KR102105574B1 - 파쇄 탄자 및 이를 포함하는 파쇄탄 - Google Patents

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Abstract

청동 분말을 이용하여 제조되되, 직경이 5.5 내지 6.0 mm의 원통형상으로 중앙부분에서 전단부로 갈수록 곡률 반경이 45 내지 50 mm가 되도록 완만하게 내측으로 경사진 형태의 중단부와, 전단 꼭지점에서의 내측 각도가 85 내지 95도인 원뿔형상의 전단부와, 상기 중단부 후방 선단에서 45 내지 55도의 경사 각도로 8.5 내지 9.0 mm의 길이만큼 연장 형성되는 후단부를 가지는 형태로 제조되며, 상기 청동 분말은, 구리(Cu) 91.49-93.5 중량%, 주석(Sn) 6.48-8.49 중량%, 철(Fe) 0.009-0.017 중량%, 니켈(Ni) 0.002 중량%, 알루미늄 0.0003 중량%, 아연 0.002-0.003 중량%, 마그네슘 0.0001 중량%, 납(Pb) 0.0009 중량%를 포함하고, 상기 파쇄 탄자는 금속사출성형 방식으로 제조되며, 상기 파쇄 탄자는, 적어도 625 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖는 상기 청동 분말을 바인더와 혼합하여 혼합체를 제조한 후에, 사출성형 공정을 통해 원하는 형상을 제조하고, 상기 바인더를 제거하는 방식으로 제조되되 소결을 진행하지 않으며, 상기 바인더로 사용되는 파라핀왁스를 용융시킬 수 있도록 200-220℃의 온도를 가하여 상기 청동 분말 및 바인더를 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고, 혼합된 재료를 제품 형상으로 가공하기 위하여 금형에서 사출하며, 혼합된 상기 바인더의 제거를 위하여 아세톤을 포함하는 용제를 사용하거나, 질소 분위기 혹은 수소 분위기와 약 280-320℃의 온도에서 탈지시키며, 상기의 과정으로 제조된 파쇄 탄자는 66 내지 91 Hv의 경도를 구비하고, 파쇄탄자의 표적 충돌 시 파괴가 용이하여 도탄에 의한 피해를 방지하도록 파쇄되는 파쇄탄자 및 이를 포함하는 파쇄탄을 제공할 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서 제공되는 파쇄 탄자 및 이를 포함하는 파쇄탄은 파쇄 탄자로서의 물성치를 충족시키면서 표적과의 충돌 시 도탄에 의해 피해를 발생시키지 않도록 파쇄될 수 있다.

Description

파쇄 탄자 및 이를 포함하는 파쇄탄{FRANGIBLE BULLET AND FRANGIBLE PROJECTILES COMPRISING THE SAME}
본 발명은 본 발명은 청동 분말을 이용하여 제조된 파쇄 탄자를 제공하되, 전반적으로 원통형상이면서 전단부가 원뿔형상을 갖도록 분말야금 방식 또는 금속사출성형 방식으로 제조함으로써, 파쇄 탄자로서의 물성치를 충족시키면서 표적과의 충돌 시 도탄에 의해 피해를 발생시키지 않도록 파쇄될 수 있는 파쇄 탄자 및 이를 포함하는 파쇄탄에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 파쇄탄은 발사된 파쇄 탄자가 표적에 충돌한 후에 작은 입자로 파쇄되어 도탄이 방지되는 탄환을 의미한다.
이러한 파쇄탄은 1900년대 미국의 한 놀이공원 사격 연습장에서 발사보통탄이 도비되어 인명사고가 발생하면서 도탄에 의한 피해가 없는 안전한 탄환에 대한 연구로부터 개발되었다.
그리고, 파쇄탄은 군사 작전 시 시설 및 장비 보호가 필요한 도심지역, 비행기 내부, 원자력 시설, 화력 시설 등에서 수행되는 작전 및 전투에 사용될 수 있고, 대테러작전에서 인질 구출 시 도탄에 의한 인질 및 아군의 2차적 피해를 방지하게 위해 사용될 수 있다.
상술한 바와 같은 파쇄탄의 파쇄 메커니즘은 응력을 제거하면 변형된 물체가 원래 상태로 돌아오며 훅의 법칙을 따르는 탄성거동(Elastic Behavior), 응력이 가해졌을 때 물체에 영구적인 변형이 발생화는 소성거동(Plastic Behavior), 재료가 외력에 의해 소성거동을 거의 동반하지 않고 파괴되는 취성파괴(Brittle Fracture) 등을 고려할 수 있다.
특히, 파쇄탄의 취성파괴는 일반적으로 구조 및 재료의 불균일성에 의해 발생할 수 있고, 파쇄 탄자가 표적에 충돌할 때 재료 내 존재하는 기공 등에 의해 퓌성파괴를 발생시켜 파쇄 탄자가 파쇄될 수 있다.
상술한 바와 같이 도탄에 의해 피해를 발생시키지 않은 파쇄 탄자와 이를 포함하는 파쇄탄에 대한 지속적인 연구 개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0146673호(1998.05.12.등록)
본 발명은 청동 분말을 이용하여 제조된 파쇄 탄자를 제공하되, 전반적으로 원통형상이면서 전단부가 원뿔형상을 갖도록 분말야금 방식 또는 금속사출성형 방식으로 제조함으로써, 파쇄 탄자로서의 물성치를 충족시키면서 표적과의 충돌 시 도탄에 의해 피해를 발생시키지 않도록 파쇄될 수 있는 파쇄 탄자 및 이를 포함하는 파쇄탄을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 구리(Cu)와 주석(Sn)을 포함하는 청동 분말을 이용하여 파쇄 탄자를 제조하되, 분말야금 방식의 경우 청동분말이 140-325 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖도록 제조되며, 질소 분위기에서 260-400℃의 온도 범위에서 열처리하고, 금속사출성형 방식의 경우 적어도 625 메쉬(mesh) 이상의 청동분말을 사출 및 탈지 후 소결 없이 처리함으로써, 금속 원소의 경제성 및 유해성을 고려할 수 있을 뿐만 아니라 적절한 운동에너지 및 원활한 총기 작동을 위한 압력이 생성될 수 있는 중량을 갖도록 제조할 수 있는 파쇄 탄자 및 이를 포함하는 파쇄탄을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 청동 분말을 이용하여 제조되되, 직경이 5.5 내지 6.0 mm의 원통형상으로 중앙부분에서 전단부로 갈수록 곡률 반경이 45 내지 50 mm가 되도록 완만하게 내측으로 경사진 형태의 중단부와, 전단 꼭지점에서의 내측 각도가 85 내지 95도인 원뿔형상의 전단부와, 상기 중단부 후방 선단에서 45 내지 55도의 경사 각도로 8.5 내지 9.0 mm의 길이만큼 연장 형성되는 후단부를 가지는 형태로 제조되며, 상기 청동 분말은, 구리(Cu) 91.49-93.5 중량%, 주석(Sn) 6.48-8.49 중량%, 철(Fe) 0.009-0.017 중량%, 니켈(Ni) 0.002 중량%, 알루미늄 0.0003 중량%, 아연 0.002-0.003 중량%, 마그네슘 0.0001 중량%, 납(Pb) 0.0009 중량%를 포함하고, 상기 파쇄 탄자는 금속사출성형 방식으로 제조되며, 상기 파쇄 탄자는, 적어도 625 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖는 상기 청동 분말을 바인더와 혼합하여 혼합체를 제조한 후에, 사출성형 공정을 통해 원하는 형상을 제조하고, 상기 바인더를 제거하는 방식으로 제조되되 소결을 진행하지 않으며, 상기 바인더로 사용되는 파라핀왁스를 용융시킬 수 있도록 200-220℃의 온도를 가하여 상기 청동 분말 및 바인더를 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고, 혼합된 재료를 제품 형상으로 가공하기 위하여 금형에서 사출하며, 혼합된 상기 바인더의 제거를 위하여 아세톤을 포함하는 용제를 사용하거나, 질소 분위기 혹은 수소 분위기와 약 280-320℃의 온도에서 탈지시키며, 상기의 과정으로 제조된 파쇄 탄자는 66 내지 91 Hv의 경도를 구비하고, 파쇄탄자의 표적 충돌 시 파괴가 용이하여 도탄에 의한 피해를 방지하도록 파쇄되는 파쇄탄자를 제공할 수 있다.
또한, 상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 파쇄 탄자와, 상기 파쇄 탄자에 결합되는 파쇄탄피와, 상기 파쇄탄피의 내부에 충진되어 연소를 통해 상기 파쇄 탄자를 발사시키면서 연소열을 제공하는 추진제와, 상기 파쇄탄피의 후단부에 구비되어 후방으로부터 가해진 충격을 통해 폭발하여 상기 추진제를 연소시키는 뇌관을 포함하되, 상기 파쇄 탄자는 청동 분말을 이용하여 제조되되, 직경이 5.5 내지 6.0 mm의 원통형상으로 중앙부분에서 전단부로 갈수록 곡률 반경이 45 내지 50 mm가 되도록 완만하게 내측으로 경사진 형태의 중단부와, 전단 꼭지점에서의 내측 각도가 85 내지 95도인 원뿔형상의 전단부와, 상기 중단부 후방 선단에서 45 내지 55도의 경사 각도로 8.5 내지 9.0 mm의 길이만큼 연장 형성되는 후단부를 가지는 형태로 제조되며, 상기 청동 분말은, 구리(Cu) 91.49-93.5 중량%, 주석(Sn) 6.48-8.49 중량%, 철(Fe) 0.009-0.017 중량%, 니켈(Ni) 0.002 중량%, 알루미늄 0.0003 중량%, 아연 0.002-0.003 중량%, 마그네슘 0.0001 중량%, 납(Pb) 0.0009 중량%를 포함하고, 상기 파쇄 탄자는 금속사출성형 방식으로 제조되며, 상기 파쇄 탄자는, 적어도 625 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖는 상기 청동 분말을 바인더와 혼합하여 혼합체를 제조한 후에, 사출성형 공정을 통해 원하는 형상을 제조하고, 상기 바인더를 제거하는 방식으로 제조되되 소결을 진행하지 않으며, 상기 바인더로 사용되는 파라핀왁스를 용융시킬 수 있도록 200-220℃의 온도를 가하여 상기 청동 분말 및 바인더를 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고, 혼합된 재료를 제품 형상으로 가공하기 위하여 금형에서 사출하며, 혼합된 상기 바인더의 제거를 위하여 아세톤을 포함하는 용제를 사용하거나, 질소 분위기 혹은 수소 분위기와 약 280-320℃의 온도에서 탈지시키며, 상기의 과정으로 제조된 파쇄 탄자는 66 내지 91 Hv의 경도를 구비하고, 상기 파쇄탄자의 표적 충돌 시 파괴가 용이하여 도탄에 의한 피해를 방지하도록 파쇄되는 파쇄탄을 제공할 수 있다.
본 발명은 청동 분말을 이용하여 제조된 파쇄 탄자를 제공하되, 전반적으로 원통형상이면서 전단부가 원뿔형상을 갖도록 분말야금 방식 또는 금속사출성형 방식으로 제조함으로써, 파쇄 탄자로서의 물성치를 충족시키면서 표적과의 충돌 시 도탄에 의해 피해를 발생시키지 않도록 파쇄될 수 있다.
또한, 본 발명은 구리(Cu)와 주석(Sn)을 포함하는 청동 분말을 이용하여 파쇄 탄를 제조하되, 분말야금 방식의 경우 청동분말이 140-325 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖도록 제조되며, 질소 분위기에서 260-400℃의 온도 범위에서 열처리하고, 금속사출성형 방식의 경우 적어도 625 메쉬(mesh) 이상의 청동분말을 사출 및 탈지 후 소결 없이 처리함으로써, 금속 원소의 경제성 및 유해성을 고려할 수 있을 뿐만 아니라 적절한 운동에너지 및 원활한 총기 작동을 위한 압력이 생성될 수 있는 중량을 갖도록 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자를 예시한 도면이고,
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자의 형태 및 재질을 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자를 제조하는 분말야금 방식을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자를 제조하는 금속사출성형 방식을 설명하기 위한 도면이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파쇄탄을 예시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파쇄탄의 파쇄 성능을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자를 예시한 도면이고, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자의 형태 및 재질을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자를 제조하는 분말야금 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자를 제조하는 금속사출성형 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2a 내지 도 2e, 도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자(100)는 청동 분말을 이용하여 제조되되, 원통형상의 중단부(120)를 가지며, 전단부(110)가 원뿔형상을 갖고, 후단부(130)는 후방으로 갈수록 직경이 작아지는 경사진 형태로 제조될 수 있다.
이러한 파쇄 탄자(100)는 전단부(110), 중단부(120) 및 후단부(130)가 전방에서 후방으로 차례로 구비될 수 있는데, 중단부(120)는 직경이 대략 5.5-6.0 mm의 원통형상이면서 중앙부분에서 전단부(110)로 갈수록 완만하게 내측으로 경사진 형태(곡률 반경이 대략 45-50 mm임)를 가질 수 있고, 전단부(110)는 중단부(120)의 전방 선단에서 대략 3.5-4.0 mm의 직경을 가지면서 전단 꼭지점에서의 내측 각도(a)가 대략 85-95도의 범위를 가질 수 있으며, 후단부(130)는 중단부(110)의 후방 선단에서 경사 각도(b)가 대략 45-55도의 범위로 내측으로 경사지게 형성되면서 대략 8.5-9.0 mm의 길이만큼 연장 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 파쇄 탄자(100)는 대략 2.8-3.4g의 중량 범위를 가질 수 있는데, 파쇄 탄자(100)를 제조하는데 이용되는 청동 분말은, 구리(Cu) 85-95 중량%와 주석(Sn) 5-15 중량%를 포함할 수 있다. 상세하게는 도 2b에 나타난 바와 같이 상기 청동 분말은 구리(Cu) 91.49-93.5 중량%, 주석(Sn) 6.48-8.49 중량%, 철(Fe) 0.009-0.017 중량%, 니켈(Ni) 0.002 중량%, 알루미늄 0.0003 중량%, 아연 0.002-0.003 중량%, 마그네슘 0.0001 중량%, 납(Pb) 0.0009 중량%를 포함한 것일 수 있다.
여기에서, 파쇄 탄자(100)는 비중이 낮은 재질을 사용하면 원하는 형상에서 중량 부족으로 목표 수준의 운동에너지 및 원활한 총기 작동을 위한 압력 생성이 어렵기 때문에, 비중 5.7 이상의 금속 원소 중에서 경제성과 유해성을 고려할 경우 구리(Cu, 도 2a에 도시한 바와 같이 비중이 8.96임)가 가장 적합하며, 파쇄 탄자(100)로서의 물성치를 충족시키기 위해 주석(Sn, 도 2a에 도시한 바와 같이 비중이 7.3임)을 추가로 혼합할 수 있다.
상술한 바와 같은 파쇄 탄자(100)는 청동 분말을 이용하여 분말야금(PM : Powder Metallurgy) 방식 또는 금속사출성형(MIM : Metal Injection Molding) 방식으로 제조될 수 있다.
여기에서, 분말야금 방식의 경우 도 3에 도시한 바와 같이 금속분말(Powders)에 압력을 가하여 원하는 형태로 성형(Mixing, Compaction)하고, 이 혼합 성형체를 바인더의 녹는점 이상의 온도에서 가열(Sintering)하여 ??힘으로써, 원하는 형상과 물성치의 제품을 생산하는 방식으로서, 구리(Cu)와 주석(Sn)을 포함하여 140-325 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖는 청동 분말을 성형한 후, 그 성형 혼합체를 프레스로 압축한 후, 질소 분위기에서 260-400℃의 온도 범위에서 열처리함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 파쇄 탄자(100)를 제조할 수 있다.
이러한 분말야금 방식의 제조 기법을 통해 간단한 공정으로 복잡한 형상의 파쇄 탄자(100)를 제조할 수 있으며, 주조에 비해 낮은 온도에서 제조할 수 있고, 금속분말의 혼합을 균일하게 조절하여 균일한 재질의 파쇄 탄자(100)를 제조할 수 있으며, 다공질 재료를 상대적으로 쉬운 공정으로 제조할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 금속사출성형 방식의 경우 도 4에 도시한 바와 같이 플라스틱 사출성형의 장점과 분말야금의 장점을 결합시킨 성형 기법으로, 구리(Cu)와 주석(Sn)을 포함하여 적어도 625 메쉬(mesh) 이상의 크기 범위를 갖는 청동 분말(metal powder)을 바인더(Polymer binder)와 혼합(Mixing)하여 혼합체를 제조한 후에, 사출성형 공정을 통해 원하는 형상을 제조(Granulation, Feed stock, Injection molding, Green part)하고, 바인더를 제거(Solvent debinding, Thermal debinding)한 후에 소결(Sintering) 없이 금속 성형제품(Finished part)인 파쇄 탄자(100)를 제조할 수 있다.
예를 들면, 혼합기를 이용하여 수지 계열의 바인더와 금속 분말의 혼합을 위하여 수지인 파라핀왁스를 용융시킬 수 있도록 대략 200-220℃의 온도를 가하여 바인더와 금속(즉, 청동 분말)을 균일하게 혼합하고, 혼합된 재료를 제품 형상으로 가공하기 위하여 금형에서 사출하며, 수지 계열 바인더 제거를 위하여 아세톤 등의 용제를 사용하거나, 질소 분위기 혹은 수소 분위기와 약 280-320℃의 온도에서 탈지될 수 있다.
여기에서, 금속사출성형 방식의 제조 과정에서는 파쇄탄자의 표적 충돌 시 쉬운 파괴를 위하여 소결은 진행하지 않음으로써, 필요한 수준의 경도를 유지시킬 수 있다.
이러한 금속사출성형 방식의 제조 기법을 통해 복잡한 형상의 파쇄 탄자(100)를 제조할 수 있으며, 분말 유동성의 결점을 유기 바인더를 첨가하여 개선할 수 있고, 사출성형된 혼합체를 필요에 따라 재생할 수 있다는 장점이 있다.
상술한 바와 같이 제조된 파쇄 탄자(100)의 물성치를 도 2b 내지 도 2e를 참조하여 분석해 보면, 제조된 파쇄 탄자 샘플들에 대한 물성치 중에서 SEM(Scaning Electron Microscope)을 이용한 성분 분석의 경우 도 2b에 도시한 바와 같이 구리(Cu)와 주석(Sn)을 주성분으로 하면서 철, 니켈, 알루미늄, 납, 아연, 마그네슘 등과 같은 금속 성분들이 미량으로 함유될 수 있음을 알 수 있다.
즉, 상기 파쇄탄자는 청동 분말로 금속사출성형 방식으로 제조할 수 있으며, 도 2b에 나타난 바와 같이 상기 청동 분말은 구리(Cu) 91.49-93.5 중량%, 주석(Sn) 6.48-8.49 중량%, 철(Fe) 0.009-0.017 중량%, 니켈(Ni) 0.002 중량%, 알루미늄 0.0003 중량%, 아연 0.002-0.003 중량%, 마그네슘 0.0001 중량%, 납(Pb) 0.0009 중량%를 포함한 것일 수 있다. 또한, 도 2c에 도시한 바와 같이 상기 청동 분말을 포함한 파쇄탄자는 6.44 g/cm3의 밀도, 2.99 g의 질량, 0.45 cm3의 부피, 26.8 %의 공극률을 갖는다는 점을 알 수 있다.
그리고, 상기의 과정으로 제조된 파쇄 탄자는 66 내지 91 Hv의 경도를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 2d에 도시한 바와 같이 파쇄 탄자 샘플들의 경도는 후미바닥면으로부터 16 mm 지점의 중단면 경도는 85 Hv이고, 8 mm 지점의 횡단면 경도는 71 Hv이며, 4 mm 지점의 표면 경도는 76 Hv임을 알 수 있다.
또한, 도 2e에 도시한 바와 같이 파쇄 탄자 샘플들의 파괴하중은 종방향 평균 681 kgf이고, 횡방향 평균은 1344 kgf로 나타남을 알 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시에 따라 제조되는 파쇄 탄자(100)는 파쇄 탄자로서의 물성치를 충족하고 있다는 점을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 청동 분말을 이용하여 제조된 파쇄 탄자를 제공하되, 전반적으로 원통형상이면서 전단부가 원뿔형상을 갖도록 분말야금 방식 또는 금속사출성형 방식으로 제조함으로써, 파쇄 탄자로서의 물성치를 충족시키면서 표적과의 충돌 시 도탄에 의해 피해를 발생시키지 않도록 파쇄될 수 있다.
또한, 본 발명은 구리(Cu)와 주석(Sn)을 포함하는 청동 분말을 이용하여 파쇄 탄자를 제조하되, 분말야금 방식의 경우 청동분말이 140-325 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖도록 제조되며, 질소 분위기에서 260-400℃의 온도 범위에서 열처리하고, 금속사출성형 방식의 경우 적어도 625 메쉬(mesh) 이상의 청동분말을 사출 및 탈지 후 소결 없이 처리함으로써, 금속 원소의 경제성 및 유해성을 고려할 수 있을 뿐만 아니라 적절한 운동에너지 및 원활한 총기 작동을 위한 압력이 생성될 수 있는 중량을 갖도록 제조할 수 있다.
다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 파쇄 탄자가 결합되는 파쇄탄피와, 파쇄탄피의 내부에 충진된 추진제와, 추진제를 연소시키기 위한 뇌관을 포함하는 파쇄탄에 대해 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파쇄탄을 예시한 도면이고, 도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 파쇄탄의 파쇄 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5, 도 6a 내지 도 6e를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파쇄탄(200)은 파쇄 탄자(100), 파쇄탄피(210), 추진제(220), 뇌관(230) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 파쇄 탄자(100)는 본 발명의 일 실시예에서 상세히 설명하였으므로 이하에서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
파쇄탄피(210)는 파쇄 탄자(100)의 후단부를 감싸는 형태로 결합되는 것으로, GMCS(gilding metal clad steel sheet), GM(gilding metal) 등의 재질로 제공될 수 있고, 파쇄 탄자(100)와 결합되기 위해 전단부가 개방된 형태를 가질 수 있으며, 파쇄 탄자(100)의 후단부에 결합될 수 있다.
추진제(220)는 파쇄탄피(210)의 내부에 충진되어 연소를 통해 파쇄 탄자(100)를 발사시키면서 연소열을 제공하는 것으로, 뇌관(230)을 통해 발생한 열을 통해 연소됨으로써, 그 연소 가스를 이용하여 파쇄탄피(210)의 전단부에 결합된 파쇄 탄자(100)를 발사시키면서 발생된 연소열을 파쇄 탄자(100)의 바닥덮개(160)에 전달할 수 있다.
뇌관(230)은 파쇄탄피(210)의 후단부에 구비되어 후방으로부터 가해진 충격을 통해 폭발하여 추진제(220)를 연소시키는 것으로, 총기의 공이를 통해 가해진 충격으로 폭발하여 추진제(220)를 연소시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 파쇄탄의 파쇄 성능에 대해 구체적으로 설명하면, 거리는 3 m이고, 타겟 재질은 아머플레이트(Armor plate)이며, 타겟 두께는 9.5 mm이고, 타겟 각도는 0 도이며, 수집상자의 크기는 12*12*12 이상의 크기를 갖고, 수집상자의 상하좌우면 재질은 스틸(steel)이며, 수집상자의 전면재질은 골판지이고, 합부 판정은 파쇄 여부를 고려하였다.
또한, 탄환속도는 2,800-2900 ft/s의 범위에서 발사하였고, 5.56mm의 파쇄 탄환을 발사하여 총구 3m 지점에서 측정하였다.
상술한 바와 같은 파쇄시험 및 측정 결과, 도 6에 도시한 바와 같은 파쇄조각을 회수할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 청동 분말을 이용하여 제조된 파쇄 탄자를 제공하되, 전반적으로 원통형상이면서 전단부가 원뿔형상을 갖도록 분말야금 방식 또는 금속사출성형 방식으로 제조함으로써, 파쇄 탄자로서의 물성치를 충족시키면서 표적과의 충돌 시 도탄에 의해 피해를 발생시키지 않도록 파쇄될 수 있는 파쇄탄을 제공할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 : 파쇄 탄자
200 : 파쇄탄
210 : 파쇄탄피
220 : 추진제
230 : 뇌관

Claims (2)

  1. 청동 분말을 이용하여 제조되되, 직경이 5.5 내지 6.0 mm의 원통형상으로 중앙부분에서 전단부로 갈수록 곡률 반경이 45 내지 50 mm가 되도록 완만하게 내측으로 경사진 형태의 중단부와, 전단 꼭지점에서의 내측 각도가 85 내지 95도인 원뿔형상의 전단부와, 상기 중단부 후방 선단에서 45 내지 55도의 경사 각도로 8.5 내지 9.0 mm의 길이만큼 연장 형성되는 후단부를 가지는 형태로 제조되며,
    상기 청동 분말은, 구리(Cu) 91.49-93.5 중량%, 주석(Sn) 6.48-8.49 중량%, 철(Fe) 0.009-0.017 중량%, 니켈(Ni) 0.002 중량%, 알루미늄 0.0003 중량%, 아연 0.002-0.003 중량%, 마그네슘 0.0001 중량%, 납(Pb) 0.0009 중량%를 포함하고, 상기 파쇄 탄자는 금속사출성형 방식으로 제조되며,
    상기 파쇄 탄자는, 적어도 625 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖는 상기 청동 분말을 바인더와 혼합하여 혼합체를 제조한 후에, 사출성형 공정을 통해 원하는 형상을 제조하고, 상기 바인더를 제거하는 방식으로 제조되되 소결을 진행하지 않으며,
    상기 바인더로 사용되는 파라핀왁스를 용융시킬 수 있도록 200-220℃의 온도를 가하여 상기 청동 분말 및 바인더를 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고, 혼합된 재료를 제품 형상으로 가공하기 위하여 금형에서 사출하며, 혼합된 상기 바인더의 제거를 위하여 아세톤을 포함하는 용제를 사용하거나, 질소 분위기 혹은 수소 분위기와 약 280-320℃의 온도에서 탈지시키며,
    상기의 과정으로 제조된 파쇄 탄자는 66 내지 91 Hv의 경도를 구비하고, 파쇄탄자의 표적 충돌 시 파괴가 용이하여 도탄에 의한 피해를 방지하도록 파쇄되는 파쇄탄자.
  2. 파쇄 탄자와,
    상기 파쇄 탄자에 결합되는 파쇄탄피와,
    상기 파쇄탄피의 내부에 충진되어 연소를 통해 상기 파쇄 탄자를 발사시키면서 연소열을 제공하는 추진제와,
    상기 파쇄탄피의 후단부에 구비되어 후방으로부터 가해진 충격을 통해 폭발하여 상기 추진제를 연소시키는 뇌관을 포함하되,
    상기 파쇄 탄자는
    청동 분말을 이용하여 제조되되, 직경이 5.5 내지 6.0 mm의 원통형상으로 중앙부분에서 전단부로 갈수록 곡률 반경이 45 내지 50 mm가 되도록 완만하게 내측으로 경사진 형태의 중단부와, 전단 꼭지점에서의 내측 각도가 85 내지 95도인 원뿔형상의 전단부와, 상기 중단부 후방 선단에서 45 내지 55도의 경사 각도로 8.5 내지 9.0 mm의 길이만큼 연장 형성되는 후단부를 가지는 형태로 제조되며,
    상기 청동 분말은, 구리(Cu) 91.49-93.5 중량%, 주석(Sn) 6.48-8.49 중량%, 철(Fe) 0.009-0.017 중량%, 니켈(Ni) 0.002 중량%, 알루미늄 0.0003 중량%, 아연 0.002-0.003 중량%, 마그네슘 0.0001 중량%, 납(Pb) 0.0009 중량%를 포함하고, 상기 파쇄 탄자는 금속사출성형 방식으로 제조되며,
    상기 파쇄 탄자는, 적어도 625 메쉬(mesh)의 크기 범위를 갖는 상기 청동 분말을 바인더와 혼합하여 혼합체를 제조한 후에, 사출성형 공정을 통해 원하는 형상을 제조하고, 상기 바인더를 제거하는 방식으로 제조되되 소결을 진행하지 않으며,
    상기 바인더로 사용되는 파라핀왁스를 용융시킬 수 있도록 200-220℃의 온도를 가하여 상기 청동 분말 및 바인더를 혼합기를 이용하여 균일하게 혼합하고, 혼합된 재료를 제품 형상으로 가공하기 위하여 금형에서 사출하며, 혼합된 상기 바인더의 제거를 위하여 아세톤을 포함하는 용제를 사용하거나, 질소 분위기 혹은 수소 분위기와 약 280-320℃의 온도에서 탈지시키며,
    상기의 과정으로 제조된 파쇄 탄자는 66 내지 91 Hv의 경도를 구비하고,
    상기 파쇄탄자의 표적 충돌 시 파괴가 용이하여 도탄에 의한 피해를 방지하도록 파쇄되는 파쇄탄.
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