KR20020084292A - 대형 폭발성 표적의 파괴를 위한 발사체 - Google Patents

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Abstract

발사체(10)와 명목상 폭발성 표적(40)을 파괴하기 위한 방법은 쉘 전방부내에 발열성 활성화 금속간 화합물 반응성 폭발 장약(20)과, 금속간 화합물 반응성 폭발 장약의 점화를 위하여 쉘 몸체내의 폭발 장약의 후미에 소정량의 예광 물질(18)을 포함한 발사체 쉘 몸체를 포함한다. 예광 물질은 발진시 쉘 추진제에 의해 점화된다.

Description

대형 폭발성 표적의 파괴를 위한 발사체{PROJECTILE FOR THE DESTRUCTION OF LARGE EXPLOSIVE TARGETS}
발열성 활성화 조성물은 통상적으로 작동자 또는 관찰자가 목격하며 각 예광 발사체의 경로를 뒤쫓으며 화기 부품으로부터의 발진과 의도된 표적간의 탄수(round)를 뒤쫓을 수 있게 하기 위하여 무기의 작동자에게 가시적인 일련의 이격된 탄도 연속 표시물 또는 각각의 예광 발사체의 경로를 생성하도록 매 n발수마다 길게 연장된 가시적 또는 예광의 탄수를 생성하기 위한 다연발 발사 총포를 포함한 군용 탄약에 이용된다. 예광 탄두와 전체 탄두의 갯수의 백분율은 거의 모든 속사 총포 무기 탄약내에 포함된 에이스(ace)와 같은 적용에 의존하여 높은 백분율부터 낮은 백분율까지 가변된다.
다른 많은 발열성 활성화 조성물을 갖는 경우, 예광 조성물은 기본적으로 발화율을 변형하도록 혼합물에 첨가된 다른 재료와 병합되는데 종종 이용되는 산화 보조제와 금속성 연료의 혼합물이다. 통상적으로 금속성 연료 재료는 마그네슘과 알루미늄을 포함하며 통상적으로 산화 재료는 질산염(strontium nitrate)을 포함한다. 이러한 조성물은 염소 또는 불소, 방수 보조제 및/또는 점화 지연 재료를 포함하는 경우에 또한 색상 증감제로서 작용하는 바인더 재료와 함께 명목상 유지된다.
예광탄 재료는 발사체 추진제에 의해 점화되어 충분히 강하게 가시적으로 발광하도록 설계되므로 발사체는 표적으로 따라갈 수 있도록 발포된다. 대부분의 경우, 예광탄은 표적상에서 결코 분산된 점화 효과를 갖지 않지만, 종종 화석 연료 또는 그와 유사한 연료의 연소를 점화시킬 수 있다.
많은 대형의 폭발물 함유 표적은 폭연 또는 폭음 작용에 의해 안전한 거리에서 안전하게 파괴될 필요가 있다. 이는 지뢰, 어뢰 탄두 또는 불발탄 또는 이와 유사한 것들을 포함하며, 이는 20mm ~ 40mm 범위의 상대적으로 작은 구경의 총포의 범위내에 있는 것일 수 있다. 이러한 무기들이 변형되지 않고 상기한 표적들을 파괴하도록 사용되는 경우, 즉 표적으로 총포를 겨냥하는데 필요한 준비 시간이 더 이상 필요치 않은 경우에 매우 큰 장점을 갖는다. 그리하여, 변형되지 않은 총포와 같은 것에 의해 발포될 수 있는 표준화된 발사체 탄수에 대한 필요성이 존재하며, 통상적인 탄수로서 안전하게 파괴시키기 어렵거나 불가능한 소정의 대형 폭발성 표적을 파괴시킬 수 있다. 또한, 이러한 발사체는 경우에 따라 상기한 대형의 폭발성 표적의 파괴를 표적내에 함유된 폭발물의 폭음 작용없이 파괴시킬 수 있게 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 탄약과 폭발물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대형 폭발성 표적을 파괴하는데 특히 양호하게 적용되지만 기타 평범한 응용에도 사용가능한 장점도 가진 발화성 탄약 발사체에 관한 것이다. 본 발명의 발사체는 20mm에서 40mm급의 상대적으로 작은 구경의 속사포로부터 발사되는데 양호하게 적용된다. 통상의 발사체내에서 예광탄이 발열성 활성화 금속간 화합물 반응성 폭발 장약(pyrogenically activated intermetallic reactive payload)을 점화시키는 것을 이용하여 양호한 소각이 달성되는 구성을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 금속간 화합물 반응성 물질 폭발 장약을 포함한 통상적인 발사체 몸체를 도시한 개략적인 부분 단면도,
도 2는 추진제가 점화된 직후의 발진체 배럴내에서 활개중인 도 1의 쉘을 도시한 축소된 개략도,
도 3은 발진시 추진제에 의해 예광 조성물의 점화를 도시한 도 2와 유사한 개략도,
도 4는 설정 시간동안 연소되는 예광 조성물과 IMR 폭발 장약 포스트 발진체가 점화되는 발사체의 발사를 도시한 것,
도 5는 IMR 폭발 장약 반응과 쉘의 후미로 통기 배출되는 것을 도시한 도 4와 유사한 발사를 도시한 것,
도 6은 통상적인 표적을 관통하며 표적내에 고온의 폭발 장약 파편의 패턴을 분산시키는 본 발명의 발사체의 개략적인 다이아그램.
따라서, 전술한 관점에서, 본 발명의 주요 목적은 대형의, 명목상 폭발성 표적을 파괴하기 위한 발사체를 제공하는 것으로, 표적은 통상의 변형되지 않은 무기로 연소될 수 있다. 본 발명의 다른 목적은 폭연 작용을 달성하기 위하여 폭발성 물질로 열을 가하는 대형의 폭발성 표적의 파괴를 위한 발사체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 폭연 작용에 의해 폭발성 물질을 파괴할 필요가 있는 범위내에서의 온도를 발생하도록 발열성 활성화 금속간 혼합물 반응성 폭발 장약을 이용하여 대형의 폭발성 표적을 파괴하기 위한 발사체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 발사체내의 소정의 예광 물질(tracer material)에 의하여 포스트 발진체(post launch)가 점화되는 발열성 활성화 금속간 혼합물 반응성 폭발 장약을 이용한 대형 폭발성 표적의 파괴를 위한 발사체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 티타늄과 붕소와 니켈과 알루미늄으로부터 선택된 복금속(bi-metallic) 조성 시스템에서 선택된 금속간 화합물 반응성 폭발 장약을 이용하여 대형의 폭발성 표적을 파괴하는 발사체를 제공하기 위한 것이다.
다른 목적과 특징들은 상세한 설명과 명세서내의 포함된 본 출원의 도면 및청구범위로서 본 기술분야의 당업자에게 숙지될 것이다.
본 발명의 견지에서, 통상의 크기 및 중량을 가지므로 통상의 변형되지 않은 총포 시스템으로부터 다른 탄약을 따라 연소시킬 수 있는 대형의 명목상 폭발물 표적을 파괴하기 위한 발사체가 제공된다. 본 발명의 발사체 개념은 폭연 또는 폭음 작용을 통해 안전 거리에서 파괴시킬 수 있도록 일정한 거리로 고립되어 고온(2000℃ 또는 그 이상)의 폭발 장약을 전달할 수 있다. 시스템은 지뢰, 어뢰 탄두 또는 불발탄과 같은 대형 표적에 사용될 수 있다. 본 발명의 발사체 개념은 예광 물질을 점화시키도록 발진체 주친물을 이용하고, 이어서 폭발 장약 포스트 발진체를 점화시킨다. 발사체 탄두는, 바람직하게는 중요한 총포에 이용되는 통상의 탄수에 대하여 통상의 탄도 특성을 가짐에 따라 통상의 또는 높은 침투성 관통기 시스템이 탄두 곡선부내에 장착될 수 있다.
본 발명의 발사체는 일반적으로 테이퍼진 전방 탄두부와 후미부를 가지며 전방부내에 발열성 활성화 금속간 혼합물 반응성(IMR) 폭발 장약으로 채워진 곡선부를 가진 통상적인 중공의 발사체 쉘 몸체를 포함한다. 소정량의 예광탄 점화기 물질은 금속간 화합물 반응성 물질 폭발 장약의 뒤에 접촉되어 적재된다. 연소시, 예광탄은 통상적인 방식으로 쉘 추진체에 의해 점화되어 선결된 반응 시간이 지난후 금속간 화합물 반응성 물질 폭발 장약을 점화시켜 폭발 장약 점화 이전에 발진된 플랫포옴으로부터 안전하게 분리시킬 수 있게 한다. 예광 조성물로부터의 열은 금속간 화합물 폭발 장약의 반응을 개시한다. 폭발 장약은 발사체가 표적을 맞추기 전에 매우 고온(2000℃ 또는 그 이상)에서 새로운 고형체를 형성한다. 충돌시,발사체는 조절된 양식으로 파괴되면서, 폭연 작용을 일으키는 뜨거운 파편을 높은 폭발성 표적 전체에 분산시킨다. 이러한 방식에서, 충돌시 연속하여 점화되는 표적내에서 대단히 뜨거운 파동이 전방에 전파된다. 원하는 경우, 관통기 탄두가 쉘내에 사용될 수 있어 발사체 침투을 증강시키도록 한다.
폭발 장약 자체에 대하여, 금속간 화합물 반응성 폭발 장약에 대한 바람직한 물질은 티타늄과 붕소로부터 선택된 복금속 반응성 물질이며, 이는 티타늄 붕화물(TiB)과 니켈 알루미나이드(NiAl)를 생성하는 니켈 및 알루미늄을 생성한다. 예광 물질은 마그네슘 및 스트론튬 질산염과 같이 표준 예광 조성물 조합이 사용될 수 있고, 중요한 급수의 탄약이 사용되며 특별한 예광 물질을 사용할 필요는 없다. 필요한 경우, 폴리테트라 플루오르에틸린(polytetrafluoroethylene; PTFE)과 같은 바인더 또는 기타 물질은 반응율 또는 진행율을 변경시키도록 첨가제로서 물질내에 투입될 수 있다. 본 발명의 발사체의 탄도 특성은 일반적으로 통상적이지만, 고온 반응에 의해 발산되는 작은 양의 이원 생산(bi-product) 가스체는 카트리지 또는 추진제 하중의 구성을 보상하지 않는 경우에 보조적인 드랙 효과(additional drag effects)를 일으킬 수 있다.
본 발명의 주된 취지는 소이탄 발사체(incendiary projectile)를 포함하며 변형없는 속사 총포가 존재함으로써 다루어질 수 있는 명목상으로 폭발물 표적을 파괴하기 위한 방법을 포함한다. 발사체는, 높은 폭발성 물질인 표적 전체에 뜨거운 파편을 분산시키므로 폭연을 일으키기 위한 방식으로 표적에 충돌하도록 설계된 발열성으로 활성화된 금속간 화합물 폭발 장약 포스트를 발사하도록 하는 발사 연소에 의해 점화된 예광 물질을 이용한다. 이에 관하여, 개시된 특별한 발사체와 특별한 금속간 화합물 반응성(intermetallic reactive;IMR) 폭발 장약의 성분은 예시적인 것이며 설명되는 본 발명의 개념에 관한 것을 제한하지는 않는다.
도 1은 금속성 케이싱(12)을 가지며 상대적으로 대구경 관통형 탄두 곡선부(14)와 개방형 테일 또는 후미부(16)를 포함하는 통상적인 발사체 몸체(10)를 일부 절개하여 개략적으로 도시하고 있다. 케이싱(12)은 예광-점화기 물질(18)과 금속간 화합물 반응성 폭발 장약 물질(20)을 포함한 두가지 구획된 장약 물질로 채워진다.
도 2 내지 도 6은 추진 점화후에 발사체(10)를 도시한 도 2로서 도 1의 발사체의 작동을 연속적으로 도시한 것이지만, 추진 가스(24)의 매번 증가된 체적에 의해 추진된 발사 배럴(22)을 따라 이동하면서 발사되기 전을 도시한 것이다. 도 3은 발사체(10)가 배럴(22)로부터 벗어나면서, 추진 가스가 도면부호 28처럼 확장되며 도면 부호 26에서의 예광 물질(18)의 점화를 도시한 것이다.
도 4는 얼마간의 가스가 도면부호 30에서 통기 배출되면서 예광 조성물(18)이 발화되는 것을 도시한다. IMR 폭발 장약(20)을 점화하기 전에 선결된 설정 시간동안 연소시킬 수 있게 함유된 소정량의 예광 조성물은 도 5에서 반응하는 것을 도시하고 있으며 32로 도시된 것과 같이 후방을 통해 추가의 물질이 통기되어 배출되는 것을 보이고 있다. IMR 폭발 장약 물질(20)의 반응은 도 5에서의 34로 도시된 것과 같이 매우 뜨겁고 깨지기 쉬운 고형 물질을 생성한다.
도 6은 탄두 곡선부(14; 도시안됨)가 표적(40)에 충돌하면서 표적(40)의 측벽(42)을 관통하며 케이싱(12)의 전방부가 파괴 분리되며 매우 뜨거운 폭발 장약 파편(46)의 패턴(44)을 표적(40)이 차지하고 있는 폭발성 물질(48)내에 분산시킨 것을 도시하고 있다. 뜨거운 폭발 장약 파편은, 이어서, 바람직하게는 표적(40)내 폭발성 물질(48)을 폭발시키기 보다는 폭연으로 진행시키게 하지만, 어느 경우에서나 파괴시키며 비-에너지성이 되게 한다. 본 발명의 발사체의 복금속(bi-metallic) 또는 금속간 화합물 반응물은 매우 고온인, 즉 2000℃ 또는 그 이상의온도를 가지면서 발사체 쉘(12) 내측에 유지되는 깨지기 쉬운 고형 물질을 생성하는데, 이때에 상대적으로 무거운 탄두부(14)는 표적 벽을 관통하며 케이싱(12) 벽은 파괴되고자 하는 에너지성 물질의 큰 체적 전체에 분산시킬 수 있는 고온의 깨지기 쉬운 고형 물질을 뜨거운 파편의 패턴으로 산산조각내게 할 수 없게 하는 것으로 이해되어야 한다. 관통기는 고도의 침투가 필요한 경우 본 발명에 따라 공지된 방식으로 발사체내에 포함될 수 있음을 주목하여야 한다.
도시된 도면들에 따라, 예광 물질의 점화는 통상적으로 발생한다는 것을 주목하여야 하며 상대적으로 높은 온도의 IMR은 발사후 얼마의 시간이 경과할 때까지 점화되지 않으므로 발사 기구의 배럴상에 발생될 수 있는 조기 점화와 관련된 문제를 피할 수 있음을 주목하여야 한다. 고온의 파편 더미를 형성하도록 반응함으로써 폭발 장약이 후방으로 통기되는 것은 발사체(10)의 탄도적 특성을 효과적이게 할 수 있지만, 이러한 효과는 관련된 객관적 확실성으로서 예견될 수 있으므로 추가적인 드랙에 대한 보상이나 또는 기타 탄도적 효율은 원래의 발사체 설계에 포함될 수 있다.
폭발 장약 자체에 관하여, 금속간 화합물 반응성 폭발 장약에 대한 바람직한 물질은 니켈 알루미나이드(NiAl)를 생성하도록 반응하는 니켈 알루미늄과 티타늄 붕화물(titanium boride; TiB)을 생성하는 티타늄과 붕소의 조합물을 포함하는 임의의 몇몇 복금속 반응성 조합물일 수 있다. 그러나, 다른 유사한 작용을 하는 조합물이 특별한 적용을 함에 따라 발사체 내에 사용될 수 있다는 것이 예상된다. 예광 물질은, 전술한 바와 같이, 마그네슘과 스트론튬 질산염(strontium nitrate)또는 기타와 같은 임의의 표준 예광 조성물일 수 있으며, 이는 특별한 예광 물질이 필요치 않으며 교환가능하게 사용할 수 있는 본 발명을 중심으로 하는 발사체와 같은 급수의 탄약에 사용된다.
복금속 반응성 폭발 장약(20) 물질의 성분은 바람직하게 미립자 형태로 세밀하게 분할되고, 입자는 약 10미크론의 평균 크기를 가지며 화학양론적 비율로 완전하게 혼합되며 발사체(10)의 전방부에 포장된다. 폴리테트라 플루오르화 에틸렌(polytetrafluoroethylene) 또는 기타 불활성 물질과 같은 바인더는 반응율 또는 반응양과 복금속 물질의 반응중에 통기되는 가스 유형을 조정하는데 이용될 수 있다.
전술한 방식에서, 본 발명의 발사체는 매우 고온의 패턴과 소이탄 파편을 에너지성 하중으로 전달하여 하중으로부터 안전거리에서 에너지적인 손해가 없는 방식으로 폭연 또는 폭발을 개시하도록 한다. 발사체는 땅과 해저 모두에서의 지뢰, 어뢰, 쉘 및 기타 덮여진 폭발성 물질이 화석 연료 및 그와 유사한 연료와 같은 표적에 대하여 사용될 수 있는 소이탄 조성을 추가로 가지는 에너지성 물질을 파괴하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 따라 발사체는 임의의 크기 또는 형태 또는 특별한 표적을 파괴하는 것에 관한 탄도 특성이 되도록 제조될 수 있다.
본 발명은 특허 법률에 따르기 위하여 상당히 상세히 설명되었고 본 기술 분야의 당업자에게 신규성과 구성 및 필요한 경우에 예시적인 사용된 실시예에 적용하도록 필요한 정보를 제공하도록 설명되었다. 그러나, 이는 본 발명이 특히 상이한 장치에 의해 수행될 수 있으며 다양한 변형이 본 발명의 범주와 기본 사상으로부터 벗어나지 않은채 수행될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (6)

  1. 대형의 명목상 폭발성 표적의 파괴를 위한 발사체로서,
    (a) 테이퍼진 전방 탄두부와 후미부를 갖는 발사체 쉘 몸체,
    (b) 상기 전방 탄두부내에 있는 발열성 활성화 금속간 혼합물 반응성 폭발 장약,
    (c) 상기 금속간 화합물 폭발 장약을 점화시키기 위하여 상기 금속간 화합물 반응성 폭발 장약 후방에서 접촉되어 상기 쉘 몸체내에 있는 소정량의 예광 물질을 포함하는 발사체.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 테이퍼진 전방 탄두부는 표적 케이싱을 관통하기 위한 관통기 구성체를 포함하는 발사체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속간 화합물 반응성 폭발 장약은 반응성 복금속 혼합물로부터 선택된 분말성 금속 혼합물인 발사체.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 금속간 화합물 반응성 폭발 장약은 티타늄 붕화물(TiB)과 니켈 알루미나이드(NiAl)를 형성하도록 구성된 복금속 혼합물의 그룹으로부터 선택되는 발사체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 복금속 혼합물은 티타늄 붕화물(TiB)를 형성하는 발사체.
  6. 상대적으로 대형인 명목상 중요한 폭발 표적을 파괴하는 방법으로서,
    (a) 폭발 장약의 고온 파편이 상기 폭발성 표적으로 분산되는 방식으로 발열성 활성화 금속간 혼합물 반응성 폭발 장약을 포함한 발사체 쉘이 상기 중요한 표적을 관통하는 단계를 포함하는 방법.
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