KR101901229B1 - 관통 또는 되튐 여부에 따라 격침의 작동시점이 변화되는 충격신관 - Google Patents

Abstract

관통 또는 되튐 여부에 따라 격침의 작동시점이 변화되는 충격신관이 개시된다. 본 발명은 발사체의 목표물 탄착 시 탄두에 발생하는 속도변화량의 크기에 따라 관통 혹은 되튐 상황을 판단하여 격침 작동시점을 지능적으로 변화시킬 수 있는 기계식 충격신관에 관한 것으로서 전방으로부터의 탄착충격에 의해 전진하는 외측감응링(20)과 여기에 구속되고 그 전진에 따라 구속 해제되어 상대적으로 전진 또는 후퇴하는 내측감응링(22), 그리고 외측감응링(20)과 내측감응링(22) 사이에 압축상태로 배치되어 이들을 서로 밀어내도록 작용하는 내측감응스프링(23)을 포함하여 구성되는 것이 특징이다.
외측감응스프링이 압축 중이고 내측감응스프링이 미 이완된 상태일 때, 격침(24)을 고정 해제하는 내측감응링(22)의 전진거리는 외측감응링(20)의 전체 전진가능 거리보다 짧게 설정됨으로서 목표물 관통에 실패하는 강력한 충격력 작용 시 외측과 내측 감응링은 마치 일체인 것처럼 움직여서 격침은 즉시 격발되며, 목표물 관통에 성공하는 낮은 충격력 작용시 내측감응링은 외측감응링과 가까워졌다가 멀어지는 방식으로 운동하면서 격침의 격발을 늦추게 된다. 이에 따라 전자식 타이머에 의존하지 않고도 다양한 목표물에 투사하여 효력을 발휘할 수 있는 지능형 탄두를 구현할 수 있다.

Description

관통 또는 되튐 여부에 따라 격침의 작동시점이 변화되는 충격신관{Concussion fuse that can control firing time depending on piercing or rebounding}

본 발명은 발사체의 목표물 탄착 시 탄두가 관통에 성공하는지 혹은 실패하는지에 따라 격침 작동시점을 지능적으로 변화시킬 수 있는 기계식 충격신관에 관한 것이다.

군용 발사체는 목표물 탄착 속도에 따라, 그리고 목표물의 방호능력과 전술적 가치에 따라 그에 적합한 폭발 방식으로 설계될 필요가 있으며 이를 결정하는 주요 인자로는 탄두의 관통능력과 신관의 기폭방식이 있다.

발사체에 탑재된 고폭화약은 신관에 의해 기폭되는데 특히 목표물에 탄착된 직후 그 탄착충격으로 기폭되는 신관을 충격신관이라 한다.

충격신관은 충격감지 방식에 따라 전자식 신관과 기계식 신관으로 나눌 수 있다.

전자식 신관은 충격감지 센서를 내장하고 센서의 감지신호를 기폭회로가 전기적으로 처리하여 뇌관(기폭화약)을 전기 점화시키는 것이며, 기계식 신관은 감지된 충격을 격침에 물리적으로 전달하고 격침이 뇌관을 기계적으로 타격하여 점화시키는 것이다.

전자식 충격신관은 표적 충돌 시 신관의 앞쪽에 배치된 충격감지구조물의 특정부위 붕괴나 파단으로 인한 회로전류 변화로 충격을 감지하거나, 또는 센서에 내장된 관성추의 급격한 거동 또는 파괴적인 변형으로 전기적 접점을 변화시켜 충격감지신호를 출력한다. 이때 목표물의 종류와 특성에 따라 발사 전에 간단히 프로그래밍(또는 회로구성)하여 신관의 지연작동 시점을 전투 현장에서 조정할 수 있다는 장점이 있다.

기계식 충격신관은 전자식 충격신관에 비해 가격이 싸고 전파방해에 강하며, 장기 보관이 쉽고 내구성과 신뢰성도 뛰어난 장점이 있으나, 발사 전에 원하는 만큼의 유연한 시간지연 조절이 다소 어려운 약점이 있다. 통상적으로는 제조단계에서부터 신관의 용도, 즉 가장 전형적인 목표물의 특성을 고려하여 스프링의 탄성과 격침을 구속하는 충격감응 슬라이더의 중량(관성)을 미리 적절히 맞추어 두는 것이 일반적이며 이에 따라 최초 충격이 가해진 이후 격침이 뇌관을 타격하는 시간은 일률적으로 고정된다.

예를 들면 박격포탄용 기계식 충격신관은 제조단계에서부터 파편 확산효과를 위해 지면에서 되튀어 오르는 짤막한 시간만큼 격침작동이 지연되도록 만들고, 전차나 함포의 HESH탄(점착폭발에 의한 후면파쇄탄)용 기계식 충격신관에서는 탄착속도에 따른 내부 고폭약의 퍼짐과 부착시간을 미리 고려하여 최적의 시간 후에 지연 격발되도록 만든다.

한편, 최근 주목되고 있는 저가형 유도 로켓에도 기계식 충격신관이 탑재될 수 있다.

이것은 과거부터 지역제압용도로 널리 쓰였던 구경 70mm~130mm 무유도 로켓에 간단한 패시브 레이저유도기구나 그보다 더욱 저가형인 액티브 적외선유도기구를 추가하여 최소한의 비용으로 로켓의 전술적 가치를 대폭 끌어올린 것으로서 이를 장착한 발사체는 더 이상 광역 제압용도에 그치지 않고 장갑차나 공기부양정 등 전술적 가치가 높은 목표물을 직접 타격하여 파괴할 수 있다.

참고로 로켓 발사체는 길이가 길어 비행에 적합한 밸런스를 맞추기 위해서는 무거운 고폭화약과 신관을 가운데 배치하는 것이 일반적이다.

특히 소형 선박이나 차량을 타겟으로 하는 소형 미사일은 탄두 앞부위에 표적탐지부와 유도조종부가 조립되기 때문에 탄 앞에서 탄두까지 상당한 거리가 있으므로 탄두가 표적을 관통하여 폭발하던지 표적 근처에 도달했을 때 폭발해야 탄두의 폭발 효과가 높아진다.

(1) 미국등록특허 US 3994230 강선회전식 발사체용 자폭 충격신관 (2) 미국등록특허 US 4242963 강선회전식 발사체용 지연신관 (3) 미국등록특허 US5872324 3모드 충격신관

탄속이 비교적 느리고 관통력이 낮은 발사체로서, 공대지 무기로 널리 응용되는 70mm 로켓탄과 지대지 무기로 널리 이용되는 130mm 로켓탄은 도 1에서 보는 바와 같이 탄두 후방에 기계식 충격신관이 배치되어 있다.

다시 말하면 발사체 선두부의 관통능력을 강화시키는 데에 한계가 있으며 이 때문에 전차의 장갑이나 대형 함정의 선체, 진지공사가 완료된 벙커 등 방호능력이 높은 목표지점에 탄착 된다면 충격지연신관이 작동하기도 전에 고폭화약 덩어리를 포함한 발사체 전체가 분해되어 버리므로 유효한 타격을 줄 수 없게 된다.

이것은 표적과의 충돌을 감지하면 격침이 전방으로 튀어나가면서 신관을 기폭시키고 그 기폭에너지로 신관 전방에 배치된 고폭화약 탄두가 폭발하는 구조인데 목표물이 대형 공기부양정이나 장갑차량과 같이 경장갑일 경우에는 얇은 장갑을 관통하고 나서 탄두가 폭발하는 것이 좋다.

따라서 신관은 로켓탄의 목표타격 속도를 고려하여 적절히 지연된 시간(예를 들면 6msec 이후)에 격침이 뇌관을 때리도록 설계될 수 있다.

그러나 만약 로켓탄이 목표물을 빗나가서 바위 등 단단한 물체를 때리거나, 혹은 선정한 목표물의 장갑이 강해서 뚫지 못하는 상황이 벌어졌을 경우에는 이같은 전방탄두 - 후방신관 배치의 발사체에서는 탄두가 먼저 산산히 쪼개져서 폭발에 실패하거나 또는 지나치게 멀리 튀어나가서 폭발하여 원하는 만큼의 피해를 주지 못할 수 있다.

즉, 애초에 관통 후 목표물 속에서 폭발하는 것을 목표로 한다 하더라도 상황에 따라서는 탄착 즉시 되튐 전에 폭발해야 할 필요도 있는 것이다.

그러나 전통적인 관성감응링 동작에 의한 격침고정구 인출구조로 격침의 구속을 해제하는 기계식 신관에서는 그 같은 정교한 시간차 동작을 수행하기 어려웠다.

이를 해결하기 위해 모든 발사체마다 정교한 가속도 센서를 가진 전자식 신관을 적용한다면 신관에 작용중인 가속도를 실시간 감지하여 탄두가 현재 목표물을 관통 중인지, 관통이 완료되었는지, 또는 관통에 실패하여 되튕기려는지를 판단하고 그 정보를 기폭회로에 전달하여 가장 효과적인 시점에 기폭시킬 수는 있을 것이다.

그러나 전자방해에 취약하며 가혹조건에서의 작동신뢰도가 떨어지는 전자식 신관을 탄종 불문하고 일률적으로 사용할 수는 없으며, 불가피하게 사용한다 하여도 해당 무기체계의 전체가격이 상승하고 그로 인해 일부 무기체계는 효용가치 자체를 상실해 버리는 단점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 단점을 해결하고자 창안된 것으로서, 가혹한 야전환경에서도 높은 내구력과 작동신뢰성을 가지는 기계식신관 고유의 장점을 살리면서 관통과 되튐 상황에 따라 최선의 기폭작동을 수행할 수 있도록 지능적인 격발을 수행하는 충격신관을 구현하는 것이 목표이다.

상술한 과제들을 해결하기 위해서 탄착 충격시 작용하는 관성력의 크기에 따라 격침의 고정해제를 두 종류로 나누어 진행시키는 기술수단을 착안해 볼 수 있다.

이와 관련된 기술문헌으로 선행기술문헌(3)의 TRIMODE FUZE가 있다.

이것은 본 발명과 도면상으로 일견 유사한 구석이 있으나 자세히 살펴보면 낮은 관성작용(저충격 관통)시 지연격발을 담당하는 기계식 격발부(200)와 고충격(관통실패)시 즉시격발을 담당하는 폭발형 격발부(300)의 두가지 격침 고정해제 구조를 가지고 있다.

그러나 문헌(3)의 폭발형 격발부(300)는 충격을 감지하는 쿠션패드와 폭발뇌관으로 격침을 부러뜨려 튀어나가게 하는 파이로테크닉 격발구조로서 관성 감응링과 관성 감응스프링의 조합에 의한 기계식 격발구조와 비교하여 볼 때 탄착지점의 상태에 따라 격발실패확률이 높을 뿐 아니라 서로 다른 격발구조를 단순 합체한 것으로서 전체 격발시스템은 복잡하고 신뢰성이 떨어진다.

본 발명은 기존에 착안하기 힘들었던 새로운 개념으로서 관성감응링{여기에서 링(ring)은 관성 감응 슬라이더(slider)와 동등한 의미로 본 발명에서 사용된다.}은 물론 그 사이에 개재된 감응스프링도 높은 고충격 상태에서는 하나의 관성체로 움직일 수 있다는 특징에 주목하였다.

이에 따라 발사체의 목표물 탄착 시 탄두에 발생하는 속도 변화량의 크기에 따라 관통 또는 되튐 여부를 판단하고 따라 격침 작동시점을 지능적으로 변화시킬 수 있다.

구체적으로 살펴보면 표적과 수직 충돌에서 탄두가 관통에 실패할 경우 탄두의 속도 변화량은 탄착 속도이며, 경사면 충돌에서 탄두가 관통에 실패할 경우 탄두의 속도 변화량은 충돌 조건과 표적 조건에 따라 많은 차이가 있다.

이때, 충돌 시 탄두에 가해지는 속도변화량 크기에 따라 내측 감응링의 전진 또는 후진으로 긴 지연시간 또는 짧은지연 시간을 갖는 충격감응구조를 구성할 수 있다.

문헌(3)에서 보는 바와 같이 통상의 지연신관은 탄착충격을 감지하였을 때 무게추 역할을 하는 관성감응링이 충격이 가해지는 쪽으로 쏠리면서 격침을 고정하는 또다른 관성감응링을 플런져(무게추)가 이동하면서 고정되어 있던 고정 볼(고정체)를 해제하면 지연격발을 유도하는 또다른 관성감응링은 보통 한 방향으로만 작동한다.

그러나 본 발명에서는 충격을 일차 감지하는 외측감응링(20)과 그것에 구속되어 격침을 고정 해제하는 내측감응링(22) 및 그 사이에 배치된 내측감응스프링(23)이 특정한 고충격 조건에서 잠깐 동안 마치 한 덩어리로 움직이는 것처럼 작동하게끔 설계하였다.

이 같은 작동은 감응링들의 관성질량을 적절히 조절하는 것과 함께 각 감응링들을 지지하는 감응스프링의 스프링상수와 스프링용량을 미묘하게 조절하는 것으로 그 실마리를 잡을 수 있다.

또한 내측감응링(22)이 탄착충격으로 일시적으로 앞으로 쏠렸다가 스프링탄력에 의해 뒤로 후퇴할 때에도 격침고정볼(27)을 놓치지 않는 고정볼 지지면의 길이와 수납홈 위치조절로 그 같은 작동을 완성시킬 수 있다.

아래에는 상술한 과제해결수단을 구체적으로 뒷받침하는 도면과 상세한 설명이 제시된다.

본 발명에 따르면 전통적인 관성감응링 동작을 기반으로 하여 탄착 충격량에 따라 정교한 시간차 동작 수행이 가능한 기계식 충격 지연 신관이 얻어지며 관통과 비관통(되튐)상황을 즉각 판단하여 적절한 기폭을 수행하는 지능형 신관을 기계적으로 구현할 수 있다.

이에 따라 전자방해에 취약하고 가혹조건에서의 작동신뢰도가 떨어지는 고가의 전자식 신관을 저렴한 비용으로 효과적으로 대체할 수 있으며 특정 무기체계의 전체가격이 상승하는 것을 억제할 수 있어 전반적인 무기체계의 효용가치 증대에 기여하는 추가적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명 충격신관의 외형사시도와 본 발명이 적용된 발사체의 단면도.
도 2a는 본 발명 충격신관의 주요부를 모듈 단위로 도시한 전체 투시도.
도 2b~2d는 지연장전부의 기폭정렬 확보구조를 작동단계별로 도시한 투시도.
도 3a~3b는 본 발명 충격신관의 전체 분해도.
도 3c~3d는 지연장전부의 상세 분해도.
도 3e는 기존 지연장전부의 기폭 전후 상태를 촬영한 사진.
도 4, 도 5는 본 발명 충격신관의 전체 단면도.
도 6은 저충격 관통상황에서 본 발명의 격침작동을 단계별로 나타낸 그림.
도 7은 고충격 되튐상황에서 본 발명의 격침작동을 단계별로 나타낸 그림.
도 8a~8b는 지연장전부의 격침돌출방지 구조를 작동단계별로 도시한 투시도.
도 8c는 저충격 및 고충격 상황에서 본 발명의 격침작동을 직관적으로 나타낸 단면도.

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 구체적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래에 설명될 실시예에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명 충격신관이 적용 가능한 130mm 지대지로켓탄의 단면도를 보여준다.

로켓탄은 야포와 함께 적에게 유효한 화력을 투사하는 대표적인 무기이다.

MLRS와 같이 관성유도 방식을 쓰는 대형 로켓탄도 있지만 기계식 신관이 적용되는 도 1의 로켓탄은 적외선 시커를 이용한 영상대조식 간이 능동유도방식이 유효하다. 이 때문에 로켓의 전면부는 영상추적센서와 조종날개 유도기구가 배치되며 이들 경량 구조물은 목표물 탄착 시에 완전히 붕괴되고 고폭화약이 들어있는 중앙의 탄두부가 목표물에 직접 부딪혀 (경장갑일 경우에) 관통하게 된다.

도 1 로켓의 초기 속도는 보통 초속 500m 이상, 발사가속은 40G 이상이며, 비행중 추진의 불균일이나 공기저항의 불규칙성에 따른 가속도 변화는 5G~15G 내외이다. 그러므로 여기에 탑재되는 신관은 40G에서 작동되어야 하며, 충격감응구조의 민감도는 최소한 20G 이하의 충격에는 반응하지 않도록 둔감해야 한다.

도 1을 포함하여 거의 모든 로켓 발사체는 회전하지 않은 날개안정식 비행패턴을 가진다. 따라서 지연장전부(통상 safety armoring device: SAD)는 발사체의 자전(스핀)에 의한 원심력으로 구동되지 않고 발사 후 전진에 의한 후퇴관성으로 작동하여 반 바퀴 정도 회전하는 장전로터를 가진다.

도 2a~2d는 본 발명 충격신관의 주요부를 모듈 단위로 도시하였거나 지연장전부의 핵심구성만을 일부 절개하여 도시한 투시도이다.

도 3a~3b는 본 발명의 충격신관의 전체 분해도를 나타낸 것이며, 도 3c~3d는 지연장전부의 상세 분해도를 도시한 것이다.

도 3e는 기존 지연장전부의 기폭 정렬전 상태와 정렬후 기폭(되어 벌어지고 붕괴)된 상태를 촬영한 사진이다.

도 4는 안전핀(14)의 작동면을 따라 절개한 전체 단면을 보여주며, 도5는 격침고정볼(27)과 내층감응구속볼(26)의 작동면을 따라 절개한 전체 단면을 보여준다.

도 8a~8b는 지연장전부의 격침돌출방지 구조를 작동단계별로 보여준다.

도 2~4를 전체적으로 참조하여 본 발명의 상세한 작동과 작용들을 살펴본다.

참고로, 메인하우징(10)에 직접 결합되는 구성요소들, 특히 하우징 및 베이스와 같이 고정구조물은 도면부호 10번대로 도시되었다.

그리고, 격침부하우징(18) 속에 들어가는 구성요소들은 도면부호 20번 대로 도시되었다. 이들은 격침부의 작동에 관하여는 구성들이다.

또한, 지연장전부를 중심으로 격침부와 장전로터 간 기폭정렬과 오발방지에 관여하는 구성요소들은 도면부호 30번 대로 도시되었다. 도면부호로 표시된 모든 구성요소들은 본 발명의 최종적인 기술사상을 구현하기 위해 유기적으로 결합된 상태이다.

메인하우징(10)의 위쪽, 즉 탄착 충격을 받는 전방 쪽 선두에는 기폭장약(12)이 배치된다. 격침부와 지연장전부는 결국 기폭장약(12)을 원하는 시점에 기폭시키기 위한 구성이다.

지연장전부는 기폭장약(12)의 후방에 배치되는 모듈로서 발사체의 발사 전에는 뇌관(32) - 연결화약(33) - 기폭장약(12)으로 이어지는 기폭경로를 틀어진 채로 유지하고 있다가 발사후에 장전로터(30)를 틀어 일정시간 후에 기폭경로를 일직선으로 정렬시켜 준다.

장전로터(30)는 지연기어에 의한 지연된 회전으로 기폭정렬을 수행하는 핵심 구성이다. 장전로터 내부에는 입구쪽에 뇌관(32)이 출구쪽에 연결화학(33)이 장착 고정되는 기폭경로가 형성된다.

장전로터(30)는 발사 전에 로터잠금추(34)에 의해 미회전 상태로 고정된다.

발사 후퇴관성에 의해 로터잠금추(34)가 하강하면 로터잠금추(34)와 상기 장전로터(30)를 기구적으로 연결하는 회전잠금핀(39)이 자유로워 지고 편심상태로 설계된 장전로터는 도 8a를 기준으로 반시계방향으로 회전하게 된다.

그리고 장전로터(30)에는 지연 회전하지 않은 상태에서 상기 격침유도관(36) 또는 상기 격침(24)의 돌출을 방지하는 격침차단돌기(31)가 더 형성된다.

격침차단돌기(31)는 상기 장전로터의 일부로서, 지연 회전하지 않은 상태에서 상기 격침유도관(36) 또는 상기 격침(24)의 돌출을 방지하도록 상기 기폭경로의 입구 옆에 형성된다.

만약 격침이 매우 안정적으로 고정되어 있다면 이 같은 차단돌기 구성은 필요없을 지도 모르나, 도 6~도7에서와 같이 저충격 조건과 고충격 조건에서 지연격발과 즉시격발의 지능적인 작동을 수행하는 격침이라면 작은 관성변화량에도 쉽게 앞으로 돌출되는 격침유도관이 필요하다. 이 같은 조건에서 격침차단돌기는 효과적으로 격침유도관을 막아주며 결과적으로 격침의 원치 않는 돌출도 막아주는 구성이다.

격침차단돌기(31)에서 상기 격침유도관(36)에 맞닿는 바깥쪽 면은 상기 장전로터(30)의 외주면과 일치하도록 형성되고, 상기 장전로터의 역방향 회전관성 증가량을 최소화 하기 위해 상기 장전로터의 중심을 향한 안쪽 면은 오목하게 패여 형성될 수 있다.

상기 격침차단돌기에 의한 역방향 회전관성 증가량을 상쇄하기 위해 장전로터의 정방향 회전 쪽으로 관성질량을 덧붙일 필요가 있다. 이것은 회전잠금핀(38)의 중량을 늘림으로써 해결 가능하다. 회전잠금핀(38)은 장전로터의 중심을 기준으로 상기 격침차단돌기(31)의 반대편에 배치되어 정방향 회전관성을 증가시키는 중량, 바람직하게 격침차단돌기의 역방향 회전관성 증가량과 같은 정방향 회전관성 증가량을 가지도록 형성된다.

도 2c~2d와 도 8a~8b를 살펴본다. 장전로터(30)의 기폭경로 입구에는 유도관 인입공(37)이 형성된다. 이것은 인입되는 격침유도관(36)과 끼움 결합하여 탄착 충격시 기폭경로와 격침(24) 사이의 틀어짐을 막는 역할을 하며 격침유도관(26)의 돌출높이 이상의 깊이로 형성된다.

기폭경로 내에서 상기 유도관 인입공(37)의 안쪽에는 뇌관(32)이 장착 고정되며, 유도관 인입공의 반대편에는 연결화약(33)이 장착 고정된 것을 볼 수 있다.

만약, 탄두 앞쪽이 덜 단단하게 설계되어 있을수록 격침부와 지연장전부는 탄착시에 틀어질 확률이 높아진다.

본 발명에서는 격침부하우징(18)속의 외측감응링(20)에 격침유도관(36)을 추가로 형성시켜 격침이 격발되기 전에 격침유도관이 장전로터(30)의 유도관 인입공(37)에 삽입 완료된 상태를 만들 수 있다. 이에 따라 저충격 탄착상황에서 좀 더 여유있는 지연격발이 가능하며, 고충격 탄착상황에서도 기폭정렬이 틀어질 우려가 낮아지게 된다.

도 8a에서와 같이 장전로터(30)가 미 회전 상태일 때 유도관 인입공(37)에는 런처이탈 안전핀(14)이 끼워져 상기 장전로터의 회전을 구속하게 할 수 있다.

도 5에서 격침부 하우징(18)만을 따로 도시한 단면도가 도 6, 도 7이며 도 6은 저충격 관통상황에서 본 발명의 격침작동을, 그리고 도 7은 고충격 되튐상황에서 본 발명의 격침작동을 단계별로 보여주는 핵심부 단면도이다.

도 8은 도 6, 7의 작동을 도 5에 반영한 것으로서 저충격 및 고충격 상황에서 본 발명의 격침작동을 직관적으로 보여준다.

도 6~8을 바탕으로 격침부 하우징(18) 내부구조를 살펴본다.

격침부하우징(18)의 밖으로 나올 수 있는 구성요소는 격침유도관(36)과 격침(24)뿐이며 나머지는 모두 하우징 내부에 배치되어 있다. 본 발명에서는 외측감응링(20)의 일 부분인 것처럼 일체로 형성되어 있는 격침유도관(36)과 격침(24)이 격침부하우징 밖으로 돌출되는 방향을 전방이라 정의하고 그 반대방향을 후방으로 정의한다.

외측감응링(20)은 격침부하우징(18)의 내부에 배치되어 전방으로부터의 탄착충격(후퇴충격이 된다)이 가해지면 전방 쏠림 가속도 변화에 감응하는 스프링 탄성의 도움없이 자중에 의한 관성으로 전진한다.

결과적으로 외측감응링(20)에 일체로 형성된 격침유도관(36)은 탄착시 상기 장전로터(30)를 향해 돌출되어 유도관 인입공(37) 속으로 인입되는 구조이다.

먼저 격침(24)은 격침유도관(36)과 동축 배치되며 탄착 즉시 또는 탄착 후 지연되어 상기 격침유도관 전방으로 돌출된다.

일단 격침(24)은 상기 외측감응링(20)에 구속되어 그 전진에 따라 고정해제되는 구조를 기반으로 하고 있으나 자세히 살펴보면 내측감응링(22)에 고정되며 그 전진 또는 후퇴에 따라 고정 해제된다. 격침스프링(25)은 매우 강하게 설정되어 탄착충격력의 크기에 관계없이 일단 고정해제 상태가 되면 격침을 강하게 앞으로 전진시킨다.

내측감응링(22)은 외측감응링(20)에 구속되며 그 전진에 따라 구속 해제되어 중간하우징(28)의 안쪽면과 격침하우징(29)의 바깥쪽 면 사이에서 상대적으로 전진 또는 후퇴하게 된다.

여기서 상대적 전진 또는 후퇴의 기준은 격침부하우징(18)이 된다. 즉 외측감응링(20)을 기준으로 내측감응링(22)의 운동을 살펴보면 내측감응링은 오직 후퇴만 하거나 최소한 전진은 하지 않는 것처럼 보일 수 있다. 그러나 격침부 하우징(18)을 기준으로 본다면 내측감응링(22)은 저충격 상황에서 살짝 전진하였다가 이내 후퇴하게 되며, 고충격 상황에서는 전진만 하게 된다.

구체적으로, 상기 내측감응링(22)은 내측감응구속볼(26)에 의해 상기 외측감응링(20)에 구속되고 또한 격침고정볼(27)로 상기 격침(24)을 고정한다.

여기서 구속이라는 의미는 전후방으로 살짝살짝 움직일 수는 있으나 완전히 고정 해제되지는 않은 상태를 의미한다. 물론 고정이라는 의미는 해제의 반대 의미이다. 즉 격침(24)은 고정과 고정해제(격발)만이 있을 뿐이나, 내측감응링(22)은 내측감응구속볼(26)에 의해 구속된 상태라 하더라도 살짝 살짝 앞뒤로 움직일 수 있는 상태인 것이다.

바로 이 미묘한 부분이 본 발명의 내측감응링(22)이 짧은 전진 - 긴 후퇴에 걸쳐 격발에 이르기까지의 긴 지연시간을 확보하거나, 또는 외측감응링이 구속을 해제하기까지 미리 전진하여 후퇴없이 바로 격발시킬 수 있는 짧은 지연시간을 보일 수 있는 이유이다.(도 6의 중간 그림, 도 7의 중간 그림 참조)

상술한 교묘한 작동을 구현하기 위해 외측감응스프링(21)은 외측감응링(20)과 상기 격침부하우징(18) 사이에 압축 상태로 배치되며 내측감응스프링(23)은 상기 외측감응링(20)과 상기 내측감응링(22) 사이에 압축상태로 배치된다.

이때 외측감응스프링(21)이 발사체의 비행 중 작용하는 불규칙한 작은 관성만을 지지하도록 미약한 압축상태로 배치된다면, 내측감응스프링(23)은 지연격발시 탄착 충격력을 이겨내고 내측감응링(22)을 후퇴시켜야만 하므로 가혹한 탄착순간에서 진동하지 않고 바로 양측 감응링들을 서로 밀어낼 수 있도록 강한 압축상태로 배치될 필요가 있다.

그러나 내측감응스프링(23)이 외측감응스프링(21)보다 초기 압축상태가 더 강하다 하여 스프링에 의한 절대적인 반발력이 더 강해야만 하는 것은 아니다.

도 7의 고충격 탄착조건에서 내측감응스프링(23)은 순수하게 내측감응링(22)의 관성에 의해 전혀 이완되지 않고 외측감응링-내측감응스프링-내측감응링의 3 구성이 마치 하나의 일체형 구성인 것처럼 전진해야 한다. 상기 하나의 일체형 구성이 전진할 때 이 관성을 받아내는 것은 외측감응스프링(21)이다. 외측감응스프링이 너무 급속도로 압축된다면 앞서 설명한 내측감응링의 (외측감응링 구속해제전까지) 미리 전진 작용이 일어날 수 없어 고충격 상황에서 지연없는 즉시격발이 어려워진다.

따라서 외측감응스프링(21)은 내측감응스프링(23)보다 더 낮은 스프링상수와 더 높은 스프링용량으로 설정되되, 내측감응스프링보다는 더 부드러운 스프링인 것처럼 작동하기 위해 외측감응링(20)을 내측감응링(22)보다 더 무겁게 설정하여 해결할 수 있다.

도 6의 핵심작동을 다시 살펴본다.

저충격 작용상황에서 외측감응스프링(21)이 압축되고 내측감응스프링(23)이 이완될 때, 내측감응링(22)은 외측감응링(20)을 기준으로 후퇴하거나 또는 격침부하우징(18)을 기준으로 전진 후 후퇴하도록 설정되어야 한다.

이에 따라 내측감응링(22)은 격침고정볼(27)을 고정해제시키지 않고 꽤 긴 시간(적어도 6밀리초 이상)동안 구속 해제된 자유로운 상태로 있을 수 있다.

이를 위해서는, 내측감응링(22)을 구속 해제하는 외측감응링(20)의 전진 거리는 격침(24)을 고정 해제하는 내측감응링(22)의 전진 거리보다 짧게 설정되어 내측감응링이 격침을 해제하기 전에 외측감응링이 내측감응링을 먼저 구속 해제하여야 한다.

상기 격침(24)은 격침유도관(36)과 동축 배치되며 탄착 즉시 또는 탄착 후 지연되어 상기 격침유도관 전방으로 돌출된다.

결과적으로 격침(24)은 내측감응링(22)에 고정되어 그 전진 또는 후퇴에 따라 고정 해제되는데 이때 격침(24)의 전진가능 거리는 외측감응링(20)의 전진가능 거리보다 더 길게 설정될 필요가 있다.

도 7의 핵심작동을 다시 살펴본다.

도 7은 고충격 상황에서 외측감응스프링(21)이 압축 중이고 또한 내측감응스프링(23)이 미 이완된 상태를 보여준다. 이 상태에서 격침(24)을 고정 해제하는 상기 내측감응링(22)의 전진거리는 외측감응링(20)의 전체 전진가능 거리보다 짧게 설정되어야 한다.

이에 따라 앞서 설명한 3구성이 마치 하나의 일체형 구성인 것처럼 찰나의 순간 동안 움직이다가 이내 내측감응링(22)이 격침고정볼(27)을 해제시켜 거의 즉발에 가까운 짧은 시간(2~3밀리초 이내)에 격침을 작동시킨다.

도 6, 도 7의 작동은 도 8c에 좀 더 직관적으로 한꺼번에 도시되었다.

도 6의 작용과 도 7의 작용에 걸쳐서 염두에 두어야 할 조건이 있는데 그것은 외측감응링(20)과 내측감응링(22)이, 외측감응스프링(21)과 내측감응구속볼(26) 사이에서 탄착 전까지 서로 밀착된 상태를 유지하는 것이 좋다는 점이다. 이것은 고충격 상황에서 좀더 확실하게 상기 3구성을 일체로 움직이게 하며, 비행중의 불규칙한 관성변화에 따라 외측감응링(20)이 움직이는 나쁜 상황이 발생하지 않게 하는 데에도 도움을 준다.

이상 본 발명의 기술사상을 구체적인 실시예를 통해 설명하였다. 덧붙여 본 실시예에서 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례가 있을 수 있겠으나, 본 발명의 기술사상은 실시예의 기술적 해석범주보다는 이하의 청구범위에서 기재되는 내용을 바탕으로 해석되어야 한다.

참고로 본 발명은 신관이 탄두 후방에 배치되고 충돌방향으로의 격침 전진에 의한 격발구조를 가지는 로켓 탄두에 최적하나 반드시 그것에 한정되는 것은 아니며 관통 혹은 비관통 상황에서 전방구조가 무너지지 않도록 설계된 탄두에서 그 전방에 배치되어 충돌반대 방향으로의 격침 후퇴에 의한 격발구조를 가지는 대부분의 야포 탄두에도 효과적으로 응용될 수 있다.

즉 핵심구조인 감응링 중 특정 감응링의 전진 또는 후퇴방향이 본 발명의 기술사상 자체를 제한하는 것은 아니다. 따라서 발사체의 탄착 충돌에 따른 연동운동 과정에서 감응링들 사이에 확보되는 구속해제 여유(margin)와 관성질량의 상대적 비율, 그리고 감응스프링들 사이에 성립되는 스프링탄성계수와 스프링용량의 상관관계를 적절히 만족한다면 본 발명은 저속의 총류탄에서 고속의 전차탄에 이르는 다양한 종류의 고폭탄두에 효과적으로 적용될 수 있다.

10: 메인하우징 11: 메인베이스
12: 기폭장약 13: 안전핀캡
14: 런처이탈안전핀 15: 발사감응핀
16: 장전베이스 17: 격침부간극조절핀
18: 격침부하우징 19: 바닥판
20: 외측감응링 21: 외측감응스프링
22: 내측감응링 23: 내측감응스프링
24: 격침 25: 격침스프링
26: 내측감응구속볼 27: 격침고정볼
28: 중간하우징 29: 격침하우징
30: 장전로터 31: 격침차단돌기
32: 뇌관 33: 연결화약
34: 로터잠금추 35: 지연기어
36: 격침유도관 37:유도관인입공
38: 회전잠금핀

Claims (7)

1. 격침부하우징(18)의 내부에 배치되어 전방으로부터의 탄착충격에 의해 전진하는 외측감응링(20);
   상기 외측감응링(20)에 구속되며 그 전진에 따라 구속 해제되어 상기 격침부하우징(18)을 기준으로 상대적으로 전진 또는 후퇴하는 내측감응링(22);
   상기 내측감응링(22)에 고정되며 그 전진 또는 후퇴에 따라 고정 해제되는 격침(24); 및
   상기 외측감응링(20)과 상기 내측감응링(22) 사이에 압축상태로 배치되어 이들을 서로 밀어내도록 작용하는 내측감응스프링(23);을 포함하고,
   상기 외측감응링(20)은 상기 내측감응링(22)보다 더 무겁게 설정되며, 상기 내측감응스프링(23)보다 더 낮은 스프링상수와 더 높은 스프링용량으로 설정되어 상기 외측감응링(20)과 상기 격침부하우징(18) 사이에 압축 상태로 배치되는 외측감응스프링(21);을 더 포함하여 구성되는 충격신관.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 내측감응링(22)은 내측감응구속볼(26)에 의해 상기 외측감응링(20)에 구속되고 또한 격침고정볼(27)로 상기 격침(24)을 고정하며,
   상기 내측감응링(22)을 구속 해제하는 상기 외측감응링(20)의 전진 거리는 상기 격침(24)을 고정 해제하는 상기 내측감응링(22)의 전진 거리보다 짧게 설정되는 충격신관.
5. 제4항에 있어서,
   상기 외측감응스프링(21)이 압축되고 상기 내측감응스프링(23)이 이완될 때, 상기 내측감응링(22)은 상기 외측감응링(20)을 기준으로 후퇴하거나 또는 상기 격침부하우징(18)을 기준으로 전진 후 후퇴하도록 설정되는 충격신관.
6. 제4항에 있어서,
   상기 외측감응스프링(21)이 압축 중이고 또한 상기 내측감응스프링(23)이 미 이완된 상태일 때, 상기 격침(24)을 고정 해제하는 상기 내측감응링(22)의 전진거리는 상기 외측감응링(20)의 전체 전진가능 거리보다 짧게 설정되는 충격신관.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 외측감응링(20)과 상기 내측감응링(22)은, 상기 외측감응스프링(21)과 상기 내측감응구속볼(26) 사이에서 탄착 전까지 서로 밀착된 상태를 유지하는 충격신관.
   

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