KR20110084605A - 진공흡착장치와 그것을 이용한 추진제의 충전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄피의 내부에 추진제를 충전하기 위한 진공흡착장치 및 그것을 이용한 추진제의 충전방법에 관한 것으로, 대량 양산 가능하고, 탄피내로 추진제를 고밀도로 충전시킬 수 있는 진공흡착장치와 그것을 이용한 추진제의 충전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공력을 이용하여 일정하게 배열된 추진제를 탄피내로 충전시키기 위한 진공흡착장치로서, 중심에 구멍이 관통형성되고, 상기 진공흡착장치의 상부를 이루는 몸체커버와; 중심에 구멍이 관통형성되고, 상기 구멍을 중심으로 반지름 방향을 향해 일정한 폭으로 공간을 형성하고 있으며, 상면에 상기 몸체커버가 결합되는 몸체와; 상기 몸체의 외측하면에 추진제의 배열과 동일한 배열로 복수 개 설치되고 내부에 구멍이 관통형성되어 추진제를 흡착하는 진공흡착판을 구비하고, 또한, 상기 몸체커버와 상기 몸체 사이에 진공챔버가 형성되고, 상기 몸체의 하면을 관통하여 상기 진공챔버와 연결되는 진공홀이 형성되며, 상기 진공홀과 상기 진공흡착판의 구멍에 삽입되어 상기 진공홀과 상기 진공흡착판을 연결하는 캐필러리 튜브를 구비하고, 상기 몸체커버를 관통하여 상기 진공챔버로 연결되는 진공관를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공흡착장치와 그것을 이용한 추진제의 충전방법 {VACUUM ABSORPTION DEVICE AND METHOD FOR LOADING PROPELLANT USING IT}

본 발명은 탄피의 내부에 추진제를 충전하기 위한 진공흡착장치 및 그것을 이용한 추진제의 충전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄피에 추진제를 고밀도로 충전할 수 있도록 추진제를 배열하고 배열된 추진제를 진공흡착장치를 이용하여 탄피내로 적층시키는 진공흡착장치 및 그것을 이용한 추진제의 충전방법에 관한 것이다.

일반적으로 운동에너지탄은 크게 고밀도 중합금으로 제작되는 긴 원통형 막대 형태의 관통자와 관통자를 감싸는 이탈피, 그리고 관통자와 연결되어 관통자를 전차에서 고속으로 발사시키는 추진제로 구성된다.

운동에너지탄의 관통력을 증대시키기 위해서는 관통자의 재질이 우수하여야 하며 같은 재질 및 같은 형상의 관통자의 경우는 큰 포구에너지를 얻을 수 있는 추진제가 관통력을 증대시키는 역할을 한다.

추진제의 설계시에는 추진제의 조성과 형상 그리고 웹의 설계를 우선적으로 한다. 추진제의 웹 설계라 함은 전차포용 운동에너지탄에 사용되는 추진제의 내부에 형성된 여러 개의 구멍의 크기, 간격 및 개수 등을 결정하는 것을 말한다(도 1참조). 이러한 추진제 웹을 최적으로 설계하면 낮은 최대압력에서 큰 포구에너지를 얻을 수 있어 운동에너지탄의 관통력을 증대시킬 수 있다.

또한, 추진제 설계면에서 추진제의 조성과 형상 그리고 웹이 결정되면, 탄피내의 제한된 공간에 최대의 추진제를 충전함으로써 포구에너지를 증대시킬 수 있다.

종래의 탄피내에 추진제를 충전하는 방법으로는 진동충전방법이 있다. 진동 충전방법은 일정량의 추진제를 용기에 담은 후 진동자극을 주어 추진제가 탄피내로 충전되도록 하는 방법이다. 이러한 진동충전방법은 구조적으로 간단하여 실제로 추진제를 양산할 때 활용되고 있는 방법이나, 이 방법에 의하면, 추진제가 일정한 패턴으로 충전되지 않고 불규칙한 패턴으로 충전되어 충전제를 고밀도로 탄피내에 충전시킬 수 없다(도 12 참조).

또한, 상기 진동충전방법을 보완하고자 수동충전방법이 고려될 수 있는데, 이러한 수동충전방법은 충전밀도를 높일 수는 있으나, 수동으로 작업이 이루어져 대량으로 양산하기에는 한계가 있다.

따라서 탄피내에 추진제를 고밀도로 충전시키면서 대량 양산할 수 있는 획기적인 추진제의 충전방법이 요구되어 왔다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 대량 양산 가능하고, 탄피내로 추진제를 고밀도로 충전시킬 수 있는 진공흡착장치와 그것을 이용한 추진제의 충전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공력을 이용하여 일정하게 배열된 추진제를 탄피내로 충전시키기 위한 진공흡착장치로서, 중심에 구멍이 관통형성되고, 상기 진공흡착장치의 상부를 이루는 몸체커버와; 중심에 구멍이 관통형성되고, 상기 구멍을 중심으로 반지름 방향을 향해 일정한 폭으로 공간을 형성하고 있으며, 상면에 상기 몸체커버가 결합되는 몸체와; 상기 몸체의 외측하면에 추진제의 배열과 동일한 배열로 복수 개 설치되고 내부에 구멍이 관통형성되어 추진제를 흡착하는 진공흡착판을 구비하고, 또한, 상기 몸체커버와 상기 몸체 사이에 진공챔버가 형성되고, 상기 몸체의 하면을 관통하여 상기 진공챔버와 연결되는 진공홀이 형성되며, 상기 진공홀과 상기 진공흡착판의 구멍에 삽입되어 상기 진공홀과 상기 진공흡착판을 연결하는 캐필러리 튜브를 구비하고, 상기 몸체커버를 관통하여 상기 진공챔버로 연결되는 진공관를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진공흡착판은 추진제를 용이하게 흡착할 수 있도록 하면이 오목하게 형성되고, 실리콘재질 혹은 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진공홀은 상부가 하부보다 직경이 좁은 2단 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 추진제의 충전방법으로서, 탄피내에 추진제가 최대로 충전될 수 있도록 하는 추진제의 배열구조를 결정하는 배열구조결정단계와, 상기 배열구조결정단계에서 결정된 배열구조의 외주형상으로 형성된 고정배열기구를 이용하여 상기 고정배열기구의 형상을 따라 추진제를 배열시키는 배열단계와, 상기 배열단계에서 배열된 추진제를 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 진공흡착장치를 이용하여 흡착한 후, 탄피내부로 상기 추진제를 삽입하는 삽입단계와, 상기 배열단계와 상기 삽입단계를 반복함으로써 상기 탄피내부로 추진제를 적층하는 적층단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배열구조결정단계에서 배열구조의 결정은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정배열기구는 2부분 이상으로 분리되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 진공흡착장치는 진공흡착판이 실리콘재질 또는 고무재질로 이루어져 있어 일정한 제작오차를 갖는 추진제라 하더라도 안정적으로 진공흡착시킬 수 있으며, 본 발명에 따른 진공흡착장치를 이용한 추진제의 충전방법에 의하면, 탄피내로 추진제를 신속하면서 고밀도로 충전시킬 수 있어 운동에너지탄의 관통성능을 크게 증가 시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 충전대상인 고성능 다층 추진제 (Surface Coated Double Base 추진제)의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의해 탄피내로 추진제가 최대로 충전될 수 있도록 하는 추진제의 배열구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 고정배열기구를 이용하여 추진제를 배열하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명인 진공흡착장치의 단면도이다.
도 5는 진공흡착판을 나타내는 사시도이다.
도 6은 고정배열기구를 나타내는 사진이다.
도 7은 고정배열기구를 이용하여 추진제를 배열한 것을 나타내는 사진이다.
도 8은 진공흡착장치의 밑면을 나타내는 사진이다.
도 9는 진공흡착장치의 상면을 나타내는 사진이다.
도 10은 진공흡착장치를 이용하여 배열된 추진제를 흡착한 상태를 나타내는 사진이다.
도 11은 탄피내에 추진제가 적층되는 것을 나타내는 사진이다.
도 12는 종래의 진동 충전 방법을 이용하여 추진제를 충전한 상태를 나타내는 사진이다.
도 13은 진공흡착장치를 이용하여 탄피내에 추진제를 최대한 충전한 상태를 나타내는 사진이다.

이하 본 발명에 의한 진공흡착장치와 그것을 이용한 추진제의 충전방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 진공흡착장치의 구조와 작용에 대하여 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상기 진공흡착장치(100)는 손잡이(110), 몸체커버(120), 몸체(130), 진공흡착판(140), 캐필러리튜브(170), 진공관(180), 진공밸브 (200)및 진공해제밸브(190)를 구비하고 있다.

상기 몸체(130)는 탄피의 크기와 추진제(SCDB 추진제)의 배열구조를 고려하여 대략 일정한 두께를 갖는 원판형으로 형성되며, 원판의 중심부에는 탄피(20)내에 추진제(10)를 적층할 때 점화봉(30)과 본 발명인 진공흡착장치(100)가 부딪히지 않도록 하는 구멍이 관통형성되어 있다. 또한, 상기 몸체(130)는 상기 구멍을 중심으로 반지름 방향을 향해 일정한 폭으로 가공되어 공간을 형성하고 있다. 상기 공간은 그 위에 상기 몸체커버(120)가 나사결합됨으로써 진공챔버(150)가 된다.

상기 몸체커버(120)는 원판형으로 형성되며 지름은 대략 상기 몸체(130)의 지름과 동일하며, 원판의 중심에 구멍이 관통형성되어 있다. 이 구멍은 상기 몸체(130)의 구멍과 대략 직경이 동일하다. 또한, 상기 몸체커버(120)의 상부에는 상기 진공관(180)이 관통 연결되어 상기 진공챔버(150)로 진공력을 제공한다. 또한 상기 몸체커버(120)의 상면에는 본 발명인 진공흡착장치(100)의 이동을 용이하게 하는 손잡이(110)가 형성되어 있다. 또한 상기 몸체커버(120)의 구멍 부근에는 링홈이 형성되어 있으며, 상기 링홈에 오링(210)이 설치되어 상기 진공챔버(150)를 더욱 밀폐시킨다.

상기 진공관(180)은 2개의 밸브, 즉, 진공밸브(200)와 진공해제밸브(190)를 구비하며, 상기 진공밸브(200)를 열면, 진공펌프(미도시)와 연결된 진공관(180)을 통해 진공력이 공급되도록 하는 밸브이다. 또한 상기 진공해제밸브(190)는 상기 진공펌프에 의해 발생한 진공력을 제거하기 위한 것으로, 상기 진공해제밸브(190)를 열면, 진공력이 제거되어 추진제(10)를 흡착하는 흡착력이 없어져 탄피(20)내로 추진제(10)를 적층 시킬 수 있다.

상기 진공챔버(150)의 바닥면에는 복수 개의 진공홀(160)이 추진제(10) 배열구조와 정확히 일치하도록 상기 진공챔버(150)의 바닥면을 수직으로 관통하여 형성되어 있으며, 상기 진공홀(160)은 상부가 하부보다 좁은 2단구조로 이루어져 있다. 구체적으로는, 상기 진공홀(160)의 상부는 직경1.2㎜×길이 2㎜로 이루어져 상기 진공챔버(150)와 연결되고, 상기 진공홀(160)의 하부는 직경2.0㎜×길이 8㎜로 이루어져 상기 진공흡착판(140)과 맞닿도록 위치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진공흡착판(140)은 그 중심에 구멍이 관통형성되어 상기 진공홀(160)의 하부와 맞닿여 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 진공흡착판(140)의 전체적인 높이는 대략 7㎜이며, 상기 진공흡착판(140)의 상부는 원 중심에 구멍이 관통형성되어 있는 원기둥형상이며, 하부는 상기 원기둥의 지름보다 큰 지름(대략 5㎜)의 뒤집어진 접시형상 즉, 하부가 오목한 형상을 이루고 있다. 또한 상기 진공흡착판(140)의 재질로는 실리콘 재질이나 고무재질 등 유연성이 있는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 진공흡착판(140)의 재질은 여러 개의 추진제(10)로 구성된 추진제(10) 배열구조에서 하나의 추진제(10)라도 진공력이 작용하지 않으면 전체 추진제(10)의 배열에 진공력을 적절히 작용시킬 수 없으므로, 일정한 제작 공차를 갖고 있는 추진제(10)를 안정적으로 진공 고정시키기 위한 것이다.

또한, 상기 캐필러리 튜브(capillary tube)는 대략 직경2.0㎜×길이8㎜의 원통형상으로 이루어지고 상기 진공홀(160)과 상기 진공흡착판(140)의 구멍에 삽입되어 상기 진공홀(160)과 상기 진공흡착판(140)을 연결한다.

이하에서는 상기에서 설명한 진공흡착장치(100)를 이용하여 추진제(10)를 탄피(20)내에 적층하는 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 탄피(20)내부의 가용부피를 모델링하고 상기 가용부피에 추진제(10)가 최대로 충전되어 충전된 추진제(10)들 사이의 빈 공간이 최소화될 수 있는 규칙적인 배열구조를 컴퓨터 CAD 등의 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 결정한다. 상기 배열구조가 결정되면, 상기 배열구조의 외주형상과 유사한 형상(대략 원형 혹은 다각형 형상)으로 형성되어 추진제(10)를 상기 배열구조로 배열시킬 수 있는 고정배열기구(40)를 제작하여(도 6 참조) 상기 고정배열기구(4)의 내부 가장자리로부터 추진제(10)를 배열한다. 추진제(10)의 배열은 고정배열기구(40)에 추진제(10)를 공급하면 고정배열기구(40)의 형상을 따라 자동적으로 상기 배열구조처럼 이루어진다.

이때 상기 고정배열기구(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 2이상으로 분리됨으로써 추진제의 배열을 더욱 용이하게 할 수 있다.

상기 고정배열기구(40)내로 추진제(10)의 배열이 완료되면, 진공흡착장치(100)의 진공흡착판(140)과 배열된 추진제(10)를 정확히 위치맞춤하고, 진공밸브(200)을 열어 공기가 도 4의 X방향으로 빠지면서 진공펌프로부터의 진공력이 진공챔버(150)와 각각의 진공홀(160) 및 진공흡착판(140) 내부의 구멍을 통해 각각의 추진제(10)에 작용하도록 한다. 이때, 추진제(SCDB 추진제)(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 그 내부에 미세한 구멍이 형성되어 있어 진공력을 약화시키게 되므로, 이를 극복하고 추진제(10)를 진공흡착판(140)에 흡착시키기 위해서는 진공펌프에서 발생하는 진공도를 대략 20㎜Hg 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 진공흡착장치(100)에 흡착된 추진제(10)를 탄피(20)내로 이동시킨 후 진공관(180)의 진공해제밸브(190)를 열면 공기가 도 4의 Y방향으로 유입됨으로써 진공력이 약화되어 추진제(10)가 탄피(20)내에 놓이게 된다.

상기한 일정한 배열형태로 추진제(10)를 배열하는 과정과 진공흡착장치(100)로 추진제(10)를 흡착하여 탄피(20)내로 이동시키는 과정을 반복하여 탄피(20)내로 추진제를 밀도높게 충전시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 해당분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능할 것이다.

10: 추진제 20: 탄피 30: 점화봉 40: 고정배열기구 100: 진공흡착장치
110: 손잡이 120: 몸체커버 130: 몸체 140: 진공흡착판 150: 진공챔버
160: 진공홀 170: 캐필러리 튜브(capillary tube) 180: 진공관
190: 진공해제밸브 200: 진공밸브 210: 오링(O-ring)

Claims (6)

1. 진공력을 이용하여 일정하게 배열된 추진제(10)를 탄피(20)내로 충전시키기 위한 진공흡착장치(100)로서,
   중심에 구멍이 관통형성되고, 상기 진공흡착장치(100)의 상부를 이루는 몸체커버(120)와;
   중심에 구멍이 관통형성되고, 상기 구멍을 중심으로 반지름 방향을 향해 일정한 폭으로 공간을 형성하고 있으며, 상면에 상기 몸체커버(120)가 결합되는 몸체(130)와;
   상기 몸체(130)의 외측하면에 추진제(10)의 배열과 동일한 배열로 복수 개 설치되고 내부에 구멍이 관통형성되어 추진제(10)를 흡착하는 진공흡착판(140)을 구비하고,
   또한, 상기 몸체커버(120)와 상기 몸체(130) 사이에 진공챔버(150)가 형성되고,
   상기 몸체(130)의 하면을 관통하여 상기 진공챔버(150)와 연결되는 진공홀(160)이 형성되며,
   상기 진공홀(160)과 상기 진공흡착판(140)의 구멍에 삽입되어 상기 진공홀(160)과 상기 진공흡착판(140)을 연결하는 캐필러리 튜브(170)를 구비하고,
   상기 몸체커버(120)를 관통하여 상기 진공챔버(150)로 연결되는 진공관(180)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공흡착장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진공흡착판(140)은 추진제(10)를 용이하게 흡착할 수 있도록 하면이 오목하게 형성되고, 실리콘재질 혹은 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공흡착장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 진공홀(160)은 상부가 하부보다 직경이 좁은 2단 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 진공흡착장치.
4. 탄피(20)내에 추진제(10)가 최대로 충전될 수 있도록 하는 추진제(10)의 배열구조를 결정하는 배열구조결정단계와,
   상기 배열구조결정단계에서 결정된 배열구조의 외주형상으로 형성된 고정배열기구(40)를 이용하여 상기 고정배열기구(40)의 형상을 따라 추진제(10)를 배열시키는 배열단계와,
   상기 배열단계에서 배열된 추진제(10)를 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 진공흡착장치(100)를 이용하여 흡착한 후, 탄피(20)내부로 상기 추진제(10)를 삽입하는 삽입단계와,
   상기 배열단계와 상기 삽입단계를 반복함으로써 상기 탄피(20)내부로 추진제(10)를 적층하는 적층단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 추진제의 충전방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 배열구조결정단계에서 배열구조의 결정은 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 추진제의 충전방법.
6. 제4항에 있어서,
   상기 고정배열기구(40)는 2부분 이상으로 분리되는 것을 특징으로 하는 추진제의 충전방법.

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