KR101827222B1

KR101827222B1 - 파편 속도 측정 장치 및 파편 속도 측정 방법

Info

Publication number: KR101827222B1
Application number: KR1020170132903A
Authority: KR
Inventors: 김동규; 김진영; 이규노
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2018-02-08

Abstract

본 발명은 발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 시편의 뒤로 발생하는 파편의 속도를 측정하기 위한 장치 및 이를 이용하여 파편의 속도를 측정하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 파편 속도 측정 장치는, 발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 시편의 뒤로 발생하는 파편이 포집되는 파편 포집부 및 파편을 촬영하는 고속카메라가 구비된 측정 유닛을 포함하고, 파편 포집부는 파편과 충돌하는 충돌면이 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치되고, 고속카메라는 촬영방향이 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

파편 속도 측정 장치 및 파편 속도 측정 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING VELOCITY OF FRAGMENT}

본 발명은 방위산업분야 특히, 지상무기분야에서 적용되는 파편 속도 측정 장치 및 파편 속도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 시편의 뒤로 발생하는 파편의 속도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전쟁에서는 적의 소총, 기관총, 전차 등의 발사 장치에서 발사되는 운동에너지탄의 위협에 아군이 노출되는 것을 방호하기 위해 금속판재, 세라믹 등의 재료를 활용한 방호재를 사용하고 있다.

하지만, 만약 이러한 방호재가 운동에너지탄의 위협으로부터 아군을 방호하지 못한다면, 운동에너지탄이 방호재를 관통함으로써, 방호재의 뒤로 파편이 발생하게 된다.

그러면 이렇게 발생한 파편이 또 다른 위협이 되어 상황에 따라 더 큰 손상을 입힐 수 있어 아군의 생존성에 큰 영향을 끼치게 된다.

그러므로 이러한 파편의 발생 현상을 파악하고, 분석하여 그 피해를 최소화시킬 수 있는 연구가 필요한 상황이다.

하지만, 파편은 위협의 특성, 방호에 쓰인 재료의 특성 등에 의해 발생 현상이 크게 달라지며, 특히, 크기가 매우 작고, 속도가 빠를 뿐 아니라 많은 먼지들을 동반하기 때문에 일반적인 방법으로는 파편의 형상, 파편의 개수, 파편의 속도 및 파편의 운동에너지 등을 분석하는 것이 매우 어려운 실정이며, 따라서 파편을 정량적으로 분석할 수 있는 방법이 요구된다.

대한민국등록특허공보 제10-1677985호

이에 상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 시편의 뒤로 발생하는 파편의 속도를 측정하기 위한 파편 속도 측정 장치 및 파편 속도 측정 방법에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파편 속도 측정 장치는 발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 시편의 뒤로 발생하는 파편이 포집되는 파편 포집부 및 파편을 촬영하는 고속카메라가 구비된 측정 유닛을 포함하고, 파편 포집부는 파편과 충돌하는 충돌면이 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치되고, 고속카메라는 촬영방향이 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 고속카메라에 의해 측정된 파편의 속도는 고속카메라가 촬영하는 임의의 평면에 파편의 실제속도가 투영된 투영속도인 것을 특징으로 한다.

또한, 파편 포집부는 파편의 속도를 감소시키기 위한 제1 플레이트 및 파편이 포집되는 제2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 파편 포집부는 제1 플레이트와 제2 플레이트가 교차로 접촉 배열되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 플레이트는 파편 포집부의 처음에 배열되어 충돌면을 포함하는 시작 플레이트 및 파편 포집부의 마지막에 배열된 마지막 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 마지막 플레이트는 파편이 관통하지 못하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 플레이트는 제2 플레이트보다 강도가 높은 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 플레이트는 제2 플레이트보다 두께가 얇은 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 플레이트는 복수 개의 단일 플레이트가 접촉 배열되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 측정 유닛은 고속카메라의 양측에 설치되는 광원 발생기 및 고속카메라의 맞은편에 설치되는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 측정 유닛은 고속카메라의 맞은편에 설치되는 레이저를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 측정 유닛은 파편을 측면에서 촬영하도록 설치된 제1 측정유닛 및 파편을 위에서 촬영하도록 설치된 제2 측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 파편 속도 측정 방법은, 발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 시편의 뒤로 발생하는 파편이 파편과 충돌하는 충돌면이 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 파편 포집부에 포집되는 단계(S100), 촬영방향이 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 고속카메라를 통해, 고속카메라가 촬영하는 임의의 평면에 파편의 실제속도가 투영된 투영속도를 획득하는 단계(S200) 및 파편의 투영속도를 보정하여 파편의 실제속도를 산출하는 단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 파편의 실제속도를 산출하는 단계(S300)는 시편과 충돌면 사이의 거리를 측정하는 단계(S310), 발사 장치의 발사선이 충돌면과 만나는 지점을 영점으로 설정하는 단계(S311) 및 파편에 의해 충돌면에 형성된 관통홀의 중심점의 좌표를 획득하는 단계(S312)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 파편의 실제속도는

이며,

는

인 것을 특징으로 한다.

(V1은 파편의 투영속도, x는 발사 장치의 발사선이 충돌면과 만나는 지점을 영점으로 파편에 의해 충돌면에 형성된 관통홀의 중심점의 x좌표, D는 시편과 충돌면 사이의 거리)

또한, 파편의 실제속도를 산출하는 단계(S300)는 촬영방향이 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 고속카메라를 통해, 상기 고속카메라가 촬영하는 임의의 평면에 파편의 실제운동경로가 투영된 투영운동경로가 발사 장치의 발사선과 이루고 있는 사이 각도를 획득하는 단계(S320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 파편의 실제속도는

인 것을 특징으로 한다.

(V1은 파편의 투영속도,

는 파편의 투영운동경로가 발사 장치의 발사선과 이루고 있는 사이 각도)

또한, 파편 포집부에 포집된 파편을 회수하여 질량을 측정하고, 파편의 운동에너지를 산출하는 단계(S400)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 시편의 뒤로 발생하는 파편의 속도를 측정할 수 있으며, 나아가 파편의 속도 뿐 아니라 파편의 형상, 파편의 개수, 파편의 질량 및 파편의 운동에너지를 분석 및 측정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 파편 속도 측정 장치의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파편 포집부와 이에 파편이 포집된 모습을 보여주는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파편 포집부가 설치된 파편 속도 측정 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파편 포집부와 이에 파편이 포집된 모습을 보여주는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 파편 포집부의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예 또는 또 다른 실시 예에 따른 파편 포집부에 파편이 포집됨으로써, 손상된 제1 플레이트의 모습을 보여주는 정면도이다.
도 7은 본 발명의 고속카메라가 촬영하는 촬영영역을 보여주는 측면도이다.
도 8은 본 발명의 파편 속도 측정 장치에 레이저측정기가 설치된 모습을 보여주는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 측정 유닛의 일 실시 예를 보여주는 정면도이다.
도 10은 본 발명의 측정 유닛의 다른 실시 예를 보여주는 정면도이다.
도 11은 본 발명의 파편 속도 측정 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는 본 발명의 파편 속도 측정 방법의 순서도이다.
도 13은 본 발명의 파편 속도 측정 방법에서 영점을 설정하는 방법을 보여주는 측면도이다.
도 14는 본 발명의 파편 속도 측정 방법에서 관통홀의 중심점의 좌표를 획득하는 방법을 보여주는 정면도이다.

이하, 본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 파편 속도 측정 장치의 모식도로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파편 속도 측정 장치는 파편 포집부(30,40)와 측정 유닛(50)을 포함하여 구성된다.

파편 포집부(30,40)는 발사 장치(10)에서 발사된 운동에너지탄(1)이 시편(20)을 관통함으로써, 시편(20)의 뒤로 발생하는 파편(2)이 포집되는 곳으로, 도 1과 같이, 시편(20)으로부터 일정거리(D) 이격되어 설치되되, 파편(2)과 충돌하는 충돌면(S)이 발사 장치(10)의 발사선(Line Of Fire, LOF)과 수직하도록 설치된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 파편 포집부(30)와 이에 파편(2)이 포집된 모습을 보여주는 모식도로, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파편 포집부(30)는 사각형상이며, 한 가지 재료로 이루어진 솔리드형상인 것이 바람직하다.

또한, 파편 포집부(30)는 도 2와 같이, 충돌면(S)에 충돌하면서 관통홀(4)을 형성한 파편(2)이 도 2의 A-A' 단면도와 같이, 관통경로(3)를 형성하면서 내부에 포집될 수 있도록, 파편(2)의 위력보다 강하여 파편(2)을 튕겨내는 재질이 아닌, 파편(2)이 포집될 수 있는 재질로 이루어지며, 이의 실 예로, 젤라틴, 얼음, 우레탄, 스티로폼, 고무 및 플라스틱 등의 재질로 이루어질 수 있다.

덧붙여, 상황에 따라 파편(2)의 열기에 의해 파편 포집부(30)가 녹거나 불이 날 수 있기 때문에 난연성 재질, 이의 실 예로, 난연성의 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastic, FRP)으로 이루어질 수도 있다.

이와 같은 파편 포집부(30)는 그 재질이 투명한 경우, 내부에 포집된 파편(2)의 위치를 육안으로 쉽게 파악한 뒤 그 위치에 맞게 절단하여 파편(2)을 회수하고, 그 재질이 불투명한 경우, X-ray 촬영을 통해 내부에 포집된 파편(2)의 위치를 파악한 뒤 그 위치에 맞게 절단하여 파편(2)을 회수함으로써, 회수한 파편(2)의 형상을 확인하고, 질량을 측정할 수 있다.

한편, 일 실시 예에 따른 파편 포집부(30)는 파편(2)의 위력이 사전에 어느 정도 파악되지 않거나, 수많은 파편(2)이 발생하는 성형 작약탄과 같은 고 위협의 운동에너지탄(1)을 분석하는 경우에 사용되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파편 포집부(40)가 설치된 파편 측정 장치의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파편 포집부(40)와 이에 파편(2)이 포집된 모습을 보여주는 측면도이다.

도 3,4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파편 포집부(40)는 사각형상이며, 두 가지 이상의 재료로 이루어진 샌드위치 형상인 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 파편 포집부(40)는 도 3과 같이, 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)를 포함하여 구성되며, 상기 제1 플레이트(41)와 상기 제2 플레이트(42)가 교차로 접촉 배열되어 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 제1 플레이트(41)는 충돌면(S)에 충돌한 이후 파편 포집기(40)의 내부로 들어오는 파편(2)의 속도를 감소시키기 위한 것으로, 이를 위해 비교적 강도가 높은 재질로 이루어지며, 이의 실 예로, 알루미늄, 철 등의 금속제, 플라스틱, 복합제 등의 재질로 이루어질 수 있다.

반면에, 제2 플레이트(42)는 제1 플레이트(41)에 의해 속도가 감소한 파편(2)이 포집되는 곳으로, 이를 위해 제1 플레이트(41)보다 두께는 더 두껍게 형성되고, 강도는 더 낮은 재질로 이루어지되, 운동이 정지한 파편(2)이 중력에 의해 아래로 떨어지는 것은 방지하는 재질로 이루어지며, 이의 실 예로, 우레탄, 스티로폼, 고무 및 플라스틱 등의 재질로 이루어질 수 있다.

덧붙여, 상황에 따라 파편(2)의 열기에 의해 파편 포집부(40)가 녹거나 불이 날 수 있기 때문에 난연성 재질, 이의 실 예로, 난연성의 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastic, FRP)으로 이루어질 수도 있다.

따라서 이와 같은 제1 플레이트(41)와 제2 플레이트(42)로 이루어진 파편 포집부(40)에 포집된 파편(2)의 형태는, 도 4의 우측 도면과 같이, 제1 플레이트(41)에 의해 운동이 정지한 파편(2)이 제2 플레이트(42)에 포집된 형태를 갖는다.

한편, 제1 플레이트(41)는 도 4와 같이, 파편 포집부(40)의 처음에 배열되어 충돌면(S)을 포함하는 시작 플레이트(41-1)와 파편 포집부(40)의 마지막에 배열된 마지막 플레이트(41-n)를 포함하여 구성된다.

여기서, 마지막 플레이트(41-n)는 복수 개의 파편(2)이 모두 파편 포집기(40)에 포집되어 분석될 수 있도록, 파편(2)이 관통하지 못하는 것이 바람직하며, 이를 위해 제1 플레이트(41) 중에서 가장 두께가 두껍게 형성되거나 또는 가장 강도가 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 마지막 플레이트(41-n)를 제외한 나머지 제1 플레이트(41)의 두께는 도 4의 우측 도면과 같이, 복수 개의 파편(2)이 복수 개의 제2 플레이트(42)에 적절히 분포되어 포집될 수 있도록 설정되는 것이 바람직하다.

이의 실시 예로, 발사 장치(10)에서 발사되는 운동에너지탄(1)이 소총탄이고, 시편(20)이 철 계열로 이루어지며, 제1 플레이트(41)가 알루미늄으로 이루어지는 경우, 마지막 플레이트(41-n)는 5mm 이상의 두께를 갖도록, 나머지 제1 플레이트(41)는 2mm 이하의 두께를 갖도록 설정될 수 있다.

이와 같은 파편 포집부(40) 역시 제2 플레이트(42)의 재질이 투명한 경우, 내부에 포집된 파편(2)의 위치를 육안으로 쉽게 파악한 뒤 그 위치에 맞게 절단하여 파편(2)을 회수하고, 그 재질이 불투명한 경우, X-ray 촬영을 통해 내부에 포집된 파편(2)의 위치를 파악한 뒤 그 위치에 맞게 절단하여 파편(2)을 회수함으로써, 회수한 파편(2)의 형상을 확인하고, 질량을 측정할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 파편 포집부(40)를 보여주는 측면도로, 도 5에 도시된 바와 같이, 파편 포집부(40)의 제2 플레이트(42)는 복수 개의 단일 플레이트(42a)가 접촉 배열되어 이루어진 것일 수 있다.

그러면 이를 통해 파편 포집기(40)에 포집되어 있는 파편(2)을 회수하기 위해 파편 포집기(40)를 절단하거나 파낼 필요 없이, 단일 플레이트(42a)를 하나씩 제거해가면서 그 내부에 정지해있는 파편(2)을 쉽게 회수할 수 있으므로, 파편 포집기(40)를 절단하거나 파낼 때, 파편(2)의 위치가 변경되는 문제를 해결한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예 또는 또 다른 실시 예에 따른 파편 포집부(40)에 파편(2)이 포집됨으로써, 손상된 제1 플레이트(41)의 모습을 보여주기 위한 정면도로, 도 6에 도시된 바와 같이, 시작 플레이트(41-1)부터 마지막 플레이트(41-n)까지 하나의 파편(2)에 의해 형성된 관통홀(4)의 위치를 화살표로 표시한 것과 같이 분석해나감으로써, 파편(2)의 각도를 대략적으로 분석할 수 있다.

측정 유닛(50)은 파편(2)의 속도를 측정하기 위한 것으로, 도 1,3과 같이, 시편(20)과 파편 포집부(30,40)의 사이 공간을 촬영하도록 설치된 고속카메라(51)가 구비되어 시편(20)의 뒤로 발생하는 파편(2)을 촬영한다.

보다 구체적으로, 고속카메라(51)는 촬영방향이 도 1,3과 같이, 발사 장치(10)의 발사선(LOF)과 수직하게 설치되는 것이 바람직하며, 따라서 고속카메라(51)에 의해 측정된 파편(2)의 속도는 파편(2)의 실제속도(V2)가 아닌, 고속카메라(51)가 촬영하는 임의의 평면에 파편(2)의 실제속도(V2)가 투영된 투영속도(V1)가 된다.

한편, 도 7은 본 발명의 고속카메라(51)가 촬영하는 촬영영역을 보여주는 측면도로, 도 7에 도시된 바와 같이, 고속카메라(51)는 운동에너지탄(1)이 시편(20)을 관통하기 전부터 파편 포집부(40)에 충돌하기까지의 전 영역을 촬영하는 것이 바람직하며, 이를 통해 파편(2)뿐만 아니라 운동에너지탄(1)의 속도, Yaw 발생유무 등 운동에너지탄(1)의 비행특성까지 분석할 수 있다.

도 8은 본 발명의 파편 속도 측정 장치에 레이저측정기(70)가 설치된 모습을 보여주는 측면도로, 도 8에 도시된 바와 같이, 발사 장치(10)와 시편(20)의 사이에 레이저측정기(70)를 추가적으로 설치함으로써, 운동에너지탄(1)의 속도를 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

도 9는 본 발명의 측정 유닛(50)의 일 실시 예를 보여주는 정면도로, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 측정 유닛(50)의 일 실시 예는 고속카메라(51)의 양측에 설치되는 광원 발생기(52)와 고속카메라(51)의 맞은편에 설치되는 반사판(53)을 포함하여 구성되며, 이를 통해 많은 먼지가 동반하더라도 파편(2)을 선명하게 촬영할 수 있다.

도 10은 본 발명의 측정 유닛(50)의 다른 실시 예를 보여주는 정면도로, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 측정 유닛(50)의 다른 실시 예는 고속카메라(51)의 맞은편에 설치되는 레이저(54)를 포함하여 구성되며, 이를 통해 특정 주파수의 레이저를 고속카메라(51)로 직접 쏴서 촬영함으로써, 화염이나 많은 먼지가 동반하더라도 파편(2)을 선명하게 촬영할 수 있다.

한편, 이와 같은 본 발명의 측정 유닛(50)은 도 9,10과 같이, 파편(2)을 측면에서 촬영하도록 설치되는 제1 측정유닛(50a)과 파편(2)을 위에서 촬영하도록 설치되는 제2 측정유닛(50b)을 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 촬영방향이 서로 수직하게 설치되는 것이 바람직하다.

도 11은 지금까지 설명한 본 발명의 파편 속도 측정 장치를 이용하여 파편(2)의 속도를 측정하는 방법을 설명하기 위한 모식도로, 도 11에 도시된 관계들을 통해 파편(2)의 투영속도(V1)를 보정하여 파편(2)의 실제속도(V2)를 산출한다.

도 12는 본 발명의 파편 속도 측정 방법의 순서도로, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 파편 속도 측정 방법은, 발사 장치(10)에서 발사된 운동에너지탄(1)이 시편(20)을 관통함으로써, 시편(20)의 뒤로 발생하는 파편(2)이 상기 파편(2)과 충돌하는 충돌면(S)이 발사 장치(10)의 발사선(LOF)과 수직하게 설치된 파편 포집부(30,40)에 포집되는 단계(S100), 촬영방향이 발사 장치(10)의 발사선(LOF)과 수직하게 설치된 고속카메라(51)를 통해, 상기 고속카메라(51)가 촬영하는 임의의 평면에 파편(2)의 실제속도(V2)가 투영된 파편(2)의 투영속도(V1)를 획득하는 단계(S200) 및 파편의 투영속도(V1)를 보정하여 파편(2)의 실제속도(V2)를 산출하는 단계(S300)를 포함하여 진행된다.

보다 구체적으로, 파편(2)의 실제속도(V2)를 산출하는 단계(S300)는 도 12와 같이, 시편(10)과 충돌면(S) 사이의 거리(D)를 측정하는 단계(S310), 발사 장치(10)의 발사선(LOF)이 충돌면(S)과 만나는 지점(P)을 영점(0.0)으로 설정하는 단계(S311) 및 파편(2)에 의해 충돌면(S)에 형성된 관통홀(4)의 중심점의 좌표(x,y)를 획득하는 단계(S312)를 포함하여 진행된다.

여기서, 발사 장치(10)의 발사선(LOF)이 충돌면(S)과 만나는 지점(P)을 영점(0.0)으로 설정하는 단계(S311)는, 발사 장치(10)에서 발사된 운동에너지탄(1)이 발사선(LOF)을 벗어나지 않고 운동하는 경우, 운동에너지탄(1)에 의해 충돌면(S)에 형성된 관통홀의 중심점을 영점(0.0)으로 설정한다.

반면에, 발사 장치(10)에서 발사된 운동에너지탄(1)이 Yaw 상태 등에 따라 발사선(LOF)을 벗어나 운동하는 경우, 운동에너지탄(1)에 의해 충돌면(S)에 형성된 관통홀(4)의 중심점이 발사 장치(10)의 발사선(LOF)이 충돌면(S)과 만나는 지점(P)과 일치하지 않는다.

도 13은 이와 같이 발사 장치(10)에서 발사된 운동에너지탄(1)이 발사선(LOF)을 벗어나 운동하는 경우, 영점(0.0)을 설정하는 방법을 보여주는 측면도로, 도 13에 도시된 바와 같이, 보조 플레이트(60)를 이용하여 발사 장치(10)의 발사선(LOF)이 충돌면(S)과 만나는 지점(P)을 찾아 영점(0.0)으로 설정한다.

보다 구체적으로, 발사 장치(10)에서 운동에너지탄(1)이 발사되기 전, 도 13과 같이, 발사 장치(10)와 시편(20)의 사이에 보조 플레이트(60)를 설치한 뒤, 운동에너지탄(1)을 발사하면 운동에너지탄(1)에 의해 보조 플레이트(60)와 시편(20)에 각각 도 13과 같이, 관통홀이 형성된다.

이후, 보조 플레이트(60)에 형성된 관통홀의 중심과 시편(20)에 형성된 관통홀의 중심을 잇도록 발사 장치(10)의 발사구 측에 설치된 레이저를 쏘면, 이때, 레이저가 충돌면(S)에 표시하는 지점이 발사 장치(10)의 발사선(LOF)이 충돌면(S)과 만나는 지점(P)이 됨으로써, 영점(0.0)을 정확하게 설정할 수 있다.

한편, 보조 플레이트(60)는 두께가 매우 얇은 금속 플레이트나 질긴 종이일 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.

도 14는 충돌면(S)에 영점(0.0)을 설정한 이후, 파편(2)에 의해 충돌면(S)에 형성된 관통홀(4)의 중심점의 좌표(x,y)를 획득하는 방법을 보여주는 정면도로, 도 14에 도시된 바와 같이, 영점(0.0)을 기준으로 관통홀(4)의 중심점의 좌표(x,y)를 자 등의 측정도구를 사용하여 측정함으로써, 획득한다.

그리고 이와 같이 파편(2)의 투영속도(V1), 시편(20)과 충돌면(S) 사이의 거리(D), 파편(2)에 의해 충돌면(S)에 형성된 관통홀(4)의 중심점의 좌표(x,y)를 획득하였으면, 이들을 이용하여 파편(2)의 실제속도(V2)를 산출한다.

여기서, 파편(2)의 실제속도(V2)는

이며,

는

가 되고, 이는 도 11에 도시된 관계를 통해 도출할 수 있다.

한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파편 속도 측정 방법은 파편(2)이 파편 포집부(30,40)에 포집되는 단계(S100)와 파편(2)의 투영속도(V1)를 획득하는 단계(S200)는 일 실시 예에 따른 파편 속도 측정 방법과 동일하되, 파편(2)의 실제속도(V2)를 산출하는 단계(S300)에서 차이가 있다.

보다 구체적으로, 도 12와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파편 속도 측정 방법의 파편(2)의 실제속도(V)를 산출하는 단계(S300)는, 촬영방향이 발사 장치(10)의 발사선(LOF)과 수직하게 설치된 고속카메라(51)를 통해, 상기 고속카메라(51)가 촬영하는 임의의 평면에 파편(2)의 실제운동경로가 투영된 투영운동경로가 발사 장치(10)의 발사선(LOF)과 이루고 있는 사이 각도(

)를 획득하는 단계(S320)를 포함하여 진행된다.

여기서, 파편(2)의 투영운동경로와 발사 장치(10)의 발사선(LOF)이 이루고 있는 사이 각도(

)를 측정하는 고속카메라(51)는 파편(2)의 투영속도(V1)를 측정하는 고속카메라(51)와 촬영방향이 도 11과 같이 서로 수직한 것이 바람직하다.

여기서, 파편(2)의 실제속도(V2)는

이며, 이는 도 11에 도시된 관계를 통해 도출할 수 있다.

한편, 본 발명의 파편 속도 측정 방법은 도 12와 같이, 파편 포집부(30,40)에 포집된 파편(2)을 회수하여 질량(m)을 측정하고, 앞서 산출한 파편(2)의 실제속도(V2)를 이용하여 파편(2)의 운동에너지를 산출하는 단계(S400)를 더 포함하여 진행될 수 있다.

여기서, 파편(2)의 운동에너지는

이 된다.

1 : 운동에너지탄
2 : 파편
3 : 관통경로
4 : 관통홀
10 : 발사 장치
20 : 시편
30, 40 : 파편 포집부
41 : 제1 플레이트
41-1 : 시작 플레이트
41-n : 마지막 플레이트
42 : 제2 플레이트
42a : 단일 플레이트
50 : 측정 유닛
50a : 제1 측정 유닛
50b : 제2 측정 유닛
51 : 고속카메라
52 : 광원 발생기
53 : 반사판
54 : 레이저
60 : 보조 플레이트
70 : 레이저측정기

Claims

발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 상기 시편의 뒤로 발생하는 파편이 포집되는 파편 포집부; 및
상기 파편을 촬영하는 고속카메라가 구비된 측정 유닛을 포함하고,
상기 파편 포집부는 상기 파편과 충돌하는 충돌면이 상기 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치되고, 상기 고속카메라는 촬영방향이 상기 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제1항에 있어서,
상기 고속카메라에 의해 측정된 상기 파편의 속도는,
상기 고속카메라가 촬영하는 임의의 평면에 상기 파편의 실제속도가 투영된 투영속도인 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 파편 포집부는,
상기 파편의 속도를 감소시키기 위한 제1 플레이트; 및
상기 파편이 포집되는 제2 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제3항에 있어서,
상기 파편 포집부는,
상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트가 교차로 접촉 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 플레이트는,
상기 파편 포집부의 처음에 배열되어 상기 충돌면을 포함하는 시작 플레이트; 및
상기 파편 포집부의 마지막에 배열된 마지막 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제5항에 있어서,
상기 마지막 플레이트는 상기 파편이 관통하지 못하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 플레이트는 상기 제2 플레이트보다 강도가 높은 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 플레이트는 상기 제2 플레이트보다 두께가 얇은 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제4항에 있어서,
상기 제2 플레이트는 복수 개의 단일 플레이트가 접촉 배열되어 이루어진 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
상기 고속카메라의 양측에 설치되는 광원 발생기; 및
상기 고속카메라의 맞은편에 설치되는 반사판을 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제2항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
상기 고속카메라의 맞은편에 설치되는 레이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
제10항 또는 제11항에 있어서,
상기 측정 유닛은,
상기 파편을 측면에서 촬영하도록 설치된 제1 측정유닛; 및
상기 파편을 위에서 촬영하도록 설치된 제2 측정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 장치.
발사 장치에서 발사된 운동에너지탄이 시편을 관통함으로써, 상기 시편의 뒤로 발생하는 파편이 상기 파편과 충돌하는 충돌면이 상기 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 파편 포집부에 포집되는 단계;
촬영방향이 상기 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 고속카메라를 통해, 상기 고속카메라가 촬영하는 임의의 평면에 상기 파편의 실제속도가 투영된 투영속도를 획득하는 단계; 및
상기 파편의 투영속도를 보정하여 상기 파편의 실제속도를 산출하는 단계를 포함하는 파편 속도 측정 방법.
제13항에 있어서,
상기 파편의 실제속도를 산출하는 단계는,
상기 시편과 상기 충돌면 사이의 거리를 측정하는 단계;
상기 발사 장치의 발사선이 상기 충돌면과 만나는 지점을 영점으로 설정하는 단계; 및
상기 파편에 의해 상기 충돌면에 형성된 관통홀의 중심점의 좌표를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 방법.
제14항에 있어서,
상기 파편의 실제속도는
이며,
는
인 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 방법.
(V1은 파편의 투영속도, x는 발사 장치의 발사선이 충돌면과 만나는 지점을 영점으로 파편에 의해 충돌면에 형성된 관통홀의 중심점의 x좌표, D는 시편과 충돌면 사이의 거리)
제13항에 있어서,
상기 파편의 실제속도를 산출하는 단계는,
촬영방향이 상기 발사 장치의 발사선과 수직하게 설치된 고속카메라를 통해, 상기 고속카메라가 촬영하는 임의의 평면에 상기 파편의 실제운동경로가 투영된 투영운동경로가 상기 발사 장치의 발사선과 이루고 있는 사이 각도를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 방법.
제13항에 있어서,
파편의 실제속도는
인 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 방법.
(V1은 파편의 투영속도,
는 파편의 투영운동경로가 발사 장치의 발사선과 이루고 있는 사이 각도)
제13항에 있어서,
상기 파편 속도 측정 방법은,
상기 파편 포집부에 포집된 상기 파편을 회수하여 질량을 측정하고, 상기 파편의 운동에너지를 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파편 속도 측정 방법.