KR101441284B1 - 2방향 이상의 외력을 지지하는 전단파괴식 폭발분리장치 - Google Patents

Abstract

발사체(10)의 본체(11)에 삽입되고 분리부(12)에 체결되며 몸통 측면에 전단핀(22)이 삽입되는 스터드(20)와, 상기 스터드(20)를 통해 전단핀(22)을 전단 파괴시키고, 동시에 상기 스터드(20)에 결합된 분리부(12)를 본체(11) 외부로 이탈시키는 파이로 액추에이터(30)를 포함하여 구성된 폭발분리장치와 이를 탑재한 발사체가 개시된다.
본 발명은 2방향 이상에서 작용하는 외력을 지지하도록 구성된 폭발분리장치에 관한 것으로서, 약한 외력이 작용하는 고정부위를 선택적으로 전단 파괴시켜 강한 외력이 작용하는 쪽까지 자연스럽게 분리시키는 특성을 지닌 폭발 분리구조와 그것을 응용한 폭발 분리력의 조절 개념을 담고 있다.
스터드(20)는 전단핀(22)이 파단되는 과정에서 파괴될 필요가 없으므로 보다 강한 구조로 설계되어 분리부 이탈방향(제2방향)과 다른 방향(제1방향)으로 더 큰 지지력이 필요할 때 이를 충분히 감당할 수 있으며, 또한 메인 지지부재인 스터드의 매립고정 방향과 서브 지지부재인 전단핀의 매립고정 방향이 다르기 때문에 분리부가 큰 하중을 가졌거나 또는 분리이탈 전에 큰 외력을 견뎌내도록 설계되어야 할 경우게, 분리부를 발사체 본체에 고정시키는 설계과정이 극히 용이해질 수 있다.

Description

2방향 이상의 외력을 지지하는 전단파괴식 폭발분리장치{Shear breaking explosive separation device that bear 2 way forces}

본 발명은 2방향 이상에서 작용하는 외력을 지지하도록 구성된 폭발분리장치와 이를 탑재한 발사체에 관한 것으로서, 약한 외력이 작용하는 고정부위를 선택적으로 전단 파괴시켜 강한 외력을 지지하는 고정부위까지 자연스럽게 분리시키는 폭발 분리구조와 그것을 응용한 분리작용력의 조절 개념에 관한 것이다.

파이로 엑츄에이터(Pyro-actuator)는 화약 폭발로 발생되는 폭발력을 이용하여 기계적 일을 수행하는 장치이다. 파이로 엑츄에이터는 보통 작은 크기의 장치이지만 큰 힘을 발생시키며 구동부위가 없고 밀봉되어 있으므로 보수가 불필요하며 수명 연한도 10년 정도로 길다. 이같은 특성으로 파이로 엑츄에이터는 우주선이나 항공기, 로켓과 유도탄 등에 많이 사용되고 있다. 전형적인 사용 예는 당기거나 절단하거나 밀어주는 장치의 에너지 공급원으로서 사용되는 것이다.

대표적인 파이로 액추에이터 기구로 폭발볼트가 있다. 이것은 파일런에 고정된 미사일의 발사, 전투기의 캐노피 사출, 포탄의 자탄방출 등에 주로 사용되며 비행중인 발사체가 갖는 특유의 가혹한 작동조건에서 단 한번에 빠르고 확실한 분리작동을 수행하는 것이 주 목적이다.

일반적으로 폭발볼트는 구조물을 지지하는 볼트 몸체와 분리작용력을 제공하는 충전 화약, 충전된 화약을 연소시키는 착화장치(Initiator) 등 다른 파이로 테크닉 장치보다 비교적 간단하게 구성되어 있으며 구조물의 결합 정도에 따라 폭발볼트의 크기와 형태는 다양해 질 수 있다.

폭발볼트로 주로 사용되는 리지컷(Ridgecut)타입 볼트는 보통 절단면으로 예정된 부위에 움푹 들어간 형태의 리지컷을 인위적으로 형성시켜 폭발압력이 그 부위에 집중 작용하면서 작은 폭발력으로도 예측 가능하고 깨끗한 절단이 이루어지도록 한 것이다.

이 과정에서 분리화약의 폭발력에 의해 볼트몸체에서 발생하는 파편 및 폭발충격이라는 부작용을 동반한다. 미소하더라도 일단 파편이 생길 경우 주위 구조물에 대한 손상 및 파괴를 유발하며, 분리과정에서 폭발충격은 첨단 장비들의 고장 및 오작동 원인이 된다.

한편, 미사일 및 우주 발사체에서 임무실패의 가장 큰 원인이 되는 것은 분리장치 작동 시 발생하는 폭발충격이라고 알려져 있다. 예를 들어 60년대 말에서 80년대 초까지 85회의 비행시험에서 진동에 의한 실패는 3회이나, 의도치 않은 충격발생 후(수 msec 내) 19회, 폭발 후 3-100초 내에 폭발충격이 직접 혹은 간접적인 영향을 주어 실패한 경우가 66회로 나타났다. 또한 항공우주연구원 과학로켓 시험에서 분리장치용 폭발볼트 작동 후 폭발충격으로 발사시험을 실패한 사례가 있다. 그간 폭발충격을 어느 정도 감소시킨 리지컷형 폭발볼트에 의해 이 같은 실패율이 비교적 낮게 유지되어 왔으나 최근 드론(무인항공기)이나 유도형 포탄 등 집적도가 높고 민감한 구조를 가진 소형 발사체가 등장하였고, 이들의 인공지능화가 급진전하면서 기존 리지컷형 폭발볼트로는 소형 발사체의 비행시스템에 악영향을 끼칠 가능성이 점차 높아지고 있다.

(1) 일본공개특허 특개2006-029575 폭발볼트 (2) 한국등록특허 10-0544330 다지관형 폭발볼트 (3) 한국등록특허 10-2011-0010915 볼타입 저충격 분리장치 (4) 한국공개특허 10-1999-0037551 스핀이 안정된 로켓으로부터 인터셉터 요소들을 전개하기 위한 대응 장치 (5) 일본공개특허 특개2012-046132 비상체의 분리구조 및 분리방법

폭발 분리장치는 제조 후 장착기간과 보관조건에 무관하게 단 한번의 시도로 요구된 정확한 작동을 반드시 수행하여야 한다. 왜냐하면 그렇지 못할 경우 발사체의 임무 전체가 실패할 수 있기 때문이다. 그러나 앞서 설명한 대로 확실한 동작을 위해서 폭발 압력을 높이거나 폭발 민감도를 높이는 방법 또한 또 다른 형태의 임무실패로 이어지는 주요 원인이므로 언제나 고민스러운 부분이다.

따라서 개별 파이로 장치는 폭약의 양에 따른 발생 압력의 크기를 정확히 예측하여야 하며, 이를 바탕으로 충분히 신뢰성이 확보되는 범위 안에서 전체 폭발 분리장치가 설계되어야 한다.

종래의 폭발 볼트는 볼트의 사이즈에 기반하여 탑재 화약량과 절단 부위의 면적 등을 기준으로 임무에 맞게 선정되었다. 그러나 기본적인 분리구조가 단순한 인장 파단에 의존하고 있는 탓에, 만약 결합물의 체결상태 유지를 방해하는 외력이 여러 방향에서 복합적으로 작용할 경우에는 절단 부위에 예기치 못한 파손이 발생할 확률이 높았다.

종래의 폭발볼트라고 하여 인장방향의 측면에 작용하는 힘, 다시 말해 볼트 허리를 부러뜨리는 방향으로 작용하는 힘을 전혀 견딜 수 없었던 것은 아니지만 기본적으로 파단이 쉽도록 움푹 패인 단면구조를 가졌기 때문에 전단하중이 약간만 심하게 가해져도 이를 버티지 못하고 볼트 허리가 전단파괴 될 수 있었다.

물론 이를 막기 위해 절단방향 외의 다른 방향으로 보강구조를 두거나 좀더 큰 폭발볼트를 사용할 수 있지만, 그럴 경우 볼트 절단과정에서 저항이 늘어나거나 폭발충격이 커져 전체 발사체의 분리과정에서 시스템의 오작동을 불러 일으킬 수 있는 것이다.

따라서 절단부위의 인장 파단 강도 외에 다른 외력에 대한 지지강도도 고려해야 할 경우에는 기존 폭발볼트의 인장 파단형 구조와 파단부 단면강도만을 고려한 천편일률적 선정기준이 상당히 부적합한 경우가 많았다.

본 발명의 전단파괴 개념과 일부 유사한 구조를 갖고 있는 선행기술로서 문헌(3), 문헌(4)가 있다. 이 중 문헌(3)은 볼트 중간부에 내장되어 있는 해머피스톤을 전단핀으로 붙잡고 있다가 폭발로 해머피스톤이 볼트아래쪽을 때려서 이탈하도록 만든 것이다.

그러나 문헌(3)과 같은 방식은 해머피스톤이 볼트 아래쪽을 파단 시키는 것이 아니라 단순히 억지끼움 되어있는 부분을 살짝 밀어낼 뿐이어서 기본적인 체결력이 지나치게 약했다.

의도적으로 체결력을 약화시킨 이유는 해머피스톤을 넘어 지나치게 광범위한 공간에 약해진 폭발압력을 전파시켜야 했기 때문으로 볼 수 있다. 또한 해머피스톤을 붙잡고 있는 전단핀은, 폭발 직전까지 해머피스톤이 단지 볼트 내부에서 움직이지 않게만 잡아주는 극히 미약한 역할에 그칠 뿐이어서 결과적으로 기존의 리치컷부위를 좀더 가늘게 설계한 단순 폭발볼트에 비해 확실한 절단에 대한 신뢰도는 낮아지면서 제반 구조는 더 복잡한 셈이 되었다.

문헌(4)는 미사일 방해 및 차단용 인터셉터(NEI)를 뿌리는 방어용 발사체의 자탄 방출구조를 설명하고 있다. 이때 방출용 슬리브는 전단파단이 가능한 나사에 의해 지지된다. 즉 개별적으로 폭발력을 발생시켜 자체적으로 파단 분리되는 폭발볼트를 여러 개 사용하는 대신에, 발사체의 탄두쪽에 폭발력을 전달하는 큰 방출판(플랜지)과 로드를 배치하고 이들에 의해 복수의 전단 나사를 한꺼번에 끊어내는 구조이다. 이 같은 구조는 폭발분리구조의 설치에 큰 공간을 필요로 하며 동시에 심한 방출충격을 동반한다. 따라서 탄체의 유도장치에 영향을 미칠 수 있으므로 비행 종말단계에서야 작동 가능한 것이며 공간상 제약으로 폭발분리 위치가 탄체의 중심부에 한정된다는 약점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술들의 약점과 한계를 모두 극복하도록 창안된 것이다.

이를 위해 본 발명은 먼저 목표로 하는 주 지지하중이 주로 작용하는 제1방향으로는 파괴 불가능한 스터드(stud) 볼트로 충분한 체결력을 확보하면서, 상기 주 지지하중 외에 제2방향으로 작용하는 보조 지지하중에도 전단파괴 직전까지 적절한 강도로 지지할 수 있는 새로운 폭발분리 구조를 창안하였다.

이 같은 2방향 외력에 대한 지지구조는 바람직하게 수직으로 교차하는 체결구조가 될 수 있다.

교차 부분은 머리부에 체결용 헤드스크류(23)가 삽입 가능한 스터드(20)의 몸통부로 구성될 수 있고, 이때 스터드는 제1방향 외력을 지지하고 스터드와 교차하는 제2방향 외력 지지부재로 전단핀(22)이 삽입 고정될 수 있다.

상기 전단핀(22)의 몸통부 전단 강도, 즉 제2방향 외력지지 강도는 제1방향 외력 지지강도보다 약하게 설정될 수 있다.

위와 같은 구조에 의해 전단핀(22)을 파이로액추에이터(30)로 날려버리는 과정에서 스터드(20)는 파괴될 필요가 없으므로 보다 강한 구조로 설계될 수 있다. 달리 말하면 파이로액추에이터(30)가 분리시켜야 할 발사체의 분리부 이탈방향(제2방향)과 다른 방향(제1방향)으로 더 큰 지지력이 필요할 때, 전체 폭발분리장치의 구조적 복잡성이나 중량을 증가시키지 않고, 또는 전체적인 작동 신뢰성을 저하시키지 않고 스터드(20)가 그 역할을 훌륭히 수행할 수 있다.

아래에 본 발명의 추가적인 해결수단들을 도면과 실시예를 통해 상세히 제시한다.

본 발명은 폭발에 의한 이탈 부재이자 메인 지지부재인 스터드의 매립고정 방향과 서브 지지부재인 전단핀의 매립고정 방향이 다르기 때문에, 분리부가 큰 하중을 가졌거나 또는 분리이탈 전에 큰 외력을 견디도록 할 필요가 있을 때 발사체 본체에 분리부를 장착 고정하는 설계과정이 극히 용이해질 수 있다.

또한 개별 파이로액추에이터의 폭발력 조절에 덜 구애 받으면서 메인 지지부재인 스터드의 size와 강도를 원하는 만큼 자유롭게 설계할 수 있다. 따라서 포탄과 같이 강력한 후퇴관성력과 순간적인 회전력이 동시에 작용하는 발사체의 탄체 분리구조를 설계함에 있어서 간결한 설계구조와 신뢰도 높은 작동구조를 모두 획득할 수 있다.

도 1, 도 2는 본 발명이 적용된 발사체의 분리 전과 분리 후 사시도.
도 3은 본 발명을 위해 시험 제작된 발사체 모형의 촬영사진.
도 4 ~ 도 6은 본 발명에서 본체와 분리부 간 결합관계를 상세 도시한 투시도 및 절개도.
도 7 ~ 도 10은 본 발명의 주요 구성요소인 폭발분리장치를 상세 도시한 3면도, 사시도, 분해도 및 단면도.
도 11은 본 발명에서 폭발분리장치가 지지하는 2방향 이상의 외력을 설명한 그림.
도 12는 본 발명의 분리 시험과정을 촬영한 사진.
도 13은 본 발명이 적용된 발사체의 분리과정을 가상으로 도시한 후방사시도.

상술한 유도형 장사정탄의 발사체 기술과 발사체의 폭발분리 선행기술들에서 언급한 문제점들은 본 발명에서 해결되어야만 하는 전반적인 기술과제가 된다. 아래에 이들을 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 실시예는 기본적으로 본 발명이 제시하는 모든 기술과제를 만족하도록 기술되나, 청구범위에서는 본 발명이 출원되는 한국 특허법의 1발명 1출원의 규정에 의해 제시한 기술과제와 해결수단 중 1카테고리의 발명에 해당하는 부분만을 청구범위로 하여 기재하고 있음을 미리 밝힌다.

본 명세서가 이처럼 발명에 기재된 청구범위를 넘어선 해결과제와 과제해결 수단을 명세서 및 도면으로 제시하는 근본 취지는 발명이 실시 가능하도록 기재하여야 하는 작성취지를 만족하기 위함이다. 즉 실전 운용이 매우 복잡한 본 발명의 발사체 분리 및 이를 적용하는 유도형 탄약무기 체계를 당해 통상의 기술자가 전체적으로 통합실시 가능할 수 있도록 하여야 하며 이 경우에 비로소 본 발명이 진정한 기술적 의미를 가진다 할 것이다.

따라서, 어느 한 기술단계만 부족하거나 누락되어도 전체 운용의 실패가 확정적일 만큼 매우 집약적인 본 발명 기술분야의 특성을 감안하여 기재된 본 명세서 및 도면의 기재 방법이 본 발명의 청구범위 내용을 넘어서는 것은 발명의 명확성 또는 단일성이나 해석 과정의 간결함을 해치는 것이 절대 아니며, 본 발명이 최초 출원되는 국가인 한국의 특허법 제42조 조항이나 본 발명이 우선권 주장 출원될 수도 있는 미국의 특허법 35 USC 112 규정을 벗어나지 않고 적법하게 만족하고 있다.

도 1, 도 2는 본 발명이 적용된 발사체(포탄)의 분리 전과 분리 후 사시도이다.

대부분의 최신 장사정 포탄은 발사초기 포신의 강선에 의한 회전안정식 비행을 거쳐, 고고도 도달시 날개돌출에 의한 (회전감쇠 후)날개안정비행 방식을 따르고 있다. 이 과정에서 탄저부에 생기는 고 진공 상태는 포탄의 항력(drag force) 중 상당 부분을 차지하며 이를 해소하기 위해 탄저부에는 베이스블리드(base bleed) 장치로 불리는 부스트장치를 달아 진공을 없애고 있다. 따라서 날개의 수납공간과 부스트장치 공간을 모두 고려하면 탄저부의 공간은 매우 비좁다.

따라서 본 발명에서 발사체의 탄저부에 해당하는 본체(11)는 중심부에 베이스블리드 장치 수납용 공동(16)이 형성되어 상기 발사체(10)의 꼬리부를 이루며, 상기 복수 개의 폭발분리장치는 상기 공동(16) 둘레에 간격을 두고 링 모양으로 배치된다.

한편 본체(11)를 보호하는 보호캡 기능을 하는 분리부(12)는 포 발사 시에 작용하는 고충격, 고압력으로부터 탄저부 내부의 정밀장치들을 보호하는 역할과 수행하며 동시에 탄도비행 시 탄체의 외형을 유지하여 항력의 증가를 억제하는 역할을 한다.

발사체(10)는, 보통 특정고도(회전안정식 비행으로 도달 가능한 최대속도의 고도 = 예: 17km)에서 분리부(12)를 이탈시키고 이후 조종날개 수납공간(17)으로부터 조종날개 또는 단순 회전감쇠용 날개를 전개시킨다.

분리부(12)는, 발사 직후에는 본체(11)로부터 전달되는 강력한 회전력(도면에 rotational force로 표시)과 함께 분리부 표면의 공기마찰에 의한 항력, 분리부 바닥의 진공에 의한 항력(도면에 drag force로 표시)을 동시에 받게 된다. 이때 단순한 리지컷 폭발볼트로 폭발분리장치를 구성한다면 회전력과 항력 중 어느 하나를 버티지 못하고 폭발볼트가 부러질 수 있다.

분리부의 재질은 스틸, 카본화이버, 폴리머, 케블러, 고분자수지(HDPE)등이 사용될 수 있다. 예를 들어 스틸재질은 보호캡으로써의 역할을 충분히 다하지만 탄체에서 방출 후 낙하하면서 아군지역에 2차 피해를 줄 수 있다.

도 3에 시험 제작된 발사체 모형의 전체 사진과 도 12에 시제작품의 실험과정을 도시하였지만 분리부의 재료는 스틸 외에도 다수의 재료를 사용할 수 있으며 특히 2차 피해를 방지하기 위해 대체제인 카본화이버, 폴리머, 케블러, 고분자 수지 등을 사용할 수 있다. 참고로 에폭시 계열 결합제가 함유된 분리부는 연성이 낮아 발사 후 깨지는 현상을 보였다. 반면 고분자 수지(HDPE)는 깨지는 현상이 없었다.

본 발명이 적용되는 폭발분리형 발사체(10)는 꼬리부를 형성하는 본체(11)와 본체(11)와 분리 가능하도록 결합되는 캡 모양의 분리부(12)로 크게 나눌 수 있다.

도 4 ~ 도 6은 본 발명에서 본체와 분리부 간 결합관계를 상세 도시한 투시도 및 절개도이다. 스터드(20)는 본체(11)에 삽입되고 상기 분리부(12)에 체결되며, 전단핀(22)은 본체(11)에 적어도 일부가 매립되고 상기 스터드(20)의 몸통 측면에 나머지 일부가 삽입된다.

이에 따라 스터드(20)는 상기 분리부(10)의 회전관성력을 지지하도록 배치되며, 상기 전단핀(22)은 상기 분리부(10)의 후퇴관성력을 지지하도록 배치된다.

이를 도 11을 참조하여 개념적으로 다시 설명하면 스터드(20)는 상기 분리부(12)에 작용하는 제1외력을 지지하고, 전단핀(22)은 상기 분리부(12)의 작용하고 상기 제1외력과 다른 방향인 제2외력을 지지하도록 배치됨을 뜻한다.

도 1을 참조하면 상기 제1외력은 상기 본체(11)의 회전에 의한 상기 분리부(12)의 회전저항이고, 상기 제2외력은 상기 본체(11)의 전진비행에 의한 상기 분리부(12)의 후퇴저항이 되며 보통 분리부인 보호캡의 질량이 미미하므로 제2외력은 제1외력보다 작은 크기가 된다.

한편, 파이로액추에이터(30)는 본체(11)에 매립되어 상기 전단핀(22)을 전단 파괴시킴과 동시에 상기 분리부(12)를 이탈시키는 작용을 하게 되는데, 도 13을 참조하면 잘 알 수 있듯이 스터드(20)와 전단핀(22)과 파이로액추에이터(30)를 각각 복수 개 배치하되 그 배치개수를 조정하여 전체 분리작용력을 1차 조절하고, 상기 복수 개 파이로액추에이터(30)의 개별 폭발력을 조정하여 상기 전체 분리작용력을 2차 조절하도록 구성될 수 있다.

도 13에 본 발명이 적용된 발사체의 분리과정을 가상으로 도시하였다. 이를 참조하면 폭발분리장치는 실시예의 발사체에서 최대 4개 배치될 수 있으며, 개별 폭발력, 즉 분리작용력 조절이 가능하므로 분리부(12)는 정확히 사방 대칭에 본체와 중심이 일치하는 간단한 모양이 아니라 특정부위가 두꺼워진 무게 불균형 설계도 가능하다.

도 7 ~ 도 10은 본 발명의 주요 구성요소인 폭발분리장치를 상세 도시한 3면도, 사시도, 분해도 및 단면도이다. 도면을 참조하여 본 발명의 핵심 중 하나인 폭발분리장치를 설명한다.

본 발명의 폭발 분리장치는 발사체(10)의 본체(11)에 삽입되고, 또한 상기 발사체(12)의 분리부(12)에 체결되는 스터드(20)를 중심 구성요소로 한다. 스터드(20)의 몸통 측면에는 제1핀삽입공(21)이 형성된다.

스터드(20)는 머리부분이 각형 볼트머리로 형성되며, 상기 본체(11)에 형성된 스터드회전방지홈(14)에 의해 상기 제1핀삽입공(21)과 상기 제2핀삽입공(15)이 관통되는 각도에서 회전이 방지되는 구조로 형성되어 제1핀삽입공과 제2핀삽입공의 정렬에 도움을 줄 수 있다.

전단핀(22)은 몸체 일부분이 본체(11)에 매립되고, 몸체 나머지 부분이 상기 제1핀삽입공(21)에 삽입되는 구조이다. 이때 제1핀삽입공(21)의 전단핀(22) 삽입각도는 상기 스터드(20)의 삽입각도와 수직교차 하도록 배치되는 것이 바람직하며, 전단핀(22)은 상기 본체(11)에 형성된 제2핀삽입공(15)을 통해 상기 본체에 매립되며, 매립된 상태에서 상기 분리부(12)를 간섭하지 않도록 구성되므로 일단 전단핀이 전단파괴(shear breaking)되고 나면 분리부(12)는 자유롭게 이탈 가능하다.

와셔(24)를 이용해 분리부(12)를 상기 스터드(20)에 고정시키는 헤드스크류(23)는 스터드(20)의 머리부분에 삽입 고정되며, 앞서 설명하였지만 파이로액추에이터(30)는 상기 스터드(20)의 뿌리부분 아래쪽에 위치하도록 본체(11)에 매립되어 스터드(20)를 통해 상기 전단핀(22)을 전단 파괴시키고, 동시에 상기 스터드(20)를 분리부(12)와 붙어있는 상태로 본체(11) 외부로 이탈시킨다.

이 과정에서 전단핀(22)의 몸통부 전단 강도는 분리부(12)의 결합유지에 필요한 힘보다 더 크게 설정되고, 스터드(20)의 몸통부 전단 강도와, 헤드스크류(23)의 체결 강도는 각각 상기 전단핀(22)의 몸통부 전단 강도보다 더 크게 설정되어야 한다.

도 10을 참조하면 파이로액추에이터(30)는 내부에 충전된 화약(32)의 폭발력을 타격에너지로 바꾸어 상기 스터드(20)에 전달하는 타격마개(31)-화약(32)-고정판(33)의 3단 배치구조로 구성된 것을 알 수 있다.

도 12의 발사체 폭발분리 실험에서 사용된 파이로액추에이터는 전단부직경 4㎜, 핀 전단힘 870kgf, 화약 중 M10중량 0.3g, 기폭관 M100을 사용한 것이다.

화약(32)은 민감도와 위력을 적절히 조절하여 혼합하고 그 충전여유(36)와 충전밀도를 조정하여 폭발력을 조절할 수 있다. 흑색화약은 민감하여 착화가 쉽지만 연소가 느려 위력이 떨어진다. 예를 들어 고폭화약에 속하는 M10은 착화가 어렵지만 위력이 강하다.

ICT 코드에 의한 분석결과 1.6g/cc의 밀도를 가지는 M10(80%)+흑색화약(20%)은 15245.28Bar (=155.46kgf/㎟)의 압력을 발생시켰다. 발생압력이 직경 9㎜의 면적을 가지고 볼트에 접촉한다고 가정하면 볼트에 가해지는 힘, 즉 타격마개(31)의 추진력은 (초당)9896kgf이 된다. 따라서 수백분의 1초 내외로 개당 수십kgf의 충분한 힘을 발생시킬 수 있다.

도 10에 따르면 타격마개(31)는, 자신과 상기 스터드(20) 사이에 형성된 간극(35)에 의해, 상기 스터드(20) 및 상기 전단핀(22)에 충격적인 타격력을 전달하게 되는데, 상술한 실험결과를 토대로 하면 파이로액추에이터(30)는 상기 타격마개(31)와 상기 스터드(20) 사이에 형성된 간극(35)의 크기에 의해 상기 스터드(20) 및 상기 전단핀(22)에 가하는 타격력을 조절하거나 또는 상기 타격마개(31)와 상기 화약(32) 사이에 형성된 충전여유(36)의 부피에 의해 상기 스터드(20) 및 상기 전단핀(22)에 가하는 타격력을 조절할 수 있다.

이를 개념적으로 확장하면 도 13에서와 같이 스터드(20)와 전단핀(22)과 파이로액추에이터(30)는 각각 복수의 폭발분리장치들로 본체(11)에 설치되고, 상기 폭발분리장치들의 개별 화약(32) 충전량, 간극(35), 충전여유(36)는 각각 독립적으로 조절될 수 있다.

이상 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하였다. 부연하면, 본 발명이 내포한 기술사상은 상기 실시예에만 국한되지 않는다. 다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 활용하여 필요에 따라 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장된 기술사상을 구현할 수도 있겠으나, 그 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명의 기술범주에 당연히 포함된다.

본 발명은 유도형 포탄의 조종날개 펼침구조에 최적화되어 기술되었으나, 이에 그치지 않고 복잡한 형상의 분리부를 회전 없이 직선 운동으로 추진시켜 날려보내는 모든 용도의 폭발분리구조와, 판형 분리부를 여닫이 형태로 회전 운동 부여하여 날려보내는 모든 용도의 폭발분리구조에 효과적으로 적용될 수 있다.

10: 발사체
11: 본체
12: 분리부
13: 스터드삽입공
14: 스터드회전방지홈
15: 제2전단핀삽입공
16: 공동
17: 조종날개수납공간
20: 스터드
21: 제1전단핀삽입공
22: 전단핀
23: 헤드스크류
24: 와셔
30: 파이로액추에이터
31: 타격마개
32: 화약
33: 고정판
34: 착화기구
35: 간극
36: 충전여유

Claims (8)

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4. 발사체(10)의 본체(11)에 삽입되고, 또한 상기 발사체(12)의 분리부(12)에 체결되는 스터드(20);
   상기 스터드(20)의 몸통 측면에 형성되는 제1핀삽입공(21);
   몸체 일부분이 상기 본체(11)에 매립되고, 몸체 나머지 부분이 상기 제1핀삽입공(21)에 삽입되는 전단핀(22);
   상기 스터드(20)의 머리부분에 삽입 고정되며, 상기 분리부(12)를 상기 스터드(20)에 고정시키는 헤드스크류(23); 및
   상기 스터드(20)를 통해 상기 전단핀(22)을 전단 파괴시키고, 동시에 상기 스터드(20)를 상기 본체(11) 외부로 이탈시키도록 구성되는 파이로액추에이터(30);를 포함하여 구성되고,
   상기 제1핀삽입공(21)의 삽입각도는 상기 스터드(20)의 삽입각도와 수직교차 하도록 배치되며,
   상기 파이로액추에이터(30)는 상기 스터드(20)의 뿌리부분 아래쪽에 위치하도록 상기 본체(11)에 매립되고,
   상기 전단핀(22)은 상기 본체(11)에 형성된 제2핀삽입공(15)을 통해 상기 분리부(12)를 간섭하지 않도록 상기 본체에 매립되며,
   상기 스터드(20)는 머리부분이 각형 볼트머리로 형성되고 상기 본체(11)에 형성된 스터드회전방지홈(14)에 의해 상기 제1핀삽입공(21)과 상기 제2핀삽입공(15)이 관통되는 각도에서 회전이 방지되는 구조인 것을 특징으로 하는 폭발분리장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전단핀(22)의 몸통부 전단 강도는 상기 분리부(12)의 결합유지에 필요한 힘보다 더 크게 설정되고,
   상기 스터드(20)의 몸통부 전단 강도와, 상기 헤드스크류(23)의 체결 강도는 각각 상기 전단핀(22)의 몸통부 전단 강도보다 더 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 폭발분리장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 파이로액추에이터(30)는 충전된 화약(32)의 폭발력을 타격에너지로 바꾸어 상기 스터드(20)에 전달하는 타격마개(31)-화약(32)-고정판(33)의 3단 배치구조를 포함하여 구성되고,
   상기 타격마개(31)는, 자신과 상기 스터드(20) 사이에 형성된 간극(35)에 의해, 상기 스터드(20) 및 상기 전단핀(22)에 충격적인 타격력을 전달하는 것을 특징으로 하는 폭발분리장치.
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