KR20140145852A

KR20140145852A - 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물

Info

Publication number: KR20140145852A
Application number: KR1020130068539A
Authority: KR
Inventors: 정백희; 박관진; 이상우
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2014-12-24
Also published as: KR101488702B1

Abstract

본 발명은 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물에 관한 것으로, 고폭탄 폭발시험용 실내시험장 탄착지의 콘크리트 구조물 내에 탄체비행방향으로 형성되는 원통형의 방폭구조물과, 상기 방폭구조물 내부에 지면과 평행하게 형성되는 바닥구조물 및 상기 방폭구조물의 하단에 위치하여 상기 방폭구조물을 지지하는 지지대를 포함하여, 기폭시 발생되는 고속의 파편이 원통형 방폭구조물 내부의 내피에 충돌하게 하여 외피 및 콘크리트 구조물의 손상을 방지할 수 있다.

Description

고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물{PROTECTION STUCTURE OF INDOOR TEST FOR AMMUNITION EXPLOSION}

본 발명은 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실내시험장 탄착지에서 고폭탄 기폭시 발생하는 폭압과 파편의 비산을 흡수, 차폐할 수 있는 방폭구조물에 관한 것이다.

최근 삶의 질 향상에 의하여 소음과 진동을 유발하는 각종 포 발사 및 폭압 발생시험에 대한 민원이 증가하고 있으며, 이에 대한 대책으로 실내시험장 건설이 요구되고 있다.

콘크리트 터널구조로 이루어진 실내시험장은 사격진지에서 사격이 이루어지며 발사된 탄체는 탄착지에 도달하여 폭발하게 된다.

특히, 대구경 120mm 전차탄약을 사격할 수 있는 실내시험장의 경우 막대한 건설비가 소요되므로 설계단계에서 충분한 검토가 요구된다.

실내시험장 탄착지는 진지에서 발사된 고폭탄이 피탄 충격에 의하여 폭발하는 장소로, 탄착시 고폭화약 폭발에 의한 폭압(120mm 대전차 고폭예광탄 기준 445KPa)과 탄체를 포함한 각종 피탄체의 고속 파편(120mm 대전차 고폭예광탄 기준 1,100m/sec)이 다수 발생한다. 이때 폭압과 파편이 직접적으로 탄착지 콘크리트 구조물에 영향을 미치면 실내 시험장의 구조적 안전성이 저하되며, 반복 사용해야 하는 실내시험장의 용도상 유지보수 대책이 요구된다.

즉, 종래에는 방폭구조물이 없어 고폭탄 폭발에 의한 폭압이 직접 콘크리트 구조물에 영향을 미치게 되어 내압에 의한 인장력을 유발시키고, 인장력에 취약한 콘크리트 구조물은 반복적인 충격에 의하여 균열 발생 등 구조적 안전성에 문제를 유발시킬 수 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 탄체의 비행방향을 따라 형성된 고탄소강의 재질로 이루어진 원통형의 방폭구조물을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 고폭탄 폭발시험용 실내시험장 탄착지의 콘크리트 구조물 내에 탄체비행방향으로 형성되는 원통형의 방폭구조물; 상기 방폭구조물 내부에 지면과 평행하게 형성되는 바닥구조물; 및 상기 방폭구조물의 하단에 위치하여 상기 방폭구조물을 지지하는 지지대를 포함하는 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물이 제공될 수 있다.

상기 방폭구조물은, 다수의 직사각형 타일에 의해 원통의 벽으로 형성되며, 기폭시 발생하는 파편이 직접 닿는 내피와, 상기 내피의 외측에 형성되는 원통형의 외피를 포함할 수 있다.

상기 외피는 크기가 동일한 두 개의 반원통의 결합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 내피는 직사각형의 타일이 상기 외피에 결합되어 형성될 수 있으며, 상기 내피 및 외피는 고탄소강의 재질일 수 있으며, 상기 반원통간의 결합은 용접에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 직사각형 타일 하나의 중심각은 상기 원통형의 방폭구조물의 중심을 기준으로 3~9°일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 실내시험장 탄착지에서 고폭탄이 기폭하는 경우 폭발에 의한 충격에너지를 원통형 방폭구조물이 대부분 흡수하게 되어 콘크리트 구조물에 압력이 거의 전달되지 않게 된다. 따라서 반복되는 고폭탄의 기폭 상황에서도 실내시험장 구조물의 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 기폭시 발생되는 고속의 파편은 원통형 방폭구조물 내부의 내피에 충돌하게 되어, 고탄소강 소재의 내피는 파편의 관통을 방지하여 외피의 손상을 방지할 수 있다.

나아가, 반복적인 파편 피탄에 의해 내피가 손상되는 경우 손상된 내피의 부분교체를 통해 기능을 회복하여 고가의 원통형 방폭구조물 특히, 외피를 반영구적으로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 실내시험장의 평면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 탄착지의 단면도,
도 3은 도 2의 측면도,
도 4는 도 2의 "A"의 상세도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 고폭탄 폭발시험용 실내시험장 방폭구조물은 고폭탄이 기폭하는 공간을 원통형 방폭구조물(70)로 차폐하여 피탄시 발생하는 폭압이 콘크리트 구조물에 직접적으로 작용하는 것을 제한하도록 하는 장치이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관련된 실내시험장의 평면도인데, 도 1을 참조하면, 사격 진지(10)에서 포탄을 발사하게 되면 비행구간(30)을 지나 탄착지(40)에 있는 목표물(미도시)에 충돌하면서 폭발하게 된다. 이때, 발생되는 파편들이 멀리 비산되지 않도록 콘크리트로 이루어진 탄받이(50)가 탄체비행방향으로 탄착지(40)의 후단에 형성되어 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 탄체비행방향은 사격 진지(10)로부터 발사되어 탄착지(40)에 이르기까지의 포탄이 이동하는 방향을 의미한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관련된 탄착지의 단면도이고, 도 3은 도 2의 측면도인데, 본 발명의 실시예에서는 탄착지(40)에 콘크리트 구조물(60)이 구비되어 있으며, 상기 콘크리트 구조물(60)의 내부에는 탄체비행방향을 따라 길게 원통형의 방폭구조물(70)이 설치된다. 즉, 상기 원통형의 방폭구조물(70)은 탄체비행방향을 따라 원통이 눕혀진 형상으로 되어 있다.

상기 방폭구조물(70)은 기폭시 발생하는 파편의 충격을 직접 흡수하여 손상될 수 있는 내피(72)와, 상기 내피(72)의 외주면에 형성되는 외피(71)를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 실시예에서 상기 외피(71)는 두 개의 반원통을 용접하여 결합하는데, 이는 본 발명의 실시예에 따른 방폭구조물(70)의 반경(R)이 약 3m 정도이므로, 현장에서 용접 결합한다.

이때 원통형 방폭구조물(70)의 직경은 중량물 설치를 위한 충분한 공간을 고려하여 결정하되, 구조물의 두께와 소재는 폭발압력에 대한 구조해석을 수행하여 충분한 안전성을 확보할 수 있도록 결정한다.

즉, 상기 원통형 방폭구조물(70) 내부는 탈착이 가능한 고탄소강 소재의 직사각형의 내피(72)로 보강하여 기폭시 발생되는 파편으로부터 외피(71)를 보호한다. 이때, 소모성 부품인 내피(72)가 심하게 손상되면 신규 부품으로 교체함으로써 외피(71)와 실내시험장 구조물의 안전성 및 내구성을 확보한다.

실내시험장의 원통형 방폭구조물(70)에 대한 소재, 직경, 길이 및 두께의 설계는 고폭탄 기폭에 의한 폭압을 기준으로 구조해석을 수행하여 결정하는데, 방폭구조물(70) 내에는 관통시험용 표적(미도시)과 같은 중량물 설치 및 작업 공간을 고려하며, 용접구조물을 중량물과 폭압에 견딜 수 있도록 견고하게 제작해야 한다.

원통형 방폭구조물(70) 즉, 상기 내피(72) 및 외피(71)는 고탄소강 소재를 사용하며, 상기 내피(72)는 파편 피탄시 외피(71)를 보호하기 위한 것으로 충분한 방호능력을 갖도록 두꺼운 철판을 사용하되, 파편에 의하여 손상된 내피(72)를 교체할 수 있도록 직사각형의 타일 형식으로 외피(71)에 고정한다. 즉, 다수의 타일이 서로 연결되어 내피(71)을 형성하도록 한다.

또한, 상기 원통형 방폭구조물(70)의 내부에는 지면과 평행한 바닥구조물(90)이 설치되어, 작업자 또는 차량 등이 이동하여 작업이 가능하도록 되어 있다. 상기 바닥구조물(90)은 강철판으로 되는 것이 바람직하며, 상기 바닥구조물(90)은 원통형 방폭구조물(70)과 마찬가지로 탄체비행방향으로 형성되는데, 작업자 또는 작업차량 등이 이동할 수 있는 공간이면 충분하며, 사격 진지(10)에서 바라보았을 때 원의 현과 같은 형상으로 형성된다.

상기 원통형 방폭구조물(70)의 하단에는 지지대(65)가 설치되어 상기 원통형 방폭구조물(70)이 놓일 수 있도록 한다. 상기 지지대(65)는 상기 원통형 방폭구조물(70)이 움직이지 않도록 하는 고정시킬 수 있도록 되어 있으며, 하단은 상기 콘크리트 구조물(60)에 고정되어 있다. 상기 원통형 방폭구조물(70)은 중량물이므로 포탄의 기폭시에도 큰 움직임이 없으며, 상기 지지대(65)는 목재 또는 철재일 수 있다.

도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 고폭탄 폭발용 실내시험장의 탄착지(40)에는 직육면체로 된 터널 형상의 콘크리트 구조물(60)이 설치되는데, 상기 콘크리트 구조물(60)의 하단은 상측보다 다소 좁게 형성되어 있다. 이때, 상기 콘크리트 구조물(60)의 하단은 상기 지지대(65)가 설치될 정도의 공간 및 작업 공간이 확보될 정도의 공간이면 충분하다.

도 4는 도 2의 "A"의 상세도인데, 내피(72)와 외피(71)가 결합되는 형상을 개략적으로 도시한 것이다. 상기 외피(71)는 원통형이므로 직사각형의 내피(72)를 다수 개 부착하여야 하며, 상기 외피(71)에 형성된 관통구(77)를 통해 볼트(73)가 삽입되고, 상기 볼트(73)가 내피(72)에 형성된 홈(79)에까지 삽입된 채로 너트(75)에 의해 결합되어 상기 내피(72)와 외피(71)가 결합되게 된다. 상기에서는 볼트와 너트의 결합에 의해 상기 내피(72)와 외피(71)가 결합되는 것을 설명하였으나, 이는 일 실시예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.

상기 도 1의 실내시험장에서 고폭탄이 표적이나 탄착판과의 충돌이 일어나는 탄착지(40)의 콘크리트 구조물(60)은 내부 폭 11.2m, 길이 20m, 높이 8.3m의 직육면체로서 두께 700mm 콘트리트로 설계하였다.

상기 콘크리트 구조물(60) 내부에 설치되는 외피(71)는 내경 6m, 길이 20m,두께 50mm의 고탄소강으로 제작된다. 상기 구조물의 제작과 설치를 위하여 외피(71)는 3m 단위길이를 용접하는 방식으로 제작되며, 이송과 설치를 위하여 외피(71)는 180°로 이등분하여 현지 공장에서 제작되며, 건설현장에서 용접으로 설치된다.

상기 외피(71)는 원주방향 6°간격, 길이방향 30cm 간격으로 직경 30mm의 관통구(77)가 가공되어 있으며, 상기 관통구(77)를 통하여 외피(71)와 내피(72)를 볼트(73)와 너트(75)를 이용하여 타일 형태로 조립한다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 직사각형 타일 하나의 중심각(α)은 상기 원통형의 방폭구조물의 중심(O)을 기준으로 3~9°로 한정하는데, 만약, 3°보다 작은 경우에는 결합 부위가 과도하게 많아져 오히려 쉽게 내피(72)가 파손될 수 있고, 작업 능률도 저하되는 반면, 중심각(α)의 크기가 9°보다 큰 경우에는 볼트(73) 및 너트(75)의 결합에 의해 충분히 지지되지 않을 수 있기 때문에 본 발명의 실시예에서는 타일의 중심각(α)의 크기를 3~9°로 한정한다. 이는 관통구(77)간의 중심각도 마찬가지이다. 이때, 상기 직사각형 타일 하나의 중심각(α)는 방폭구조물의 중심(O)를 중심으로 하고, 직사각형 타일의 장변의 양 끝단과 중심(O)이 이루는 각을 의미한다.

고탄소강 소재의 내피(72)는 길이 0.5m, 폭 0.3m, 두께 50mm의 직사각형 형상이나, 외피(71)와 접촉하는 면은 내벽에 일치하도록 원형처리하고 이면에는 조립에 필요한 볼트(73) 부분이 부착되어 있어 외피(71)의 관통구(77)를 통하여 조립된다. 본 발명의 실시예에 따르면 상기 내피(72)는 타일 한 장의 중량이 약 60Kg으로 교체작업시 충분히 인력으로 작업할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 원통형 방폭구조물(70)에 의해 기폭시에도 1차적으로 내피(72)가 손상되면서 콘크리트 구조물(60)의 파손을 방지할 수 있고, 2차적으로 외피(71)가 파손되면서 콘크리트 구조물(60)의 파손을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 최대한 내피(72)의 파손만으로 콘크리트 구조물(60)의 파손을 방지하고, 내피(72)가 부분적으로 파손되면 즉시, 파손된 타일을 교체하여 폭발 시험을 실시한다.

상기와 같이 설명된 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

고폭탄 폭발시험용 실내시험장 탄착지의 콘크리트 구조물 내에 탄체비행방향으로 형성되는 원통형의 방폭구조물;
상기 방폭구조물 내부에 지면과 평행하게 형성되는 바닥구조물; 및
상기 방폭구조물의 하단에 위치하여 상기 방폭구조물을 지지하는 지지대를 포함하는 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물.
제1항에 있어서,
상기 방폭구조물은,
다수의 직사각형 타일에 의해 원통의 벽으로 형성되며, 기폭시 발생하는 파편이 직접 닿는 내피와,
상기 내피의 외측에 형성되는 원통형의 외피를 포함하는 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물.
제2항에 있어서,
상기 외피는 크기가 동일한 두 개의 반원통의 결합에 의해 이루어지는 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물.
제2항에 있어서,
상기 내피는 직사각형 타일이 상기 외피에 결합되어 형성되는 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물.
제4항에 있어서,
상기 내피 및 외피는 고탄소강의 재질인 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물.
제3항에 있어서,
상기 반원통간의 결합은 용접에 의해 이루어지는 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물.
제2항에 있어서,
상기 직사각형 타일 하나의 중심각은 상기 원통형의 방폭구조물의 중심을 기준으로 3~9°인 고폭탄 폭발시험용 실내시험장의 방폭구조물.