KR101956854B1 - 소형 어뢰 - Google Patents
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Abstract
경량 소형의 어뢰(12)는 선박의 선체와의 접촉에 응답하여 선박의 선체에 어뢰를 유지하도록 작동할 수 있는 접촉 및 부착 조립체(22)와, 선박 선체 재료의 용융 온도보다 더 높은 연소 온도에서 선박의 선체에 대해 순차적으로 점화되고 연소되는 복수의 가연성 요소(132)들을 포함하는 챔버(24), 및 어뢰(12)를 물을 통해서 선박의 선체로 추진하고 유도하는 추진 및 조종 조립체(26)를 가진다. 어뢰(12)는 어뢰가 무인 항공기에 장착되고 무인 항공기로부터 발사되는 것을 가능하게 하는 크기와 중량으로 구성된다.
Description
본 개시는 소형 어뢰에 관한 것이며, 더 구체적으로는 무인 항공기에 장착되고 무인 항공기로부터 발사될 수 있는 경량의 소형 어뢰에 관한 것이다.
통상적인 대함 어뢰들은 너무 무겁고 너무 커서 무인 항공기(UAV)에 장착될 수 없고 무인 항공기로부터 발사될 수도 없다. 통상적인 어뢰는 무거운 플라스틱 폭발물들을 사용하여 구성된다. 통상적인 어뢰에 사용되는 폭발물들의 양과 폭발물들의 형태는 어뢰의 크기 및 중량을 상당히 증가시킨다. 통상적인 소형 UAV들은 제한된 적재 용량을 갖기 때문에, 통상적으로 더 큰 어뢰들의 크기와 중량은 더 작은 규모의 UAV 플랫폼들 상에서의 어뢰들의 사용을 금지한다.
본 발명에 따른 소형 어뢰의 실시예들은 더 큰 UAV들 및 종래의 유인 대함 항공기, 및 대잠 항공기 모두의 어뢰 적재(payload) 용량을 상당히 증가시키는 것 이외에도 종래의 어뢰들이 더 작은 UAV들에 장착되고 UAV들로부터 발사되는 것을 불가능하게 하는 종래의 어뢰들에 대한 크기 및 중량 단점들을 극복한다. 일 실시예에 따라서, 소형 어뢰는 대략 18.5 인치의 전체 길이 및 대략 10 파운드 미만의 중량을 가진다. 그러므로, 이러한 소형 어뢰는 소형 UAV들에 장착되고 UAV들로부터 발사되는데 아주 적합한 동시에, 또한 더 큰 UAV들 및 종래의 유인 항공기의 어뢰 장착 용량을 증가시킨다.
일 실시예에 따라서, 소형 어뢰는 접촉 및 부착 조립체와, 적어도 하나 또는 그보다 많은 가연성 요소(들), 예를 들어 마그네슘 또는 망간 합금을 포함하는 챔버, 및 점화 조립체를 포함할 수 있다. 접촉 및 부착 조립체는 어뢰를 선박의 선체에 부착할 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 가연성 요소(들)는 챔버를 통해서 그리고 선박의 선체를 향해 구동 기구에 의해서 이동될 수 있다. 점화 조립체는 하나 또는 그보다 많은 가연성 요소(들)를 점화할 수 있고 점화된 요소(들)를 챔버로부터 방출할 수 있다. 구동 기구는 선박의 선체에 맞닿게 점화된 요소를 위치시킬 수 있으며, 여기서 연소 요소(들)의 고온의 열이 선박의 선체를 관통하는 구멍을 용융시킬 수 있다. 소형 어뢰는 또한, 흘수선(water line) 아래의 물을 통해서 어뢰를 추진시키고 조종하도록 작동할 수 있는 추진 및 조종 조립체를 포함할 수 있다. 소형 어뢰는 또한, 물을 통과하여 선박의 선체를 향해 어뢰를 유도하기 위해서 추진 및 조종 조립체를 제어하는 항법(navigation) 및 안내 조립체를 포함할 수 있다. 상기 장치는 또한, 선박의 선체의 위치에 관한 정보를 가로채고(intercept) 그 정보를 항법 및 안내 조립체와 통신하는 타겟팅 센서 및 안내 변환기 조립체를 포함할 수 있다. 항법 및 안내 조립체는 물을 통과하여 선박의 선체로 소형 어뢰를 유도하기 위해서 추진 및 조종 조립체를 제어하는데 통신 정보를 이용할 수 있다.
도면들 및 명세서에서, 경량 소형 어뢰 장치(12)는, 경량 소형의 어뢰 장치를 부착하도록 작동할 수 있는 접촉 및 부착 조립체(22)로서, 상기 접촉 및 부착 조립체(22)가 선박의 선체와 접촉하는 것에 응답하여 선박의 선체에 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 부착하도록 작동할 수 있는, 접촉 및 부착 조립체(22)와; 상기 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결되며, 챔버(24) 내에서 이동가능한 하나 이상의 가연성 요소(132), 및 상기 장치를 선박의 선체에 부착하는 접촉 및 부착 조립체(22)에 응답하여 챔버(24)로부터 그리고 선박의 선체를 향해 하나 이상의 가연성 요소(132)를 구동시키도록 작동할 수 있는 구동 기구(128)를 포함하는 챔버(24); 및 상기 접촉 및 부착 조립체(22)에 연결되며, 하나 이상의 가연성 요소(132)가 선박의 선체를 향해 구동될 때 하나 이상의 가연성 요소(132)를 점화시키도록 작동할 수 있는 점화 조립체(74)를 포함하는 것으로 개시된다.
일 변형예에서, 상기 장치는 점화 조립체(74)에 의해 점화될 때 산화하도록 구성되는 하나 이상의 가연성 요소(132)를 더 포함한다. 다른 변형예에서, 상기 장치는 적어도 마그네슘으로 구성되는 하나 이상의 가연성 요소(132)를 더 포함한다. 또 다른 변형예에서, 상기 장치는 타겟 선박 선체 금속의 용융 온도보다 더 높은 연소 온도를 갖는 하나 이상의 가연성 요소(132)를 더 포함한다. 역시 또 다른 변형예에서, 상기 장치는 하나 이상의 영구 자석을 포함하는 영구 자석 조립체(32)를 포함하는 접촉 및 부착 조립체(22)를 더 포함한다.
일 예에서, 상기 장치는 하나 이상의 가연성 요소(132)의 연소 온도보다 더 높은 용융 온도를 갖는 세라믹 재료로 구성되는 챔버(24)의 적어도 일부분을 더 포함한다. 다른 예에서, 상기 장치는 복수의 가연성 요소(132)들 및 스프링 구동 기구(128)를 포함하는 챔버(24)를 더 포함하며, 스프링 구동 기구(128)는 복수의 가연성 요소(132)들을 챔버(24)로부터 점화 조립체를 향해 구동시키며, 점화 조립체(74)는 복수의 가연성 요소(132)들을 순차적으로 점화시키도록 작동할 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 장치는 챔버(24)가 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 원호 형태로(through arc) 그리고 회전으로 이동할 수 있게 하는 중공형 유니버설 조인트에 의해 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결되는 챔버(24)를 더 포함한다. 역시 또 다른 예에서, 상기 장치는 무인 항공기, 종래의 유인 대함 항공기, 및 종래의 유인 대잠 항공기에 장착되고 발사되도록 구성된 장치를 더 포함한다.
일 예에서, 상기 장치는 접촉 및 부착 조립체(22), 및 챔버(24)에 작동가능하게 연결되는 추진 및 조종 조립체(26)를 더 포함하며, 그 추진 및 조종 조립체(26)는 상기 장치를 물을 통해 추진 및 유도하도록 작동할 수 있다. 다른 예에서, 상기 장치는 추진 및 조종 조립체(26)와 작동가능하게 통신하는 항법 안내 조립체(48)를 더 포함하며, 그 항법 안내 조립체(48)는 상기 장치를 물을 통해 유도하기 위해 추진 및 조종 조립체(26)를 제어하도록 작동할 수 있다. 또 다른 예에서, 상기 장치는 항법 안내 조립체(48)와 작동가능하게 통신하는 타겟팅 센서 조립체를 더 포함하며, 그 타겟팅 센서 조립체는 선박 선체의 위치에 관한 정보를 가로채고 그 정보를 항법 안내 조립체(48)에 제공하도록 작동할 수 있으며, 그 항법 안내 조립체(48)는 타겟팅 센서 조립체에 의해 제공된 정보를, 물을 통해 선박 선체의 위치로 상기 장치를 유도하기 위해 추진 및 조종 조립체(26)를 제어하는데 이용하도록 작동할 수 있다.
일 양태에서, 선박 선체를 손상시키는데 경량 소형 어뢰 장치(12)를 이용하는 방법이 개시되며, 그 방법은 상기 장치에 접촉 및 부착 조립체(22)를 제공하고 접촉 및 부착 조립체(22)를 흘수선 아래의 선박 선체에 접촉시킴으로써 상기 장치를 흘수선 아래의 선박 선체에 부착하는 단계와, 상기 장치에 선박 선체의 재료의 용융 온도보다 더 높은 연소 및 산화 온도를 갖는 하나 이상의 가연성 요소(132)를 제공하고 그 하나 이상의 가연성 요소(132)를 점화하는 단계와, 점화된 가연성 요소(132)를 선박 선체의 재료에 맞닿게 결합시키는 단계, 및 점화된 가연성 요소(132)에 의해 선박 선체의 재료의 일부분을 용융시키고 그에 의해서 선박 선체의 재료를 관통하는 구멍을 만들어내는 단계를 포함한다.
일 변형예에서, 상기 방법은 상기 장치에 추진 및 조종 조립체(26)를 제공하고 물을 통해 선박 선체로 상기 장치를 추진 및 유도하는 단계를 더 포함한다. 다른 변형예에서, 상기 방법은 항공기에 상기 장치를 장착하고 항공기로부터 흘수선 아래로 상기 장치를 발사하는 단계를 더 포함한다. 다른 변형예에서, 상기 장치는 상기 장치에 복수의 가연성 요소(132)들을 제공하고 복수의 가연성 요소(132)들의 각각의 가연성 요소(132)를 순차적으로 점화하고 점화된 가연성 요소를 선박 선체의 재료와 결합시키는 단계를 더 포함한다.
일 양태에서, 경량 소형 어뢰 장치(12)가 개시되며, 이 경량 소형 어뢰 장치는 대향하는 전방 단부(16)와 후방 단부(18) 사이에 길이를 갖는 챔버(24)로서 그 챔버(24)의 길이를 통해 연장하는 내측 보어를 가지는 챔버(24)와, 챔버 내측 보어 내의 하나 이상의 가연성 요소(132)와, 챔버 내측 보어 내에 있는 스프링 기구로서 하나 이상의 가연성 요소(132)를 챔버 전방 단부(16)를 향해 압박하는 스프링 기구와, 챔버 전방 단부(16)에 있는 접촉 및 부착 조립체(22)로서, 상기 접촉 및 부착 조립체(22)가 선박의 선체와 접촉하는 것에 응답하여 선박의 선체에 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 부착하도록 작동할 수 있는, 영구 자석 조립체(32)를 포함하는 접촉 및 부착 조립체(22), 및 챔버 전방 단부(16)에 있는 점화 조립체(74)(더 구체적으로, 지지 및 점화 조립체)로서 스프링 기구의 압박에 대항하여 하나 이상의 가연성 요소(132)를 챔버 내측 보어 내에 지지하도록 작동할 수 있으며 하나 이상의 가연성 요소(132)를 점화하고 하나 이상의 가연성 요소(132)를 챔버 내측 보어로부터 방출하도록 작동할 수 있어서 스프링 기구가 하나 이상의 가연성 요소(132)를 챔버 내측 보어를 통해서 그리고 그 후에 선박의 선체 내측으로 압박할 수 있게 하는 점화 조립체(74)(더 구체적으로, 지지 및 점화 조립체)를 포함한다.
일 변형예에서, 상기 장치는 챔버(24)를 더 포함하며, 그 챔버는 챔버(24)가 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 원호 형태로 그리고 회전으로 이동가능 하게 하는 중공형 유니버설 조인트에 의해 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결된다. 다른 변형예에서, 상기 장치는 챔버 내측 보어 내에 포함되는 적어도 마그네슘으로 이루어지는 복수의 분리 요소들 중의 하나인 하나 이상의 가연성 요소(132)와, 챔버 내측 보어를 통해 지지 및 점화 조립체를 향해 복수의 요소들을 압박하는 스프링 기구, 및 스프링 기구의 압박에 대항하여 복수의 요소들을 챔버 내측 보어 내에 지지하도록 작동할 수 있으며 복수의 요소들 중의 하나 이상의 요소를 점화하고 그 후에 챔버 내측 보어 내의 지지로부터 요소들을 방출하도록 작동할 수 있어서 스프링 기구가 복수의 요소들을 챔버 내측 보어를 통해서 그리고 챔버 전방 단부(16)를 향해 압박할 수 있게 하는 점화 조립체(74)(더 구체적으로, 지지 및 점화 조립체)를 더 포함한다.
다른 변형예에서, 상기 장치는 챔버 후방 단부(18)에 있는 추진 및 조종 조립체(26)를 더 포함하며, 그 추진 및 조종 조립체(26)는 상기 장치를 물을 통해 추진되고 유도하도록 작동할 수 있다.
추가의 특징들은 다음의 설명 및 스케치한 도면들에 제시된다.
도 1은 실시예에 따른 장치의 측면도의 예시이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 좌측 편으로부터 취한 장치의 접촉 및 부착 조립체의 정면도의 예시이다.
도 3은 도 2에 도시된 접촉 및 부착 조립체의 후면도의 예시이다.
도 4는 도 3에 도시된 4-4 선을 따른 접촉 및 부착 조립체의 측면도의 예시이다.
도 5는 분해된 중공형 유니버설 조인트의 구성요소 부품들의 예시이다.
도 6은 도 5에 도시된 구성요소 부품들의 위치들로부터 90도 회전되고 분해된 중공형 유니버설 조인트의 구성요소 부품들의 예시이다.
도 7은 조립체로부터 제거된 접촉 및 부착 조립체의 중공형 유니버설 조인트 구성요소의 예시이다.
도 8은 장치의 추진 및 조종 조립체의 예시이다.
도 8a는 도 8의 추진 및 조종 조립체로부터 제거된 피봇 러더(pivoting rudder)를 갖는 조종 조립체 페어링(fairing)의 측면도의 예시이다.
도 9는 도 8에 도시된 조립체의 우측 편으로부터 취한 추진 및 조종 조립체의 후면도의 예시이다.
도 10은 도 8에 도시된 바와 같이 조립체의 좌측 편으로부터 취한 추진 및 조종 조립체의 정면도의 예시이다.
도 11은 연장된 범위의 페어링들을 사용하는 어뢰 장치의 대체 실시예의 예시이다.
도 12는 장치로부터 제거된 대로의 도 11에 도시된 장치의 페어링의 측면도의 예시이다.
도 13은 연장된 범위의 페어링들이 펼쳐진 도 11에 도시된 장치의 예시이다.
도 14는 대용적의 가연성 요소(들)의 봉합을 위해 고용량 나선형 하우징을 이용하는 소형 어뢰 장치의 대체 실시예의 추가 예시이다. 나선형 하우징 실시예는 소형 어뢰의 증가된 치사율을 제공한다.
도 1은 실시예에 따른 장치의 측면도의 예시이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 좌측 편으로부터 취한 장치의 접촉 및 부착 조립체의 정면도의 예시이다.
도 3은 도 2에 도시된 접촉 및 부착 조립체의 후면도의 예시이다.
도 4는 도 3에 도시된 4-4 선을 따른 접촉 및 부착 조립체의 측면도의 예시이다.
도 5는 분해된 중공형 유니버설 조인트의 구성요소 부품들의 예시이다.
도 6은 도 5에 도시된 구성요소 부품들의 위치들로부터 90도 회전되고 분해된 중공형 유니버설 조인트의 구성요소 부품들의 예시이다.
도 7은 조립체로부터 제거된 접촉 및 부착 조립체의 중공형 유니버설 조인트 구성요소의 예시이다.
도 8은 장치의 추진 및 조종 조립체의 예시이다.
도 8a는 도 8의 추진 및 조종 조립체로부터 제거된 피봇 러더(pivoting rudder)를 갖는 조종 조립체 페어링(fairing)의 측면도의 예시이다.
도 9는 도 8에 도시된 조립체의 우측 편으로부터 취한 추진 및 조종 조립체의 후면도의 예시이다.
도 10은 도 8에 도시된 바와 같이 조립체의 좌측 편으로부터 취한 추진 및 조종 조립체의 정면도의 예시이다.
도 11은 연장된 범위의 페어링들을 사용하는 어뢰 장치의 대체 실시예의 예시이다.
도 12는 장치로부터 제거된 대로의 도 11에 도시된 장치의 페어링의 측면도의 예시이다.
도 13은 연장된 범위의 페어링들이 펼쳐진 도 11에 도시된 장치의 예시이다.
도 14는 대용적의 가연성 요소(들)의 봉합을 위해 고용량 나선형 하우징을 이용하는 소형 어뢰 장치의 대체 실시예의 추가 예시이다. 나선형 하우징 실시예는 소형 어뢰의 증가된 치사율을 제공한다.
도 1은 부분 횡단면으로 부품들의 일부를 도시하는 소형 어뢰 장치(12)의 측면도의 예시이다. 설명될 장치(12)의 구성은 그 대부분이 장치의 중심 축선(14) 에 대해 대칭이다. 장치(12)는 장치의 전방 단부(16)로부터 후방 단부(18)까지 대략 18.5 인치의 전체 축방향 길이를 가진다. 장치(12)의 구성요소 부품들은 장치(12)에 그의 의도된 목적을 위한 충분한 구조적 강도를 제공하는 재료들로 구성되며, 여기서 장치는 대략 10 파운드 미만의 중량을 가진다. 특정 재료들로 구성된 구성요소 부품들은 구별될 것이다.
소형 어뢰(12)는 기본적으로, 장치의 전방 단부(16)에 있는 접촉 및 부착 조립체(22)와, 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결되고 그 조립체의 후방으로 연장하는 챔버(24), 및 장치의 후방 단부(18)에서 챔버(24)에 작동가능하게 연결되는 추진 및 조종 조립체(26)로 구성된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 접촉 및 부착 조립체(22)의 주요 구성요소 부품은 환형 영구 자석 조립체(32)이다. 자석 조립체(32)는 하나 또는 그 초과의 실질적으로 평탄한 영구 자석들과, 환형 전방 표면(34) 및 대향하는 실질적으로 평탄한 환형 후방 표면(36)을 포함한다. 자석 조립체 표면(34)은 자석 조립체(32)를 통과하는 중심 보어를 둘러싸는 원통형 내측 표면(38) 및 원통형 외측 표면(42)을 가진다. 두 개의 원통형 표면(38,42)들은 자석 조립체(32) 전방 표면(34)과 자석 조립체(32) 후방 표면(36) 사이에서 축방향으로 연장한다. 자석 조립체 전방 표면(34)은 그 표면이 선박의 선체와 접촉하게 될 때 소형 어뢰(12)를 선박의 선체에 부착하도록 위치된다. 중공형 유니버설 조인트 또는 u-조인트 조립체(92)의 90도 회전 유연성(rotational flexibility) 이외에도 자석 조립체 표면(34)의 자력은 선박이 물을 통해 항행중일 때조차도 장치(12)를 선박의 선체에 유지하기 위한 충분한 부착성과 등각 유체역학(conformal hydrodynamics)을 가진다.
4 개 또는 그 초과의 안내 변환기 조립체(44)들이 원주방향으로 균등하게 이격된 위치들에서 자석 외측 표면(42)에 고정된다. 변환기 조립체(44)들은 장치 중심 축선(14)에 평행하게 위치되거나 지향된다. 조립체(44)들의 음파 신호 수신 표면(46)들이 장치의 전방으로 향한다. 안내 변환기 조립체(44)들은 타겟팅 센서들로서의 기능을 한다.
음파 항법 안내 조립체(48)가 자석 조립체의 후방 표면(36)에 고정된다. 음파 항법 안내 조립체(48)는 안내 변환기 조립체(44)들과 통신하고 그로부터 신호들을 수신한다.
제어 시스템(52), 예를 들어 중앙 처리 장치(CPU)(52)가 자석 조립체 후방 표면(36)에 고정된다. CPU는 안내 변환기 조립체(44)들 및 음파 항법 안내 조립체(48)와 통신하며 이들 조립체들의 작동들을 제어한다. CPU는 또한 추진 및 조종 조립체(26)와 통신하며 이 조립체의 작동을 제어한다.
전력 공급원(54)이 또한 자석 후방 표면(36)에 및/또는 챔버(24)와 나란히 고정된다. 전력 공급원(54)은 하나 또는 그 초과의 배터리들로 구성되며 안내 변환기 조립체(44)들, 음파 항법 안내 조립체(48), CPU(52) 그리고 추진 및 조종 조립체(26)와 통신하며 이들 모든 구성요소들에 전력을 제공한다.
한 쌍의 테더(tether; 114)들이 접촉 해제 기구(56)들에 연결되며 자석 조립체 외측 표면(42)의 정반대 대향 측면들에서 자석 조립체(32)에 고정된다. 각각의 기구(56)는 기저부(62)에 연결되는 원통형 하우징(58)을 가진다. 각각의 기저부(62)는 자석 조립체의 후방 표면(36)에 고정된다. 원통형 하우징(58)들은 자석 조립체의 외측 표면(42)의 정반대 대향 측면들에 위치되며, 여기서 원통형 하우징들의 중심 축선들은 장치 중심 축선(14)과 평행하게 정렬된다. 플런저(64)는 하우징을 통한 전후방으로의 축방향 왕복 운동들을 위해 각각의 원통형 하우징(58) 내에 장착된다. 각각의 플런저(64)는 전방 접촉 단부(66) 및 축방향 대향 후크 단부(68)를 가진다. 원통형 하우징(54)들 내의 스프링(72)들은 플런저(64)들을 도 1 및 도 4에 도시된 그들의 위치들로 전방으로 편향시킨다.
점화 조립체(74)(더 구체적으로, 지지 및 점화 조립체)는 자석 전방 표면(34)의 중심에서 자석 조립체(32)에 고정된다. 점화 조립체(74)(더 구체적으로, 지지 및 점화 조립체)는 자석 조립체 중심 보어를 반경방향으로 가로지르고 그 후에 자석 조립체의 원통형 내측 표면(38)의 대향 측면들을 축방향으로 가로질러 연장하는 평탄 스트립으로서 형성된다. 스트립(74)은 전류가 공급될 때 점화 및 연소될 재료, 예를 들어 마그네슘 또는 마그네슘 합금으로 구성된다. 스트립(74)은 CPU(54)를 통해 전력 공급원(52)과 통신되게 연결되며 그 스트립의 점화는 CPU에 의해 제어된다.
원통형 하우징(82)은 자석 조립체의 중심 보어 내측으로 연장하며 자석 조립체 내측 표면(38) 및 자석 후방 표면(36)의 일부에 고정된다. 원통형 하우징(82)은 도 1 및 도 5에 도시된다. 원통형 하우징(82)은 자석 조립체(32)의 원통형 내측 표면(38)에 끼워 맞춰지고 그에 고정되는 더 작은 원통형 부분(84)을 가진다. 하우징(82)의 더 큰 원통형 부분(86)은 자석 조립체 후방 표면(36)에 고정되며 더 큰 원통형 부분이 유지 링(102)과 교차할 때 후방으로 돌출한다. 원통형 하우징(82)은 고 내열성 재료, 예를 들어 세라믹 재료로 구성된다.
중공형 유니버설 조인트 또는 중공형 u-조인트 조립체(92)는 원통형 하우징(82)의 더 큰 부분(86)의 내측에 고정된다. 중공형 u-조인트 조립체(92)는 원통형 전방 부분(94) 및 원통형 후방 부분(96)으로 구성된다. 조인트 전방 부분(94)은 그의 외측 표면에 고정되는 베어링 링(98)을 가진다. 베어링 링(98)은 원통형 하우징(82)의 더 큰 부분(86)의 내측 표면과 경계를 이루며, 그에 의해서 중공형 u-조인트 조립체(92)를 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결한다. 유지 링(retaining ring)(102)은 중공형 u-조인트 전방 부분(94)을 하우징(82)에 고정하도록 원통형 하우징(82)의 더 큰 부분(86) 내측에 압입(press-fit)된다. 베어링 링(98)은 중공형 u-조인트 조립체(92)가 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 장치 중심 축선(14)을 중심으로 자유롭게 회전하는 것을 허용한다. 유지 링(102)은 중공형 u-조인트 조립체(92)가 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 축방향으로 이동되는 것을 방지한다. 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 중공형 u-조인트 조립체 전방 부분(94)은 전방 부분의 정반대 대향 측면들에 한 쌍의 후방 돌출 플랜지(104)들을 가진다. 각각의 플랜지(104)들은 플랜지로부터 반경방향 외측으로 돌출하는 피봇 기둥(pivot post)(106)을 가진다. 중공형 u-조인트 조립체 후방 부분(96)은 또한, 후방 부분(96)의 정반대 대향 측면들에서 전방으로 돌출하는 한 쌍의 플랜지(108)들을 가진다. 각각의 이들 플랜지(108)들은 피봇 기둥 구멍(112)을 가진다. 도 5에서 볼 수 있듯이, u-조인트 전방 부분(94)의 피봇 기둥(106)은 u-조인트 후방 부분(96)의 피봇 기둥 구멍(112)들에 결합하여 두 개의 부분들 사이에 피봇 연결을 형성함으로써 두 부분들이 90도 각도로 피봇하는 것을 허용한다.
베어링 링(98) 및 조인트 전방 부분(94)과 조인트 후방 부분(96) 사이의 조인트 조립체는 함께, 접촉 및 부착 조립체(22)와 조인트 후방 부분(96) 사이에 중공형 유니버설 조인트를 형성하며, 이 조인트는 조인트 후방 부분(96)이 장치(12)의 중심 축선(14) 주위에서 자유롭게 회전할 수 있게 하며 조인트 후방 부분(96)이 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 180도의 원호 형태로 이동하는 것을 허용한다.
한 쌍의 테더(114)들은 조인트 조립체 후방 부분(96)의 정반대 대향 측면들에 고정된다. 테더(114)들은 작은 링크 체인(link chain)들로서 스케치된 도면들에 도시된다. 그러나, 다른 동등한 가요성 코드들이 링크 체인들을 대체할 수 있다. 테더들은 조인트 조립체 후방 부분(96)으로부터 하니스(harness) 접촉 해제 기구(56)들의 플런저 후크 단부(68)들까지 연장한다. 하니스 접촉 해제 기구(56)들의 스프링(72)들은 스프링들이 하니스 접촉 해제 기구(56)들과 조인트 조립체 후방 부분(96) 사이에서 연장함에 따라 테더(114)들을 팽팽하게 당긴다. 이런 방식으로, 테더(114)들은 조인트 후방 중공형 u-조인트 조립체(96)를 도 1에 도시된 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 정위치에 유지하며 중공형 u-조인트 조립체의 후방 부분(96)이 접촉 및 부착 조립체에 대해 피봇하는 것을 방지한다.
관형 챔버(24)는 접촉 및 부착 조립체(22)와 추진 및 조종 조립체(26) 사이에 작동가능하게 연결된다. 챔버(24)는 원통형 외측 표면(116) 및 원통형 내측 표면(118)을 가진다. 챔버(24)는 후방 u-조인트 조립체(96)와 챔버의 축방향 대향 후방 단부(124) 사이에서 전방으로 연장하는 직선 길이(전방 단부(122))를 가진다. 챔버 전방 단부(122)는 개방되어 있고 조인트 조립체 후방 부분(96)의 내측으로 연장하며 그에 고정됨으로써, 챔버(24)를 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결한다. 챔버 후방 단부(124)는 폐쇄되어 있고 추진 및 조종 조립체(26)에 고정된다. 챔버(24)는 조인트 조립체 후방 부분(96), 중공형 u-조인트 조립체 전방 부분(94) 및 원통형 하우징(82)의 더 작은 부분(86)의 내경 치수와 실질적으로 동일한 내경 치수를 가진다. 따라서, 챔버 후방 단부(124)로부터 챔버(24)를 통해, 조인트 조립체(92)를 통해 그리고 영구 자석 조립체(32)를 통해 연장하는 연속적인 내측 보어가 있다.
스프링 구동 기구(128)는 챔버 후방 단부(124)에서 챔버(24) 내에 위치된다. 스프링 구동 기구(128)는 코일 스프링으로서 스케치된 도면들에 예시된다. 다른 동등한 스프링 구동 기구들이 코일 스프링 대신에 사용될 수 있다. 스프링 구동 기구(128)는 도 1에 압축된 상태로 도시된다. 스프링 구동 기구(128)는 그의 비압축 상태에서 챔버(24), 중공형 u-조인트 조립체(92) 및 자석 조립체(32)를 통해 형성된 연속적인 내측 보어를 통해 전체적으로 연장한다.
복수의 가연성 요소(132)들이 챔버(24), 중공형 u-조인트 조립체(92) 및 원통형 하우징(82) 내에 포함되어 있다. 인접한 가연성 요소(132)들은 예를 들어, 짧은 코드(도시 않음)에 의해 함께 연계되어 있다. 스프링 구동 기구(128)는 가연성 요소(132)들의 전방 단부가 점화 조립체(74)(더 구체적으로, 지지 및 점화 조립체)에 대해 맞물려 그에 의해 유지되는 소형 어뢰 장치(12)의 전방 단부(16)를 향해 가연성 요소(132)들을 압박한다. 각각의 가연성 요소(132)들은 스프링 구동 기구(128)에 의해서 챔버(24), 중공형 u-조인트 조립체(92) 및 원통형 하우징(82)을 통해서 쉽게 구동 및 이동될 수 있는 구형 형상을 가진다. 각각의 요소(132)들은 쉽게 점화될 수 있고 점화될 때 산화되어 금속 선박의 선체를 관통해 용융시키기에 충분히 높은 연소 온도에서 연소될 마그네슘 또는 마그네슘 합금과 같은 가연성 재료로 구성된다.
도 8은 장치(12)와 함께 사용하기 위한 추진 및 조종 조립체의 예시이다. 도 8a는 도 8의 추진 및 조종 조립체로부터 제거되는 피봇 러더를 갖는 조종 조립체 페어링의 측면도의 예시이다. 추진 및 조종 조립체(26)는 물을 통해 타겟 선박의 선체로 장치(12)를 구동시키도록 작동할 수 있다. 추진 및 조종 조립체(26)는 CPU(52)와 통신되게 연결되며 CPU로부터 수신된 신호들에 응답하여 작동한다. 추진 및 조종 조립체(26)는 프로펠러(136)들을 각각 회전 구동시키는 한 쌍의 전기 모터(134)들을 포함한다. 추진 및 조종 조립체(26)는 또한, CPU(52)로부터 수신된 신호들에 응답하여 물을 통해 장치(12)를 조종하는 한 쌍의 피봇 러더(138)들을 포함한다. 도 9는 도 8에 도시된 조립체의 우측 편으로부터 취한 추진 및 조종 조립체의 후면도의 예시이다. 도 10은 도 8에 도시된 바와 같은 조립체의 좌측 편으로부터 취한 추진 및 조종 조립체의 정면도의 예시이다.
도 11 내지 도 13은 한 쌍의 연장된 범위의 페어링(142)들이 장치에 부가되어 있는 장치의 대체 실시예를 도시한다. 페어링(142)들은 연결부(144)들을 피봇시킴으로써 챔버(24)의 정반대 대향 측면들에 부착된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 페어링(142)들은 처음에, 장치가 UAV에 장착되고 UAV에 의해 발사될 때 챔버(24)의 대향 측면들을 따라 연장되게 위치된다. 도 12는 도 11에 또한 도시된 연장된 범위의 페어링(142)에 대한 회전된 뷰(view)를 포함한다. 일단 수중에 그리고 수위 아래에 있다면, 페어링(142)들은 도 13에 도시된 페어링들의 위치들로 펼쳐지는데, 이 위치에서 페어링들은 소형 어뢰 장치가 물을 통해 운행할 때 소형 어뢰 장치(12)의 항속거리를 증가시킬 수 있다.
상기 장치의 부가의 대체 실시예가 도 14에 도시된다. 본 실시예에서, 직선의 관형 챔버(24)가 나선형 관형 챔버(148)로 대체된다. 나선형 관형 챔버(148)는 장치에 장착될 수 있는 가연성 요소(132)들의 수를 증가시킨다. 아래에서 더 충분하게 설명하는 바와 같이, 도 14에 도시된 실시예의 작동은 도 1에 도시된 실시예의 작동과 실질적으로 동일하다.
상기 장치(12)는 원격 음파 센서에 의해 탐지되는 선박에 대한 일반적인 지리학적 구역으로 UAV에 의해 운반되도록 설계된다. 상기 장치(12)는 수상함들 및 잠수함들 모두에 대해 효과적일 수 있게 설계된다. 원격 음파 센서에 의한 선박의 탐지 이후에, 상기 장치(12)를 장착한 UAV가 탐지된 선박의 일반적인 지리학적 구역에 상기 장치(12)를 발사하거나 배치할 것이다. 상기 장치(12)에 부착된 소형 낙하산은 UAV로부터 수면으로 상기 장치가 천천히 낙하하는 것을 허용할 것이다. 일단 수중에 있다면, CPU(52)는 낙하산을 해체하고, 안내 변환기 조립체(44)들에 의해 선박 선체를 타겟팅하며 음파 항법 안내 조립체(48) 그리고 추진 및 조종 조립체(26)를 이용하여 타겟 선체로 운행하도록 상기 장치(12)를 제어할 것이다.
타겟 선박 선체에 도달될 때, 상기 장치(12)는 영구 자석 조립체(32)에 의해 선박 선체의 금속에 부착될 것이다. 선박 선체에 대한 자석 조립체(32)의 부착은 하니스 접촉 해제 기구(56)의 플런저(64)들을 내리눌러서 테더(114)들이 플런저 후크 단부(68)들로부터 분리되게 하고 중공형 u-조인트 조립체 후방 부분(96)이 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 자유롭게 회전 및 피봇하게 한다. 이는 상기 장치의 챔버(24)가 장치의 중심 축선(14) 주위에서 회전하고 90도까지 피봇하도록 허용하여 챔버(24)가 이동하는 선박 선체의 유체역학적 힘들에 순응하게 한다. 하니스 접촉 해제 기구(56)의 해제는 또한, CPU(52)가 점화 조립체(74)(더 구체적으로, 지지 및 점화 조립체)의 전기 점화를 동시에 유발하게 한다. 이는 차례로 가연성 요소(132)들 중의 최전방 가연성 요소를 점화 및 해제시켜 구동 기구(128)에 의해 전방으로 이동되고 선박 선체에 맞닿게 결합되게 한다. 일단 점화되면, 가연성 요소(132)의 연소 온도는 가연성 요소에 의해 결합된 선박의 선체의 구역이 용융되게 할 것이며 타겟 선박의 선체를 관통해 천공될 것이다. 하나의 가연성 요소(132)의 연소가 완료되자마자 곧이어 구동 기구(128)에 의해 선박 선체의 용융 구역에 대해 가압되는 다음의 정렬된 가연성 요소를 점화한다. 이는 연소중인 가연성 요소(132)들이 선박 선체를 관통해 구멍을 천공할 때까지 계속된다.
본 발명에서 설명되고 예시된 장치 및 그의 사용 방법의 구성에 있어서 개시의 범주로부터 이탈함이 없이 다양한 변경들이 이루어질 수 있기 때문에, 전술한 설명에 포함되거나 첨부 도면들에 도시된 모든 사항은 제한적인 것이라기보다는 예시적인 것으로서 해석되어야 함이 의도된다. 따라서, 본 개시의 폭과 범주는 전술한 전형적인 실시예들의 어느 것에 의해서도 제한되어서는 안 되며, 다만 본 발명에 첨부된 다음의 특허청구범위 및 그들의 균등물들에 따라서만 규정되어야 한다.
Claims (15)
- 경량 소형의 어뢰 장치(12)로서,
상기 경량 소형의 어뢰 장치를 부착하도록 작동할 수 있는 접촉 및 부착 조립체(22)로서, 상기 접촉 및 부착 조립체(22)가 선박의 선체와 접촉하는 것에 응답하여 선박의 선체에 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 부착하도록 작동할 수 있는, 접촉 및 부착 조립체(22);
상기 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결되는 챔버(24)로서, 상기 챔버(24)가 챔버(24) 내에서 이동가능한 하나 이상의 가연성 요소(132)를 포함하며, 상기 챔버(24)가 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 선박의 선체에 부착하는 접촉 및 부착 조립체(22)에 응답하여 챔버(24)로부터 그리고 선박의 선체를 향해 하나 이상의 가연성 요소(132)를 구동시키도록 작동가능한 구동 기구(128)를 포함하는, 챔버(24); 및
상기 접촉 및 부착 조립체(22)에 연결된 점화 조립체(74)로서, 하나 이상의 가연성 요소(132)가 선박의 선체를 향해 구동될 때 하나 이상의 가연성 요소(132)를 점화하도록 작동할 수 있는, 점화 조립체(74);를 포함하는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 가연성 요소(132)는 점화 조립체(74)에 의해서 점화될 때 산화되도록 구성되는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 하나 이상의 가연성 요소(132)는 적어도 마그네슘으로 구성되는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 가연성 요소(132)는 타겟 선박 선체 금속의 용융 온도보다 더 높은 연소 온도를 가지는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 접촉 및 부착 조립체(22)는 하나 이상의 영구 자석을 포함하는 영구 자석 조립체(32)를 포함하는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버(24)의 적어도 일부분은 하나 이상의 가연성 요소(132)의 연소 온도보다 더 높은 용융 온도를 갖는 세라믹 재료로 구성되는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 챔버(24)는 복수의 가연성 요소(132)들 및 스프링 구동 기구(128)를 포함하며, 상기 스프링 구동 기구(128)는 챔버(24)로부터 점화 조립체를 향해 복수의 가연성 요소(132)들을 구동시키며, 상기 점화 조립체(74)는 복수의 가연성 요소(132)들을 순차적으로 점화시키도록 작동할 수 있는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 챔버(24)는 접촉 및 부착 조립체(22)에 대해 챔버(24)가 원호 형태로 그리고 회전으로 이동가능하게 하는 중공형 유니버설 조인트에 의해 접촉 및 부착 조립체(22)에 작동가능하게 연결되는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경량 소형의 어뢰 장치는 무인 항공기, 종래의 유인 대함 항공기, 및 종래의 유인 대잠 항공기에 장착되고 발사되도록 구성되는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 접촉 및 부착 조립체(22) 및 챔버(24)에 작동가능하게 연결되는 추진 및 조종 조립체(26)를 더 포함하며, 상기 추진 및 조종 조립체(26)는 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 물을 통해서 추진하고 유도하도록 작동할 수 있는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 10 항에 있어서,
상기 추진 및 조종 조립체(26)와 작동가능하게 통신하는 항법 안내 조립체(48)를 더 포함하며, 상기 항법 안내 조립체(48)는 추진 및 조종 조립체(26)를 제어하여 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 물을 통해서 유도하도록 작동할 수 있는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 제 11 항에 있어서,
상기 항법 안내 조립체(48)와 작동가능하게 통신하는 타겟팅 센서 조립체를 더 포함하며, 상기 타겟팅 센서 조립체는 선박 선체의 위치에 관한 정보를 가로채고 그 정보를 항법 안내 조립체(48)에 제공하도록 작동할 수 있으며, 상기 항법 안내 조립체(48)는 타겟팅 센서 조립체에 의해 제공된 정보를 이용하여 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 물을 통해서 선박 선체의 위치로 유도하기 위해 추진 및 조종 조립체(26)를 제어하도록 작동할 수 있는,
경량 소형의 어뢰 장치.
- 경량 소형의 어뢰 장치(12)를 이용하여 선박 선체를 손상시키는 방법으로서,
상기 경량 소형의 어뢰 장치에 접촉 및 부착 조립체(22)를 제공하고 흘수선(water line) 아래의 선박 선체를 접촉 및 부착 조립체(22)와 접촉시킴으로써 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 흘수선 아래의 선박 선체에 부착시키는 단계;
선박 선체의 재료의 용융 온도보다 더 높은 연소 및 산화 온도를 가지는 하나 이상의 가연성 요소(132)를 상기 경량 소형의 어뢰 장치에 제공하고 하나 이상의 가연성 요소(132)를 점화하는 단계;
선박 선체의 재료에 맞닿게 점화된 가연성 요소(132)를 결합시키는 단계; 및
선박 선체 재료의 일부분을 점화된 가연성 요소(132)로 용융시키고 그에 의해서 선박 선체 재료를 통과하는 구멍을 생성하는 단계;를 포함하는,
경량 소형의 어뢰 장치를 이용하여 선박 선체를 손상시키는 방법.
- 제 13 항에 있어서,
상기 경량 소형의 어뢰 장치에 추진 및 조종 조립체(26)를 제공하고 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 물을 통해서 선박 선체로 추진 및 유도하는 단계를 더 포함하는,
경량 소형의 어뢰 장치를 이용하여 선박 선체를 손상시키는 방법.
- 제 13 항에 있어서,
ⅰ) 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 항공기에 장착하고 상기 경량 소형의 어뢰 장치를 항공기로부터 흘수선 아래로 발사하는 단계; 및
ⅱ) 상기 경량 소형의 어뢰 장치에 복수의 가연성 요소(132)들을 제공하고 복수의 가연성 요소(132)들의 각각의 가연성 요소(132)를 순차적으로 점화하며 점화된 가연성 요소를 선박 선체 재료와 결합시키는 단계; 중의 하나 이상의 단계를 더 포함하는,
경량 소형의 어뢰 장치를 이용하여 선박 선체를 손상시키는 방법.
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