KR101396901B1 - 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치에 관한 것으로서, 액체 금속 제트를 통해 흐르는 전류가 임계전류(제트의 불안정성을 야기할 수 있는 전류)에 도달하기까지의 시간을 단축시킴으로써, 목표물에 도달하기 전에 액체 금속 제트의 보다 효과적인 와해가 이루어질 수 있도록 하고, 목표물에 대한 제트의 관통력을 효과적으로 저감시킬 수 있는 전기 장갑 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 전력공급원과, 전력공급원의 전류가 도통될 수 있도록 전력공급원에 전기적으로 연결된 제1전극판과, 제1전극판의 후방에 이격 배치되어 접지 연결된 제2전극판을 포함하는 액체 금속 제트 와해용 전기 장갑 장치에 있어서, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 액체 금속 제트가 통과하도록 이격 배치되는 보조전극판이 삽입되고, 상기 보조전극판이 도선을 통해 접지 연결됨과 더불어 상기 보조전극판의 접지 연결용 도선에 선택적인 전류 차단 동작을 수행하는 차단수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치를 제공한다.

Description

액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치{Electric reactive armor apparatus for disruption of liquid metal jet}

본 발명은 액체 금속 제트를 와해시키는 전기 장갑 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 성형작약탄에서 발생하는 액체 금속 제트를 교란 및 와해시켜 액체 금속 제트의 관통력을 감소시키는 전기 장갑 장치에 관한 것이다.

전차 등의 목표물을 파괴시킬 목적으로 액체 금속 제트를 분출하는 성형작약탄이 알려져 있다.

상기 성형작약탄은 목표물을 향해 비행하여 목표물 전방의 가까운 거리에 도달하면 고온 및 고압의 액체 금속 제트(liquid metal jet)를 분사하여 목표물을 파괴하는 군용 무기이다.

또한 이러한 성형작약탄에 대한 방어 기술로서, 성형작약탄의 액체 금속 제트로 인한 피해를 최소화하고 액체 금속 제트로부터 목표물을 최대한 방어할 목적으로 전기 장갑(electric reactive armor) 기술이 개발된 바 있다.

전기 장갑 기술은 성형작약탄으로부터 발생한 액체 금속 제트를 전차 등의 목표물에 도달하기 전에 교란 및 와해시켜 목표물을 보호하고 피해를 최소화하는 방어 기술로서, 성형작약탄에서 분사된 액체 금속 제트를 전자기력을 이용하여 목표물에 도달하기 전에 절단 및 분리, 입자화(particularization), 분산시켜 전차 등의 철판에 대한 관통력을 감소시킨다.

도 1은 종래기술에 따른 전기 장갑 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 종래기술에 따른 전기 장갑 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면으로, 전기 장갑 장치에서 제트와 전류의 상호 작용에 의한 액체 금속 제트의 와해 과정(절단 및 분리, 입자화)을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에서 도면부호 2는 성형작약탄(1)에서 목표물(3)을 향해 대략 직선 형태로 분사되는 액체 금속 제트를 나타내고, I는 두 도체판(20,30)과 금속 제트(2)에 의해 형성된 회로를 따라 흐르는 전류를 나타내며, <P>는 자기압력 및 그 작용방향을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 전기 장갑 장치는 목표물(3) 전방에 일정 거리로 이격 배치되는 평행한 두 개의 도체판(전극판)(20,30)을 설치하고, 하나의 도체판(20)은 전력공급원(주로 커패시터)(10)의 고전압 단자((+)단자)에, 나머지 다른 하나의 도체판(30)은 접지 단자((-)단자)에 연결하여 구성된다.

도 1 및 도 2에서 성형작약탄(1)이 목표물(3)을 향해 날아온 뒤 전기 장갑 장치의 전방에 도달하게 되면 성형작약탄의 액체 금속 제트(2)가 도면상 좌측에서 우측으로 직선 형태로 분사되어 평행한 두 도체판(20,30)을 차례로 관통하게 된다.

본 명세서에서는 명확한 설명을 위해 성형작약탄(1)으로부터 직선 형태로 분사되는 액체 금속 제트(2)의 선단부를 팁부(jet tip)라 칭하기로 하며, 액체 금속 제트의 후단부를 테일부(jet tail)라 칭하기로 한다.

성형작약탄(1)에서 전기 장갑 장치의 두 도체판(20,30)과 목표물(3)을 향해 액체 금속 제트(2)가 직선 형태로 분사되면, 이 액체 금속 제트(2)의 팁부가 고속으로 전진하여 첫 번째 도체판(20)을 통과한 뒤 두 번째 도체판(30)을 통과하고, 이어 테일부가 상대적으로 저속으로 끌려가는 형태로 두 도체판(20,30)을 차례로 통과하게 된다.

성형작약탄(1)에서 목표물(3)을 향해 분사된 액체 금속 제트(2)는 전기 장갑 장치가 없다면 통상 팁부에서부터 테일부까지 직선 모양으로 길게 연결된 상태로 목표물을 타격하게 되는데, 전기 장갑 장치는 두 도체판(20,30)을 통과하는 동안 액체 금속 제트를 끊어주어 목표물에 도달하기 전까지 최대한 입자화 및 분산될 수 있게 만듦으로써 목표물에 대한 관통력을 저하시키게 된다.

이때, 금속 제트의 절단 및 분리는 도체판에 의해 형성된 회로를 따라 흐르는 전류와 금속 제트의 상호 작용에 의해 발생하며, 이러한 작용을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 성형작약탄(1)에서 금속 제트(2)가 목표물(3)을 향해 도면상 우측으로 분사되면, 금속 제트의 팁부가 좌측의 첫 번째 도체판(20)을 통과한 뒤 우측의 두 번째 도체판(30)에 도달하게 된다.

이렇게 금속 제트(2)의 팁부가 두 번째 도체판(30)에 도달한 순간부터 두 도체판(20,30)과, 두 도체판 사이를 연결하고 있는 금속 제트(2)는 전류가 도통할 수 있는 전기 회로를 형성하게 된다.

이에 전력공급원(10)에서 공급되는 전류가 금속 제트(2)로 흐르게 되며, 결국 금속 제트 주위에 자기장(B_θ)이 형성되고, 이 자기장에 의해 자기압력(<p>)이 발생하여 금속 제트에 작용하게 된다.

이때 발생하는 자기장과 자기압력은 아래 수학식 1과 수학식 2에 나타낸 바와 같다.

여기서, I는 전력공급원(10)으로부터 공급되어 두 도체판(20,30)과 금속 제트(2)가 형성하는 전기 회로를 따라 흐르는 전류를 나타내고, r은 금속 제트(2)의 중심으로부터의 반경을 나타내며, μ₀는 진공 중의 투자율을 나타낸다.

수학식 2에서 알 수 있는 바와 같이, 자기압력(<p>)의 크기는 금속 제트의 직경(2r)이 감소할수록 증가하는데, 이러한 자기압력은 도 2에 나타낸 바와 같이 금속 제트(2)를 중간에서 절단하는 방향, 즉 제트 중심으로의 반경 방향으로 작용하게 되어 금속 제트를 끊어주는 힘으로 작용하게 된다.

즉, 금속 제트와 전류의 상호 작용, 및 이때 발생하는 자기압력에 의해 직선 형태로 연결되어 있던 금속 제트(2)가 절단 및 분리되어 끊어질 수 있게 되는 것이다.

일반적으로 금속 제트의 직경은 균일하지 않으므로 제트의 직경이 작은 곳에서는 직경이 큰 곳에 비해 자기압력이 상대적으로 크고, 이로 인해 직경이 작은 곳에서 직경이 더욱 작아지게 되어 직경의 불균일성이 더욱 증가하게 되는바, 최종적으로는 금속 제트가 절단에 이르게 된다.

이러한 현상은 플라즈마의 소세지 불안정성(sausage instability) 또는 넥 불안정성(neck instability)로 알려져 있으며, 도 3은 플라즈마의 소세지 불안정성을 보여주는 도면이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 상태의 금속 제트에 전류가 도통하게 되면 그 주위에 자기장(B_θ)이 형성되고, 이 자기장에 의해 발생되는 자기압력(<p>)이 금속 제트에 대해 반경 방향의 힘으로 작용하게 된다.

이때, 두 도체판 사이에서 직경(2r)이 감소한 부분의 금속 제트는 강한 가열과 열적 약화를 겪게 되고, 더불어 전자기력에 의한 압축 작용과 동시에 재료의 용융까지 일어나면서 대량 분쇄의 조건에 놓이게 된다.

또한 두 도체판 사이를 통과한 금속 제트에서는 전자기력에 의한 압축 작용이 해제되면서 반경 방향으로의 팽창을 받게 되고, 이어 약해진 제트 재료의 분산에 의해 목표물에 대한 금속 제트의 관통력이 감소하게 되어 목표물의 방호 목적이 달성될 수 있게 된다.

상기한 불안정성을 나타내기 위해서는 금속 제트에 흐르는 전류가 점차 상승하여 임계전류 이상인 조건에 도달해야 하며, 이 임계전류는 평행한 두 도체판 사이의 간격, 제트의 반경 및 밀도, 제트의 전파속도 등의 함수로 알려져 있다.

도 4는 성형작약탄의 액체 금속 제트와 전류의 상호 작용을 설명하기 위한 도면으로, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4에서 세로축은 전류의 크기와 제트의 위치, 도체판의 위치를 나타내며, 가로축은 시간을 나타낸다.

성형작약탄의 액체 금속 제트와 전류의 상호 작용은 제트 팁부(jet tip)와 제트 테일부(jet tail)의 위치, 두 도체판(전극판)의 배치, 전류의 시간적 변화 등에 의해 기술할 수 있다[참고문헌: M. Wicker, "Electric Armor Against Shaped Charge: Analysis of Jet Distortion With Respect to Jet Dynamics and Current Flow", IEEE Trans. Magnetics, vol. 43, 426, 2007].

도 4의 예에서, 액체 금속 제트의 진행방향을 기준으로 첫 번째 도체판(이하, 제1전극판이라 칭함)은 제트가 분출되는 위치인 성형작약탄의 위치로부터 175mm의 위치에, 두 번째 도체판(이하, 제2전극판이라 칭함)은 275mm의 위치에 설치되어 있다.

또한 성형작약탄으로부터 분출된 제트의 팁부는 약 7.8km/s의 속도로 전진하고, 테일부는 약 2km/s의 속도로 전진하는 것으로 가정한다.

이와 같이 성형작약탄으로부터 분출된 액체 금속 제트는 팁부가 빠른 속도로 전진하여 제1전극판과 제2전극판을 차례로 통과하고, 테일부는 상대적으로 느리게 끌려가는 형태를 나타낸다.

전기 회로의 관점에서 볼 때, 제트(2)의 팁부가 제1전극판(도 1 및 도 2에서 도면부호 20)을 통과하여 제2전극판(도 1 및 도 2에서 도면부호 30)에 도달하는 순간(약 55㎲ 지점, 도 5에서 "A")부터 두 전극판과 제트에는 전류가 흐르기 시작하고, 제트의 테일부가 제1전극판을 통과하여 떠나는 순간(약 115㎲ 지점, 도 5에서 "B")에 제트를 통한 전류의 흐름은 종결된다.

따라서, 전류와 제트의 상호 작용이 일어나는 시간은 약 60㎲가 되며, 이 시간 동안 최대의 에너지가 제트에 투입되어야 한다.

실제 제트의 입자화가 이루어지는 구간은 도 4에 나타낸 바와 같이 전류가 임계전류 이상으로 상승한 구간이다.

실제 전류의 흐름에서는 제트의 팁부가 제2전극판에 도달하는 순간부터 상승하는 사인형태로 흐르기 시작하여 전류에 의한 제트의 입자화 이후에도 전류 파형의 형상은 그대로 사인형태를 유지하게 된다.

즉, 제트의 테일부가 제1전극판을 통과한 후에도 제트에 흐르는 전류는 아크의 영향으로 인해 계속 증가하여 약 125㎲에서 피크를 보이며, 심지어 제트의 테일부가 제2전극판을 지난 후(160㎲)까지도 그대로 전류는 사인형태를 유지하면서 215㎲ 부근에서 0으로 떨어진다.

이와 같은 전류의 시간적 변화는 비록 전류 흐름의 시작이 성형작약탄의 제트에 의해 트리거(trigger) 되지만 그 이후의 전개가 두 전극판 사이를 이동하는 제트 입자에 의해 제한되지는 않음을 보여준다.

상기와 같이 트리거 이후의 전류 거동은 마치 아크 전류와 유사한 성격을 보이게 되어 외부 조건이 하전 입자의 생성을 유지하는 한 전류의 흐름은 계속 유지된다.

또한 성형작약탄의 효과적인 제트 와해를 위해서는, 전류와의 상호 작용이 일어나는 시간(이론상 팁부가 제2전극판에 도달한 순간부터 테일부가 제1전극판을 통과한 뒤 떠나는 순간까지의 시간) 중에, 특히 제트를 통해 흐르는 전류가 전술한 제트의 불안정성을 일으킬 수 있는 임계전류 이상을 유지하는 시간이 길어야 하고, 팁부가 제2전극판을 떠나기 전까지 가능한 한 긴 시간 동안 임계전류 이상의 전류를 제트에 통전시키는 것이 필요하다.

이를 위해서는 제트에 흐르는 전류가 임계전류에 도달할 때까지의 상승시간을 단축하는 것이 필요한데, 이때 전류가 급격히 상승되도록 하거나, 전류가 상승하기 시작하는 시점(전류 도통이 시작되는 시점)을 가능한 한 앞당길 수 있는 방안이 고려될 수 있다.

그러나, 종래의 장갑 장치에서는 전술한 바와 같이 제트의 팁부가 제2전극판에 도달한 후에서야 전류가 흐르기 시작하고, 이때부터 임계전류에 도달하기까지의 시간이 길게 소요되므로, 제트가 전류의 영향을 받아 와해될 수 있는 시간이 그리 길지 못하다.

전류가 임계전류에 도달하기까지의 시간이 길게 소요되면, 속도가 빠른 제트의 팁부가 전류의 영향을 적게 받음으로써 관통력을 어느 정도 유지한 상태로 전진 및 목표물에 도달하게 되어 효과적으로 제트의 파괴력을 저지할 수 없는 문제가 있게 된다.

효과적으로 제트를 와해시키기 위해서는 전류의 상승시간을 최소화하는 설계가 필요하지만, 상승시간을 줄이기 위해 회로 내 반드시 존재하는 인덕턴스 성분을 줄이는 것에는 한계가 있다(인덕턴스 성분이 작을 경우 전류가 빨리 상승함).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 액체 금속 제트를 통해 흐르는 전류가 임계전류(제트의 불안정성을 야기할 수 있는 전류)에 도달하기까지의 시간을 단축시킴으로써, 목표물에 도달하기 전에 액체 금속 제트의 보다 효과적인 와해가 이루어질 수 있도록 하고, 목표물에 대한 제트의 관통력을 종래에 비해 감소시킬 수 있는 전기 장갑 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 전력공급원과, 전력공급원의 전류가 도통될 수 있도록 전력공급원에 전기적으로 연결된 제1전극판과, 제1전극판의 후방에 이격 배치되어 접지 연결된 제2전극판을 포함하는 액체 금속 제트 와해용 전기 장갑 장치에 있어서, 상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 액체 금속 제트가 통과하도록 이격 배치되는 보조전극판이 삽입되고, 상기 보조전극판이 도선을 통해 접지 연결됨과 더불어 상기 보조전극판의 접지 연결용 도선에 선택적인 전류 차단 동작을 수행하는 차단수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 상기 차단수단은 상기 접지 연결용 도선에 설정전류 이상의 과전류가 흐를 때 단선되는 퓨즈인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 퓨즈는 엘리먼트 주위를 아크 소호 물질이 둘러싸고 있는 아크 소호형 퓨즈인 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 전기 장갑 장치에서는 제1전극판과 제2전극판 사이에 삽입된 보조전극판을 이용하여 액체 금속 제트의 전류 도통 시점을 앞당길 수 있게 됨으로써, 전류가 임계전류에 도달하는 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

이를 통해 임계전류 이상의 시간을 증가시켜 제트를 효과적으로 입자화시킬 수 있으며, 제트의 관통력을 종래에 비해 감소시키는 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전기 장갑 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 종래기술에 따른 전기 장갑 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 플라즈마의 소세지 불안정성을 보여주는 도면이다.
도 4는 액체 금속 제트와 전류의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 장갑 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전기 장갑 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 전기 장갑 장치에서 액체 금속 제트와 전류의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 액체 금속 제트를 통해 흐르는 전류가 임계전류(제트의 불안정성을 야기할 수 있는 전류)에 도달하기까지의 시간을 단축시킴으로써, 목표물에 도달하기 전에 액체 금속 제트의 보다 효과적인 와해가 이루어질 수 있도록 하고, 목표물에 대한 제트의 관통력을 종래에 비해 감소시킬 수 있는 전기 장갑 장치에 관한 것이다.

도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 장갑 장치의 구성 및 그 동작 과정을 나타내는 도면으로, 도 5는 보조전극판을 통한 전류 도통 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 제2전극판을 통한 전류 도통 상태를 나타내는 도면이다.

도 5 및 도 6에서 도면부호 2는 성형작약탄(1)에서 목표물(3)을 향해 대략 직선 형태로 분사되는 액체 금속 제트를 나타내고, I는 전극판(20,22,30)과 금속 제트(2)에 의해 형성된 회로를 따라 흐르는 전류를 나타내며, <P>는 자기압력 및 그 작용방향을 나타낸다.

도 7은 본 발명에 따른 전기 장갑 장치에서 액체 금속 제트와 전류의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 명세서에서는 명확한 설명을 위해 평행한 두 전극판 중 액체 금속 제트의 진행방향을 기준으로 전방에 배치되는 첫 번째 전극판(20)을 제1전극판, 그리고 두 번째 전극판(30)을 제2전극판이라 칭하기로 한다.

이에 따라, 성형작약탄(1)에서 분출된 액체 금속 제트(2)는 제1전극판(20)을 통과한 뒤 제2전극판(30)을 통과하게 된다.

본 발명에서는 제트(2)에 흐르는 전류(I)가 임계전류에 도달할 때까지의 시간을 최대한 단축함과 동시에 제트의 팁부가 제2전극판(30)을 떠나기 전까지 임계전류 이상의 전류가 가능한 한 긴 시간 동안 제트에 통전될 수 있도록 하기 위해 전류가 상승하기 시작하는 시점(전류 도통이 시작되는 시점)을 앞당기는 회로 설계가 적용된다.

이를 위해, 제1전극판(20)과 제2전극판(30) 사이에 평행한 보조전극판(22)을 추가 삽입하여 배치하고, 보조전극판(22)을 도선(23)을 통해 제2전극판(30)과 연결한다.

이때, 보조전극판(22)을 제2전극판(30)에 비해 제1전극판(20) 쪽으로 더욱 가깝게, 바람직하게는 제1전극판(20)에 가능한 한 가깝게 근접 배치하며, 보조전극판(22)과 제2전극판(30) 사이를 연결하고 있는 도선(23)에는 선택적으로 전류 차단 동작을 수행하는 차단수단(24)이 설치된다.

이와 같이 보조전극판(22)을 제2전극판(30)과 도선으로 연결하는 대신, 보조전극판(22)을 제2전극판(30)과는 별개로 직접 접지 단자에 연결하는 것도 실시 가능하며, 이 경우에도 보조전극판과 접지 단자를 연결하는 도선 상에 차단수단을 설치한다.

이와 더불어 제1전극판(20)은 종래와 마찬가지로 전력공급원(예, 커패시터)(10)의 전류가 도통될 수 있도록 전력공급원의 고전압 단자((+)단자)에 도선(21)을 통해 전기적으로 연결되고, 제2전극판(30) 역시 종래와 마찬가지로 도선(31)을 통해 접지 단자((-)단자)에 연결된다.

본 발명에 따른 전기 장갑 장치에서, 상기 차단수단(24)은 선택적으로 전류 차단 동작을 수행하는 개방 스위치가 될 수 있는데, 이는 보조전극판(22)의 접지 연결을 순간적으로 차단할 목적으로 설치되는 것으로, 후술하는 바와 같이 제트(2)의 팁부가 제2전극판(30)에 도달하는 순간 개방 동작하여 보조전극판(22)의 접지 연결을 차단하고, 이로써 보조전극판(22)을 통해 흐르는 전류를 차단한다.

바람직하게는 상기 차단수단(24)으로 설정전류(설계 전류) 이상의 과전류가 도선에 흐르게 될 경우 전류를 차단하는 퓨즈(fuse)가 될 수 있고, 이때 퓨즈는 설정전류 이상에서 엘리먼트가 단선되어 회로를 개방하는 동시에 전류 흐름을 차단한다.

더욱 바람직하게는 상기 퓨즈로서 아크 소호 물질을 적용한 아크 소호형 퓨즈의 사용이 바람직하다.

즉, 케이스 내부에 아크를 소호할 수 있는 물질을 채운 구조, 예컨대 아크 소호 작용을 하는 액체나 기체, 모래(또는 규사) 등의 아크 소호 물질을 케이스 내 엘리먼트를 둘러싸도록 충전하여 차단 동작시 발생할 수 있는 아크를 신속히 제거할 수 있는 퓨즈를 적용하는 것이다.

본 발명에서 퓨즈와 같은 개방수단(24)의 차단 동작시에 아크가 발생하게 되면 아크로 인해 전류가 계속 흐르게 되어 원하는 시점에서 전류를 신속히 차단할 수 없게 된다.

이와 같은 구성의 장갑 장치에서는 액체 금속 제트의 팁부가 제1전극판(20)을 통과한 뒤 보조전극판(22)에 도달한 순간부터 제1전극판(20)과 보조전극판(22), 그리고 이들 사이를 연결하고 있는 액체 금속 제트(2)에 의해 전류가 도통할 수 있는 전기 회로가 형성된다.

이에 액체 금속 제트(2)가 보조전극판(22)에 도달하는 보다 빠른 시점에서 액체 금속 제트를 통한 전류의 흐름이 발생하고, 결국 전류가 상승하는 시점이 앞당겨지게 된다.

이는 제트의 불안정성을 야기할 수 있는 임계전류까지 전류가 상승하는 시간을 단축하게 되는데, 보조전극판(22)을 통해 흐르는 전류가 퓨즈(24)의 설정전류에 도달하는 동시에 액체 금속 제트(2)의 팁부가 제2전극판(30)에 도달한 순간, 퓨즈(24)가 보조전극판(22)의 전류 흐름을 차단하게 되고, 그 이후에는 제1전극판(20)과 제2전극판(30), 그리고 이들 사이를 연결하고 있는 액체 금속 제트(2)에 의해 전류가 도통할 수 있는 전기 회로가 형성된다.

결국, 제1전극판(20)과 제2전극판(30), 액체 금속 제트(2)의 전기 회로를 통해 전류가 도통되면서, 이 전류와 제트의 상호 작용 및 자기장에 의한 자기압력 발생으로 액체 금속 제트가 기존과 마찬가지로 와해되는 현상이 나타나게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 보조전극판(22)에 의해 전류가 액체 금속 제트(2)에 보다 빠른 시점부터 흐르도록 하고, 더불어 제트(2)의 팁부가 제2전극판(30)에 도달할 때 더욱 큰 전류값을 가진 상태에서 임계전류까지 짧은 시간 내에 전류가 상승하도록 하는바, 제트를 보다 효과적으로 와해시킬 수 있다.

이를 도 7을 참조하여 설명하면, 제트(2)의 팁부가 제1전극판(20)을 통과한 후 보조전극판(22)에 도달한 순간부터 보조전극판이 형성하는 전기 회로를 통해 전류(I)가 흐르기 시작하고(도 5 참조), 이때부터 제트에 흐르는 전류가 상승하기 시작한다.

이어 제트(2)의 팁부가 제2전극판(30)에 도달한 순간부터는 보조전극판(22)의 전기 회로가 개방되고, 동시에 제2전극판(30)이 형성하는 전기 회로를 통해 전류가 흐르기 시작한 뒤(도 6 참조), 이 전기 회로를 통해 제트에 흐르는 전류가 임계전류 이상으로 상승하게 된다.

결국, 임계전류 이상인 조건에서 종래와 마찬가지로 제트의 와해 현상이 일어나게 되고, 제트의 와해로 인해 목표물에 대한 관통력이 감소될 수 있게 된다.

도 7에서 알 수 있듯이, 보조전극판이 설치된 경우에는 도 4의 종래와 비교할 때 전류가 흐르기 시작하는 시점("A")이 앞당겨지고, 특히 전류가 종래에 비해 빠른 시점부터 흐르기 시작하여 동일 팁부 위치에서 제트에 흐르는 전류가 더욱 큰 전류 값을 나타내게 되는바, 전류가 임계전류에 도달하는 시간이 단축될 수 있게 된다.

이렇게 전류의 상승시간을 단축함으로써 제트와 전류의 상호 작용 동안 임계전류 이상이 되는 시간이 보다 길어질 수 있고, 결국 제트를 보다 효과적으로 입자화시켜 제트의 관통력을 감소시킬 수 있다.

특히, 제트의 팁부를 효과적으로 와해시킬 수 있으므로 전기 장갑 장치의 성능이 크게 향상될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 성형작약탄 2 : 액체 금속 제트
3 : 목표물 10 : 전력공급원
20 : 제1전극판 21 : 도선
22 : 보조전극판 23 : 도선
24 : 퓨즈(차단수단) 30 : 제2전극판
31 : 도선

Claims (4)

1. 전력공급원과, 전력공급원의 전류가 도통될 수 있도록 전력공급원에 전기적으로 연결된 제1전극판과, 제1전극판의 후방에 이격 배치되어 접지 연결된 제2전극판을 포함하는 액체 금속 제트 와해용 전기 장갑 장치에 있어서,
   상기 제1전극판과 제2전극판 사이에 액체 금속 제트가 통과하도록 이격 배치되는 보조전극판이 삽입되고, 상기 보조전극판이 도선을 통해 접지 연결됨과 더불어 상기 보조전극판의 접지 연결용 도선에 선택적인 전류 차단 동작을 수행하는 차단수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차단수단은 상기 접지 연결용 도선에 설정전류 이상의 과전류가 흐를 때 단선되는 퓨즈인 것을 특징으로 하는 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 퓨즈는 엘리먼트 주위를 아크 소호 물질이 둘러싸고 있는 아크 소호형 퓨즈인 것을 특징으로 하는 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 보조전극판이 도선을 통해 제2전극판에 연결됨으로써 접지 연결되는 것을 특징으로 하는 액체 금속 제트의 와해 성능을 개선한 전기 장갑 장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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