KR101906372B1 - Ｐｅｌｅ 탄두 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 비에너지 팽창물질이 탑재되어 화약의 폭발을 이용하지 않고도 파편을 형성할 수 있으며, 축방향의 충격 에너지를 반경 방향의 에너지로 변환시키는 구조체를 이용하여 반경 방향의 에너지를 향상시켜 파편 형성을 원활하게 한 PELE 탄두에 관한 것으로서,
일단이 막혀 있는 원통 형상으로 형성되며 반경 방향의 에너지에 의해 파괴되어 파편화되는 취성 재질의 탄체(10)와; 축방향의 충격 에너지에 의해 팽창하여 반경 방향의 에너지를 형성하며 상기 탄체(10)의 내부에 탑재되는 내부 충전재(12)와; 축방향으로 이동하면서 반경 방향으로 확장되도록 쐐기 형상으로 형성되며 꼭지점 부분이 상기 내부 충전재(12)의 앞부분에 삽입되어 상기 내부 충전재(12)의 팽창을 증폭시키는 쐐기형 구조체(13)와; 관통 성능이 향상되도록 원추 형상으로 형성되어 상기 탄체(10)의 전방에 결합되는 노즈 캡(11);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

ＰＥＬＥ 탄두{Penetrator with Enhanced Lateral Effect Warhead}

본 발명은 내부에 비에너지 팽창물질이 탑재되어 화약의 폭발을 이용하지 않고도 파편을 형성할 수 있는 PELE 탄두에 관한 것으로서, 특히 축방향의 충격 에너지를 반경 방향의 에너지로 변환시키는 구조체를 이용하여 반경 방향의 에너지를 향상시켜 파편 형성을 원활하게 한 PELE 탄두에 관한 것이다.

일반적으로 고폭탄은 신관 작동에 의한 고폭 화약의 폭발을 이용하여 파편을 형성하는 탄약의 일종으로, 신관 및 고폭 화약이 적용되기 때문에 상대적으로 고가이며, 저장과 취급시 안전과 관련한 부분에서 불리한 측면이 있다.

이에 따라 신관과 고폭 화약을 사용하지 않는 탄약의 개발이 연구되었으며, 그 중 하나가 PELE(Penetrator with Enhanced Lateral Effect; 횡방향 관통 효율 강화) 탄약이다. PELE 탄약은 고폭 화약이 아닌 비활성 충전재를 적용함으로써 가격이 저렴하고, 취급 및 저장시 월등히 안전하며, 비군사화에도 특별한 처리가 요구되지 않는 장점이 있다.

통상적인 PELE 탄약은 높은 비중의 취성 재질로 형성된 탄체와, 플라스틱과 같은 낮은 비중과 높은 포아송비(Poisson’s ratio)를 갖는 소재로 이루어진 내부 충전재로 이루어져 있다.

이러한 PELE 탄약은 표적에 충돌하거나 목표물을 관통할 때 탄체의 축방향으로 강한 충격파가 발생하고, 높은 포아송비를 갖는 내부 충전재가 순간적인 압력에 의해 반경 방향으로 벌어지게 되고, 취성 재질의 탄체는 내부 충전재만큼 벌어지지 못하고 파괴되면서 파편을 형성하는 원리를 이용하고 있다.

따라서, PELE 탄약은 고가의 신관 및 고폭 화약을 사용하지 않아 가격이 저렴할 뿐만 아니라 폭발성이 없어 매우 안전하다는 장점이 있다.

그러나, 종래의 PELE 탄약은 반경 방향의 에너지가 내부 충전재의 포아송비에만 의존하고 있어 파편 형성이 제한되는 문제점이 있다.

PELE의 경사진 충격에 따른 파괴 메커니즘에 대한 연구 (조종현, 이영신, 한국군사과학기술학회지 제15권 제5호 통권 제60호 (2012년 10월) pp.712-719) 얇은 표적체판에 천공하는 PELE의 파괴 메커니즘 수치시뮬레이션 (조종현, 이영신, 대한기계학회논문집 A 제36권 제12호 통권 제327호 (2012년 12월) pp.1577-1583)

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 축방향의 충격 에너지를 반경 방향으로 전달하는 구조체를 추가함으로써 반경 방향의 에너지를 향상시켜 파편 형성을 원활하게 한 PELE 탄두를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일단이 막혀 있는 원통 형상으로 형성되며 반경 방향의 에너지에 의해 파괴되어 파편화되는 취성 재질의 탄체와; 축방향의 충격 에너지에 의해 팽창하여 반경 방향의 에너지를 형성하며 상기 탄체의 내부에 탑재되는 내부 충전재와; 축방향으로 이동하면서 반경 방향으로 확장되도록 쐐기 형상으로 형성되며 꼭지점 부분이 상기 내부 충전재의 앞부분에 삽입되어 상기 내부 충전재의 팽창을 증폭시키는 쐐기형 구조체와; 관통 성능이 향상되도록 원추 형상으로 형성되어 상기 탄체의 전방에 결합되는 노즈 캡;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 PELE 탄두에 따르면, 상기 내부 충전재는 제1밀도를 가지고, 상기 탄체는 제1밀도에 비해 높은 제2밀도를 가지며, 상기 쐐기형 구조체는 제1밀도보다는 높고 제2밀도보다는 낮은 제3밀도를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 PELE 탄두에 따르면, 상기 제1밀도는 0.5~3g/㎤이고, 상기 제2밀도는 7~9g/㎤이며, 제3밀도는 5~7g/㎤인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 PELE 탄두에 따르면, 상기 내부 충전재는 탄체에 억지 끼워맞춤 방식으로 조립되거나, 열 수축/팽창을 이용하여 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 PELE 탄두에 따르면, 상기 쐐기형 구조체는 노즈 캡이 탄체에 결합될 때 내부 충전재와 노즈 캡 사이에 위치되어 고정되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 PELE 탄두에 따르면, 상기 탄체의 후방 외측에 결합되어 포강에 형성된 강선과의 상호 작용을 통해 탄체를 회전시키고 약실 압력을 밀폐시키는 링 형상의 밴드;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 PELE 탄두는 내부 충전재에 쐐기형 구조체가 결합되어 노즈 캡의 충돌시 쐐기형 구조체가 축방향으로 이동되면서 내부 충전재를 반경 방향으로 밀어내게 되므로 내부 충전재가 포아송비에 의해 반경 방향으로 팽창할 때 반경 방향의 힘이 강화되어 탄체의 파편 형성을 더욱 활성화시키게 되므로 파편에 의한 인마 살상 효과가 극대화되는 장점이 있다.

또, 본 발명의 PELE 탄두에 따르면, 내부 충전재가 억지 끼워맞춤 방식이나 열수축/팽창을 이용한 방법으로 탄체에 조립됨에 따라 내부 충전재가 탄체의 내부에 면밀하게 조립되어 내부 충전재의 팽창에 따른 반경 방향의 에너지가 온전하게 탄체로 전달되어 파편 효과가 극대화되는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 PELE 탄두에 따르면, 탄체에 밴드가 구비됨에 따라 강선을 이용하여 탄체를 회전시키고 약실 압력을 밀폐함에 따라 사거리가 증대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 PELE 탄두의 외관도.
도 2는 본 발명의 PELE 탄두의 내부 구성도.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 PELE 탄두에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 PELE 탄두는 도 1과 2에 도시된 바와 같이, 일단이 막혀 있는 원통 형상으로 형성되며 반경 방향의 에너지에 의해 파괴되어 파편화되는 취성 재질의 탄체(10)와; 축방향의 충격 에너지에 의해 팽창하여 반경 방향의 에너지를 형성하며 상기 탄체(10)의 내부에 탑재되는 내부 충전재(12)와; 축방향으로 이동하면서 반경 방향으로 확장되도록 쐐기 형상으로 형성되며 꼭지점 부분이 상기 내부 충전재(12)의 앞부분에 삽입되어 상기 내부 충전재(12)의 팽창을 증폭시키는 쐐기형 구조체(13)와; 관통 성능이 향상되도록 원추 형상으로 형성되어 상기 탄체(10)의 전방에 결합되는 노즈 캡(11)과; 상기 탄체(10)의 후방 외측에 결합되어 포강에 형성된 강선과의 상호 작용을 통해 탄체(10)를 회전시키고 약실 압력을 밀폐시키는 링 형상의 밴드(14);를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 내부 충전재(12)는 낮은 비중과 높은 포아송비를 갖는 소재로 형성되어 제1밀도를 가지고, 상기 탄체(10)는 높은 비중을 갖는 소재로 형성되어 제1밀도에 비해 높은 제2밀도를 가지며, 상기 쐐기형 구조체(13)는 제1밀도보다는 높고 제2밀도보다는 낮은 제3밀도를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1밀도는 0.5~3g/㎤이고, 상기 제2밀도는 7~9g/㎤이며, 제3밀도는 5~7g/㎤인 것이 바람직하다.

상기 내부 충전재(12)는 정밀 가공되어 상기 탄체(10)의 내부에 결합되는 것으로, 상기 탄체(10)에 억지 끼워맞춤 방식으로 조립되는 것이 바람직하다. 또, 상기 내부 충전재(12)를 탄체(10)에 결합시킬 때 소재의 열 수축/팽창을 이용하여 조립할 수도 있다. 즉, 상기 탄체(10)를 열팽창시킨 상태에서 내부 충전재(12)를 조립하여 결합시키거나, 상기 내부 충전재(12)를 열수축시킨 후 상기 탄체(10)에 조립하여 결합시키는 것이다. 물론, 상기 탄체(10)는 열팽창시키고 상기 내부 충전재(12)를 열수축시킨 상태에서 조립할 수도 있다.

이에 따라, 상기 내부 충전재(12)가 탄체(10)의 내측에 면밀하게 조립되어 내부 충전재(12)에 작용하는 충격 에너지를 탄체(10)에 효과적으로 전달할 수 있게 된다.

상기 노즈 캡(11)은 표적과의 충돌시 되튐을 방지하기 위해 연성 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 밴드(14)는 동(銅)으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 쐐기형 구조체(13)는 노즈 캡(11)이 탄체(10)에 결합될 때 내부 충전재(12)와 노즈 캡(11) 사이에 위치되어 고정되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 쐐기형 구조체(13)가 탄체(10) 내부에 안정적으로 고정되어 움직이지 않게 된다.

이에 따라, 상기 노즈 캡(11)이 표적에 충돌하여 상기 쐐기형 구조체(13)에 축 방향의 힘이 작용할 때 상기 쐐기형 구조체(13)가 축방향으로 이동하면서 상기 내부 충전재(12)에 반경 방향의 힘이 가하게 됨으로써, 상기 내부 충전재(12)가 반경 방향으로 벌어지면서 탄체(10)에 반경 방향의 힘을 가하게 된다. 그리고, 상기 내부 충전재(12)가 충격에 의해 팽창하면서 높은 포아송비에 의한 반경 방향의 에너지를 탄체(10)에 전달하게 된다. 따라서, 상기 탄체(10)가 파괴되어 파편을 형성하고 이 파편이 반경 방향의 에너지에 의해 비산됨으로써 파편에 의해 인마가 살상된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 PELE 탄은 화약을 사용하지 않고 충돌에 따른 물리적 에너지를 이용하여 파편을 형성하고 이 파편이 반경 방향의 에너지에 의해 비산되어 인마를 살상하게 된다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...탄체
11...노즈 캡
12....충전제
13...쐐기형 구조체
14...밴드

Claims (6)

1. 일단이 막혀 있는 원통 형상으로 형성되며 반경 방향의 에너지에 의해 파괴되어 파편화되는 취성 재질의 탄체(10)와;
   축방향의 충격 에너지에 의해 팽창하여 반경 방향의 에너지를 형성하며 상기 탄체(10)의 내부에 탑재되는 내부 충전재(12)와;
   축방향으로 이동하면서 반경 방향으로 확장되도록 쐐기 형상으로 형성되며 꼭지점 부분이 상기 내부 충전재(12)의 앞부분에 삽입되어 상기 내부 충전재(12)의 팽창을 증폭시키는 쐐기형 구조체(13)와;
   관통 성능이 향상되도록 원추 형상으로 형성되어 상기 탄체(10)의 전방에 결합되는 노즈 캡(11);을 포함하는 것을 특징으로 하는 PELE 탄두.
2. 제1항에 있어서,
   상기 내부 충전재(12)는 제1밀도를 가지고,
   상기 탄체(10)는 제1밀도에 비해 높은 제2밀도를 가지며,
   상기 쐐기형 구조체(13)는 제1밀도보다는 높고 제2밀도보다는 낮은 제3밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 PELE 탄두.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1밀도는 0.5~3g/㎤이고,
   상기 제2밀도는 7~9g/㎤이며,
   제3밀도는 5~7g/㎤인 것을 특징으로 하는 PELE 탄두.
4. 제1항에 있어서,
   상기 내부 충전재(12)는 탄체(10)에 억지 끼워맞춤 방식으로 조립되거나, 열 수축/팽창을 이용하여 조립되는 것을 특징으로 하는 PELE 탄두.
5. 제1항에 있어서,
   상기 쐐기형 구조체(13)는 노즈 캡(11)이 탄체(10)에 결합될 때 내부 충전재(12)와 노즈 캡(11) 사이에 위치되어 고정되는 것을 특징으로 하는 PELE 탄두.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 탄체(10)의 후방 외측에 결합되어 포강에 형성된 강선과의 상호 작용을 통해 탄체(10)를 회전시키고 약실 압력을 밀폐시키는 링 형상의 밴드(14);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PELE 탄두.

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