KR20000016532U - 전투차량용 방호력 보강 구조체 - Google Patents

전투차량용 방호력 보강 구조체 Download PDF

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Abstract

전투차량용 방호력 보강 구조체를 개시한다. 개시된 보강 구조체는 소정량의 세라믹이 함유된 제1세라믹 합금층과; 제1세라믹 합금층과 동일한 두께를 갖으며 제1세라믹 합금층에 접착된 제2세라믹 합금층과; 제2세라믹 합금층과 동일한 두께를 갖으며 제2세라믹 합금층에 접착된 제3세라믹 합금층과; 제1세라믹 합금층 및 제3세라믹 합금층 양측에 소정 두께로 각각 접착된 고무층; 및 고무층 양면에 소정 두께로 접착된 강철층;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 방호할 수 있는 RHA강 대비 두께 및 중량이 감소되며, 성형작약탄에 대한 방호력을 증강할 수 있다.

Description

전투차량용 방호력 보강 구조체{Assembly for reinforcing fireproof for battle vehicle}
본 고안은 전투차량용 방호력 보강 구조체에 관한 것으로서, 상세하게는 전투차량의 상부 방호력을 증강시키는 구조가 개선된 전투차량용 방호력 보강 구조체에 관한 것이다.
일반적으로 전투차량은 다양한 위협조건하에서 승무원 및 탑재기능품을 보호하면서 고유의 임무를 수행하기 위하여 위협으로부터 감지 및 피탄되지 않도록 해야하며, 피탄시 그 손상을 극소화하고, 손상시 조속히 수리되어 계속적인 임무 수행이 가능하도록 고도의 생존성(survivability)이 고려되어야 한다. 이와 같은 생존성의 개념은 전투차량의 개념설계에서 최종단계에 이르기까지 전투차량의 설계 전단계에 걸쳐 고려되어야 한다. 특히, 생존성 개념하에서의 설계요소 중 방호력 설계는 전투차량의 생존성을 좌우하는 핵심적인 설계요소이다.
또한, 전투차량의 방호력 설계에서 고려되는 설계 구성요소는 전투차량에 대한 위협조건의 분석, 전투차량의 동체를 구성해야 하는 장갑재료(armor material) 및 구조형태의 선정, 대상 위협에 대한 장갑구조의 방탄특성의 해석 및 설계, 전투차량의 무게 및 투영면적을 최소화하여 피탄성(hitability)을 감소시키기 위한 장갑구조의 최적배열 등이 있다.
전투차량에 대한 위협은 운동에너지탄(kinetic-energy projectile), 화학에너지탄(chemical-energy projetile), 파편탄(fragmentating projectile), 폭풍형 지뢰(blast) 등으로 대별될 수 있으며, 이러한 위협 중 운동에너지탄의 경우 대구경탄은 탑재포를 이용하여 전투차량의 전면 공격용으로 사용되고 있으며 관통력 향상을 위하여 초속의 증대, 길이대 직경비의 증대, 탄자 재질의 개선 등이 고려되고 있다. 뿐만아니라, 화학에너지탄의 일종인 소위, HEAT(High-Explosive, Anti-Tank)탄은 전투차량 탑재포 및 승무원/보병 화기를 이용하여 전투차량의 전면 및 측면 공격용으로 사용되고 있고 SFF/EFP(Self Forging Fragments/Explosive Formed Penetrator)는 전투차량의 취약부인 상부 및 하부공격용으로 사용되고 있으며, 관통력 향상을 위해 라이너 형상 및 재질의 개선, 기폭 방식의 개선, 폭약의 고위력화 등이 고려되고 있다.
한편, 상기한 대상 위협에 대하여 승무원과 탑재기능품을 보호하기 위한 장갑구조의 설계를 위해서는 전투차량에 사용될 장갑재료 및 구조 형태의 선정이 필요하다.
장갑재료는 일반적으로 전투차량의 주동체를 구성하는 금속재료와 전투차량의 일부 특정부위에 이용되고 있는 비금속재료로 구별될 수 있는데, 현재 이용되고 있는 장갑구조의 형태는 단일장갑구조, 유격장갑구조, 적층장갑구조 및 복합장갑구조로 대별될 수 있다. 전투차량의 전면은 최대의 위협을 받는 부위로서 대구경 운동에너지탄 및 화학에너지탄을 방호하기 위하여 적층장갑구조 및 복합장갑구조가 이용되고 있으며, 전투차량의 측면은 스커트 등을 이용한 유격장갑구조가 사용되고 있다. 그리고, 전투차량의 후방부, 상부, 하부는 전투차량의 방호력 설계의 제한요소인 무게제한에 의거 박판을 이용한 단일 장갑구조로 구성된다. 한편, 이와 같은 수동형 장갑구조 외에 특수형 장갑구조의 하나로서 이용되고 있는 성형장약탄에 대처하기 위하여 성형장약탄의 금속기류(metal) 형성을 불안정화시켜 관통력을 저하시키는 반응 장갑(reactive armor)이 개발되어 상품화되고 있다.
고속충돌하에서 장갑구조의 변형거동은 위협과 장갑구조의 기하학적 특성, 재료특성, 충돌속도, 충돌조건 등에 따라 죄우되며 일반적으로 탄성변형, 소성변형, 유체역학적 변형, 폭발성 변형으로 분류될 수 있다. 그런데, 위협의 형태에 따라 장갑구조의 변형거동을 분류하면 길이대 직경비가 큰 관통자를 가진 운동에너지탄과 고속의 제트를 생성하는 화학에너지탄의 경우는 유체역학적 변형이 발생하고, 길이대 직경비가 작은 관통자를 가진 운동에너지탄과 파편탄에 의한 파편의 경우는 다양한 탄소성 변형이 일어난다.
그런데, 종래 전투차량의 경우 화학에너지를 이용한 성형작약탄(heat)의 방호를 위해 두께가 약 120mm 에 상당하는 표준 장갑재인 Mil-A-12560의 RHA강을 사용하였다. 그러나, 이는 전투차량의 중량을 증대시키고 그 구조 제작에 어려움이 많다는 문제점이 있다.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 성형작약탄에 대한 방호력을 증강하는 구조가 개선된 전투차량용 방호력 보강 구조체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 전투차량용 방호용 보강 구조체를 도시한 개략적 단면도.
도 2는 본 고안의 제2실시예에 따른 전투차량용 방호용 보강 구조체를 도시한 개략적 단면도.
도 3은 본 고안의 제3실시예에 따른 전투차량용 방호용 보강 구조체를 도시한 개략적 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11...제1세라믹 합금층 12...제2세라믹 합금층
13...제3세라믹 합금층 14...고무층
15...강철층 16...마일드강철
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 전투차량용 방호력 보강 구조체는, 일정한 두께를 갖고 소정량의 세라믹이 함유된 제1세라믹 합금층과; 상기 제1세라믹 합금층에 접착된 제2세라믹 합금층과; 상기 제2세라믹 합금층에 접착된 제3세라믹 합금층과; 상기 제1세라믹 합금층 및 제3세라믹 합금층 양측에 소정 두께로 각각 접착된 고무층; 및 상기 고무층 양면에 소정 두께로 접착된 강철층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 세 개의 세라믹 합금층 중 두 개 이상 또는 상기 세 개의 세라믹 합금층 중 인접한 두 개의 세라믹 합금층이 마일드강철로 밀착되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 강철층은 약 4 내지 8 mm의 두께를 가진 Mil-A-12560 의 RHA 강인 것이 바람직하고, 상기 고무층의 두께는 약 2mm 인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 제1실시예에 따른 전투차량용 방호력 보강구조체를 도시한 개략적 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전투차량용 방호력 보강구조체는 상호 접착된 제1,제2,제3세라믹 합금층(11,12,13)과, 상기 제1,제3세라믹 합금층(11,13)의 양측에 접착된 고무층(14) 및 이 고무층(14) 양측에 접착된 강철층(15)을 포함한다.
상기 제1,제2,제3세라믹 합금층(11,12,13)은 알루미늄, SiC, B4C 등의 재질을 사용하고 그 두께가 약 25mm 정로로 세 개의 세라믹 합금층(11,12,13)이 순서대로 세 겹으로 적층된다. 한편, 제1,제2세라믹 합금층(11,12)은 마일드강철(Mild steel:16)로 밀착된 후, 접착된다. 물론, 제1,제3세라믹 합금층(11,13) 또는 제2,제3세라믹 합금층(12,13)이 각각 마일드강철(16)로 밀착된 후 접착되는 것을 포함한다. 따라서, 마일드강철(16)에 의해 밀착되지 않은 세라믹 합금층은 노출된 상태로 인접 세라믹 합금층 또는 고무층에 접착된다.
고무층(14)은 제1세라믹 합금층(11)과 제3세라믹 합금층(13) 양측에 약 2mm의 두께로 접착되어 있고, 강철층(15)은 고무층(14)의 양측에 접착되는 스피드 강철이다. 이는 약 4 내지 8mm의 두께를 갖는 Mil-A-12560의 RHA 강재를 사용하여 순차적으로 적층시킨다.
도 2는 본 고안의 제2실시예에 따른 전투차량용 방호력 보강구조체를 도시한 개략적 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 도 1을 참조하여 설명한 제1실시예와 실질적으로 동일하고, 본 실시예의 특징은 세 개의 세라믹 합금층(11,12,13)이 모두 마일드강철(16)로 밀착 구속되어 있다는 점이다. 따라서, 성형작약탄(미도시)에 피탄시 그 제트류에 의한 파괴력을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 고안의 제3실시예에 따른 전투차량용 방호력 보강구조체를 도시한 개략적 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예서는 제1,제2세라믹 합금층(11,12)을 직접 포개어 놓고, 이 두 겹의 세라믹 합금층(11,12)이 마일드강철(16)로 밀착 구속된 상태로 접착되며, 제3세라믹 합금층(13)은 노출된 상태로 제1세라믹 합금층(12) 및 고무층(14)에 각각 접착된다. 또한, 제2,제3세라믹 합금층(12,13)이 마일드강철(16)에 의해 밀착 구속되고, 제1세라믹 합금층(11)은 노출될 수도 있다.
상기한 바와 같은 구성의 전투차량용 방호력 보강구조체의 작용을 표 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.
이는 HEAT탄의 성능시험 결과로서 40mm 개량유탄을 사용하였다. 여기서, RHA상당두께는 탄의 기준 관통깊이(mm)로서, RHA 관통깊이를 나타내며, 구조체의 평균두께(Ev Kit)는 RHA 상당두께 및 구조체의 총두께로서 방호 구조체만의 두께 효율을 나타낸다. 또한, 상기 RHA강(Mil-A-12560)은 표준 장갑재료이며, 고무는 일반 흑색 상용 고무이며, 세라믹 합금은 알루미늄 99% 정도의 합금이다.
먼저, HEAT탄이 최외층부인 강철층(RHA:15)을 관통한 후, 그 밀도가 강철과 현격하게 차이나는 고무층(14)에 닿으면 금속기류(metal jet)가 그 집중력이 약화되어 관통효과가 저하되며, 세라믹 합금층(11,12,13)은 표면의 균열발생속도 보다 상기 금속기류의 위력을 상회하기 때문에 결국은 세라믹 합금층(11,12,13)의 강도가 강해 상기 금속기류가 약화되어 내탄성(耐彈性)이 향상된다.
구 분 구조체 구조 RHA상당 두께 구조체 평균두께(Ev Kit)
제1실시예 강철층(RHA/8mm)+고무층(2mm)+세라믹 합금층 밀착(29mm)+세라믹 합금층 밀착(29mm)+세라믹 합금층노출(25mm)+고무층(2mm)+강철층(RHA/8mm)계:103mm 105 -110 mm 1.02 - 1.07
제2실시예 강철층(RHA/8mm)+고무층(2mm)+세라믹 합금층 밀착(29mm)+세라믹 합금층 밀착(29mm)+세라믹 합금층밀착(29mm)+고무층(2mm)+강철층(RHA/8mm)계:107mm 100 - 108 mm 1.01 - 1.09
제3실시예 강철층(RHA/8mm)+고무층(2mm)+세라믹 합금층 두겹밀착(54mm)+세라믹합금층노출(25mm)+고무층(2mm)+강철층(RHA/8mm)계:103mm - -
상기한 바와 같이, 본 고안에 따른 전투차량용 방호력 보강구조체는 전투차량에 대한 상부공격 위협이 점차 증대되고 있고, 관통성능은 RHA강(표준장갑재) 기준으로 약 110 내지 150mm수준으로 발전될 것으로 예상되는 상황에서 방호할 수 있는 RHA강 대비 두께 및 중량이 감소되며, 성형작약탄에 대한 방호력을 증강할 수 있다. 뿐만 아니라, 평상시에는 탈거하고, 전시나 비상시에 장착하는 장탈착 분리용으로 그 운용성능을 고려할 수 있다.

Claims (5)

  1. 일정한 두께를 갖고, 소정량의 세라믹이 함유된 제1세라믹 합금층과;
    상기 제1세라믹 합금층에 접착된 제2세라믹 합금층과;
    상기 제2세라믹 합금층에 접착된 제3세라믹 합금층과;
    상기 제1세라믹 합금층 및 제3세라믹 합금층 양측에 소정 두께로 각각 접착된 고무층; 및
    상기 고무층 양면에 소정 두께로 접착된 강철층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전투차량용 방호력 보강 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세 개의 세라믹 합금층 중 두 개 이상의 층이 마일드강철에 의해 밀착된 것을 특징으로 하는 전투차량용 방호력 보강 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세 개의 세라믹 합금층 중 인접한 두 개의 세라믹 합금층이 마일드강철에 의해 밀착된 것을 특징으로 하는 전투차량용 방호력 보강 구조체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 강철층은 약 4 내지 8 mm의 두께를 가진 Mil-A-12560 의 RHA 강인 것을 특징으로 하는 전투차량용 방호력 보강 구조체.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 고무층의 두께는 약 2mm 인 것을 특징으로 하는 전투차량용 방호력 보강 구조체.
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