KR101915857B1 - 이중구조 라이너 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중구조 라이너 및 그 제조방법에 관한 것으로, 탄두(10) 전방 중심부에 배치되는 원반형의 주라이너(16)와 상기 주라이너(16)의 외곽부에 결합 배치되는 고리형의 부라이너(17)를 포함하며, 상기 주라이너(16)와 상기 부라이너(17)는 탄두(10)의 기폭시 화약의 폭발에너지에 의해 상기 주라이너(16)와 상기 부라이너(17)의 경계부분이 분리되면서 주관통자(16a)와 다수의 부관통자(17a)로 성형된다.
본 발명은 주관통자와 부관통자의 분리가 용이하도록 구성되므로 관통자의 비행안정성을 향상시켜 관통자의 정확도와 관통성능을 향상시키고 주관통자와 부관통자의 주요 목적에 맞는 이종 금속을 적용하여 탄두 효과를 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

이중구조 라이너 및 그 제조방법{DUAL STRUCTURE LINER AND METHOD OF MANUFACTURING THEREBY}

본 발명은 이중구조 라이너 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폭발성형관통자 탄두의 기폭시 화약의 폭발에너지에 의해 다수의 표적을 타격하는 다수의 관통자로 성형되는 이중구조 라이너 및 그 제조방법에 관한 것이다.

폭발성형관통자 탄두는 화약의 폭발력을 집중시켜 그 효과를 극대화하는 장치로 적무력화 원리(Misznay Schardin) 효과를 이용하는 장치이다.

폭발성형관통자 탄두는 화약과 탄체, 라이너, 고정장치로 구성되는 단순한 형태의 탄두이다. 탄두의 화약이 폭발하면서 그 폭발에너지가 화약 전면의 라이너에 전달되고 그 힘에 의해 라이너가 총알 형태의 관통자로 변형되어 전방으로 고속으로 날아간다.

전통적인 폭발성형관통자 탄두는 하나의 관통자를 성형하는 단일 라이너를 사용하였으나, 최근 다양한 목적을 하기 위해 다수의 라이너를 사용하거나 하나의 라이너로 다수의 관통자를 성형하는 방식으로 개발되고 있다.

복합목적의 폭발성형관통자는 다양한 목표를 타격하기 위해 하나의 라이너로 다수의 관통자를 성형한다. 이러한 경우 하나의 라이너에서 다수의 관통자가 생성되도록 설계, 제작되어야 한다. 이를 위해 라이너의 표면에 급격한 변곡점, 선 등이 존재하거나 노치가공 등을 통해 인위적으로 관통자가 분리되는 부분을 설정하며 탄두 기폭시 해당 부위를 기준으로 라이너가 서로 분리되어 관통자들을 생성하도록 한다.

폭발성형관통자 탄두의 관통자는 별도의 타격 정밀도를 높여주는 장치없이 일정거리를 스스로 비행하여 목표물을 타격하여야 하므로 관통자의 정확도가 중요하다. 그리고 정확도를 확보하기 위해서는 라이너가 변형되면서 생성되는 각각의 관통자가 분리되는 시점이 동일해야 한다.

하지만, 기존의 방식은 라이너가 변형되면서 자연적으로 분리되는 현상을 유도하는 것으로써 모든 분리 부위가 동시에 분리되지 않는다. 이는 관통자의 비대칭성을 야기하여 비행안정성을 해치고 관통자의 비정상적인 회전을 야기한다.

이로 인해, 관통자의 정확도와 관통성능을 저하시키는 문제가 있다.

또한, 라이너 소재의 균일함 및 가공과 조립시의 정밀도를 확보하기 어려우며, 이는 관통자의 불안정성을 야기하는 문제가 된다.

본 발명의 목적은 폭발성형관통자 탄두의 기폭시 화약의 폭발에너지에 의해 다수의 표적을 타격하는 다수의 관통자로 성형되게 이중구조 라이너를 적용하되 라이너가 다수의 관통자로 분리시 상호 영향이 억제되도록 구성함으로써 비행안정성을 향상시키고 탄두 효과를 증대시키도록 한 이중구조 라이너 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 탄두 전방 중심부에 배치되는 원반형의 주라이너와 상기 주라이너의 외곽부에 결합 배치되는 고리형의 부라이너를 포함하며, 상기 주라이너와 상기 부라이너는 탄두의 기폭시 화약의 폭발에너지에 의해 상기 주라이너와 상기 부라이너의 경계부분이 분리되면서 주관통자와 다수의 부관통자로 성형된다.

상기 주라이너와 상기 부라이너는 구리, 탄탈륨, 몰리브덴, 텅스텐 금속 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 된다.

상기 주라이너와 상기 부라이너는 서로 다른 금속으로 형성될 수 있다.

상기 부라이너는 표면에 균일한 간격으로 줄금이 형성된다.

상기 주라이너와 상기 부라이너는 상기 주라이너의 외측과 상기 부라이너의 내측이 억지 끼워 맞춤으로 결합된다.

주라이너 소재와 부라이너 소재를 준비하는 단계와 상기 주라이너 소재를 저온에서 열수축시키고 상기 부라이너 소재를 고온에서 열팽창시킨 상태에서 상기 주라이너 소재의 외측에 상기 부라이너 소재의 내측을 억지 끼워 맞춤으로 결합하는 단계를 포함한다.

본 발명은 폭발성형관통자 탄두에 주라이너와 부라이너가 억지 끼워 맞춤 결합된 이중구조 라이너가 적용된다.

따라서, 탄두의 기폭시 라이너가 성형되어 생성되는 주관통자와 부관통자의 분리가 용이하게 이루어져 분리시 상호 영향이 억제될 수 있다. 이는 주관통자의 회전을 방지하여 비행안정성을 향상시키므로 관통자의 정확도와 관통성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 탄두의 목적에 따라 필요시 주라이너와 부라이너의 소재를 다르게 적용하여 탄두의 무기 효과도를 동시에 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 실시예의 이중구조 라이너가 적용된 폭발성형관통자 탄두의 구성도.
도 2는 본 발명 실시예의 이중구조 라이너가 주관통자와 다수의 부관통자로 성형되어 탄두의 전방으로 방출되는 상태를 보인 도면.
도 3은 본 발명 실시예의 주라이너와 부라이너의 결합상태를 보인 도면.
도 4는 본 발명의 주라이너와 부라이너의 결합상태를 보인 실시예 및 다른 실시예의 단면도.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 이중구조 라이너는 폭발성형관통자(EFP:Explosively Formed Penetrator) 탄두에 적용된다. 폭발성형관통자는 주로 중장갑 등으로 무장한 전차를 파괴시키는 대전차탄의 관통자로 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 폭발성형관통자 탄두(10)는 탄체(11), 화약(13), 이중구조 라이너(15)를 포함한다. 폭발성형관통자 탄두(10)는 화약의 기폭에 의한 충격파가 라이너(15)에 작용하면 라이너(15)가 소성변형되어 관통자(15a)로 성형된다.

탄체(11)는 원통형상을 가지며 탄두(10)의 외피를 형성한다. 탄체(11)에 화약이 충전되며, 탄체(11)의 전방에는 이중구조 라이너(15)가 결합되고, 탄체(11)의 후방에는 신관이 결합될 수 있다. 탄체(11)는 평탄하며 금속 재질로 형성된다.

화약(13)은 고폭화약일 수 있다. 고폭화약은 폭발 특성 및 민감도 조절이 가능한 기능성 화약 물질을 적용하여 성능과 둔감도를 획기적으로 향상시킨 정밀 기능성 화약이다.

이중구조 라이너(15)는 서로 다른 목적을 가지는 두 가지 형태의 라이너로 구성된 것이다. 이중구조 라이너(15)는 탄두(10) 전방 중심부에 배치되며 원반형으로 형성되는 주라이너(16)와 주라이너(16)의 외곽부에 결합 배치되는 고리형의 부라이너(17)를 포함한다.

또는, 주라이너(16)는 중앙으로 오목한 원반형이거나 반구형 또는 반구형과 비슷하게 곡면처리한 형상일 수 있다. 이러한 주라이너(16)의 형상은 총알 형상의 관통자가 성형되고 날아가 목표물을 관통할 수 있게 하는 역할을 할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 주라이너(16)와 부라이너(17)는 탄두(10)의 기폭시 화약의 폭발에너지에 의해 주라이너(16)와 부라이너(17)의 경계부분이 분리되면서 주관통자(16a)와 다수의 부관통자(17a)로 성형되어 탄두(10)의 전방으로 방출된다.

주라이너(16)와 부라이너(17)의 경계부분의 분리는 주라이너(16)와 부라이너(17)가 변형되면서 자연적으로 발생하며, 주라이너(16)가 변형되면서 주관통자(16a)로 성형되고 부라이너(17)가 변형되면서 다수의 부관통자(17a)로 성형된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 주라이너(16)와 부라이너(17)의 경계부분의 분리시점이 동일하도록 주라이너(16)와 부라이너(17)는 주라이너(16)의 외측과 부라이너(17)의 내측이 억지 끼워 맞춤으로 결합된다. 억지 끼워 맞춤은 주라이너(16)와 부라이너(17) 사이에 틈새가 없도록 결합한 것이다.

이는 라이너 상태에서는 주라이너(16)와 부라이너(17)의 결합력을 증대시켜 탄두(10)의 기폭 에너지를 크게 하고, 탄두(10)의 기폭시 주라이너(16)와 부라이너(17)의 분리를 용이하고 균일하게 하여 관통자(15a)의 비행안정성을 확보하고 관통능력을 증대시킨다.

즉, 탄두(10) 기폭시 이중구조 라이너(15)가 변형되어 생성되는 주관통자(16a)와 부관통자(17a)의 분리가 용이하여 분리시 상호 영향을 억제함으로써 관통자(15a)가 회전하지 않고 관통자(15a)의 비행안정성이 확보될 수 있다.

주라이너(16)의 외경과 부라이너(17)의 내경은 억지 끼움 공차 범위 내로 제작된 것일 수 있다. 소재에 따라 억지 끼움 공차가 다르므로 억지 끼움 공차 범위를 정확한 치수로 제시하지는 않는다.

도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 주라이너(16)의 외측과 부라이너(17)의 내측이 결합되는 경계면은 계단형상으로 형성될 수 있다. 부라이너(17)는 주라이너(16)에 억지 끼움될 수 있으며, 억지 끼워 맞춤 후 주라이너(16)와 부라이너(17)의 상호 결합력은 견고해진다.

또는, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 주라이너(16)의 외측과 부라이너(17)의 내측이 결합되는 경계면은 부라이너(17)가 주라이너(16)의 외측과 전방 가장자리를 일정 부분 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.

부라이너(17)가 주라이너(16)의 외측과 전방 가장자리를 일정 부분 감싸는 형상은 억지 끼움은 용이하고, 억지 끼워 맞춤 후 주라이너(16)와 부라이너(17)의 상호 결합력은 견고하다. 이때, 주라이너(16)의 외측과 부라이너(17)의 내측은 억지 끼움이 가능한 공차 범위 내인 것이 바람직하다.

참고로, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 중앙으로 오목하게 곡면처리한 주라이너(16)와 부라이너(17) 형상의 일부를 보인 것이므로 평평하게 도시하였다. 그리고, 도 4의 (b)의 경우는 주라이너(16)의 외측과 부라이너(17)의 내측이 결합되는 경계 부분에서 소정의 단차를 가질 수 있다.

주라이너(16)와 부라이너(17)는 구리, 탄탈륨, 몰리브덴, 텅스텐 금속 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 될 수 있다.

관통자(15a)는 관통성능을 향상시키기 위해 질량이 큰 재료를 사용하는 것이 유리하다. 바람직하게는, 관통자(15a)를 성형하는 주라이너(16)는 탄탈륨이 사용될 수 있다.

탄탈륨은 높은 밀도와 인장강도를 나타내며 우수한 연신율과 충격에너지를 갖는다.

주라이너(16)와 부라이너(17)는 탄두의 목적에 따라 필요시 다른 금속으로 형성되어 무기 효과를 높일 수 있다. 예를 들어, 주라이너(16)가 탄탈륨으로 형성되고, 부라이너(17)가 구리로 형성될 수 있다.

부라이너(17)는 표면에 균일한 간격으로 줄금이 형성될 수 있다. 줄금은 부라이너(17)에 인위적인 분리시점을 형성하여 화약의 폭발에너지에 의해 부라이너(17)가 다수의 부관통자(17a)로 성형되게 한다.

이중구조 라이너 제조방법은, 주라이너 소재와 부라이너 소재를 준비하는 단계와 주라이너 소재를 저온에서 열수축시키고 부라이너 소재를 고온에서 열팽창시킨 상태에서 주라이너 소재의 외측에 부라이너 소재의 내측을 억지 끼워 맞춤으로 결합하는 단계를 포함한다.

저온에서의 열수축은 주라이너(16)를 액체질소에 장입하여 수행할 수 있으며, 고온에서의 열팽창은 부라이너(17)를 가열로에 장입하여 수행할 수 있다.

주라이너(16)와 부라이너(17)를 억지 끼워 맞춤 후 탄체(11)에 결합할 수 있다. 이중구조 라이너(15)를 탄체(11)에 결합하는 방법은 탄체(11)의 내경에 이중구조 라이너(15)의 외경이 삽입되도록 억지 끼워 맞춤을 수행하거나 탄체(11)에 이중구조 라이너(15)를 압입식으로 결합할 수 있다.

주라이너 소재와 부라이너 소재는 구리, 탄탈륨, 몰리브덴, 텅스텐 금속 또는 이들의 합금 중 어느 하나를 준비할 수 있다.

주라이너 소재와 부라이너 소재는 다른 금속으로 준비할 수 있다.

상술한 이중구조 라이너(15)가 포함된 폭발성형관통자 탄두(10)는 별도의 비행 장치 없이 적 목표물까지 날아가고, 목표물의 상공에서 폭발하여 관통자(15a)를 생성, 발사한다.

즉, 폭발성형관통자 탄두(10)는 목표물의 상공에서 탄두(10) 내의 신관이 작동하여 화약이 터지고 화약이 터지면서 생성된 폭발의 힘을 전방으로 내보내면 힘은 제일 먼저 주라이너(16)의 중심면에 먼저 도달한다. 그러면 주라이너(16)의 중심면부터 먼저 전방으로 튀어나가려고 하고 주라이너(16)의 외곽면은 중심면에서 끌려나가며 길게 늘어난 형태인 봉형의 주관통자(16a)로 성형된다.

그 과정에서 부라이너(17)도 구형과 같은 다른 형태의 관통자(15a)로 형성되며 동시에 주관통자(16a)와 부관통자(17a)는 분리된다. 이렇게 만들어진 봉형 주관통자(16a)와 다른 형태의 부관통자(17a)는 대략 2000m/sec 내외의 속도로 날아가 목표물을 관통하게 된다.

이때, 주관통자(16a)와 부관통자(17a)의 분리는 라이너(15)가 변형되면서 자연적으로 발생하는 것으로, 억지 끼워 맞춤 구조로 인해 주라이너(16)와 부라이너(17)의 분리 시점이 동일하게 되고 주라이너(16)와 부라이너(17) 부분이 균일하게 분리된다.

따라서, 주라이너(16)와 부라이너(17)의 분리시 상호 영향이 억제되고 주관통자의 비행안정성이 향상될 수 있다.

도 1에는 이중구조 라이너가 적용된 폭발성형관통자 탄두의 구성도가 도시되어 있다.

실시예의 폭발성형관통자 탄두(10)는 탄체(11), 화약(13), 이중구조 라이너(15)로 구성되며, 이중구조 라이너(15)는 서로 다른 목적을 가지는 두 가지 형태의 라이너로 된다. 이 이중구조 라이너(15)는 주라이너(16)와 부라이너(17)의 두 가지 금속부품을 억지 끼워 맞춤으로 결합된다.

도 2에는 탄두 기폭시 이중구조 라이너의 기능을 보인 것이다.

실시예는 폭발성형관통자 탄두(10)가 기폭되면 화약(13)의 폭발에너지가 이중구조 라이너(15)에 전달되어 오목한 반원형의 주라이너(16)가 구형 또는 봉형의 주관통자(16a)로 성형되어 탄두(10)의 전방으로 방출되며, 중심부의 주라이너(16)와 외곽측의 부라이너(17)는 서로 다른 형태의 관통자(15a)로 성형되어 목표물을 향해 비행한다.

도 3에는 이중구조 라이너의 결합형태를 보인 것이다.

실시예는 이중구조 라이너(15)의 제조를 위해 중심부의 주라이너(16)와 외곽측의 부라이너(17)를 별도 제작하여 주라이너(16)의 외측과 부라이너(17)의 내측을 억지 끼워 맞춤으로 결합한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 주라이너(16)의 외측과 부라이너(17)의 내측이 결합되는 경계면이 계단형상 또는 부라이너(17)가 주라이너(16)의 외측와 전방 가장자리를 일정 부분 감싸는 형상으로 되어도 부라이너(17)를 주라이너(16)의 전방측에서 후방측 방향으로 억지 끼움하게 되므로 억지 끼움이 용이하고 억지 끼워 맞춘 상태의 결합도 견고할 수 있다.

부라이너(17)는 목표성능에 따라 주라이너(16)와 다른 재질의 금속을 사용할 수 있다.

본 발명은 도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 탄두 11: 탄체
13: 화약 15: 이중구조 라이너
16: 주라이너 17: 부라이너
18: 줄눈 15a: 관통자
16a: 주관통자 17a: 부관통자

Claims (8)

1. 탄두 전방 중심부에 배치되는 원반형의 주라이너; 및
   상기 주라이너의 외곽부에 결합 배치되는 고리형의 부라이너;를 포함하며,
   상기 주라이너와 상기 부라이너는 상기 주라이너의 외측과 상기 부라이너의 내측이 억지 끼워맞춤으로 결합되어 상기 주라이너와 상기 부라이너의 분리 시점이 동일하고,
   상기 주라이너와 상기 부라이너는 탄두의 기폭시 화약의 폭발에너지에 의해 상기 주라이너와 상기 부라이너의 경계부분이 분리되면서 주라이너가 변형되어 주관통자로 성형되고, 부라이너가 변형되어 다수의 부관통자로 성형되며,
   상기 주라이너는 중앙으로 오목한 원반형이거나 반구형 또는 반구형과 비슷하게 곡면처리한 형상인 것을 특징으로 하는 이중구조 라이너.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주라이너와 상기 부라이너는 구리, 탄탈륨, 몰리브덴, 텅스텐 금속 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 이중구조 라이너.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 주라이너와 상기 부라이너는 다른 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이중구조 라이너.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 부라이너는 표면에 균일한 간격으로 줄금이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이중구조 라이너.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 주라이너의 외측과 상기 부라이너의 내측이 결합되는 경계면은 계단형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이중구조 라이너.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 주라이너의 외측과 상기 부라이너의 내측이 결합되는 경계면은 상기 부라이너가 상기 주라이너의 외측와 전방 가장자리를 일정 부분 감싸는 형상인 것을 특징으로 하는 이중구조 라이너.
8. 탄두 전방 중심부에 배치되는 원반형의 주라이너; 및
   상기 주라이너의 외곽부에 결합 배치되는 고리형의 부라이너;를 포함하며,
   상기 주라이너와 상기 부라이너는 상기 주라이너의 외측과 상기 부라이너의 내측이 억지 끼워맞춤으로 결합되어 상기 주라이너와 상기 부라이너의 분리 시점이 동일하고,
   상기 주라이너와 상기 부라이너는 탄두의 기폭시 화약의 폭발에너지에 의해 상기 주라이너와 상기 부라이너의 경계부분이 분리되면서 주라이너가 변형되어 주관통자로 성형되고, 부라이너가 변형되어 다수의 부관통자로 성형되는 이중구조 라이너의 제조방법에 있어서.
   중앙으로 오목한 원반형이거나 반구형 또는 반구형과 비슷하게 곡면처리한 형상인 주라이너 소재와 부라이너 소재를 준비하는 단계; 및
   상기 주라이너 소재를 저온에서 열수축시키고 상기 부라이너 소재를 고온에서 열팽창시킨 상태에서 상기 주라이너 소재의 외측에 상기 부라이너 소재의 내측을 억지 끼워 맞춤으로 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중구조 라이너 제조방법.

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