaded connection)를 통해 기계적으로 결합된다.

추진장약이 점화기 캡에 의하여 고압 챔버 내에서 불꽃 점화되는 때에, 추진장약이 연소하여 추진 가스가 고압으로 생성되며, 이어서 양 챔버 내의 발사체 기저부에 작용하여서 카트리지 탄피와 발사체 사이의 의도적인 절점이 부서진 이후에 발사체를 카트리지 탄피 외부로 결국 발사시킨다.

유사한 카트리지 탄약은 미국 특허 공보 제 US 4,892,038호에 개시되어 있다.

또한, 오직 저압 추진 챔버만을 구비하는 이러한 유형의 연습탄은 공지되어 있으며, 이러한 카트리지는 저속 카트리지(저속 탄약)로서 공지되어 있다.

이러한 카트리지 탄약은 대량으로 사용되며 안전하게 보관되어야 하고 제조자로부터 사용자에게 안전하게 이송되어야 한다. 보관과 이송은, 통상적으로 예를 들어 많은 양의 이러한 카트리지를 수용하는 금속 상자와 같은 큰 상자를 사용하여 이행된다.

점화기 캡과 추진장약을 위한 상당한 양의 점화 재료(igniter material)가 보관 컨테이너 또는 이송 컨테이너 내에 위치함에도 불구하고, 보관 및 이송은 일반적으로 간단하다. 하지만, 온도가 220℃에 달하거나 이를 초과하게 하는 보관 또는 이송 시스템의 화재는 위험하다.

이러한 온도에서는 점화기 캡의 불꽃 점화약(igniter charge)이 자연 발화하고, 이는 불꽃 점화약이 자연 발화하지 않았으면 320℃ 내지 400℃의 온도에서 발 화할 추진장약을 뒤이어 점화시킨다. 통상적인 발사 중에서와 것과 같이 추진장약이 발화한 이후에는, 카트리지 탄피와 발사체 사이의 기계적 결합을 결국 파괴시키기 위하여 발사체의 기저부에 작용하는 충분한 압력이 추진 챔버 내에서 발생한다.

수많은 카트리지의 다량의 폭발 추진장약에 의하여 심각한 손상이 발생할 수 있다. 하지만, 카트리지 탄피와 발사체는 비산(飛散)하는 중에 심각한 손상을 일으킬 수 있다. 카트리지 탄피와 발사체는 여기서 발사체에 준하는 작용을 한다. 관련된 어떠한 수용 컨테이너도 파괴될 것이며, 그로 인하여 분리된 탄피와 발사체는 생명을 위험하게 할 수 있고 심각한 기계적 손상을 일으킬 수 있다.

시험 중에는, 이러한 카트리지가 가열기 내에 배치되며, 열이 가열기에 점차 공급된다. 대략 220℃인 점화기 캡의 점화 온도가 도달된 이후에는, 전술한 바와 같이 점화기 캡이 점화되고 그로 인해 카트리지의 추진장약이 점화된다. 카트리지 탄피와 발사체는 폭발되고 추진 챔버에 생성된 압력으로 인해 100 미터까지 날아가므로, 수많은 이러한 카트리지들이 불이 붙었을 때에 방출되는 에너지는 엄청나다.

본 발명의 목적은, 주위 온도가 불꽃 점화약의 점화 온도 이상으로 급격히 증가하는 때에 발사체로부터 카트리지 탄피가 분리되는 것을 방지하는 소기의 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 예를 들어 화재에 의하여 주위 온도가 급격하게 증가하는 때에 보관 컨테이너 또는 이송 컨테이너에서 다수의 이러한 카트리지들의 집합에 의하여 유발되는 환경 손상을 방지하는 소기의 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 고압 손상과 주된 기계적 손상이 모두 발생하지 않기 위해서 점화약의 점화 이후에 주장약(main charge)의 효과를 약화시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이러한 방지 대책에 의하여 카트리지 탄약의 특성이 영향을 받지 않게끔 카트리지 탄약을 형성하는 것이다.

본 발명에 따르면, 발사체와 카트리지 탄피를 포함하며, 추진 챔버로부터 배출하고 카트리지 탄피의 벽을 관통하고 용융점이 탄약 내의 어떠한 불꽃 장약의 최소 점화온도보다 낮은, 즉 불꽃 점화약과 추진장약의 점화 온도보다 낮은 고형의 내압(치밀(緻密)) 가융 충전 재료(solid, pressure-tight fusible filler material)가 충전되는 통로를 제공하는 추진 챔버를 구비하는 카트리지 탄약이 바람직하다.

이러한 가융 재료(fusible material)는 가융 금속(fusible metal)인 것이 바람직하다. 이러한 가융 금속은 비스무트(bismuth)와 주석(tin)의 합금을 포함하며, 납(lead) 등과 같은 다른 금속도 포함될 수 있다.

만일 검토한 유형의 카트리지가 예를 들어 180℃의 가융 재료 또는 가융 금속의 용융 온도로 가열된다면, 추진 챔버와 외부를 연결하는 카트리지 탄피 내의 통로의 가융 금속은 용융된다. 만일 온도가 계속해서 상승하여 점화기 캡이 점화되고 그로 인해 추진장약이 점화된다면, 개방된 통로가 감압구(pressure-relief aperture)로서 작용하므로 어떠한 압력도 추진 챔버 내에 형성될 수 없다. 따라서, 추진장약은 단지 연소되며, 그로 인해 생성되는 추진 가스는 감압구를 통해 배출될 수 있다. 따라서, 카트리지 탄피와 발사체는 서로 분리되지 않으며, 그로 인해 압력 손상이나 기계적 손상 어느 것도 발생하지 않는다.

이와 같은 사실은, 다수의 이러한 카트리지들을 납으로 제조되는 종래 이송 박스에 배치한 시험에 의해 검증되었다. 납 박스는 단 한 번도 손상을 입지 않았다.

추진장약과 카트리지 탄피의 외부 사이의 통로는 여러 가지 방식으로 형성될 수 있는데, 예를 들어 점화기 캡의 하우징은 이러한 가융 재료 또는 가융 금속으로 제조될 수 있으며, 점화기 캡 주변의 감압구 역시 가융 재료로 충전되는 것이 가능하다. 2개 또는 4개의 구(aperture)가 이러한 실시예에 적당하다. 다른 선택 사항은 구가 추진 챔버로부터 카트리지 탄피의 외벽을 침투하도록 제공하는 것이다.

하지만, 통로는 발사체가 카트리지 탄피의 외부로 정상적으로 발사하는 도중에 가융 재료가 추진 챔버 내의 고압을 견디도록 형상화되어야 한다. 압력에 대한 저항은 통로를 원뿔(conical)과, 단차형 또는 나사 구멍과 같이 외부로 향하여 줄어드는 것 등으로 형상화함으로써 증가될 수 있다.

본 발명은 실시예의 도면을 참조하여 자세하게 설명된다.

도 1은 발사체와, 추진장약을 갖는 추진 챔버를 구비한 카트리지 탄피를 포함하는 카트리지 탄약의 종단면도이며, 본 발명에 따르면 감압구는 추진 챔버와 카트리지 탄피의 외벽 사이에 구비되며 가융 금속을 수용하고 이 경우에는 원뿔 진행을 갖는다.

도 2는 추진 챔버와 카트리지 탄피의 외벽 사이에 단차형 감압구를 구비한 카트리지 탄약의 제 2 실시예를 도시한 도면이다.

도 3은 추진장약을 위한 점화기 캡의 하우징이 가융 금속으로 제조되는 본 발명에 따른 제 3 실시예를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 카트리지 탄약(1)은 발사체(2)와 카트리지 탄피(3)를 포함한다. 카트리지 탄피(3)는 내부에 추진 장약(5)이 배치되는 추진 챔버(4)를 포함한다.

추진 챔버(4)의 벽은 발사체 기저부(8) 아래에 배치된 저압 챔버(7)로 공급하는 오버플로 개구부들(overflow openings)(6)를 구비한다. 추진 챔버(4)는 발사체 기저부의 내부 나사(inner thread)에 결합하는 중앙 나사 스터드(central threaded stud)(9)를 구비한다. 게다가, 추적 조성물(tracer composition)(11)은 나사 스터드(9)를 통하여 추진 챔버로 연장하는 발사체 기저부(8)에 연결된다.

카트리지 탄약(1)은 40mm이상의 구경을 가지며 예를 들어 비틀림(twist)을 갖는 튜브 무기(tube weapon)(미도시)로부터 발사되는데, 이를 위해 발사체는 안내 밴드(guide-band) 또는 비틀림 밴드(twist-band)를 구비한다.

추진 장약(5)은 불꽃 점화기(13)에 의하여 불꽃 점화되며, 불꽃 점화기(13)는 카트리지 탄피(3)의 기저부 중앙에 장착된다.

통로는 추진 챔버(4)와 카트리지 탄피(3)의 아래 기저부 사이에 구비되며, 이 경우에 원뿔 채널(14)은 카트리지 탄피의 기저부를 향해 크기가 줄어든다. 채널(14)은, 예를 들어 40mm 구경 발사체의 경우에 7mm의 직경을 가지며 대략 6mm로 줄어든다.

예를 들어, 2개 또는 3개 또는 4개의 채널(14)들이 구비되는데, 발사체 및 불꽃 점화기의 중심선에 대칭이며 불꽃 점화기 주변에 배치된다.

채널(14)은 가융 금속(15)으로 채워진다. 이러한 가융 금속은, 예를 들어 30 내지 40 중량%의 비스무트와 60 내지 70 중량%의 주석을 갖는 비스무트/주석 합금이다. 그 혼합 비율(blend)에 따라서, 이러한 합금의 용융점은 대략 140 내지 175℃ 사이에 존재한다. 합금은 내충격성(impact-resistant)을 가지며 물에 용해되지 않는다.

가융 금속(15)은 적합한 가열 이후에 채널(14)에 수용되거나, 또는 가융 금속으로 제조된 원뿔 리벳이 채널(14) 내부로 박히거나 나사 체결된다.

추진 챔버는 가융 금속(15)에 의하여 외부에 대해 기밀되고 내압력성(pressure-resistant)을 가지므로, 카트리지 탄약(1)은 종래 카트리지와 동일한 방식으로 튜브 무기로부터 발사될 수 있다. 원뿔 형상의 채널은 가융 금속(15)이 추진 챔버 내의 고압에 의하여 채널(14) 외부로 밀려 나가는 것을 방지한다.

전술한 바와 같이, 카트리지 인근의 주위 온도가 화재로 인하여 140 내지 175℃로 상승하는 때에는, 예를 들어 채널(14) 내의 가융 금속(15)이 용융되어 채널을 개방시킨다. 불꽃 점화기(13)의 온도가 대략 220℃를 초과하는 때에, 불꽃 점화기는 발화하며 또한 추진 장약(5)도 발화시킨다. 추진장약이 연소하는 때에 생성되는 추진 가스는 개방 채널(14)을 통하여 흐름이 전환될 수 있으며, 그로 인해 추진 챔버 내에서는 압력이 생성되지 않으며, 따라서 추진 장약(5)은 격발되지 않는다. 카트리지 탄피(3)와 발사체(2)는 고압에 의해서도 그리고 카트리지 탄피와 발사체의 분리에 의해서도 심각한 손상이 발생하지 않도록 나사 스터드(9) 및 나사부(10)를 통하여 기계적으로 결합된 상태로 유지된다.

도 2는 카트리지 탄피(3)와 발사체(2)의 일부를 관통하는 종단면을 도시하며, 카트리지 탄피와 발사체는 채널(14)이 가융 금속(15)을 구비한다는 것도 포함하여 도 1과 동일하게 구조화된다. 이 경우에 있어서, 채널은 가융 금속(15)을 수용하는 단차형 천공부(drilling)이다. 또한, 채널과 가융 금속이 나사부를 구비하지 않는 경우에는, 카트리지가 제조되는 때에 가융 금속이 주입되거나 나사 체결될 수 있다.

또한, 이러한 실시예에 있어서, 감압 채널(14)은 도시된 바와 같이 중앙 불꽃 점화기(13) 또는 불꽃 점화기 주변의 다른 구성부 중 하나 또는 모두에 배치된다.

이러한 카트리지는 종래 카트리지와 동일한 방식으로 발사될 수도 있다. 발사 문제 또는 이와 유사한 문제의 경우에, 기능은 도 1에 기재된 바와 같다.

도 3은 카트리지의 다른 변형을 도시하며, 도 2에서와 같이 카트리지 탄피(3)와 발사체(2)의 일부가 도시되어 있다. 카트리지 탄피(3)는 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 도시된 바와 같이 추진 챔버의 영역에 동일한 방식으로 구성된다.

불꽃 점화기(13)는 카트리지 탄피(3)의 기저부 내로 삽입되어 추진 챔버 내로 연장되는 가융 재료의 하우징(14')을 포함한다. 이 경우에, 불꽃 점화기(13)는 충전 개구부(14")에서 카트리지 탄피(3)의 기저부 내로 나사 체결될 수 있는 하우징(14') 내로 삽입된다. 하우징(14')은 전술한 가융 금속(15)을 포함한다.

예를 들어, 화재가 발생한 동안에 주위 온도가 가융 금속(15)의 용융점을 초과하여 상승한다면, 하우징(14')이 용융되고 추진 챔버의 기저부와 카트리지 탄피의 기저부 사이의 충전 개구부(14")에 대응하는 감압 채널이 개방된다. 불꽃 점화기가 증가한 온도로 인하여 발화한다면, 그로 인해 추진 장약(5)을 발화하며, 이후 추진장약은 압력을 증가시키지 않고 단지 연소하는데, 이는 카트리지 탄피와 발사체가 분리되지 않도록 하기 위함이다. 압력 손상 및 심각한 기계적 손상이 방지된다.

전술한 명세서에 있어서, 비록 감압 채널(14)이 추진 챔버의 기저부로부터 카트리지 탄피의 외측 기저부로 연장하지만, 채널을 다르게 형상하는 것은 당업자에게는 의례적인 것이며, 예를 들어 채널을 카트리지 탄피의 측벽과 추진 챔버를 통과하도록 설정할 수 있다.

물론, 튜브 무기로부터 정상적인 발사가 가능하도록 감압 채널을 완전히 밀봉하기에 충분히 강하다면, 전술한 비스무트/주석 합금 대신에 다른 저용융점 재료를 사용할 수 있다.

전술한 것들은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 것이지만, 당업자는 본 발명의 목적을 벗어나지 않고서 실시예를 개조하고 변형할 수 있다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 카트리지 탄약에 이용될 수 있다.

Claims (10)

1. 카트리지 탄피와 카트리지 탄피 내부에 삽입되어 이와 기계적으로 결합되는 발사체를 구비하는 카트리지 탄약으로서, 불꽃 추진 장약이 카트리지 탄피의 추진 챔버에 배치되며 불꽃 점화기에 의해 점화되고, 그 추진 가스가 연소하는 때에 발사체의 기저부를 가압하여서, 이에 의하여 발사체가 카트리지 탄피의 외부로 발사되는 카트리지 탄약에 있어서,

   채널(14)이 추진 챔버(4)로부터 나와 카트리지 탄피(3)를 관통하며 고형의 내압(치밀) 가융 재료로 충전되는데, 그 용융 온도가 불꽃 점화기(13)와 발사체의 추진 장약(5)의 점화 온도보다 낮으며, 채널(14)은 추진 챔버(4)의 기저부로부터 출구를 향해 가면서 좁아지는 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
2. 제1항에 있어서,

   가융 재료는 가융 금속(15)인 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
3. 제1항에 있어서,

   가융 재료는 적어도 비스무트와 주석을 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
4. 제1항에 있어서,

   채널(14)은 추진 챔버(4)의 기저부로부터 카트리지 탄피(3)의 외측 기저부로 연장되는 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
5. 제4항에 있어서,

   채널(14)은 추진 장약의 불꽃 점화기(13) 주위에 배치되는 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   채널(14)은 원뿔형으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
8. 제1항에 있어서,

   채널(14)은 단차형 천공부(drilling)인 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
9. 제1항에 있어서,

   불꽃 점화기(13)는 카트리지 탄피(3)의 기저부 내로 삽입되어 추진 챔버 내로 연장되는 가융 재료의 하우징(14')을 포함하는 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.
10. 제1항에 있어서,

    카트리지 탄약은 중간 구경의 카트리지 탄약인 것을 특징으로 하는 카트리지 탄약.

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