KR101647540B1 - 프로그래밍 가능한 탄약 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로그래밍뿐만 아니라 에너지 전달을 허용하는 프로그래밍 가능한 탄약(1)에 관한 것이다. 상기 탄약(1)은, 프로그래밍을 위해 방출되는 신호를 포착하기 위한 적어도 하나의 센서(2) 이외에도 에너지 저장장치(5), 전자장치 시스템(6) 및 기폭장치(7)를 더 포함하며, 상기 신호는 전자장치 시스템(6)에 대해 추가로 전송되는 주파수(f₃)를 갖는다. 상기 탄약(1)은, 주파수가 f₂인 추가적인 신호가 동일한 센서 및/또는 추가적인 센서에 의해 에너지 유닛(5)에 안내되도록 하는 방식으로 또한 에너지 전달 유닛과 조합되며 충전된다. 프로그래밍 및 에너지 전달은, 발사체(1)가 임계 주파수 미만에서 도파관으로서 작동되는 무기 포신, 포구 브레이크 혹은 유사한 것들을 통과할 때 이루어진다.

Description

프로그래밍 가능한 탄약{PROGRAMMABLE AMMUNITION}

본 발명은 포신 등을 통해 통과하는 동안 발사체(projectile)를 프로그래밍하는 문제에 관한 것이다. 추가적으로, 포신 등을 통해 통과하는 동안 발사체에 대한 에너지의 전달을 실시하는 방법이 또한 마련된다.

프로그래밍 가능한 탄약을 위해, 그 폭발(detonation) 시간 및/또는 비행 경로에 관한 정보는 발사체에 통신되어야만 하며 - 다시 말해서 발사체에 프로그래밍되어야 한다. 측정된 포구 속도(V₀)로부터 폭발 시간이 산출되는 시스템에 있어서, 상기 정보는 포구 이후에 및/또는 비행 이후에 중계될 수 있다. 대포 포신으로부터 빠져나오기 이전에 프로그래밍이 이루어지면, 대체로 발사체는 프로그래밍 유닛을 지나 포구 속도(V₀)로 비행하며, 이에 따라 프로그래밍 유닛에 대해 운동하게 된다.

공지된 프로그래밍 유닛은 CH 691 143 A5에 설명되어 있다. 송신 코일의 도움을 받아, 상기 정보는 발사체 내의/발사체 상의 매칭 코일을 통해 유도식으로 송신된다. 프로그래밍 유닛의 중형 구조는 차치하고, 차폐되지 않은 송신 코일은 원치 않는 복사를 초래할 수 있는데, 왜냐하면 코일이 또한 안테나로서 작용하기 때문이다. 복사 신호(radiated signal)는 탐지될 수 있고, 포의 위치에 관한 결론은 이로부터 도출될 수 있다.

WO 2009/085064 A2로부터, 광 비임의 송신에 의해 프로그래밍이 이루어지는 방법이 공지되어 있다. 이를 위해, 발사체는 그 둘레 상에 광학 센서를 구비한다.

이전에 공개되지 않은 DE 10 2009 024 508.1은, 특히 중간 구경(caliber) 범위에서 이러한 발사체 또는 탄약의 발사체 각인(projectile imprinting)을 이용하여, 말단 단계 안내식 탄약(terminal phase-guided ammunition)의 탄알(round)의 궤적을 보정하기 위한 방법과 관련된다. 전술한 문헌에서는, 개별 발사체에 대한 지구 자기장의 방향과 관련하여 추가적인 정보를 송신하기 위해, 제1 연사(연속된 발사, 신속한 개별 발사) 이후에 그리고 그렇게 하는 동안에 각각의 개별 발사체와 별도로 통신하는 것이 제안된 바 있다. 발사체 각인은 발사체의 빔 유도 안내(beam-riding guidance)의 원리를 이용하여 이루어진다. 이러한 과정에 있어서, 각각의 발사체는 단지 해당 발사체에 대해 의도된 안내 비임만을 판독하며, 추가적인 정보를 이용하여 공간에서 그 절대 롤 자세(absolute roll attitude)를 결정할 수 있고, 이에 따라 보정 펄스의 보정 트리거링을 달성한다.

예를 들면 마이크로파 트랜스미터에 의한 대안적인 송신 가능성은 다른 자료들 중에서도 EP 1 726 911 A1로부터 당업자에게 공지되어 있다.

비행 중의 프로그래밍은 결과로서 실제 기술적으로 가능한 반면, 이는 그럼에도 불구하고 또한 단순한 방해를 받는다.

프로그래밍 가능한 탄약에 있어서, 발사체에 통합되는 전자장치를 위해 그리고 폭발 트레인(detonating train)의 기동을 위해 발사체에 에너지가 제공되어야만 한다. 이러한 목적을 위해, 탄약의 다양한 탄알은 필수적인 에너지를 공급하는 소형 배터리를 구비한다. 다른 탄약은 발사 이전에 프로그래밍되며 에너지가 공급된다. 이러한 에너지 양을 지속적으로 이용 가능한 경우, 예컨대 무기에서의 로딩 과정 중에 또는 저장 중에, 전자장치가 기능이상을 일으키는 상황에서 발사체의 원치 않는 폭발이 발생할 수 있다. 이러한 이유로, 배터리와 같은 간단한 에너지 저장 장치의 사용이 항상 적절한 것은 아니다.

따라서, 안전성을 이유로, 시간 면에서 발사에 근접하여, 예컨대 추진제 장약의 점화 이후에 그리고 대포 포신의 포구 개구를 떠나기 이전에 발사체에 에너지를 제공하는 것이 권장된다. 이는, 발사 이전에 탄약의 탄알에 에너지가 제공되지 않으므로 탄약의 탄알이 발사 이전에 자체로 폭발할 수 없도록 보장한다.

DE 31 50 172 A로부터의 배터리는, 발사체가 대포 포신을 빠져나온 이후까지 활성화되지 않으며, 이는 기계적인 타이머를 포함하는 수단에 의해 달성된다. DE 199 41 301 A에서의 배터리는 또한 발사 중에 높은 가속도에 의해 처음으로 활성화된다.

DE 488 866에 따르면, 기폭장치의 커패시터는 발사 위치에서 외부 접점을 통해 충전된다. DE 10 2007 007 404 A에서의 교시에 따르면, 점화용 커패시터는 포구 안전의 한도를 따를 정도로 조기에 충전되며, 다시 말해서 비행 시간의 종료보다 대략 2초 앞서 충전된다. DE 26 53 241 A에 따른 점화용 커패시터는 발사 이전에 자기 코일을 통해 유도식으로 충전된다.

US 4,144,815 A는 일 유형의 에너지 전달 장치로서, 대포 포신이 마이크로파 가이드로서의 역할을 하는 에너지 전달 장치를 설명하고 있는데, 이에 따라 에너지 및 데이터가 발사 이전에 전달된다. 기폭장치 상의 수신 안테나는 복사 신호를 수신하며 전환스위치를 통해 이를 정류기 장치 또는 필터로 안내하는데, 상기 정류기 장치 또는 필터는 유입 신호로부터 데이터를 필터링하는 복조기로서 작용한다. 이러한 구성에서의 정류기 장치는 공급 전압을 제공하는 역할을 하는데, 이때 공급 전압은 유입 신호로부터 저장된다.

발사체의 운동 에너지로부터 에너지를 획득하는 장치가 또한 공지되어 있다. 여기서, 추진제 장약의 점화에 후속하는 가속으로부터, 요구되는 에너지를 전자기 에너지로 변환하는 메커니즘이 발사체에 형성되며, 이렇게 하는 과정에서 발사체에 위치하는 저장 장치를 충전시킨다.

이에 따라, CH 586 384 A는, 선형적인 발사체 가속의 결과로서 유도 코일에 대해 발사체 축선의 방향으로 연성의 철 링 및 링 형상의 영구 자석이 배치되는 것인 방법을 설명하고 있는데, 이는 커패시터를 충전시키는 전압이 코일에서 발생된다는 것을 의미한다. 이때, 안정성을 위해, CH 586 889 A에 제시된 이러한 유닛에는 단지 발사 도중의 높은 가속도에 의해서만 파괴되는 수송 안전 장치가 마련된다.

대포 포신에서 발사체의 가속이 사용되는 것은, 이러한 가속이 정확한 정밀도로 제어될 수 없기 때문에 불리할 수 있다. 이에 따라 에너지 충전이 변할 수 있으며, 따라서 발사체는 그 운동 중에 과도하게 많거나 또는 심지어 과도하게 적은 에너지를 제공받게 된다. 이때 과도하게 적은 에너지를 제공받으면 기능성이 보장되지 않는다는 단점이 발생한다. 추가적인 단점은, 기계적 에너지를 전자기 에너지로 변환하기 위한, 복잡하고 이에 따라 공간 소모적인 변환 메커니즘이다. 더욱이, 발사 중에 발사체에 대한 극심한 환경적 영향[발사 동안의 충격, 횡방향 가속 및 스핀(spin)]이 존재하면 이러한 메커니즘은 파괴될 수 있다. 이를 배제하기 위해서, 탄약의 탄알을 더욱 고가로 만들 뿐만 아니라 발사체에서의 추가적인 공간을 필요로 하며 발사체를 더욱 무겁게 만드는 구조적 조치가 필요하다.

발사체 헤드에서의 발전기는 DE 25 18 266 A 및 DE 103 41 713 A에서 제안된 바 있다. 이들에 대한 대안은 DE 77 02 073 A, DE 25 39 541 A 또는 DE 28 47 548 A에서 제안 및 실시된 바와 같은 압전 크리스탈을 사용하는 것이다.

이러한 상황에서, 후자의 제안은 이미 종래 기술의 에너지 변환 메커니즘을 늦어도 포구 개구를 통과하는 동안에, 발사체에서 필요한 에너지를, 부분적으로 가해주는 에너지 전달 시스템으로 대체하는 방법을 취한다.

본 발명의 목적은, 간단한 구조로 최적의 프로그래밍 및/또는 최적의 에너지 전달을 가능하게 하는 발사체를 제조하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1 및 청구항 4의 특징을 통해 달성된다. 유리한 실시예는 종속 청구항에서 제시된다.

본 발명은 유도식으로 및/또는 용량식으로 프로그래밍 및 에너지 전달을 수행한다는 사상에 기초한다. 이를 위해, 발사체는 프로그래밍 신호를 수신하는 센서뿐만 아니라 이 센서에 전기적으로 접속되어 있으며 프로그래밍을 수행하고 이에 따라 사전에 정해진 시점에서 발사체의 폭발을 개시하는 프로세서를 포함한다. 전기적 저장 장치는 프로세서의 전자장치에 전력을 공급하는 역할을 한다. 바람직한 실시예에 있어서, 이러한 저장 장치는 대포 포신 및/또는 포구 브레이크(muzzle brake)를 통과하는 동안 그 에너지를 받게 된다.

바람직한 실시예에 있어서, 도파관으로서 사용되는 부분 - 대포 포신, 포구 브레이크, 또는 대포 포신과 포구 브레이크 사이의 추가적인 부분 및 포구 브레이크에 부착될 수 있는 부분 - 은 컷오프 주파수 미만에서 작동된다. DE 10 2006 058 375 A로부터, 발사체 등의 포구 속도를 측정하기 위한 장치를 이용한 이러한 방법은 이미 공지되어 있다. 상기 문헌은 대포 포신 또는 발사장치 튜브 및/또는 포구 브레이크의 부분을 도파관으로서 이용하는 것을 제안하지만(벽의 전기 전도도가 매우 양호한 특징적인 단면 형상을 갖는 튜브는 도파관으로서 간주됨. 주로 정사각형 도파관 및 원형 도파관이 기술적으로 널리 이용됨), 이는 적용 가능한 도파관 모드의 컷오프 주파수 미만에서 작동된다. WO 2009/141055 A도 또한 이러한 사상을 담고 있으며 V₀를 측정하는 2가지 방법을 조합한다.

출원인의 유사한 출원들은 프로그래밍 및 에너지 전달을 위한 방법 및 장치를 개시하고 있다. 이들 출원은 주로 프로그래밍 및/또는 에너지 전달을 위한 구성요소의 무기에서의 통합 구조를 다루고 있다. 바람직하게는 여기서 또한 도파관의 도움을 받아 V₀의 측정이 이루어진다. 이러한 경우에 있어서, 전술한 해법은 무기에서의 프로그래밍을 위한 기초를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 발사체에 대한 에너지 전달을 위한 기초를 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 간단한 구조로 최적의 프로그래밍 및/또는 최적의 에너지 전달을 가능하게 하는 발사체를 얻을 수 있다.

도면과 함께 예시적인 실시예를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명할 것이다. 도면은 개략도를 제시한다.
도 1은 밴드패스 필터를 갖춘 제1 변형에서의 탄약의 프로그래밍 가능한 탄알을 도시한 것이다.
도 2는 에너지 경로가 연결된 상태에서 도 1의 탄약의 프로그래밍 가능한 탄알을 도시한 것이다.
도 3은 프로그래밍 경로가 연결된 상태에서 도 2의 탄약의 프로그래밍 가능한 탄알을 도시한 것이다.
도 4 및 도 5는 탄약의 탄알에 대한 프로그래밍 또는 에너지 전달의 흐름도이다.

도 1 내지 도 3은 주파수가 f₃인 프로그래밍 신호 및/또는 주파수가 f₂인 에너지 전달 신호를 수신하기 위한 적어도 하나의 센서(2)를 갖춘 탄약의 발사체 또는 탄알(1)을 도시한 것이다. 상기 센서는, 예컨대 유도 신호 전달을 위한 코일 및/또는 용량성 신호 전달을 위한 전극일 수 있다. 숫자 7은 기폭장치(전기식)를 가리키는데, 이 기폭장치는 전자장치 유닛(프로세서)(6)에 그리고 에너지 저장 장치(5)에 전기적으로 접속된다. 주파수가 f₂인 신호(제1 주파수를 갖는 신호)는 에너지 저장 장치(5)에 에너지를 공급하며, 주파수가 f₃인 신호(제2 주파수를 갖는 신호)는 예컨대 폭발 시간을 이용하여 전자장치 유닛(6)을 프로그래밍한다. 에너지 저장 장치(5)는 전자장치 유닛(6) 및 기폭장치(7)에 전력을 공급한다.

바람직한 실시예에 있어서, 에너지 전달은 프로그래밍의 신호에 대해 튜닝될 수 있다. 도 1에서의 이러한 구조에 있어서는, f₂와 다른 f₃을 주파수로 갖는 프로그래밍 신호가 사용되며, 이에 따라 공간을 줄일 수 있도록 2가지 과정을 위해 동일한 센서(2)가 사용될 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에 있어서는, 발사체(1)에 있는 저장 장치(5)에 대해 에너지를 제공하기 위한 에너지 전달을 위해서 뿐만 아니라 프로그래밍을 위해 오직 하나의 센서(2)가 사용된다. 이는, 또한 대포 포신, 포구 브레이크 등을 통해 발사체(1)가 통과하는 동안 에너지 전달이 이루어지고 이러한 에너지 전달 이후에 순서대로(chronologically) 프로그래밍이 이루어지도록 하는 수단에 의해 지지된다. 물론 또한 2개의 개별 센서를 이용하는 것과 이들 개별 센서를 고정된 방식으로 접속시키는 것이 가능하다.

도 1에서의 바람직한 예시적 실시예에 따르면, 발사체(1)에서의 에너지 입력(에너지 전달)은 f₂인 주파수의 수신을 통해 이루어지고 프로그래밍은 f₃인 주파수의 수신을 통해 이루어진다. 공통 수신기 센서(2)가 양 주파수에 대해 사용되기 때문에, 주파수가 f₂인 신호가 저장 장치(5)까지 통과하도록 하고 주파수가 f₃인 신호가 전자장치 유닛(6)까지 통과하도록 하는 밴드패스 필터(3, 4)가 통합된다. 2개의 밴드패스 필터(3, 4)는 이에 따라 그 주파수에 기초하여 수신된 신호를 구분한다.

도 2 및 도 3으로부터의 제2 실시예에 있어서(조건은 f₂ ≠ f₃이거나 또는 f₂ = f₃일 수 있음), 제어 유닛(8)은 밴드패스 필터(3, 4)의 위치에 통합되며, 이러한 제어 유닛은 스위치(9) 등을 이용하여 개별 경로 - 에너지 경로 및 프로그래밍 경로 - 에 대해 전환기를 배치시킨다. 이러한 상황에 있어서, 도 2는 에너지 경로의 저장 장치(5)에 대한 접속을 도시한 것이며, 도 3은 프로그래밍 경로의 전자장치 유닛(6)에 대한 센서(2)의 접속을 도시한 것이다.

도 4는 f₂ ≠ f₃인 조건에 대한 프로그래밍 시퀀스를 반영한 것이다. 도 5는 f₂ = f₃인 조건에 대한 프로그래밍 시퀀스를 반영한 것이다. 프로그래밍 및 에너지 전달을 위한 무기 상의 구조는, 상세하게 도시되어 있지 않다(이와 관련하여 출원인의 2가지 유사한 출원을 참고바람).

탄약 또는 포탄의 발사체(1) 혹은 탄알은 도파관 내로 비행하는데, 이는 상세하게 도시되어 있지 않다. 도파관(HL1) 내에서의 발사체(1)에 대한 에너지 전달이 제1 단계에서 이루어진다. 이러한 목적을 위해 밴드패스 필터(3, 4) 중 어느 하나가 사용되거나, 또는 도 2 및 도 3에서의 예시적인 실시예에 따라 제어 유닛(8)이 사용된다. 예컨대 도파관(HL2) 내에서의 프로그래밍은 다음에 이루어진다. 2개의 상기 도파관은 또한 하나의 동일한 도파관으로 구성될 수 있다. 다수 구성의 도파관이 존재한다면, 그리고 이들 도파관을 순차적으로 통과하게 된다면(N>1; 예; 에 대응함), 이러한 과정은 반복된다. 그렇지 않으면, 발사체(1)은 도파관을 빠져나온다.

프로그래밍뿐만 아니라 에너지 전달을 위해 단지 하나의 주파수만이 사용된다면(f₂ = f₃), 발사체(1)에서의 전기적 경로는 교대로 개방 및 폐쇄되어야만 한다. 가장 단순한 실시예에 있어서, 이는 탄약의 탄알에 있는 스위치(8)에 의해 달성된다. 여기서 또한 발사체(1)가 도파관을 빠져나가기 이전에 순차적으로 통과되는 다수의 도파관이 존재할 수 있다(N>1; 예; 에 대응함).

5 : 저장 장치
6 : 전자장치 유닛
7 : 기폭장치
8 : 제어 유닛

Claims (7)

1. 적어도 에너지 저장 장치(5), 전자장치 유닛(6) 및 기폭장치(7)를 구비하는 프로그래밍 가능한 탄약(1)으로서,
   - 에너지 저장 장치(5)로 라우팅될 수 있는, 에너지 전달을 위한 제1 주파수(f₂)를 갖는 신호를 수신하기 위한, 그리고
   - 제2 주파수(f₃)로 프로그래밍을 위해 전송되는 신호를 수신하고 프로그래밍을 위해 전자장치 유닛(6)에 이러한 신호를 포워딩(forwarding)하기 위한
   적어도 하나의 센서(2)
   를 더 구비하고,
   상기 프로그래밍 및 상기 에너지 전달 양자 모두는 상기 탄약(1)이 대포 포신 또는 포구 브레이크를 통과하는 동안 이루어지며, 상기 대포 포신 또는 포구 브레이크는 컷오프 주파수 미만에서 도파관으로서 작동되는 것인 프로그래밍 가능한 탄약.
2. 제1항에 있어서, 2개의 밴드패스 필터(3, 4)가 통합되며, 하나의 밴드패스 필터(3)는 제1 주파수(f₂)를 갖는 신호를 에너지 저장 장치(5)로 통과시키며 다른 하나의 밴드패스 필터(4)는 제2 주파수(f₃)를 갖는 신호를 전자장치 유닛(6)으로 포워딩시키는 것을 특징으로 하는 프로그래밍 가능한 탄약.
3. 제1항에 있어서, 전환스위치(9)를 갖춘 제어 유닛(8)이 통합되어, 제1 주파수(f₂)를 갖는 신호는 에너지 저장 장치(5)로 전달되고 제2 주파수(f₃)를 갖는 신호는 전자장치 유닛(6)으로 전달되는 것을 특징으로 하는 프로그래밍 가능한 탄약.
4. 적어도 에너지 저장 장치(5), 전자장치 유닛(6) 및 기폭장치(7)를 구비하고 또한 적어도 하나의 센서(2)를 구비하는, 탄약(1)의 탄알에 대한 프로그래밍 및 에너지 전달을 위한 방법으로서,
   - 제1 주파수(f₂)를 갖는 신호를 전송함으로써 발사체(1)에 에너지를 전달하는 단계, 및
   - 제2 주파수(f₃)를 갖는 신호를 전송함으로써 발사체(1)를 프로그래밍하는 단계
   를 특징으로 하며,
   적어도 하나의 센서(2)로부터
   - 제1 주파수(f₂)를 갖는 신호가 에너지 저장 장치(5)로 라우팅되며,
   - 제2 주파수(f₃)를 갖는 신호가 전자장치 유닛(6)으로 라우팅되고,
   상기 프로그래밍 및 상기 에너지 전달 양자 모두는 상기 발사체(1)가 대포 포신 또는 포구 브레이크를 통과하는 동안 이루어지며, 상기 대포 포신 또는 포구 브레이크는 컷오프 주파수 미만에서 도파관으로서 작동되는 것인 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 라우팅은 필터링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 라우팅은 제어된 전환에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 삭제

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