KR102465010B1 - 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두 - Google Patents

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Abstract

일 실시 예에 따른 이중탄두는, 복수 개의 탄두가 내부에 배치되는 탄체; 상기 탄체 내의 전방에 배치되는 선구탄두; 및 상기 탄체 내의 후방에 배치되는 주탄두를 포함하고, 상기 선구탄두는 폭발반응장갑의 화약을 기폭하지 않고 관통홀을 형성하고 상기 주탄두는 상기 관통홀을 통해 주장갑을 관통해 전차를 파괴할 수 있다.

Description

폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두{Tandem warhead with non-initiating precursor warhead against explosive reactive armor}
본 발명은 전차의 부가장갑인 폭발반응장갑을 기폭하지 않고 무력화할 수 있는 선구탄두와 주장갑을 파괴할 수 있는 주탄두로 구성된 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두에 관한 것이다.
성형작약은 미사일과 로켓과 같은 대전차무기체계에 적용되어 온 대표적인 탄두 기술로서 큰 운동에너지를 가지는 제트가 표적을 관통하여 피해를 준다. 전차에 위협적인 이러한 성형작약 제트를 효과적으로 방어할 수 있도록 전차의 주장갑에 폭발반응장갑을 부착한다. 폭발반응장갑은 기본적으로 두 개의 얇은 강판 사이에 화약이 샌드위치 형상으로 충전되어 있다. 성형작약 제트에 의해 폭발반응장갑이 기폭하면 강판이 비행하면서 제트를 방해하여 성형작약 제트의 관통성능을 대폭 감소시킬 수 있는 매우 효율적인 부가장갑이다.
단일 성형작약에 대해 매우 효과적인 폭발반응장갑(ERA: Explosive Reactive Armour)이 부착되어 있는 전차에 대응하기 위해 이중성형작약탄두를 대전차무기체계에 적용한다. 이중성형작약탄두는 성형작약 기술이 적용된 선구탄두와 주탄두로 구성되어 있으며, 전방에 위치한 선구탄두가 큰 운동에너지를 가지는 제트를 형성해서 전차에 부착되어 있는 폭발반응장갑을 기폭해서 제거하여 주탄두의 제트가 폭발반응장갑의 방해 없이 전차의 주장갑을 관통해서 피해를 주는 탄두 체계이다.
그러나 이렇게 발전된 종래의 이중성형작약탄두에 대한 방호 성능을 높이기 위해 폭발반응장갑에 두꺼운 강판을 적용하여 낮은 비행 속도의 강판으로 주탄두 제트에 영향을 주거나, 넓은 면적의 비행 강판을 적용하여 유도무기에 직접 손상을 가하는 등의 방식으로 폭발반응장갑이 발전하여 기존의 선구탄두가 반응장갑을 완벽히 제거하지 못해 주탄두의 관통력이 상실되는 단계까지 폭발반응장갑의 기술이 발전되었다. 따라서 최신 폭발반응장갑에 대응할 수 있도록 폭발반응장갑을 폭발시켜 제거하는 기존 방식과는 다른 새로운 개념의 탄두 체계의 필요성이 대두되었다.
미국등록특허(US005309843A 1994년05월10일)에는 탠덤차지를 갖는 탄두에 관하여 개시되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예에 따른 목표는 폭발반응장갑을 기폭하지 않고 관통홀을 형성하고 관통홀을 통하여 주장갑을 관통하여 전차를 파괴할 수 있는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두를 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두는, 복수 개의 탄두가 내부에 배치되는 탄체; 상기 탄체 내의 전방에 배치되는 선구탄두; 및 상기 탄체 내의 후방에 배치되는 주탄두를 포함하고, 상기 선구탄두는 폭발반응장갑의 화약을 기폭하지 않고 관통홀을 형성하고 상기 주탄두는 상기 관통홀을 통해 주장갑을 관통할 수 있다.
상기 선구탄두는, 중심부가 상기 탄체의 전방에 대하여 오목하게 형성된 제1 라이너; 및 폭발에 의하여 상기 제1 라이너의 오목한 부분을 상기 탄체의 전방을 향하여 돌출시킴으로써 상기 제1 라이너를 관통자의 형태로 변형시키는 제1 작약을 포함할 수 있다.
상기 관통자의 속도는, 1 km/s ~ 4 km/s 범위에 있다.
상기 선구탄두는, 폭발성형관통자(explosively formed penetrator, EFP) 기술이 적용될 수 있다.
상기 주탄두는, 중심부가 상기 탄체의 전방에 대하여 오목하게 형성된 제2 라이너; 및 폭발에 의하여 상기 제2 라이너의 오목한 부분을 상기 탄체의 전방을 향하는 방향으로 돌출시킴으로써 상기 제2 라이너를 제트의 형태로 변형시키는 제2 작약을 포함할 수 있다.
상기 주탄두는, 상기 제2 작약 내부에 배치되어 폭압의 경로를 변경해주는 폭발파변조기를 더 포함할 수 있다.
상기 관통자의 최대 직경은, 상기 제트의 최대 직경보다 클 수 있다.
상기 관통자에 의하여 형성된 상기 폭발반응장갑의 관통홀의 직경은, 상기 제트의 최대 직경보다 클 수 있다.
상기 제2 라이너는, 상기 제1 라이너보다 중심부의 함몰된 깊이가 더 깊을 수 있다.
일 실시 예에 따른 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두는 폭발반응장갑을 기폭하지 않고 선구탄두에 의하여 폭발반응장갑에 관통홀을 형성하여 무력화시킬 수 있다.
일 실시 예에 따른 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두는, 선구탄두에 의하여 형성된 폭발반응장갑 내의 관통홀을 통하여 주탄두의 제트가 지나갈 수 있으므로, 폭발반응장갑의 방해를 받지 않고 주장갑을 관통할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두의 단면도이다.
도 2의 (a)는 통상의 성형작약에 따른 제트이고, (b)는 일 실시 예에 따른 관통자이다.
도 3은 (a) 통상의 성형작약에 따른 제트 및 (b) 일 실시 예에 따른 이중탄두의 선구탄두에 따른 관통자의 폭발반응장갑 반응에 대한 수치해석결과이다.
도 4는 통상의 이중성형작약탄두의 운용 개념도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 이중탄두의 운용 개념도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 이중탄두(1)은, 폭발반응장갑(22)의 화약을 기폭시키지 않고, 폭발반응장갑(22, 도 3 및 도 4 참조)에 관통홀을 형성한 뒤, 관통홀을 통하여 주장갑(21, 도 3 및 도 4 참조)을 관통하여 전차 내부에 피해를 줄 수 있다. 이와 같은 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두(1)에 의하면, 넓은 면적 비행 강판 등을 적용하여 기폭에 의하여 완전히 제거될 수 없는 발전된 폭발반응장갑에 대해서도 관통홀을 형성하여 주장갑에 침투함으로써 전차에 상당한 데미지를 입힐 수 있다. 예를 들어, 이중탄두(1)은, 탄체(11), 선구탄두(12) 및 주탄두(13)를 포함할 수 있다.
선구탄두(12)는, 탄체(11) 내의 전방에 배치될 수 있다. 선구탄두(12)는, 폭발성형관통자(explosively formed penetrator, EFP) 기술이 적용될 수 있다. 선구 탄두(12)의 관통자의 선단 속도는 통상의 성형작약에 의한 제트의 선단 속도보다 낮을 수 있으며, 그에 따라서 폭발반응장갑(22)의 화약을 기폭시키지 않을 수 있다. 즉, 관통자의 속도는 화약을 폭발시키는 주요 요소 중 하나이며, 이중탄두(1)은, 폭발반응장갑(22)을 폭발시키지 않도록 선구탄두(12)의 관통자의 속도를 설계할 수 있다. 구체적으로, 폭발반응장갑(22)에 적용되는 화약이 기폭되지 않는 임계치(Icr)을 초과하지 않는 관통자 속도(v)를 갖도록 아래 [수학식]에 따를 수 있다. 예를 들어, 관통자(도 2의 (b)및 도 3의 (b) 참조)의 속도는, 통상의 제트보다 느린 속도인 1 km/s ~ 4 km/s 범위에 있다. 예를 들어, 선구탄두(12)는, 제1 라이너(121) 및 제1 작약(122)을 포함할 수 있다.
[수학식]
Figure 112022053773159-pat00001
Icr: 폭발반응장갑 내의 화약의 기폭 임계치
v: 관통자의 속도
d: 관통자의 직경
ρt: 폭발반응장갑 내의 화약의 밀도
ρp: 관통자의 밀도
제1 라이너(121)는, 중심부가 탄체(11)의 전방에 대하여 오목하게 형성될 수 있다. 제1 라이너(121)는, 구리, 알루미늄, 철 등의 금속 재료를 적용할 수 있으며, 고온 및 고압 조건에서 폭파압분포에 따라 조형될 수 있다. 제1 라이너(121)는 중심부가 완만하게 오목한 형상을 구비하는 접시 형상일 수 있다. 제1 라이너(121)에 대한 기재와 반대되는 기재가 없는 이상, 제1 라이너(121)에 대한 특징은 제2 라이너(131)에 대해서도 적용될 수 있다.
제1 작약(122)은, 제1 라이너(121)에 인접하여 배치되고, 폭발에 의하여 제1 라이너(121)의 오목한 부분을 탄체(11)의 전방을 향하여 돌출시킴으로써 제1 라이너(121)를 관통자(도 2의 (b) 참조)의 형태로 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 작약(122)은, RDX, HMX 등을 주성분으로 하는 고폭 화약을 포함할 수 있다. 제1 작약(122)에 대한 기재와 반대되는 기재가 없는 이상, 제1 작약(122)에 대한 특징은 제2 작약(132)에 대해서도 적용될 수 있다.
주탄두(13)는, 탄체(11) 내의 후방에 배치될 수 있다. 주탄두(13)는 관통력이 높은 성형작약 기술이 적용된 탄두로서, 내부에 제2 작약(132)을 갖고, 제2 작약(132)에 인접하게 제2 라이너(131)를 예를 들어, 주탄두(13)는, 제2 라이너(131), 제2 작약(132) 및 폭발파변조기(133)를 포함할 수 있다.
제2 라이너(131)는, 중심부가 탄체(11)의 전방에 대하여 오목하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 라이너(131)는, 콘(cone), 트럼펫 등 다양한 형상이 적용될 수 있다. 제1 라이너(121)와 비교할 때, 제2 라이너(131)는, 중심부에 함몰된 깊이가 더 깊고 원주로부터 중심부까지 연장되는 측면의 경사가 클 수 있다.
제2 작약(132)은, 폭발에 의하여 제2 라이너(131)의 오목한 부분을 탄체(11)의 전방을 향하여 돌출시킴으로써 제2 라이너(131)를 제트의 형태로 변형시킬 수 있다.
폭발파변조기(133)는, 2작약(132) 내부에 배치되어 폭압을 제2 라이너(131) 측으로 효과적으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 폭발파변조기(133)의 재료는 폴리카보네이트(polycarbonate), PTFE(polytetrafluoroethylene) 같은 플라스틱 재료, 알루미늄, 철과 같은 금속 재료 등을 사용할 수 있다.
도 2의 (a)는 통상의 성형작약에 따른 제트이고, (b)는 일 실시 예에 따른 관통자이고, 도 3의 (a)는 통상의 성형작약에 따른 제트 및 (b) 일 실시 예에 따른 이중탄두의 선구탄두에 따른 관통자의 폭발반응장갑 반응에 대한 수치해석결과이다.
도 2의 (a) 및 도 3의 (a)를 참조하면, 통상의 성형작약에 따른 제트는 매우 빠른 속도에 의해 높은 운동에너지를 가지고 있고, 이와 같은 제트가 폭발반응장갑을 관입하면서 화약의 광범위한 영향을 미친다. 이와 같은 통상의 성형작약에 따른 제트는, 폭발반응장갑의 화약을 기폭시킬 가능성이 있으며, 폭발반응장갑을 폭발을 통하여 제거하지 못할 경우 오히려 주탄두에 의한 관통력에 방해가 될 수 있다. 반면, 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)를 참조하면, 이중탄두(1)의 선구탄두(12)에 의한 관통자는, 비교적 낮은 속도를 가지고 있어 폭발반응장갑 내의 화약을 관입하면서 화약 기폭 임계치를 넘기지 않을 수 있다. 즉, 폭발반응장갑을 기폭시키지 않으면서 관통홀을 형성할 수 있다.
도 4는 통상의 이중성형작약탄두의 운용 개념도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 이중탄두의 운용 개념도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 통상의 이중성형작약탄두는 선구탄두에 따른 제트는 폭발반응장갑(22)을 기폭시킴으로서 제거하고, 주탄두에 따른 제트로 주장갑(21)에 피해를 입히는 반면, 이중탄두(1)은 선구 탄두(12)에 따른 관통자를 통해 폭발반응장갑(22)의 관통홀을 형성하고 주탄두(13)에 따른 제트를 통해 주장갑(21)을 관통할 수 있다. 여기서, 관통자에 의하여 형성된 폭발반응장갑(22)의 관통홀의 직경은, 제트의 최대 직경보다 클 수 있다. 또는 관통자의 최대 직경은, 제트의 최대 직경보다 클 수 있다. 이와 같은 구조에 따르면, 제트가 관통홀을 통과하여 폭발반응장갑(22)의 방해를 받지 않고 주장갑(21)에 도달할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
1: 이중탄두
11: 탄체
12: 선구탄두
121: 제1 라이너
122: 제1 작약
13: 주탄두
131: 제2 라이너
132: 제2 작약
133: 폭발파변조기
21: 주장갑
22: 폭발반응장갑

Claims (9)

  1. 복수 개의 탄두가 내부에 배치되는 탄체;
    상기 탄체 내의 전방에 배치되는 선구탄두; 및
    상기 탄체 내의 후방에 배치되는 주탄두를 포함하고,
    상기 선구탄두는,
    중심부가 상기 탄체의 전방에 대하여 오목하게 형성된 제1 라이너; 및
    폭발에 의하여 상기 제1 라이너의 오목한 부분을 상기 탄체의 전방을 향하여 돌출시킴으로써 상기 제1 라이너를 관통자의 형태로 변형시키는 제1 작약을 포함하고,
    상기 선구탄두는,
    폭발성형관통자(explosively formed penetrator, EFP) 기술이 적용되고, 폭발반응장갑의 화약을 기폭하지 않고 관통홀을 형성하고 상기 주탄두는 상기 관통홀을 통해 주장갑을 관통하므로 상기 폭발반응장갑의 방해를 받지 않고,
    상기 관통자의 속도는,
    통상의 성형작약에 의한 속도보다 낮음으로써 상기 폭발반응장갑의 화약을 폭발시키지 않는 것을 특징으로 하는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 관통자의 속도는, 1 km/s ~ 4 km/s의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 주탄두는,
    중심부가 상기 탄체의 전방에 대하여 오목하게 형성된 제2 라이너; 및
    폭발에 의하여 상기 제2 라이너의 오목한 부분을 상기 탄체의 전방을 향하는 방향으로 돌출시킴으로써 상기 제2 라이너를 제트의 형태로 변형시키는 제2 작약을 포함하는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 주탄두는,
    상기 제2 작약 내부에 배치되어 폭압의 경로를 변경해 주는 폭발파변조기를 더 포함하는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 관통자의 최대 직경은,
    상기 제트의 최대 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 관통자에 의하여 형성된 상기 폭발반응장갑의 상기 관통홀의 직경은,
    상기 제트의 최대 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 라이너는,
    상기 제1 라이너보다 중심부의 함몰된 깊이가 더 깊은 것을 특징으로 하는 폭발반응장갑 미기폭식 선구탄두를 갖는 이중탄두.
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