KR20020003241A - 탄두 구조체 - Google Patents

Abstract

목표물의 벽을 관통해 대경의 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체(10)는 장약의 축에 외접하는 환형 전방면 부분(16)을 갖는 폭발성 재료(12)의 형상 장약을 포함한다. 환형 전방면 부분(16)은 축을 관통하는 단면에서 보았을 때 오목한 외관을 나타내며, 상기 오목한 외관의 적어도 일부는 상기 환형 전방면 부분에 수직한 상기 부분으로부터 외측으로 돌출하는 벡터가 상기 축에서 발산하도록 구성된다. 라이너(14)는 상기 환형 전방면 부분의 적어도 일부에 인접해 제공된다.

Description

탄두 구조체{WARHEAD CONFIGURATION}

방호물을 관통하는 것 같은 것에 적용하기 위해 강렬한 축방향 초 고속도 제트를 발생시키기 위한 형상 장약(shaped charge)을 사용하는 것이 공지되어 있다. 일반적으로 형상 장약은 그의 전면에 축방향으로 위치된 원추형 리세스가 형성되어 있다. 이것은 목표물에 매우 작은 구멍을 형성하는 강렬한 축방향 제트를 만들게 된다. 그러나 다수의 응용분야에 있어서, 상기 원추형 리세스는 목표물의 벽에 비교적 대경 구멍을 형성하기 위해 형상 장약을 사용하는 것이 유용할 수 있다.

따라서, 목표물의 벽을 관통해 비교적 대경의 구멍을 형성할 수 있는 탄두 구조체에 대한 필요성이 있다.

발명의 요약

본 발명은 목표물의 벽을 관통해 비교적 대경의 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체에 관한 것이다.

본 발명의 개시내용에 따르면, 목표물의 벽을 관통해 대경의 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체가 제공되며, 상기 탄두 구조체는: ⓐ 축을 가지며 상기 축에 외접하는 환형 전방면 부분을 구비하는 폭발성 재료의 형상 장약으로서, 상기 환형 전방면 부분은 상기 축을 관통하는 상기 형상 장약의 관통 단면에서 보았을 때 오목한 외관을 나타내도록 구성되며, 상기 오목한 외관의 적어도 일부는 상기 환형 전방면 부분에 수직한 상기 부분에서 외측으로 돌출하는 벡터가 상기 축에서 발산하도록 구성되는, 상기 형상 장약과, ⓑ 상기 환형 전방면 부분의 적어도 일부에 인접한 라이너를 포함한다.

또한 본 발명의 개시내용에 따르면, 목표물의 벽을 관통해 대경의 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체가 제공되며, 상기 탄두 구조체는: ⓐ 축을 가지며 폭발동안 상기 벽쪽으로 향하기 위한 전방부를 구비하는 폭발성 재료의 형상 장약과, ⓑ 상기 전방부의 적어도 일부에 인접한 라이너를 포함하며; 상기 형상 장약 및 상기 라이너는, 상기 형상 장약이 폭발하였을 때 상기 라이너의 대부분의 재료가 팽창하는 원추형 경로로 실질적으로 집중되도록 구성된다.

본 발명의 다른 특징부에 따르면, 상기 팽창하는 원추형 경로는 상기 축에 대해 약 10°내지 약 50°의 각도를 갖는다.

본 발명은 단지 예로서 첨부된 도면을 참조하여 상술되었다.

본 발명은 탄두 구조체, 특히 목표물의 벽을 관통해 대경 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체(warhead configuration)에 관한 것이다.

도 1은 목표물의 벽을 관통해 대경의 구멍을 형성하기 위한 본 발명의 개시내용에 따라 구성되고 작동하는 탄두 구조체의 등각도,

도 2는 도 1의 탄두 구조체의 축을 따라서 취한 단면도,

도 3은 도 1의 탄두 구조체의 감소된 길이 변형예의 축을 따라서 취한 단면도.

본 발명은 목표물의 벽을 관통해 대경 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체에 관한 것이다.

본 발명에 따른 탄두 구조체의 원리 및 작동은 첨부된 도면 및 상세한 설명을 참조하여 더욱 잘 이해될 수 있다.

도면을 참조하면, 도 1 및 도 2에는 목표물의 벽을 관통해 대경 구멍을 형성하기 위한 본 발명의 개시내용에 따라 구성되고 작동하는 탄두 구조체(10)가 도시되어 있다. 일반적으로, 탄두 구조체(10)는 폭발중 목표물의 벽쪽을 향하기 위한 전방부를 갖는 폭발성 물질의 형상 장약(12)과, 상기 전방부중 적어도 일부에 인접한 라이너(14)를 포함한다. 형상 장약(12) 및 라이너(14)는, 형상 장약(12)이 폭발할 때 라이너(14)의 대부분의 물질이 팽창하는 원추형 경로로 집중하도록 구성된다. 바람직한 경우에 있어서, 물질은 대부분 폭발적으로 팽창해 형성된 링(expanding explosively formed ring : "EFR")(14')으로 둥글게 뭉쳐지며, 상기 링(14')은 대략 2500 m/s의 속도로 전지하여 목표물의 벽을 관통하는 구멍을 형성한다.

이러한 효과를 달성하기 위해서, 형상 장약(12)은 그의 대칭축(18)을 둘러싸는 환형 전방면 부분을 특징으로 하는 것이 바람직하다. 환형 전방면 부분은 도 2에서 보았을 때 오목한 외관(16)을 나타내도록 구성된다[축(18)을 따라서의 형상 장약(12)의 단면임]. 오목한 외관중 적어도 일부(16a)는 그로부터 외측으로 돌출하는 벡터(v,v')가 축(18)으로부터 발산하는 환형 전방면 부분에 수직하도록 구성된다. 바람직하게는, 외관의 다른 부분은 축(18)에 평행하게 법선 벡터(v")를 제공하도록 굽어지거나, 또는 축(18)을 향해 약간 더 굽어진다. 폭발 방향과 밀접하게 유사하며 따라서 라이너의 상이한 부분에 의해서 나타나게 되는 이러한 수렴 벡터는 라이너의 초점을 집중된 링으로 이끄며, 여기서 이들은 팽창하는 EFR을 형성하도록 적어도 부분적으로 둥글게 뭉친다. 상기 링은 팽창할 때 조각으로 분해될 수 있다. 그러나, 일반적으로 상기 조각은 여전히 서로 충분히 가까워 목표물의 벽을 관통하는 연속적인 절단을 제공한다.

본 발명의 탄두 구조체는 다양한 종류의 벽 및 방벽의 파괴를 포함하지만 이들에 한정되지 않는 광범위한 응용분야에서 사용될 수 있음을 알 수 있다.

용어에 대해서는, 본 발명의 탄두 구조체가 대경 구멍을 형성하는 것으로 상술되었음을 알 수 있다. 본원의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 사용된 "대경"이라는 용어는 형상 장약의 외경을 초과하는 직경을 의미함을 알 수 있다. 본 발명을 사용함으로써 달성될 수 있는 대경은 종래기술의 형상 장약과 명확히 구별되며, 상기 형상 장약은 라이너를 형상 장약의 직경보다 작은 직경의 제트 또는 발사체로 집중시킨다.

본 발명의 특징부를 보다 자세히 살펴보면, 본 발명의 바람직한 특징부는 팽창하는 EFR을 형성하도록 적어도 부분적으로 둥글게 뭉치는 라이너(14) 물질이다. 이를 위해, 벡터(v,v',v")에 의해 둘러싸이는 각도 범위(φ)는 좁은 범위에서 물질의 수렴을 보장하기 위해 충분히 큰 것이 바람직한 반면, 충돌 입자의 충격으로 인한 직접적인 재파쇄(re-fragmentation)를 회피하도록 충분히 작다. 바람직하게는, 오목한 외관(16)을 통해 돌려진 각도에 해당하는 각도 범위는 15°내지 90°, 가장 바람직하게는 30°내지 70°범위에 놓인다. 바람직한 경우에 있어서, 오목한 외관은 원의 호에 해당하며, 이러한 각도는 곡률 중심에서 호에 의해 대응되는 각도에 대응한다.

응집 정도, 원추형 발산 각도 및 속도를 포함하는 EFR의 물리적인 특성은 다수의 다른 요소에 의해 영향을 받는다. 상기 요소는 장약의 형상, 폭발점, 라이너의 재료 및 두께 분포, 및 사용되는 장약의 형태 및 량을 포함한다. 이러한 변수는 라이너의 조각에 약 1000 m/s 내지 4000 m/s, 가장 바람직하게는 약 2500 m/s의 속도를 부여하도록 바람직하게 선택된다. EFR의 팽창성 원추형 경로는 축에 대해 약 10°내지 약 50°의 각도(θ)를 갖는 것이 바람직하다. 상이한 라이너 조각의 상대 속도의 미세한 조절은 V자형 단면을 통해 둥근 단면에서 평평한 밴드로 변하는 결과적인 EFR의 단면 외관을 형성하도록 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 실시에 있어서, 개시는 장약의 후방에 있는 중앙 지점에서 실시된다. 다소 기다란 원추형 후방 단부의 사용은 환형 전방면 부분을 가로질러 실질적으로 동시에 일어나는 개시를 보장한다. 개시 방법은 개시점에서 주연 개시로 변할 수 있다. 이러한 방법에서, 장약 길이는 짧아질 수 있다. 도 3은 주연 개시 실시의 일 예를 도시하는 도면으로서, 형상 장약(12)은 주연 개시 효과를 제공하도록 배치된 불활성 폭발파 조정제(30)를 포함한다. 변형실시예에서, 다중점 개시가 사용될 수 있다.

라이너(14)용으로 사용될 수 있는 물질은 광범위한 적절한 물질에서 선택될 수 있다. 바람직한 실시예는 알루미늄, 구리, 텅스턴, 강, 철 및 탄탈륨과 같은 금속 재료를 포함하지만 이들에 한정되지 않는다. 특정예에서, 플라스틱 재료로 제조된 라이너가 사용될 수 있다.

"환형 전방면 부분"이라 불리우는 표면이 일반적으로 장약의 연속된 전방면의 일부임을 알 수 있다. 축(18)에 가장 가까운 중앙부의 형태는 대체로 본 발명의 작동에 결정적이지 않지만, 추가적인 이로운 특성을 제공하도록 주어진 응용분야에 따라서 적합하게 될 수 있다. 대부분의 경우에 있어서, 환형 전방면 부분은 축(18)과 평행하게 보았을 때 형상 장약(12)의 전체 전방면의 적어도 약 절반에 해당하며, 가장 바람직하게는 적어도 약 80%에 해당한다.

실험적인 결과에서, 탄두 구조체(10)는 극도의 효과적인 절단 특성을 제공하는 것으로 나타났다. 벽으로부터 짧은 거리에서 폭발하였을 때, 깨끗한 원형 구멍이 형성되었다. 목표물의 재료 및 두께에 좌우되지만 장약 직경의 약 1 내지 5배 떨어져 폭발하였을 때 형성된 구멍의 직경은 장약 직경의 약 1배 내지 10배이다. 장약의 축이 벽에 수직으로 정렬되지 않았을 경우, 타원형 구멍이 형성된다. 사용되는 특정한 라이너 재료에 의존하지만, 강을 관통해 절단하기 위한 절단 능력은장약 직경의 약 0.1 내지 0.2이다.

상기의 상세한 설명은 단지 실시예로서 사용된 것이며, 다수의 다른 실시가 본 발명의 정신 및 범위내에서 가능함을 알 수 있다.

Claims (12)

1. 목표물의 벽을 관통해 대경의 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체에 있어서,

   ⓐ 축을 가지며 상기 축에 외접하는 환형 전방면 부분을 구비하는 폭발성 재료의 형상 장약으로서, 상기 환형 전방면 부분은 상기 축을 관통하는 상기 형상 장약의 관통 단면에서 보았을 때 오목한 외관을 나타내도록 구성되며, 상기 오목한 외관의 적어도 일부는 상기 환형 전방면 부분에 수직한 상기 부분에서 외측으로 돌출하는 벡터가 상기 축에서 발산하도록 구성되는, 상기 형상 장약과,

   ⓑ 상기 환형 전방면 부분의 적어도 일부에 인접한 라이너를 포함하는

   탄두 구조체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 환형 전방면 부분은 상기 축을 중심으로 실질적으로 회전 대칭인

   탄두 구조체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 오목한 외관은 원의 호에 실질적으로 대응하는

   탄두 구조체.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 호는 상기 호의 곡률 중심에 대해 15°내지 90°의 각도에 대응하는

   탄두 구조체.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 호는 상기 호의 곡률 중심에 대해 30°내지 70°의 각도에 대응하는

   탄두 구조체.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 오목한 외관은 15°내지 90°의 각도로 둥글게 되어 있는

   탄두 구조체.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 오목한 외관은 30°내지 70°의 각도로 둥글게 되어 있는

   탄두 구조체.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 환형 전방면 부분은 상기 축과 평행히 보았을 때 상기 형상 장약의 전체 전방면의 적어도 약 절반에 해당하는

   탄두 구조체.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 환형 전방면 부분은 상기 축과 평행히 보았을 때 상기 형상 장약의 전체 전방면의 적어도 약 80%에 해당하는

   탄두 구조체.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 형상 장약 및 상기 라이너는 상기 폭발성 재료의 폭발이 상기 라이너의 조각에 약 1000m/s 내지 약 4000m/s의 속도를 부여하도록 구성되는

    탄두 구조체.
11. 목표물의 벽을 관통해 대경의 구멍을 형성하기 위한 탄두 구조체에 있어서,

    ⓐ 축을 가지며 폭발동안 상기 벽쪽으로 향하기 위한 전방부를 구비하는 폭발성 재료의 형상 장약과,

    ⓑ 상기 전방부의 적어도 일부에 인접한 라이너를 포함하며,

    상기 형상 장약 및 상기 라이너는, 상기 형상 장약이 폭발하였을 때 상기 라이너의 대부분의 재료가 팽창하는 원추형 경로로 실질적으로 집중되도록 구성되는

    탄두 구조체.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 팽창하는 원추형 경로는 상기 축에 대해 약 10°내지 약 50°의 각도를 갖는

    탄두 구조체.