KR20050039740A - 무기발사대 - Google Patents

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KR20050039740A
KR20050039740A KR1020047007146A KR20047007146A KR20050039740A KR 20050039740 A KR20050039740 A KR 20050039740A KR 1020047007146 A KR1020047007146 A KR 1020047007146A KR 20047007146 A KR20047007146 A KR 20047007146A KR 20050039740 A KR20050039740 A KR 20050039740A
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오드와이어제임스마이클
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메탈 스톰 리미티드
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Abstract

차량용 무기발사대(30)는 다수의 배럴조립체(10)를 포함하고, 각각의 배럴조립체는 배럴(11), 배럴의 보어와 밀봉 맞물림되도록 배럴 내에 축방향으로 배치되는 다수의 발사체(14), 및 배럴의 포구를 통해 각각의 발사체를 순차적으로 추진시키기 위한 분리된 추진장약(15)를 포함하며, 상기 다수의 배럴조립체(10) 중 적어도 하나는 무기발사대의 구조체를 형성하는 배럴을 포함한다. 본 발명에 따른 하나의 실시예로, 소형전투기(SCAV)(30)에 무기발사대를 적용할 수 있고, 이 때 배럴조립체(10)는 동체를 형성한다. 또한 본 발명은 배럴조립체에서 무기발사대를 제조하는 방법을 포함한다.

Description

무기발사대{WEAPONS PLATFORM CONSTRUCTION}
기술분야
본 발명은 이동 차량용 무기발사대 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 항공기에 관련한 것이지만 이에 국한되는 것만은 아니다.
배경기술
무기시스템은 많은 경우에 차량의 다른 기계 및 전자시스템과 일체로 형성되지만 보통 따로 분리된 차량용 무기발사대에 적재되기도 한다. 무기시스템의 무게는 반동 및 탄약을 소모하면서 변하는 무게분포와 같은 발사의 동적효과와 함께 이동 무기발사대를 설계하는 데에 있어 중요한 변수가 된다. 무기의 무게, 무게의 분포 및 동적 발사효과는 차량성능에 직접적인 영향을 미친다.
소형 차량의 경우, 이용 가능한 무기시스템을 선택하는 것은 극히 제한적이고 또는 심지어 불가능한 경우도 있다. 하지만, 대부분의 경우 차량의 성능에 큰영향을 주지않고 효과적으로 무장시키는 것이 바람직하다. 현재 많은 차량, 특히 소형 초계기 또는 탐사로봇은 비교적 이동속도가 빠르지 않고 낮은 고도를 유지하며, 또한 주로 무장하지 않고 있어 결국 소화기의 공격에도 쉽게 노출되어 있다.
적은 예로, 미국특허 제4,040,334호(Smethers, Jr.)의 광폭중형 제트기(wide bodied heavy jet) 및 영국특허 제2,120,991호(Kjolseth 와 Mowill)의 지면효과식 또는 수륙양용 항공기와 같은 대형 항공기 구조물에 설치되는 미사일 관이 있다. 그러나 이는 본 발명에 적용되는 종류의 소형 차량에 필요한 미사일 발사성능을 제공할 수 없어 실용적이지 못하다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 새로운 차량 설계에 있어서의 문제점 및 적지에서 활용되는 소형 원격제어차량에 종래의 무기시스템을 적재하는 데 있어서의 문제점 등을 해결할 수 있는 차량용 무기발사대 및 상기 무기발사대의 제조방법을 제공하는 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 넓은 의미에서 다수의 배럴구조체를 포함하는 소형 무기발사대에 관련한 것으로, 상기 다수의 배럴조립체는 무기를 형성함과 동시에 무기발사대 구조체를 형성한다. 상기 배럴조립체의 배럴은 비교적 가벼운 관으로 형성되고, 공업용 플라스틱 또는 탄소섬유 복합물과 같은 복합재료로 구성하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는, 상기 관은 공용 벽을 갖는 다공성 구조체로 할 수도 있다. 배럴조립체는 불필요한 반동을 최소화하기 위해 배럴의 양 쪽 단부에서 발사체를 동시에 발사하도록 배치하는 것이 바람직하다.
하나의 실시예를 보면, 무기발사대는 차량을 포함하고, 배럴조립체는 차량의 구조 프레임 또는 적어도 구조 프레임의 일부를 형성한다. 고정익 또는 회전익 항공기의 경우에는, 배럴조립체는 기체 및/또는 동체의 날개보 및/또는 항공기의 날개를 형성한다.
본 발명의 또 다른 관점으로는 무기발사대의 제조방법이 있으며, 상기 제조방법은 무기에 있어서의 다수의 배럴조립체로부터 하나 이상의 무기발사대 구조체를 형성하는 단계를 포함한다. 배럴 조립체는 발사할 때 생기는 불필요한 반동을 최소화하기 위해 배럴이 서로 반대방향을 향하도록 구성된다.
본 발명은 본 발명자에 의한 국제특허출원 제PCT/AU94/00124호 및 PCT/AU96/00459호에 개시된 배럴조립체와 관련한 것이다. 상기 배럴조립체는 배럴, 배럴 보어와의 밀봉 맞물림되도록 배럴 내부에 축방향으로 배치되는 다수의 발사체, 및 배럴의 포구를 통해 각각의 발사체를 순차적으로 추진시키기 위한 추진장약을 포함한다.
발사체의 전체적인 형상을 살펴보면, 탄두를 포함하고 확장가능한 슬리브는 종래의 다트형상으로 보통 구형 또는 다른 종래의 형상을 갖는다. 발사체는 다트가 무강선배럴에서 발사될 때 안정스핀을 형성하도록 오프셋되는 핀(fin)을 포함한다.
추진장약은 추진실에 위치되고 배럴조립체 내로의 적재를 용이하게 하기 위해 블록형 고체형태를 갖는다. 또한, 추진장약은 케이스에 넣어지고 배럴과 결합되어 있는 전기접촉부와의 접촉을 위한 외부 접촉수단을 구비하는 기폭제를 포함한다. 예를 들어, 기폭제에는 케이스에 넣어진 추진장약을 배럴로 삽입할 수 있도록 수축되고 상기 배럴과 쌍을 이루는 배럴과의 접촉을 위해 배럴의 포구로 정렬되어져 튀어나오는 스프링식 접촉수단이 제공된다. 필요한 경우에는 외측케이스는 소모품으로 하거나 또는 추진연소를 화학적으로 지원할 수도 있다. 또한, 적재 및 접착 또는 분리되어 케이스에 넣어진 추진장약과 발사체의 조립체 구조는 배럴의 재장전을 용이하게 한다..
배럴은 비금속이고 배럴의 보어는 점화수단 전체 또는 일부를 수용하는 점화수단 수용부를 포함한다. 이러한 구성에서, 배럴은 제어수단과 점화수단 사이의 전기적통신을 가능하게 하는 전기 전도체를 포함한다. 이와 같은 구성은 제한된 발사수명을 갖는 배럴조립체에 이용할 수 있고, 점화수단 및 제어선이 배럴과 일체로 제조될 수 있다.
또한, 배럴조립체는 배럴 내의 점화공(ignition aperture)을 포함하고 점화수단은 배럴의 외측에 상기 점화공에 인접하게 배치된다. 배럴은 점화수단을 수용하기 위한 점화수단 수용부를 포함하는 비금속 외측배럴로 둘러싸인다. 외측배럴 역시 제어수단과 점화수단 사이의 전기적 통신을 가능하게 하는 전기 전도체를 포함한다. 외측배럴은 점화수단을 위한 인쇄회로층을 포함하는 플라스틱 박판의 형태로 형성된다.
배럴조립체의 추진장약을 순차적으로 점화하기 위한 전기점화는 적층된 발사체를 통해 점화신호를 보냄으로써 선두 추진장약을 점화하는 단계 및 선두 추진장약을 점화함으로써 다음 점화신호에 의해 다음 추진장약을 점화준비시키는 단계를 포함한다. 모든 장전된 배럴의 단부로부터 내측에 있는 모든 추진장약은 평상시에는 폐쇄된 전기접촉부 사이에 배치된 각각의 절연퓨즈를 삽입함으로써 점화해제 상태가 된다.
추진장약의 점화는 전기적 수단을 통해 실시하고, 또는 최외측 발사체를 점화하는 중앙 뇌관을 이용하여 다음 발사 때에 추진장약의 순차적 점화를 일으키는 후속점화를 제어하는 종래의 공이식 방법을 이용할 수 있다. 이는 연소가스가 후방으로 새는 것을 제어하거나 발사체 또는 배럴을 통해 연장되는 퓨즈의 발화를 제어함으로써 실시할 수 있다.
또 다른 형태로에서는, 단독 점화신호에 의해 폭발하는 뇌관과 연결된 각각의 추진장약을 전기적으로 제어하는 점화방식이 있다. 예를 들어, 필요한 점화 펄스폭을 증가시키도록 적층된 추진장약의 뇌관을 차례로 배열하여 전기적 제어수단이 소정의 순서에 따라 추진장약을 점화하기 위해 증가된 펄스폭을 갖는 점화펄스를 선택적으로 보낸다. 하지만, 추진장약은 한 세트의 펄스폭 신호에 의해 점화되고 선두 추진장약의 폭발로 인해 다음 추진장약이 다음에 방출되는 펄스에 의한 점화준비 상태가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서, 장전된 배럴 단부에서 내측에 있는 모든 추진장약은 평상시에는 전기 접촉부 사이에 배치된 각각의 절연 퓨즈를 삽입함으로써 점화해제 상태가 되고, 상기 퓨즈는 적절한 폭발신호를 전달하면서 접촉부가 폐쇄되도록 폭발하여 각각의 절연퓨즈는 점화를 위해 각각의 선두 추진장약에 대해 개방상태가 된다.
다수의 발사체가 동시에 또는 빠른 속도로 연속적으로 발사되거나, 또는 예를 들어 원격제어되는 전기적 기폭수단에 의해 발사될 수 있다. 이러한 경우에, 전기신호는 배럴의 외부에서 전달되고, 또는 배럴을 통한 전기전회로를 연결하기 위해 서로 클립되거나 또는 전기접촉부가 서로 인접한 겹쳐진 발사체를 통해 전달된다. 상기 발사체는 제어회로를 포함하거나 배럴과 함께 회로를 형성한다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 이해를 돕기위해 본 발명의 실시예를 도시한 도면을 참고로 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배럴조립체의 단면도,
도 2는 차량용 무기발사대의 프레임을 형성하기 위한 다수의 배럴조립체 배치형태를 도시한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 프레임을 구비하는 항공기를 도시한 도면,
도 4는 도 3에 도시된 항공기 내의 배럴조립체 배치형태에 대한 측면도,
도 5는 도 4에 도시된 항공기의 정면도,
도 6은 도 4에 도시된 항공기의 또 다른 측면도로, 배럴조립체의 작동상태를 도시하는 도면,
도 7은 도 4에 도시된 항공기의 또 다른 측면도로, 대형 여객기와 크기를 비교하기 위한 도면,
도 8은 도 4에 도시된 항공기로서, 목표물에 대한 배럴조립체의 공격상황을 도시한 도면이다.
실시예
도 1은 서로 대향되는 포구(12,13)를 구비한 배럴(11)을 포함하는 배럴조립체를 도시하고, 배럴에는 다수의 발사체(14)와 추진장약(15)이 장전된다. 본 실시예에서의 배럴은 경중량 탄소섬유 복합재로 형성된다. 배럴(11)은 발사체(14)가 배럴 내에 배럴의 공용 포미 벽(16)에서부터 축방향으로 적층되도록 장전되어, 상기 발사체는 필요에 따라 상기 포구 중 하나 또는 양 쪽 모두에서 발사된다. 추진장약(15)은 발사체가 배럴(11)에서 원하는 속도로 순차적으로 발사될 수 있도록 전기적 수단(도시하지 않음)에 의해 선택적으로 점화된다. 발사체를 발사하기 위한 배치에 관해서는 본 발명자의 선출원에 따르는 것으로 한다.
도 2에는 무기발사대의 구조 프레임(20)을 도시하고 있고, 상기 구조 프레임은 도 1에서 설명한 다수의 배럴조립체(10)로 형성된다. 구조 프레임(20)은 측방으로 연장되며 두 개가 한 쌍을 이루는 배럴조립체 뭉치(21) 및 세로방향으로 연장되며 네 개가 한 쌍을 이루는 배럴조립체 뭉치(22)를 포함한다. 상기 배럴조립체 뭉치(21,22)의 각각의 배럴(11)은 실전에서의 요구에 맞춰 서로에 대해 고정된다. 다른 형태로는, 무기발사대를 구성하기 위한 구조 프레임이 하나의 포구만을 갖는 배럴조립체를 포함하는 것도 생각할 수 있다. 또한, 배럴조립체는 다양한 종류의 무기를 수용하기 위해서, 또는 구조상의 특성에 맞도록 다양한 크기를 갖는다..
도 2의 구조 프레임(20)은 특히 도 3에 도시된 항공기에 적용하기 위한 것이다. 항공기(30)는 무인 원격조정 소형전투기(small combat aerial vehicle,SCAV)이다. 항공기(30)의 구조를 살펴보면, 측방향으로 연장되는 배럴 뭉치(21)는 항공기의 날개(31)용 날개보를 구성하고 세로방향으로 연장하는 배럴 뭉치(22)는 동체(32)를 지지하기 위한 구조 프레임을 구성한다. 또한, 항공기(30)는 각각 동체 구조 프레임에 의해 지지되는 꼬리날개(33)와 수평 안정판(34)을 포함한다. 이와 같이 구성함으로써 항공기 내에 다중배럴 총포장치를 효과적으로 수용할 수 있고, 동시에 항공기 중량을 최소화하는 데에도 효과적이다.
항공기(30)에 대한 보다 상세한 설명을 위해 도 4 및 도 5와 같이 동체길이가 약 9ft(2.75m)이고 날개길이가 약 10ft(3.0m)인 항공기를 생각해 보자. 날개보를 이루는 배럴조립체와 동체 구조 프레임은 총 780×0.32(8mm) 발의 발사체를 수용하고, 상기 발사체는 모두 각각 독립적으로 발사될 수 있다. 상기 발사체의 전체 무게는 약 12.5lbs(5.657kg)이고, 추진장약은 1.1lbs(0.5kg)이며 배럴은 2lbs(0.9kg)이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 어떤 발사체는 전방(41)으로 발사되고 또 어떤 발사체는 후방(42)으로 발사되며, 도 5에 도시된 바와 같이 다른 발사체는 항공기의 좌,우측 날개 끝(43,44)에 인접한 포구를 갖는 배럴에서 측방으로 발사된다.
본 발명의 한 작동모드에서는, 항공기(30)는 분당 180,000발의 속도(rpm)로 목표물을 향해 270발을 무반동으로 발사할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 발사체(65,64)를 배럴조립체(10)의 전방(41) 및 후방(42) 포구에서 동시에 발사함으로써 반동을 효과적으로 상쇄시킬 수 있다. 상기 모드에서는 0.01초 정도의 순간에 목표물에 4.3lbs(1.9kg)의 발사체를 명중시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 항공기(33)의 꼬리날개에 장착된 감시카메라(61)는 목표물에 화력을 맞추는 데 이용된다. 경우에 따라서는, 포구(42)에서 발사된 발사체(64)는 인마살상용이 아닌 레이더 교란물체 또는 일시적인 자극제일 수 있다.
다른 모드에서, 세로방향 배럴조립체는 후방 포구(62,63)에서만 발사하여 그로 인한 반동이 항공기의 속력을 가속한다.
도 7에서는 소형전투기(SCAV)(30)와 보잉 737기 여객기(70)의 크기를 비교하고 있다.
또 다른 모드에 관해서는 도 8에 도시하고 있으며, 이 때 항공기(30)는 비행궤도(81)를 따라 목표물(80) 상공에서 배회하고 있다. 날개 끝에 포구(67)를 갖는 측방향 배럴 뭉치에서 발사체를 목표물(80)에 주기적으로, 그리고 필요에 따라 무작위로 발사한다. 상기 모드에서는 적으로 하여금 혼란을 유발하여 적의 사기를 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 상황에 따라서는 60,000rpm에서 120발을 발사할 수 있는 고속사격을 실시한다. 상기 고속사격은 0.1초만에 목표물에 1.9lbs(0.836kg)의 발사체를 명중시킬 수 있다.
상기 본 발명의 실시예에 따르면, 저고도에서 저속으로 운항함으로 인해 적의 공격에 노출되어 있는 항공기에 경량 무기 시스템을 장착함으로써 작전시 생존가능성을 높이고 여러 방향으로 무작위로 공격하여 적을 혼란에 빠뜨리거나 또는 적의 사기를 꺽을 수 있다.
작전 수행시, 소형전투기는 매우 높은 고도를 포함하여 어떠한 고도에서도 모비행기(parent aircraft)에서 진수될 수 있다. 적미사일을 요격하기 위한 70,000ft(21,350m) 가량의 고고도를 운항하는 비행선에서, 항공기(30)는 저속연소 고체연료 로켓(66)으로 동력을 발생시킨다(도 6). 항공기는 최초에 항공기에 장착된 목표포착 및 추적 시스템에 의해 유도되고, 크루즈 미사일과 같은 특정 목표물을 얻기 위해 급속히 낮은 고도를 유지해야 할 경우에는 내부 열추적장치를 이용한다.
본 발명의 실시예에 따른 항공기는 크기에 비해 불균형적으로 운동량을 전달하고, 다양한 속도(저속 또는 고속)로 반대 방향으로 동시에 발사하여 항공기에 손상을 유발하고 또한 항공기의 궤도 및 고도를 이탈시키거나 속력을 떨어뜨릴 수 있는 반동을 상쇄시킬 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 이해를 돕고자 단지 하나의 실시예로서만 기재한 것이고, 이는 또한 당업자에게 있어서는 본 발명의 기술사상 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하며, 따라서 본 발명의 기술사상은 청구범위에 의해 한정된다.

Claims (12)

  1. 다수의 배럴조립체를 포함하는 소형 차량용 무기발사대에 있어서,
    각각의 배럴조립체는 배럴, 배럴의 보어와 밀봉 맞물림되도록 배럴 내에 축방향으로 배치되는 다수의 발사체 및 배럴의 포구를 통해 각각의 발사체를 순차적으로 추진시키기 위한 분리된 추진장약을 포함하고,
    상기 다수의 배럴조립체는 무기발사대의 구조체를 형성하는 배럴을 포함하는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배럴조립체의 배럴은 경중량 관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배럴은 공업용 플라스틱 또는 탄소섬유 복합재와 같은 복합재로 구성되는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  4. 제 2 항에 있어서,
    배럴조립체의 상기 관은 다공성 공용 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배럴조립체는 불필요한 반동을 최소화하기 위해 상기 배럴조립체의 대향하는 단부에서 발사체를 동시에 발사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  6. 상기 무기발사대는 원격조정 차량을 포함하고 상기 배럴조립체는 차량의 구조 프레임을 형성하는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 무기발사대는 항공기를 포함하고 상기 배럴조립체는 항공기의 기체를 형성하는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 배럴조립체는 상기 항공기의 날개보를 형성하는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 배럴조립체는 상기 항공기의 동체를 지지하는 것을 특징으로 하는 무기발사대.
  10. 배럴, 배럴의 보어와 밀봉 맞물림되도록 배럴 내에 축방향으로 배치되는 다수의 발사체 및 배럴의 포구를 통해 각각의 발사체를 순차적으로 추진하기 위한 분리된 추진장약을 포함하는 하나 이상의 배럴조립체를 포함하는 무기를 제공하는 단계 및
    상기 무기의 배럴조립체의 배럴로부터 하나 또는 그 이상의 무기발사대 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기발사대 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 배럴조립체는 발사에 따른 불필요한 반동을 최소화하기 위해 배럴이 반대 방향을 향하도록 배치하는 것을 특징으로 하는 무기발사대 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 구조체는 경중량 복합재로 구성되는 배럴로 형성되는 것을 특징으로 하는 무기발사대 제조방법.
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