KR101597632B1

KR101597632B1 - 초고속 유도 어뢰

Info

Publication number: KR101597632B1
Application number: KR1020140137983A
Authority: KR
Inventors: 이종수
Original assignee: 이종수
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-02-25

Abstract

본 발명은 최소 초공동 조건으로 발사하여 자연스럽게 초공동 현상으로 진입한 후 항주시 최적의 초공동 기포를 유지할 수 있고, 수중에서 초공동 상태에서 항주할 때 초공동 기포의 최대 반경의 범위 안에서 추력 방향제어를 통해 항주 속도를 줄이지 않으면서도 목표물을 정밀하게 유도하여 타격할 수 있는 초고속 유도 어뢰에 관한 것으로서, 잠수함의 발사포드로부터 가압공기의 주입에 의해 초공동 기포가 형성되도록 가압 발사되고, 수중을 항주하여 목표물을 타격하는 엽궐련 형상으로 된 어뢰몸체와, 상기 어뢰몸체의 내부에 설치되고, 연소된 고온 고속의 추진기체를 상기 어뢰몸체의 후단에 결합된 제트노즐을 통해 상기 어뢰몸체의 후방으로 방출하여 상기 어뢰몸체에 추진력을 제공하는 로켓모터와, 상기 어뢰몸체의 후단부 외주면에 방사상으로 인입출 가능하게 설치된 복수의 테일핀과, 상기 어뢰몸체의 전단에 고정 결합되고, 상기 어뢰몸체의 최대 직경보다 작은 직경을 가진 고정공생기와, 상기 어뢰몸체의 최대 직경과 동일한 직경을 가지도록 복수가 링 형상으로 결합되고, 상기 고정공생기의 외주에 탈착 가능하게 결합된 이탈공생기를 포함하여 이루어진다.

Description

초고속 유도 어뢰{ULTRA HIGH SPEED GUIDED TORPEDO}

본 발명은 수중에서 초공동을 형성하여 항주하고, 초공동 기포 반경 내에서 추력방향 제어를 통해 초고속의 항주속도를 유지하면서 적의 함선이나 잠수함을 정밀 타격할 수 있는 초고속 유도 어뢰에 관한 것이다.

일반적으로 어뢰는 물속에서 스스로의 추진력으로 나아가는 엽궐련 형상의 수중 미사일로서, 잠수함이나 함선 등에서 발사하여 수면에 떠 있는 목표물, 즉 적의 함선이나 수중의 잠수함을 타격하여 폭발시킨다.

어뢰를 뜻하는 영어단어, torpedo(토페도)는 원래 오늘날 기뢰라고 부르는 무기를 포함하여 모든 형태의 수중 폭발물을 가리키는 말이었는데, 나폴레옹 전쟁 때 미국의 발명가 로버트 풀턴은 해군용 기뢰를 시험하면서 그것을 '토페도'라고 부르면서 유래한 명칭이다. 19세기에 일부 해군 함정은 돛대 어뢰를 사용했지만, 이것은 적함의 선체에 닿으면 터지도록 기다란 장대나 돛대 끝에 폭발물을 매단 것에 불과했다.

근대적인 어뢰는 영국의 공학자 로버트 화이트헤드가 1866년에 개발한 것으로, 길이 약 4m, 지름 36cm이며, 앞부분에 채운 8kg의 다이너마이트를 포함하여 무게가 약 135kg인 어뢰였는데, 압축공기의 엔진이 하나의 프로펠러를 돌려 앞으로 나아가도록 되어 있었다. 유체역학의 원리를 이용한 밸브장치가 수평 꼬리 표면에 부착된 키를 움직여 조종하도록 되어 있었고, 옆으로 갈 수 있는 장치는 전혀 없었다. 속도는 11.2km/h였고, 사정거리는 180~640m였다. 1895년에 자이로스코프가 어뢰의 방향조종장치로 쓰이게 되어 어뢰가 정해진 진로에서 조금이라도 벗어나면 자이로스코프가 수직 키의 방향을 수정했다. 이런 형태의 어뢰를 더욱 개량한 결과, 어뢰의 진로 각도(최고 90도)를 미리 설정해 놓으면 그 다음에는 방향조종 키가 어뢰를 완전히 통제하는 장치가 도입되었다. 이 장치 덕분에 목표물과 정면으로 맞서지 않아도 어뢰를 발사할 수 있게 되어 어뢰 전술의 영역이 매우 넓어졌다.

오늘날의 어뢰는 추진력의 원천과 물속에서 나아갈 때의 조종방법, 목표물의 유형 및 발사장치의 유형에 따라 여러 분류로 나눌 수 있고, 미리 정해진 계획에 따라 또는 외부에서 보내는 신호에 의해 깊이와 방향을 조정하는 복잡한 장치가 달려 있으며, 목표물을 맞추거나 가까이 다가가면 폭발물로 가득 찬 탄두를 터뜨리는 장치 등도 갖추고 있다.

상술한 어뢰는 자연공동 현상에 따라 엄청난 수중저항으로 100km/h 이상 주행하기 어려워 어뢰 방어시스템에 의해 타격 전에 미리 차단되기 쉽고, 연료 소비가 심해 최대 사거리가 짧아질 수밖에 없는 문제점이 있다. 그에 따라, 최근에는 자연공동 현상을 넘어 초공동 현상에 의해 항주하는 초고속 타격 어뢰의 개발에 초점이 맞추어지고 있다.

상기 자연공동 현상은 물속에서 물체가 나아가게 되면 물체의 뒷부분에 기포가 형성되는 것이고, 초공동 현상은 물체의 나아가는 앞부분에 기포가 형성되어 이 기포가 하나의 커다란 공기방울을 형성하면서 나아가는 물체를 둘러싸게 되고, 그에 따라 물과의 마찰이 적어져 물체가 더 빠른 속도로 이동할 수 있는 것이다.

보통 물체의 크기나 형상에 따라 다르지만 유선형의 물체가 물속에서 일정속도 이상(약 190km/h)이 되면 물체의 앞쪽에 기포가 발생하여 초공동 현상에 진입하게 된다. 이때 물속을 나아가는 물체가 초공동 현상으로 진입하기 위해서는 현재 2가지 방법이 있다고 알려져 있는데, 첫째 물체의 속도를 올려 자연스럽게 초공동 현상으로 진입하는 방법과, 둘째 물체의 앞쪽에 기포를 강제로 발생시켜 초공동 현상으로 진입하는 방법이다.

상기 두번째 방법으로 물체의 앞쪽에 기포를 강제로 발생시켜 초공동 현상으로 진입하는 기술은 알려져 있는데, 현재 독일의 '바라쿠다'라는 초공동 어뢰가 이에 해당하고, 7~800km/h까지 수중속도를 확보할 수 있다는 정보도 있다. 이러한 인위적인 초공동 형성은 어뢰의 추진기관으로부터 발생하는 가스를 전방으로 연결하여 분사하기 위한 복잡한 장치가 필요하고, 유도 제어 없이 목표물까지 직항하도록 되어 있다.

따라서, 상기 첫번째 방법으로 자연스럽게 초공동 현상으로 진입할 수 있고, 그에 따라 형성된 초공동 기포의 범위 내에서 추력방향 제어를 할 수 있도록 하여 초공동 상태에서의 항주 속도를 줄이지 않고도 목표물을 유도 타격할 수 있는 초고속 유도 어뢰의 개발이 필요하다.

1. Eric A. Euteneurer "Further Studies into the dynamics of a super-cavitating torpedo" University of Minnesota, July 18, 2003. 2. Seong Sik Ahn "An Integrated Approach to the Design of Supercavitating Underwater Vehicle" Georgia Institute of Technology, August 2007. 3. Steven Ashley "Warp Drive Underwater" Scientific American Inc. 2001.

상기와 같은 관점에서 안출된 본 발명의 목적은, 초공동의 생성 조건인 캐비티 넘버를 활용하여 발사포드로부터 발사시, 공생기의 반경과 초공동 기포의 반경이 동일한 최소 초공동 조건으로 발사하여 자연스럽게 초공동 현상으로 진입할 수 있는 초고속 유도 어뢰를 제공하는데 있다.

또한, 최소 초공동 조건으로 발사된 후 추진로켓을 점화하고 가속하여 항주 속도에 도달하게 함으로써 최적의 초공동 기포를 유지할 수 있는 초고속 유도 어뢰를 제공하는 데 있다.

특히, 초공동 상태로 수중에서 항주할 때 초공동 기포의 최대 반경의 범위 안에서 추력 방향제어를 통해 항주 속도를 줄이지 않으면서도 목표물을 정밀하게 유도하여 타격할 수 있는 초고속 유도 어뢰를 제공하는데 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰는, 잠수함의 발사포드로부터 가압공기의 주입에 의해 초공동 기포가 형성되도록 가압 발사되고, 수중을 항주하여 목표물을 타격하는 엽궐련 형상으로 된 어뢰몸체와, 상기 어뢰몸체의 내부에 설치되고, 연소된 고온 고속의 추진기체를 상기 어뢰몸체의 후단에 결합된 제트노즐을 통해 상기 어뢰몸체의 후방으로 방출하여 상기 어뢰몸체에 추진력을 제공하는 로켓모터와, 상기 어뢰몸체의 후단부 외주면에 방사상으로 인입출 가능하게 설치된 복수의 테일핀과, 상기 어뢰몸체의 전단에 고정 결합되고, 상기 어뢰몸체의 최대 직경보다 작은 직경을 가진 고정공생기와, 상기 어뢰몸체의 최대 직경과 동일한 직경을 가지도록 복수가 링 형상으로 결합되고, 상기 고정공생기의 외주에 탈착 가능하게 결합된 이탈공생기를 포함하여 이루어진다.

또한, 각각이 상기 로켓모터의 제트노즐 후면에 방사상으로 설치되고, 각각의 회전에 따라 상기 제트노즐로부터 방출되는 추진기체를 간섭하여 상기 어뢰몸체의 추진방향에 대하여 추력방향을 제어하는 복수의 제어리브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 테일핀은, 상기 어뢰몸체가 수중에서 초공동 기포를 형성하면서 항주할 때, 상기 초공동 기포의 최대 반경 범위를 넘어 상기 어뢰몸체로부터 인출가능하게 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰는, 초공동의 생성 조건인 캐비티 넘버를 활용하여 캐비티 넘버 1이상으로 발사포드로부터 발사시, 이탈공생기의 반경과 초공동 기포의 반경이 동일한 최소 초공동 조건으로 발사하여 자연스럽게 초공동 현상으로 진입할 수 있다.

또한, 이탈공생기에 의해 최소 초공동 조건으로 발사된 후 이탈공생기를 이탈시킨 후 추진로켓을 점화하고 가속하여 항주 속도에 도달하게 함으로써 고정공생기에 의해 최적의 초공동 기포를 유지할 수 있다.

특히, 초공동 상태로 수중에서 항주할 때 초공동 기포의 최대 반경의 범위 안에서 복수의 제어리브에 의해 추력 방향제어를 통해 항주 속도를 줄이지 않으면서도 목표물을 정밀하게 유도하여 타격할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰가 잠수함의 발사포드로부터 발사되는 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2 및 3은 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰의 일 실시예의 작동과정을 도시한 사시도이며,
도 4 및 5는 도 2 및 3의 실시예의 측면도이고,
도 6 내지 10은 도 2 및 3의 실시예가 잠수함의 발사포드로부터 발사되어 수중을 항주하는 과정을 도시한 측면도이며,
도 11은 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰 중 제트노즐에 설치된 복수의 제어리브를 도시한 요부 사시도이고,
도 12 및 13은 도 11의 제어리브에 의해 어뢰몸체의 추력방향을 제어하는 과정을 도시한 측면도이며,
도 14는 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰 중 테일핀의 인출 작동과정을 도시한 측면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰는, 도 1 내지 14에 도시된 바와 같이 어뢰몸체(100), 로켓모터(200), 테일핀(300), 고정공생기(400) 및 이탈공생기(500)를 포함하여 이루어지고, 상기 로켓모터(200)의 제트노즐(210)에 설치된 제어리브(600)를 더 포함할 수 있다.

어뢰몸체(100)는 도 1 내지 10에 도시된 바와 같이 엽궐련 형상으로 잠수함(1)의 발사포드(2)로부터 가압공기의 주입에 의해 초공동 기포(10)가 형성되도록 가압 발사되고, 수중을 항주하여 목표물을 타격한다. 엽궐련이란 원통형으로 말아놓은 흡연용 담배로서, 미사일과 같은 형상을 통상적으로 엽궐련 형상이라고 한다.

어뢰몸체(100)의 전단부는 탄두라고 부르는데, 내외부의 신호를 송수신하거나 수압 또는 속도 등을 감지하는 센서부가 설치되고, 목표물인 적의 함선이나 잠수함을 타격하여 폭발시키기 위해 폭발물 등이 장착된다. 어뢰몸체(100)의 탄두 바로 밑 또는 후술하는 로켓모터(200)의 상부에는 어뢰몸체(100)의 내부에 설치된 각종 구성요소를 제어하기 위한 제어부 등이 설치된다. 이러한 어뢰몸체(100) 내부의 상세한 구성은 종래 기술로부터 널리 알려져 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.

로켓모터(200)는 도 1 내지 10에 도시된 바와 같이 상기 어뢰몸체(100)의 내부에 설치되고, 연소된 고온 고속의 추진기체를 상기 어뢰몸체(100)의 후단에 결합된 제트노즐(210)을 통해 상기 어뢰몸체(100)의 후방으로 방출하여 상기 어뢰몸체(100)에 추진력을 제공한다. 상기 로켓모터(200)는 로켓엔진이라고도 하며, 저장된 추진체를 고속으로 분출하여 그 반작용을 얻는 제트엔진의 일종이다. 로켓모터(200)에는 연료와 함께 산화제가 공급되므로 외부에서 산소가 공급되지 않는 경우에도 작동하며, 본 발명과 같이 수중에서 작동하는 어뢰에 사용하기 좋다.

테일핀(300)은 도 1 내지 10에 도시된 바와 같이 복수가 구비되고, 상기 어뢰몸체(100)의 후단부 외주면에 방사상으로 인입출 가능하게 설치된다. 테일핀(300)은 명칭 그대로 꼬리 날개로서, 어뢰몸체(100)의 진행방향을 가이드하는 역할을 한다. 테일핀(300)은 어뢰몸체(100)의 내부로 인입되거나 외부로 돌출되도록 인출되는데, 예컨대 도 6 내지 8에 도시된 바와 같이 발사포드(2) 내부에 수용된 상태 또는 발사포드(2)로부터 발사될 때에는 어뢰몸체(100)의 내부에 인입되고, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 발사된 후에는 수중을 항주하면서 어뢰몸체(100)의 외부로 인출된다. 상기 테일핀(300)이 인출되는 시기는, 후술하는 캐비티지수가 커지면서 초공동 기포(10)의 크기가 커져 테일핀(300)이 인출되는 직경까지 초공동 기포(10)의 내부에 포함될 수 있어야 한다.

상술한 어뢰몸체(100)가 발사포드(2)로부터 발사될 때, 수중을 항주하면서 초공동을 형성할 수 있도록 공생기(cavatator)가 구비되어야 하는데, 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰는 후술하는 고정공생기(400)와 이탈공생기(500)의 복합공생기를 통해 발사포드(2)로부터 최소 초공동 조건으로 발사하여 자연스럽게 초공동 현상으로 진입한 후 항주시 최적의 초공동 기포를 유지할 수 있도록 한다.

즉, 고정공생기(400)는 도 1 내지 10에 도시된 바와 같이 상기 어뢰몸체(100)의 전단에 고정 결합되고, 상기 어뢰몸체(100)의 최대 직경보다 작은 직경을 가진다. 고정공생기(400)는 명칭 그대로 어뢰몸체(100)의 전단에 고정 결합된 공생기(cavatator)로서, 후술할 식 1의 수중저항계수(C_D)를 줄이면서 어뢰몸체(100)의 속도(v_c)를 키우기 위한 구성이다.

또한, 이탈공생기(500)는 도 1 내지 10에 도시된 바와 같이 상기 어뢰몸체(100)의 최대 직경과 동일한 직경을 가지도록 복수가 링형상으로 결합되고, 상기 고정공생기(400)의 외주에 탈착 가능하게 결합된다. 상기 이탈공생기(500)가 어뢰몸체(100)의 최대 직경과 동일한 직경을 가지는 이유는, 캐비티지수가 1이상만 되더라도 초공동 기포(10)가 어뢰몸체(100)를 모두 커버할 수 있어, 어뢰몸체(100)가 발사포드(10)로부터 발사될 때 최소 초공동 형성 속도만 만족하면 되기 때문이다. 이후, 이탈공생기(500)가 고정공생기(400)로부터 이탈되는 이유는, 동일한 추진에너지를 기준으로 이탈공생기(500)보다 작은 직경을 가진 고정공생기(400)에 의해 초공동이 형성되면 수중저항계수가 작아지면서 어뢰몸체(10)의 속도를 상대적으로 높일 수 있기 때문이다.

구체적으로 상기 어뢰몸체(100)는 도 1 및 6 내지 8에 도시된 바와 같이 잠수함(1)의 발사포드(2)로부터 가압공기의 주입에 의해 초공동 기포(10)가 형성되도록 가압 발사된다. 일반적으로 수중에서 이동하는 물체의 첨두에 공생기(cavatator)를 설치하고, 임의의 속도로 주행하게 하면 자연적으로 커다란 초공동 기포(10)가 형성되는데, 이러한 기포의 형성을 위해서는 그에 해당하는 표면 에너지(surface energy)를 필요로 하고, 이를 이용하여 캐비티지수(C_N)을 다음의 식 1과 같이 도출할 수 있다.

상기 식 1 중 r_c는 초공동 기포의 최대 반경, δ는 공생기의 반경, ρ는 물의 밀도, v_c는 어뢰몸체(100)의 속도, C_D는 공생기의 수중 저항 계수, p_w는 수심 압력, p_c는 초공동 기포 내의 증기압력이다. 상기 캐비티지수는 초공동 기포(10)의 최대 반경 r_c과 공생기의 반경 δ의 비가 되고, 물리적으로는 동수압과 정수압의 제곱근의 비를 의미한다. 따라서, 상기 식 1을 통해 해당 수심에서 어뢰몸체(100)의 속도 v_c를 통해 초공동 기포(10)의 최대 반경 r_c를 알 수 있다.

잠수함(1)의 발사포드(2)로부터 발사되는 어뢰몸체(100)가 초공동을 형성하기 위해서는, 공생기의 반경이나 수중 저항 계수 및 수심압력에 따라 달라지겠지만, 본 발명과 같이 이탈공생기(500)를 통해 어뢰몸체(100)의 최대 직경과 동일하게 설계하면, 상기 캐비티지수가 최소 1이상이 되면 족하다. 따라서, 최초 발사포드(2)로부터 어뢰몸체(100)를 발사시에는 캐비티지수가 1이상으로 발사되어야 하고, 이는 발사포드(2)의 가압공기의 주입에 가압 발사함으로써 어뢰몸체(100)의 속도(v_c)를 달성할 수 있다. 이렇게 발사된 어뢰몸체(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 이탈공생기(500)에 의해 초공동 기포(10)가 형성되고, 형성된 초공동 기포(10)의 내부에 어뢰몸체(100)가 들어가기 때문에 수중저항을 줄이면서 고속으로 주행하게 된다.

동시에 로켓모터(200)의 작동으로 제트노즐(210)을 통해 추진기체가 어뢰몸체(100)의 후방으로 방출되면서 어뢰몸체(100)의 속도(v_c)가 상승하면, 캐비티지수가 점차적으로 상승하게 되어 초공동 기포(10)의 최대 반경(r_c) 역시 점차적으로 커지게 된다. 이때, 로켓모터(200)의 작동에 의한 어뢰몸체(100)의 속도(vc) 상승에도 한계가 있기 때문에, 어뢰몸체(100)의 속도(v_c)를 더 올리기 위해서는 공생기의 수중 저항 계수(C_D)를 내려야 한다. 이를 위하여, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 이탈공생기(500)가 분리되면서 이탈공생기(500) 보다 작은 직경을 가진 고정공생기(400)가 초공동 기포(10) 생성을 대신하게 되고, 어뢰몸체(100)의 속도는 더욱 높아지고, 최적의 초공동 기포(10)를 형성하면서 최고의 항주속도를 유지할 수 있는 것이다.

이렇게 수중을 항주하는 어뢰몸체(100)가 목표물, 즉 적의 함선이나 잠수함 등을 타격하여 폭발시키기 위해서는, 진행방향에 대한 유도 제어가 필요하다. 즉, 어뢰몸체(100)가 목표물에 직선으로 항주하여 타격할 수도 있지만, 적을 기망하면서 움직이는 목표물에 대하여 추적하여 타격하기 위해서는 유도 방향제어가 필요하다. 본 발명과 같이 고속으로 수중을 주행하는 어뢰의 경우 원활한 방향제어를 위해 추력방향제어(thrust vector control)가 가능해야 하고, 또한 항주 속도를 줄이지 않으면서 어뢰몸체(100)의 추력방향제어를 위해서는 초공동 기포(10) 내에서 각도 조정이 이루어져야 한다. 이를 위하여, 도 11에 도시된 바와 같이 제어리브(600)가 설치된다.

제어리브(600)는 복수가 구비되고, 각각이 상기 로켓모터(200)의 제트노즐(210) 후면에 방사상으로 설치되고, 각각의 회전에 따라 상기 제트노즐(210)로부터 방출되는 추진기체를 간섭하여 상기 어뢰몸체(100)의 추진방향에 대하여 추력방향을 제어한다. 도면상 제어리브(600)가 4개 설치되어 있지만, 보다 정밀한 추력방향제어를 위해, 더 많은 수의 제어리브(600)가 설치될 수도 있다. 이러한 제어리브(600)는 도 11에 도시된 바와 같이 회전하면서 도 12 및 13에 도시된 바와 같이 로켓모터(200)의 제트노즐(210)로부터 방출되는 추진기체를 간섭하여 어뢰몸체(100)가 진행하는 방향에 대해 원하는 각도만큼 추력을 형성하여 방향을 제어할 수 있는 것이다. 상기 제어리브(600)에 의해 이루어지는 어뢰몸체(100)의 추력방향제어는 초공동 기포(10)의 반경 범위 내에서 이루어져야 하는데, 이는 상기 식 1과 하기의 식 2에 의해 추력방향제어의 각도를 구할 수 있다.

즉, 초공동 기포(10)의 최대 반경의 한계는 해당 수심에서의 공생기를 거쳐 지나치는 물의 체적이 단열팽창에 의해 초공동 기포(10) 내의 증기압에 따른 한계 체적으로 팽창한다고 볼 때, 단열 팽창된 초공동 기포(10)의 최대 반경과 공생기의 반경의 비인 캐비티 지수가 단열팽창 계수와 연관된 수심 압력과 수증기 압력의 비로서 다음과 같은 식 2를 도출할 수 있다.

상기 식 2 중 γ는 수증기의 단열 팽창 계수로서, 1.4 이다. 상기 식 2에 따라 임의의 수심에서 가용한 최대의 캐비티 지수를 구할 수 있고, 해당 지수에 대한 어뢰몸체(100)의 속도를 식 1로서 구하면, 본 발명에 따른 초고속 타격 어뢰의 정밀 궤도 수정을 위한 허용 변위각을 알 수 있다.

예컨대, 임의의 수심에서 임의 속도로 초공동을 형성하면서 주행하는 어뢰몸체(100)의 캐비티지수가 5이고, 고정공생기(400)의 최대 반경이 δ라고 하면, 초공동 기포(10)의 최대 반경(r_c)은 5δ가 된다. 이때, 어뢰몸체(100)로부터 테일핀(300)은 인출된 상태이므로 테일핀(300)의 최대반경이 초공동 기포(10) 범위 내에 있어야 한다. 상기 테일핀(300)의 최대반경이 3δ라고 하면, 고정공생기(400)를 회전중심으로 하여 대략 반경 2δ범위까지 테일핀(300)과 초공동 기포(10) 사이의 간극이 발생한다. 따라서, 어뢰몸체(100)의 주행궤도 수정을 위한 허용 변위각(θ)는 하기의 식 3을 통해 얻어진다.

상기 식 3 중 L은 어뢰몸체(100)의 전후 길이이다. 상기와 같이 얻어진 허용 변위각의 범위 안에서 복수의 제어리브(600)를 각각 회전시켜 어뢰몸체(100)의 정밀한 추력방향제어를 통해 목표물을 유도 타격할 수 있는 것이다.

한편, 상술한 제어리브(600)에 의한 정밀 추력방향제어 이외에도 급속한 추력방향제어를 위해서는 도 14에 도시된 바와 같이 테일핀(300)을 이용한 또 다른 방식도 가능하다. 즉, 상기 테일핀(300)은 상기 어뢰몸체(100)가 수중에서 초공동 기포(10)를 형성하면서 항주할 때, 상기 초공동 기포(10)의 최대 반경 범위를 넘어 상기 어뢰몸체(100)로부터 인출가능하게 제어될 수도 있다. 그에 따라, 도 14에 도시된 바와 같이 테일핀(300)이 초공동 기포(10)의 최대 반경 범위를 넘어서 돌출되어 물의 저항을 받게 되면, 물의 저항을 받는 테일핀(300) 방향으로 급속한 추력방향제어도 가능해지는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 초고속 유도 어뢰는, 초공동의 생성 조건인 캐비티 넘버를 활용하여 캐비티 넘버 1이상으로 발사포드(2)로부터 발사시, 이탈공생기(500)의 반경과 초공동 기포(10)의 반경이 동일한 최소 초공동 조건으로 발사하여 자연스럽게 초공동 현상으로 진입할 수 있다.

또한, 이탈공생기(500)에 의해 최소 초공동 조건으로 발사된 후 이탈공생기(500)를 이탈시킨 후 추진로켓(200)을 점화하고 가속하여 항주 속도에 도달하게 함으로써 고정공생기(400)에 의해 최적의 초공동 기포(10)를 유지할 수 있다.

특히, 초공동 상태로 수중에서 항주할 때 초공동 기포(10)의 최대 반경의 범위 안에서 복수의 제어리브(600)에 의해 추력 방향제어를 통해 항주 속도를 줄이지 않으면서도 목표물을 정밀하게 유도하여 타격할 수 있다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

1 : 잠수함
2 : 발사포드
10 : 초공동 기포
100 : 어뢰몸체
200 : 로켓모터 210 : 제트노즐
300 : 테일핀
400 : 고정공생기
500 : 이탈공생기
600 : 제어리브

Claims

잠수함의 발사포드로부터 가압공기의 주입에 의해 초공동 기포가 형성되도록 가압 발사되고, 수중을 항주하여 목표물을 타격하는 엽궐련 형상으로 된 어뢰몸체와,
상기 어뢰몸체의 내부에 설치되고, 연소된 고온 고속의 추진기체를 상기 어뢰몸체의 후단에 결합된 제트노즐을 통해 상기 어뢰몸체의 후방으로 방출하여 상기 어뢰몸체에 추진력을 제공하는 로켓모터와,
상기 어뢰몸체의 후단부 외주면에 방사상으로 인입출 가능하게 설치된 복수의 테일핀과,
상기 어뢰몸체의 전단에 고정 결합되고, 상기 어뢰몸체의 최대 직경보다 작은 직경을 가진 고정공생기와,
상기 어뢰몸체의 최대 직경과 동일한 직경을 가지도록 복수가 링 형상으로 결합되고, 상기 고정공생기의 외주에 탈착 가능하게 결합된 이탈공생기를 포함하여 이루어진 초고속 유도 어뢰.
제1항에 있어서,
각각이 상기 로켓모터의 제트노즐 후면에 방사상으로 설치되고, 각각의 회전에 따라 상기 제트노즐로부터 방출되는 추진기체를 간섭하여 상기 어뢰몸체의 추진방향에 대하여 추력방향을 제어하는 복수의 제어리브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초고속 유도 어뢰.
제1항에 있어서,
상기 테일핀은,
상기 어뢰몸체가 수중에서 초공동 기포를 형성하면서 항주할 때, 상기 초공동 기포의 최대 반경 범위를 넘어 상기 어뢰몸체로부터 인출가능하게 제어되는 것을 특징으로 하는 초고속 유도 어뢰.