KR101314355B1 - 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포 - Google Patents

디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포 Download PDF

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Abstract

이 발명은, 겨냥대와 조준구와 같은 수동 조준장비를 사용하지 않고서 박격포를 정렬할 수 있음으로써 정렬의 오차를 줄일 수 있으며, 주변의 강자성체에 의해서 영향을 받을 수 있는 자기 나침반을 사용하지 않고 방향을 설정함으로써 방향지시 정확도를 향상시킬 수 있고, 초탄부터 유효사격이 가능하며 상대적으로 신속하고 정확활 뿐만 아니라 운용병사의 숙련도에 따른 사격정확도 편차를 줄일 수 있는, 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포에 관한 것으로서,
탄을 발사시키기 위한 포신과, 상기한 포신의 앞쪽을 지지하면서 방위각 및 고각을 조정하기 위한 포다리와, 상기한 포신의 뒤쪽을 지지하기 위한 포판과, 관성센서와 2축 경사센서와 구동모터의 레졸버 신호를 이용하여 상기한 포신의 방위각 및 고각을 측정하여 표시하기 위한 디지털 나침 장치를 포함하여 이루어진다.

Description

디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포{Mortar having digital type compass device}
이 발명은 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 겨냥대와 조준구와 같은 수동 조준장비를 사용하지 않고서 박격포를 정렬할 수 있음으로써 정렬의 오차를 줄일 수 있으며, 주변의 강자성체에 의해서 영향을 받을 수 있는 자기 나침반을 사용하지 않고 방향을 설정함으로써 방향지시 정확도를 향상시킬 수 있고, 초탄부터 유효사격이 가능하며 상대적으로 신속하고 정확활 뿐만 아니라 운용병사의 숙련도에 따른 사격정확도 편차를 줄일 수 있는, 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포에 관한 것이다.
일반적으로 박격포는 운반방법에 따라 차량 운반형과 도수 운반형으로 나뉜다.
도 1은 종래의 도수 운반형 박격포의 사시 구성도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 도수 운반형 박격포는, 탄을 발사시키기 위한 포신(1)과, 상기한 포신(1)의 앞쪽을 지지하면서 방위각 및 고각을 조정하기 위한 포다리(3)와, 상기한 포신(1)의 뒤쪽을 지지하기 위한 포판(4)과, 상기한 포신(1)의 고각을 측정하기 위한 조준구(2)와, 다수개의 겨냥대(5)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한 종래의 도수 운반형 박격포의 작용은 다음과 같다.
전방관측소로부터 통신장치를 통하여 유선 또는 무선으로 사격요구가 사격지휘소에 접수되면 운용병사는 사격제원계산기를 이용하여 사격제원을 산출함과 동시에 박격포의 포신(1), 조준구(2), 포다리(3), 포판(4)을 결합하여 설치한다.
다음에, 수포를 이용하여 수평을 유지하면서, 박격포의 포신(1)이 계산된 탄착점을 향하도록 자기나침반을 이용하여 포신(1)의 방향을 대략적으로 정하고, 이와 같이 정해진 방향으로 조준구(2)를 이용하여 겨냥대(5)를 1개 설치하고 조준구(2)에 3200mil로 설정한다. 이를 차려포라 한다.
이후에, 조준구(2)의 2800mil 방향에 겨냥대(5)를 100m정도 원거리에 1개 설치한 후 50m 근거리에 1개 설치하여 방향정렬을 한다. 이 경우에 지리적요건에 따라 겨냥대 설치 거리의 조절이 가능하다.
다음에, 포다리(3)의 고저손잡이를 사용하여 박격포 고각을 정확히 맞춘다.
이어서, 접수된 사격제원에 따라 장약과 신관을 조정하고 탄을 수동으로 포신(1)의 포구에 장입하여 탄을 발사한다.
사격 후에는, 전방관측소에서 탄착점과 목표물의 차이를 계산하여 사격제원을 재계산하고, 다시 포진지로 사격제원 편차를 하달하고, 운용병사는 편각정보에 따라 방향손잡이를 돌려 박격포의 방향을 요구되는 편각에 맞추고, 고저 손잡이를 이용하여 고각을 수정된 사격제원에 맞춘다.
이어서, 탄을 포신(1)의 포구에 재입하여 다시 발사하고 명중하지 않았을경우 위의 재발사 절차를 다시 수행한다.
사격이 종료되고, 사격임무 수행 후 포신(1), 조준구(2), 포다리(3), 포판(4)을 분리하면 이동준비가 끝나게 된다.
그러나, 상기한 종래의 도수운반형 박격포는, 겨냥대를 원거리에 설치할수록 좋지만 지리적 요건상 겨냥대를 원거리에 설치하는 것이 불가할 경우에 정렬의 오차가 존재하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기한 종래의 도수운반형 박격포는, 초기 사격방향을 설정하는 자기나침반의 특성상 주변의 강자성체에 의해서 영향을 받게 되면 초기방향이 매우 부정확하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기한 종래의 도수운반형 박격포는, 박격포가 초기 지향하는 방향에 따라 사격범위가 제한적이므로, 사격 제한각을 넘어가게 되면, 박격포의 방향을 틀어서 겨냥대를 재설치해야 되기 때문에 상대적으로 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 운용 병사의 숙련도에 따라 사격 정확도의 편차가 커지게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 겨냥대와 조준구와 같은 수동 조준장비를 사용하지 않고서 박격포를 정렬할 수 있음으로써 정렬의 오차를 줄일 수 있는, 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 주변의 강자성체에 의해서 영향을 받을 수 있는 자기 나침반을 사용하지 않고 방향을 설정함으로써 방향지시 정확도를 향상시킬 수 있는, 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 초탄부터 유효사격이 가능하며 상대적으로 신속하고 정확하며 운용병사의 숙련도에 따른 사격정확도 편차를 줄일 수 있는, 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 탄을 발사시키기 위한 포신과, 상기한 포신의 앞쪽을 지지하면서 방위각 및 고각을 조정하기 위한 포다리와, 상기한 포신의 뒤쪽을 지지하기 위한 포판과, 관성센서와 2축 경사센서와 구동모터의 레졸버 신호를 이용하여 상기한 포신의 방위각 및 고각을 측정하여 표시하기 위한 디지털 나침 장치를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 디지털 나침 장치는, 방위각 측정에 필요한 지구 회전 신호를 측정하는 관성센서와, 고각 및 포신의 수평유지를 위한 2축경사센서와, 레졸버 기능을 포함한 구동모터와, 센서신호를 처리하는 알고리즘이 내장된 신호처리보드와, 상기한 신호처리보드에서 처리된 신호를 LCD 패널에 표시하기 위해 구동제어보드로 전송하기 위한 블루투스 모듈과, 구동을 위한 모터구동용 구동제어보드와, 무한회전 플랫폼에서 구동모터에 전력을 공급하기 위한 슬립링과, 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 스위치 및 배터리와, 현재의 포신상태를 표시하기 위한 LCD 패널과, 센서 외부를 보호하기 위한 케이스와, 디지털 나침 장치를 박격포에 결합하기 위한 장착부를 포함하여 이루어자면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 신호처리보드는 모터구동을 통하여 획득된 관성센서와 2축 경사센서의 신호와 구동모터의 레졸버 신호를 처리하여 박격포의 전방의 절대방위각 및 고각을 산출하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 관성센서는, 슬립링의 위에 설치되어 있는 회전판과, 상기한 회전판에 수직으로 설치되어 지구자전 측정값을 측정하기 위한 관성센서모듈을 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 관성센서모듈에 의해 측정된 지구자전 측정값은 회전판이 회전됨에 따라 북향, 동향, 남향, 서향으로 달라지게 되며, 북향의 경우 관성센서모듈에서 지구자전방향으로 투영된 성분이 관성센서 측정방향과 정방향이 되므로 관성센서의 값은 +상수값이 되고, 동향의 경우 관성센서 측정방향과 지구자전방향이 직교를 이루므로 관성센서의 값은 0이 되며, 남향의 경우 북향의 경우와 반대이므로 -상수값이 되며, 서향의 경우 동향과 같이 직교가 되므로 0이 측정되면 바람직하다.
이 발명은, 겨냥대와 조준구와 같은 수동 조준장비를 사용하지 않고서 박격포를 정렬할 수 있음으로써 정렬의 오차를 줄일 수 있으며, 주변의 강자성체에 의해서 영향을 받을 수 있는 자기 나침반을 사용하지 않고 방향을 설정함으로써 방향지시 정확도를 향상시킬 수 있고, 초탄부터 유효사격이 가능하며 상대적으로 신속하고 정확활 뿐만 아니라 운용병사의 숙련도에 따른 사격정확도 편차를 줄일 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 도수 운반형 박격포의 사시 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 사시 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 디지털 나침 장치의 외형 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 디지털 나침 장치의 내부 구성도이다.
도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 방위각 측정을 위한 구성도이다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 방위각 측정원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 방위각 측정원리를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다. 또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 2는 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 사시 구성도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 구성은, 탄을 발사시키기 위한 포신(1)과, 상기한 포신(1)의 앞쪽을 지지하면서 방위각 및 고각을 조정하기 위한 포다리(3)와, 상기한 포신(1)의 뒤쪽을 지지하기 위한 포판(4)과, 관성센서(64)와 2축 경사센서(69)와 구동모터(67)의 레졸버 신호를 이용하여 상기한 포신(1)의 방위각 및 고각을 측정하여 표시하기 위한 디지털 나침 장치(6)를 포함하여 이루어진다.
도 3은 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 디지털 나침 장치의 외형 구성도이고, 도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 디지털 나침 장치의 내부 구성도이다.
도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 디지털 나침 장치(6)의 구성은, 방위각 측정에 필요한 지구 회전 신호를 측정하는 관성센서(64)와, 고각 및 포신의 수평유지를 위한 2축경사센서(69)와, 레졸버 기능을 포함한 구동모터(67)와, 센서신호를 처리하는 알고리즘이 내장된 신호처리보드(61)와, 상기한 신호처리보드(61)에서 처리된 신호를 LCD 패널(68)에 표시하기 위해 구동제어보드(62)로 전송하기 위한 블루투스 모듈(65)과, 구동을 위한 모터구동용 구동제어보드(62)와, 무한회전 플랫폼에서 구동모터(67)에 전력을 공급하기 위한 슬립링(66)과, 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 스위치(72) 및 배터리(63)와, 현재의 포신상태를 표시하기 위한 LCD 패널(68)과, 센서 외부를 보호하기 위한 케이스(70)와, 디지털 나침 장치(6)를 박격포에 결합하기 위한 장착부(71)를 포함하여 이루어진다.
상기한 신호처리보드(61)는 모터구동을 통하여 획득된 관성센서(64)와 2축 경사센서(69)의 신호와 구동모터(67)의 레졸버 신호를 처리하여 박격포의 전방의 절대방위각 및 고각을 산출하게 된다.
상기한 관성센서(64)는, 슬립링(66)의 위에 설치되어 있는 회전판(641)과, 상기한 회전판(641)에 수직으로 설치되어 지구자전 측정값(643)을 측정하기 위한 관성센서모듈(642)을 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포의 작용은 다음과 같다.
전방관측소로부터 통신장치를 통하여 유선 또는 무선으로 사격요구가 사격지휘소에 접수되면 운용병사는 사격제원계산기를 이용하여 사격제원을 산출함과 동시에 박격포의 포신(1), 포다리(3), 포판(4), 디지털 나침장치(6)를 결합하여 설치한 후 전원스위치(72)를 온시킨다.
전원스위치(72)가 온되어 배터리(63)로부터 전원이 인가되어 구동 모터(67)가 구동되면 고정된 슬립링(66)의 위의 회전판(641)이 회전하며 회전판(641)에 대해 수직으로 고정되어 있는 관성센서모듈(642)이 회전판(641)이 구동됨에 따라 회전을 통하여 아날로그신호를 측정하게 된다. 이때 측정된 신호는 회전판(641)의 방향에 따라 수직으로 설치된 관성센서모듈(642)의 측정값은, 지구자전 측정값(643)과, 지구자전과 수직이 되어 영향을 받지않는 값(644)으로 나누어진다.
지구자전 측정값(643) = 관성센서모듈 측정값 x cos(위도)
관성센서모듈(642)에 의해 측정된 지구자전 측정값(643)은 회전판(641)이 회전됨에 따라 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 동서남북의 변화에 따라 측정된 값이 북향(651), 동향(652), 남향(653), 서향(654)으로 달라지게 되며, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 측정된 값은 신호처리 과정을 통하여 진북에 대한 기준신호(660)를 산출한다.
북향(651)의 경우, 관성센서모듈(642)에서 지구자전방향으로 투영된 성분(643)이 관성센서 측정방향과 정방향이 되므로, 관성센서의 값은 +상수값(655)이 된다.
동향(652)의 경우, 관성센서 측정방향과 지구자전방향이 직교를 이루므로, 관성센서의 값은 0(656)이 된다.
남향(653)의 경우 북향의 경우와 반대이므로 -상수값(657)이 된다.
서향(654)의 경우 동향과 같이 직교가 되므로 0(658)이 측정된다.
위와 같이 연속적으로 회전을 하게 되면 지구자전과 방향을 나타내는 사인파 곡선(660)이 측정된다.
이와 같이 산출된 사인파 곡선(660)과 박격포의 포신(1)의 전방 방향이 저장되어 있는 구동모터(67)가 지속적으로 회전하며 박격포 포신 전방 방향일 때의 레졸버 신호(659)가 신호처리보드(61)로 전송되어 박격포 포신 전방의 절대방위각 값이 다음과 수식에 의해 구해진다.
절대방위각 = [진북방향(655)과 포신전방향향(659)의 시간차]x 모터회전속도
한편, 2축경사센서(69)에서 측정된 값은 구동제어보드(62)로 전송되어 고각 값 및 수평 값이 측정된다.
신호처리보드(61)에서 획득된 절대방위각 정보는 블루투스모듈(65)을 통하여 구동제어보드(36)를 거쳐 고각정보와 함께 LCD패널(68)에 전송된다.
운용병사는 사격제원계산기로부터 전달된 사격제원과 LCD패널(68)에 전시된 실시간 방위각 및 고각정보를 보며 방향 및 고각을 포다리(3)의 손잡이를 통하여 조절하게 된다.
따라서 박격포의 결합 및 설치 후 기타의 다른 절차없이 하달된 사격제원에 따라 방위각, 고각을 조절하고 사격이 가능하여, 신속한 사격 및 운용성, 이동성이 편리하게 이루어진다.
1 : 포신 3 : 포다리
4 : 포판 6 : 디지털 나침 장치

Claims (5)

  1. 탄을 발사시키기 위한 포신과,
    상기한 포신의 앞쪽을 지지하면서 방위각 및 고각을 조정하기 위한 포다리와,
    상기한 포신의 뒤쪽을 지지하기 위한 포판과,
    관성센서와 2축 경사센서와 구동모터의 레졸버 신호를 이용하여 상기한 포신의 방위각 및 고각을 측정하여 표시하기 위한 디지털 나침 장치를 포함하여 이루어지며,
    상기한 디지털 나침 장치는,
    방위각 측정에 필요한 지구 회전 신호를 측정하는 관성센서와,
    고각 및 포신의 수평유지를 위한 2축경사센서와,
    레졸버 기능을 포함한 구동모터와,
    센서신호를 처리하는 알고리즘이 내장된 신호처리보드와,
    상기한 신호처리보드에서 처리된 신호를 LCD 패널에 표시하기 위해 구동제어보드로 전송하기 위한 블루투스 모듈과,
    구동을 위한 모터구동용 구동제어보드와,
    무한회전 플랫폼에서 구동모터에 전력을 공급하기 위한 슬립링과,
    모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 스위치 및 배터리와,
    현재의 포신상태를 표시하기 위한 LCD 패널과,
    센서 외부를 보호하기 위한 케이스와,
    디지털 나침 장치를 박격포에 결합하기 위한 장착부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기한 신호처리보드는 모터구동을 통하여 획득된 관성센서와 2축 경사센서의 신호와 구동모터의 레졸버 신호를 처리하여 박격포의 전방의 절대방위각 및 고각을 산출하는 것을 특징으로 하는 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기한 관성센서는,
    슬립링의 위에 설치되어 있는 회전판과,
    상기한 회전판에 수직으로 설치되어 지구자전 측정값을 측정하기 위한 관성센서모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기한 관성센서모듈에 의해 측정된 지구자전 측정값은 회전판이 회전됨에 따라 북향, 동향, 남향, 서향으로 달라지게 되며,
    북향의 경우 관성센서모듈에서 지구자전방향으로 투영된 성분이 관성센서 측정방향과 정방향이 되므로 관성센서의 값은 +상수값이 되고,
    동향의 경우 관성센서 측정방향과 지구자전방향이 직교를 이루므로 관성센서의 값은 0이 되며,
    남향의 경우 북향의 경우와 반대이므로 -상수값이 되며,
    서향의 경우 동향과 같이 직교가 되므로 0이 측정되는 것을 특징으로 하는 디지털 나침 장치를 구비한 도수운반형 박격포.
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