KR20110102775A - 모의 손상 성형작약탄의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모의 손상 성형작약탄의 제조방법에 관한 것으로, 성형작약탄의 무력화 및 손상도 시험에 있어서의 안전성 향상과 다양한 성형작약탄에 대한 정확하고 다각적 분석을 효율적으로 행할 수 있도록 하는 모의 손상 성형작약탄을 제공하기 위한 것이며, 본 발명은 성형작약탄의 외형을 이루고 일측(一側)에 뇌관장착구가 형성된 통형상의 탄체에, 탄체의 타측(他側)에 형성된 개구(開口)를 통해, 원추형상인 금속질의 라이너(liner)를 그 오목한 부분이 바깥을 향하도록 결합하는 단계; 상기 탄체 상에 또는 상기 탄체의 외표면으로부터 상기 라이너에까지 관통하는 형태로 구멍을 천공하는 단계; 상기 구멍의 연장방향을 따라 길게 연장된 형태로 형성되되, 구멍의 형상과 크기에 상응한 형상과 크기의 단면형상을 갖는 핀을 상기 구멍에 끼우는 단계; 상기 구멍과 상기 핀 사이의 틈을 막도록 상기 구멍과 상기 핀이 만나는 지점을 따라 경화성 몰딩재를 도포하는 단계; 상기 뇌관장착구를 통해 상기 탄체 내부에 고폭화약을 장입하고 뇌관장착구에 뇌관을 장착하는 단계; 상기 구멍으로부터 상기 핀을 제거하는 단계;로 이루어진다.

Description

모의 손상 성형작약탄의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING DAMAGE-SIMULATED SHAPED CHARGE}

본 발명은 모의 손상 성형작약탄의 제조방법에 관한 것으로, 성형작약탄의 무력화 및 손상도 시험에 있어서의 안전성 향상과 다양한 성형작약탄에 대한 정확하고 다각적 분석을 효율적으로 행할 수 있도록 하는 모의 손상 성형작약탄의 제조방법에 관한 것이다.

성형작약탄(成形炸藥彈)은 전차의 장갑이나 벙커와 같은 견고한 구조물을 파괴하는 탄약으로서, 대전차유탄, 홀로우챠지(hollow charge)탄이라고도 하는데, 원통형으로 성형한 화약에 오목한 패임을 주어 발화시키면 그 패인 부분으로부터 초고온의 연소가스가 초고속으로 분출하는 원리(먼로효과, 노이만 효과)를 이용한 탄두의 일종이다.

원통형 화약은 탄체에 수용되고 상기 패인 부분에는 라이너라고 하는 원추 형상의 금속을 갖다댄다. 이로써, 폭발에너지는 원추의 정점방향을 향하여, 라이너를 녹이는 동시에 운동에너지를 부여한다. 이렇게 생성된 고온고압의 메탈제트(Metal Jet)가 한쪽 방향으로 향한다.

이 제트 분류(噴流)의 운동에너지에 의해 전차 등의 장갑을 천공하여, 그 안의 승무원을 살상한다. 또한 화약을 수용하는 탄체 자체도 파괴되기 때문에 유탄으로서의 효과도 기대할 수 있다.

이러한 성형작약탄의 무력화와 각종 전투차량의 생존성 향상을 위해 세계 각국은 능동파괴체계(APS: Active Protection Systems)를 개발하고 있다. 능동파괴체계란 대전차 미사일이나 대전차 로켓 등 전차에 접근하는 위협체를 탐지/추적하여 대응탄으로 이를 무력화시키는 적극적인 대응수단을 말한다.

상기 미사일, 로켓탄 등의 위협체에는 성형작약탄이 포함되는데, 능동파괴체계에서는 이를 효과적으로 무력화시키기 위해 위협체가 전투차량에 도달하기 전에 다수의 파편이 내장된 탄을 발사하여 위협체를 폭파시키거나, 파편이 성형작약탄에 손상을 가하도록 하여 성형작약탄의 전차 장갑에 대한 관통성능을 최소화시키는 방안이 강구되고 있다.

능동파괴체계 연구방법 중에 정치(定置)실험이 있는데, 이 정치실험은 성형작약탄을 고정하고 라이너의 전방에 관통대상 장갑을 설치한 뒤 성형작약탄을 기폭하여 발생한 제트에 의해 장갑이 관통되는 양상을 평가하는 것으로, 장갑의 기울기와, 장갑의 두께, 장갑의 소재 등을 바뀌어가며 효과적인 방어수단을 규명하게 된다.

그리고, 상기 정치실험에서 장갑에 대한 연구와는 별도로, 성형작약탄과 같은 위협체에 대한 연구를 위해 파편발사기를 구비하여 이로부터 발사된 파편을 이용하여 위협체의 무력화에 대한 연구도 진행된다.

성형작약탄의 경우 파편에 의해 손상되면, 손상된 성형작약탄의 제트가 직진성을 잃고 휘어져서 전차의 장갑이 관통되지 않는 현상이 발생하는데, 접근해오는 성형작약탄에 대항하여 파편을 어떻게 발사하고 또한 파편 자체의 유효한 형태가 무엇인지를 규명함으로써 효과적인 능동파괴체계의 확립에 도움이 된다.

이처럼, 능동파괴체계의 개발에 있어서 이러한 성형작약탄의 손상도나 손상부위와 이에 따른 무력화 정도의 관계를 규명하는 연구가 활발하다.

현재 국외에서는 시험탄 제작시 손상을 미리주는 모의 손상 성형작약탄에 대해 알려진 바 없으며, 또한 국내에서도 파편발사포로 파편을 발사하여 성형작약탄에 손상을 주는 방법을 사용하고 있다.

그러나 파편충돌로 손상된 성형작약탄의 경우, 손상된 탄을 다루는데 따르는 위험 요소가 존재한다. 따라서, 파편으로 손상된 성형작약탄의 정치(定置)실험시에 안전을 고려하여 대략 1시간 이상 대기한 후 시험용 성형작약탄을 제트관통대상 시편 위로 이동시켜야 하기 때문에 많은 시간이 소요된다.

뿐만 아니라, 파편 발사포의, 결과적으로 발사오차로 인해 파편이 성형작약탄 상의 원하는 임의의 위치에 충돌하지 않기 때문에 반복적인 실험이 불가피하여, 성형작약탄에 대한 효과적인 무력화 방안에 대한 연구에 어려움이 많았다.

본 발명은 이러한 능동파괴체계 개발의 일환으로서 각종 성형작약탄의 특성을 연구함에 있어 안전성을 확보하면서 소정의 개발취지에 맞춰 다양한 제트분출양상을 실험할 수 있도록 하여 능동파괴체계의 개발에 도움이 되는 성형작약탄의 제조방법의 제공에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 성형작약탄의 외형을 이루고 일측(一側)에 뇌관장착구가 형성된 통형상의 탄체에, 탄체의 타측(他側)에 형성된 개구(開口)를 통해, 원추형상인 금속질의 라이너(liner)를 그 오목한 부분이 바깥을 향하도록 결합하는 단계; 상기 탄체 상에 또는 상기 탄체의 외표면으로부터 상기 라이너에까지 관통하는 형태로 구멍을 천공하는 단계; 상기 구멍의 연장방향을 따라 길게 연장된 형태로 형성되되, 구멍의 형상과 크기에 상응한 형상과 크기의 단면형상을 갖는 핀을 상기 구멍에 결합하는 단계; 상기 구멍과 상기 핀 사이의 틈을 막도록 상기 구멍과 상기 핀이 만나는 지점을 따라 경화성 몰딩재를 도포하는 단계; 상기 뇌관장착구를 통해 상기 탄체 내부에 고폭화약을 장입하고 뇌관장착구에 뇌관을 장착하는 단계; 상기 구멍으로부터 상기 핀을 제거하는 단계;로 이루어진다.

또한, 본 발명에서 상기 핀을 상기 구멍에 끼우는 단계에 적용되는 상기 핀의 삽입측 선단부에 폭이 좁아진 단차를 부여하고, 상기 선단부의 단면형상이 원형, 타원형, 정방형, 장방형, 및 다각형 중 어느 하나이다.

또한, 본 발명에서 상기 핀을 상기 구멍에 끼우는 단계에 적용되는 상기 핀의 단면형상을 길이방향을 따라 원형, 타원형, 정방형, 장방형, 및 다각형 중 어느 하나로 형성한다.

본 발명이 적용된 모의 손상 성형작약탄을 성형작약탄 특성실험에 적용하면 보다 안전하고 의도된 바대로 정확하게 손상된 성형작약탄의 성능실험을 할 수 있어 많은 시간과 경비를 절감할 수 있다.

또한 다양한 손상위치에 따른 성형작약탄의 손상도 실험을 근거로 성형작약탄의 특성을 검토·분석할 수 있다. 이를 근거로 향후 성형작약탄을 효과적으로 저지할 수 있는 무기개발 능력을 갖추게 된다.

도 1은 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예의 모의 손상 성형작약탄을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명이 바람직하게 적용된 제조방법의 실시예를 설명하는 공정도로서, (a)는 구멍 천공단계를, (b)는 구멍에 핀을 결합하는 단계를, (c)는 몰딩처리단계를, (d)는 고폭화약 장입단계를, (e)는 핀을 제거하는 단계를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예의 핀을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예에서 탄체 및 라이너에 형성된 구멍에 핀이 결합된 상태의 모의 손상 성형작약탄을 나타내는 측단면도이다.
도 5는 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예에서 탄체에만 형성된 구멍에 핀이 결합된 상태의 모의 손상 성형작약탄을 나타내는 측단면도이다.

이하 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예에 대해 첨부도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예의 모의 손상 성형작약탄을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명이 바람직하게 적용된 제조방법의 실시예를 설명하는 공정도로서, (a)는 구멍 천공단계를, (b)는 구멍에 핀을 결합하는 단계를, (c)는 몰딩처리단계를, (d)는 고폭화약 장입단계를, (e)는 핀을 제거하는 단계를 나타내며, 도 3은 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예의 핀을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예에서 탄체 및 라이너에 형성된 구멍에 핀이 결합된 상태의 모의 손상 성형작약탄을 나타내는 측단면도이며, 도 5는 본 발명이 바람직하게 적용된 실시예에서 탄체에만 형성된 구멍에 핀이 결합된 상태의 모의 손상 성형작약탄을 나타내는 측단면도이다.

본 발명의 제조방법은 주로 성형작약탄의 정치(定置)실험에 적용되는 것으로, 정치실험에서 인위적으로 성형작약탄에 손상을 가하는 것은 폭발의 위험성이 따르고, 또한 손상된 성형작약탄을 취급하는 것도 상당한 위험부담이 따르게 되므로, 본 발명의 제조방법에 따른 성형작약탄은 내부의 고폭화약(4)이 빠진 탄체(1)에, 인위적인 손상을 상정(想定)하여 소정의 부위에 구멍(2)을 먼저 천공하고, 그런 다음 상기 구멍(2)을 일시적으로 막은 상태에서 고폭화약(4)을 장입하여 완성하는 것을 요지로 한다.

구체적으로 설명하면, 먼저 성형작약탄의 외형적인 부분과 관련하여, 저부에 뇌관장착구(5)가 형성된 통형상의 탄체(1)에, 탄체(1)의 일측 개구(開口)측으로 원추 또는 원뿔형상을 갖는 금속질의 라이너(liner, 3)를 결합하는데, 라이너(3)의 뾰족한 부분이 탄체(1)의 안쪽으로 향하게 하도록, 즉 탄체(1)의 바깥방향으로 그 오목한 부분이 향하도록 라이너(3)를 결합한다.

이어서, 상기 탄체(1) 외부로부터 가해진 인위적인 손상을 상정하여 구멍(2)을 형성하는 단계에서는 드릴링가공이나 밀링가공을 통해 다양한 형태(원형, 타원형, 정방형, 장방형 그리고 다각형 등), 그리고 다양한 크기의 구멍(2)을 형성하는데, 이는 다양한 형태의 파편 중에 어떠한 형태 그리고 어느 정도 크기의 파편이 성형작약탄에 어떤 영향을 끼치는지 확인하기 위한 유효한 수단으로 된다.

상기 구멍(2)은, 도 4와 같이 탄체(1)의 외표면과 상기 라이너(3)를 동시에 관통하여 형성되기도 하고, 도 5와 같이 상기 라이너(3)로부터 먼 탄체(1)의 다른 외표면을 관통하여 형성하기도 하지만, 이에 한정되지 않고, 이 분야의 숙련자라면 파편의 파상(破狀)적인 움직임, 그리고 파편의 다양한 비산각에 의해 성형작약탄이 피탄되는 것을 상정하여, 더 다양한 방향에서, 더 복잡한 관통형태로, 그리고 더 많은 수의 파편 구멍(2)을 탄체(1)에 형성가능하다는 것은 자명한 사실이다.

이어서, 상기 구멍(2)의 형상과 닮은 단면형상을 갖고 폴리머 재질로서 길게 형성한 핀(6)을 상기 구멍(2)에 끼워 탄체(1)와 라이너(3)에 결합하고 실리콘 등 경화성 패킹재를 이용하여 상기 핀(6)과 만나는 탄체(1) 및 라이너(3)의 구멍(2) 주변을 몰딩처리한다.

이어서, 상기 탄체(1) 내부의 빈 공간을 고폭화약(4)으로 채우는데, 이때 상기 탄체(1) 안쪽에 형성된 뇌관장착구(5)을 통해 고폭화약(4)을 투입할 수 있으며, 물론 이에 한정되는 것이 아니라, 다양한 성형작약탄의 형태에 대응하여, 탄체(1)로부터 라이너(3)를 다시 분리하여 고폭화약(4)을 채운 다음에 라이너(3)를 결합하거나, 탄체(1) 자체를 분리결합가능한 구조로 할 수 있다는 것은 이 분야의 숙련자에게 자명하며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함된다.

이어서, 상기 핀(6)이 구멍(2)에 결합된 채로 이를 모의 손상으로 상정하여 정치실험에 이용할 수 있으나, 파편이 성형작약탄을 완전히 관통하는 것을 상정해서 상기 핀(6)을 구멍(2)으로부터 제거하여 구멍(2)이 뚫린 상태인 성형작약탄도 정치실험에 있어서 유익한 실험대상이 될 수 있다.

이상과 같이, 탄체(1)에 구멍(2)을 먼저 형성한 다음 고폭화약(4)을 채움으로써 드릴링가공시 발생하는 불꽃이나 가공열로 인해 고폭화약(4)이 인화될 위험을 사전에 방지한다.

그렇지만, 가공열을 줄이고 불꽃이 발생되지 않도록 천공을 행하는 방법(예컨대, 수동공구를 이용한 수작업)으로 고폭화약(4)이 채워진 채로 성형작약탄에 구멍(2)을 형성할 수도 있다.

상기 핀(6)은 파편 발사포(도시 생략)로부터 발사되어 탄체(1)에 박히거나 관통하는 파편을 가정한 것으로, 파편의 형태가 다양함에 따라 이를 가정하여 상기 핀(6)의 단면형상을 원형, 타원형, 장방형, 직방형, 또는 다각형으로 형성하고, 또는 핀(6)의 삽입방향 선단부에 폭을 좁게 하여 단차를 주고, 그 선단부의 단면형상을 원형, 타원형, 장방형, 직방형, 또는 다각형으로 형성하여, 성형작약탄의 무력화에 효과적인 파편의 형상을 연구할 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이 실제 파편은 비산각이 일정하지 않고 다양한 방향에서 날아오므로 이를 상정하여 실험자는 탄체(1) 상에 소정의 방향으로 향하는 구멍(2)이 형성된 모의 손상 성형작약탄을 준비한다.

그런 다음, 모의 손상 성형작약탄은 실험대(도시 생략) 상의 정위치에 설치하고, 라이너(3)와 대향하는 위치에 장갑에 사용되는 금속판재(도시 생략)를 고정한 다음, 상기 뇌관장착구(5)의 뇌관을 착화시켜 실험을 실시한다.

뇌관(5)이 착화되면 뇌관장착구(5)의 뇌관 근처의 고폭화약(4)에서부터 라이너(3) 쪽의 고폭화약(4)으로 급격한 발열과 팽창이 연속적으로 일어나서 고폭화약(4)의 화학에너지가 운동에너지로 급속히 변환하는 작용이 일어난다.

그리고 이때의 열로 라이너(3)가 용융되어 액상으로 되어, 고폭화약(4)의 운동에너지로 발생된 제트 분류(噴流)에 의해 통상적으로는 일직선상으로 진행하여 고온 고압 고속으로 상기 금속판재를 뚫게 되는데, 전술한 바와 같이, 파편 구멍(2)으로 손상되어 성형작약탄 내부의 역학적 구조에 다소 변경이 부가된 뒤에는 제트 분류가 일직선상으로 진행할 수 없게 되고, 이로 인해 장갑에 사용되는 금속판재를 관통할 수 없어 무력화되는 과정을 연구자들이 규명할 수 있게 된다.

이때 실험자들은 파편으로 손상된 성형작약탄의 관통성능의 평가를 통해, 파편이 어느 형태로 작용하는 것이 성형작약탄을 무력화시킴에 있어 효과적인지 안전하게 반복실험을 거듭하며 관찰할 수 있게 된다.

따라서, 종래와 같이 일일이 파편 발사포로 손상을 입힐 필요가 없어 성형작약탄을 1시간 이상 방치하여 안전여부를 확인한 후 실험을 진행했던 불편함이 없어진다.

1: 탄체 2: 구멍
3: 라이너 4: 고폭화약
5: 뇌관장착구 6: 핀

Claims (3)

1. 성형작약탄의 외형을 이루고 일측(一側)에 뇌관장착구가 형성된 통형상의 탄체에, 탄체의 타측(他側)에 형성된 개구(開口)를 통해, 원추형상인 금속질의 라이너(liner)를 그 오목한 부분이 바깥을 향하도록 결합하는 단계;
   상기 탄체 상에 또는 상기 탄체의 외표면으로부터 상기 라이너에까지 관통하는 형태로 구멍을 천공하는 단계;
   상기 구멍의 연장방향을 따라 길게 연장된 형태로 형성되되, 구멍의 형상과 크기에 상응한 형상과 크기의 단면형상을 갖는 핀을 상기 구멍에 결합하는 단계;
   상기 구멍과 상기 핀 사이의 틈을 막도록 상기 구멍과 상기 핀이 만나는 지점을 따라 경화성 몰딩재를 도포하는 단계;
   상기 뇌관장착구를 통해 상기 탄체 내부에 고폭화약을 장입하고 뇌관장착구에 뇌관을 장착하는 단계;
   상기 구멍으로부터 상기 핀을 제거하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모의 손상 성형작약탄의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 핀을 상기 구멍에 끼우는 단계에 적용되는 상기 핀의 삽입측 선단부에 폭이 좁아진 단차를 부여하고, 상기 선단부의 단면형상이 원형, 타원형, 정방형, 장방형, 및 다각형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 모의 손상 성형작약탄의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 핀을 상기 구멍에 끼우는 단계에 적용되는 상기 핀의 단면형상을 길이방향을 따라 원형, 타원형, 정방형, 장방형, 및 다각형 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 모의 손상 성형작약탄의 제조방법.

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