KR20160001057A

KR20160001057A - 반탄 완충용 헬멧

Info

Publication number: KR20160001057A
Application number: KR1020140078764A
Authority: KR
Inventors: 이정원
Original assignee: 이정원
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2016-01-06
Also published as: KR101670037B1

Abstract

본 발명은 반탄(反彈) 완충용 헬멧(Helmet)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부헬멧의 표면에 요철을 형성하여, 입사되는 탄환을 요철의 경사면을 통해 반사시키고, 더불어 탄환이 반사되면서 발생하는 충격이 착용자의 두부와 목 부분에 전달되어 부상을 당하지 않도록 외부헬멧과 내부헬멧 사이 공간에 충격을 완화하는 완충수단이 구비된 반탄 완충용 헬멧에 관한 것으로서, 선등록된 반탄용 헬멧은 입사된 탄환이 관통되지 않고 반사시키는 효과를 얻을 수 있었으나, 입사된 탄환의 강한 충격이 헬멧 본체를 통해 직접적으로 착용자의 두부와 목으로 전달되어 부상을 당하게 되는 문제점이 발생하게 되고, 이러한 부상의 위험은 병사들의 사기를 저하시키고, 현대전에서 요구하는 정확하고 정밀한 사격능력과 기동성을 저하시키는 요인이 되어 전술전략에 차질이 발생하는 문제점이 있었던 바, 본 발명은 탄환이 직각으로 입사되는 면적을 최소화하고 반사되는 면적을 극대화하도록, 외부헬멧 외부면에 경사각을 갖는 반사요철을 구성하고, 외부헬멧과 그 내부에 구비되는 내부헬멧 사이에 유동공간을 유지하면서 탄환의 외부충격을 완충하도록 내,외부헬멧의 둘레에 다수가 마련되는 제1완충수단과 상부에 마련되는 제2완충수단 및 내부헬멧 내부에 구비되는 제3완충수단으로 구성되어, 착용자의 생명을 보호함과 동시에 두부 및 목 부위의 부상을 방지하도록 한 반탄 완충용 헬멧을 제공하는 것이다.

Description

반탄 완충용 헬멧{HELMET FOR BULLET REFLECTION AND BUFFER}

본 발명은 반탄(反彈) 완충용 헬멧(Helmet)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부헬멧의 표면에 요철을 형성하여, 입사되는 탄환을 요철의 경사면을 통해 반사시키고, 더불어 탄환이 반사되어 발생한 충격이 착용자의 두부와 목 부위에 전달되면서 부상을 당하지 않도록 외부헬멧과 내부헬멧 사이 유동공간에 충격을 완화하는 완충수단이 구비된 반탄 완충용 헬멧에 관한 것이다.

일반적으로, 방탄용 헬멧은 날아오는 총알을 막아내는 헬멧을 총칭한다.

우리나라에서는 한국 전쟁 이후로 최근까지 철모를 군용 방탄헬멧으로 사용하였다. 철모는 다른 방탄헬멧과 같이 소화기의 탄환이나 폭탄 또는 포탄의 파편, 암석 파편 등이 관통되지 않도록 제작된 철제 모자로서, 각국마다 모양·재질 등에 차이가 있으나 대체로 1kg 내외의 무게이며, 장갑의 강도를 높이기 위해 니켈·망가니즈·크로뮴·실리콘등을 포함한 특수합금의 강재를 재료로 사용하였다.

최근에는 무게와 성능 등의 이유에 의해서 나일론 헬멧으로 교체되고 있는데, 나일론 헬멧의 경우 1974년 개발되어 이후 점차적으로 한국군에 보급됐으며, 2000년대 초기까지 사용되었다. 2010년 현재까지도 일부 후방부대에서 이용되고 있으며, 방탄능력에 대한 의문이 제기됨에 따라 신형 헬멧은 업체 자체개발 사업으로 2003년 후반기에 전력화되었다.

또한, 한국군의 신형헬멧은 한국군의 생존성을 높이기 위해서 기존의 헬멧보다 방탄성능을 2.2배(900→2,000ft/sec) 향상시켰으며, 현 선진국에서 사용하는 방탄성능이 2,000ft/sec 되는 헬멧의 무게는 1,300g이상인 반면, 신형헬멧은 1,150g 으로 가장 가벼운 헬멧으로 알려져 있다.

한국군 방탄헬멧이라고 불리우는 M1철모기준의 방어능력 즉, 파편방어용이고 총탄은 방어할 수 없는 수준으로, 실험결과 9mm파라블럼탄 조차 한발도 막아내지 못했다. 반면, 프리츠헬멧(미군)은 4발을 막아내고 멀쩡했다.

방탄의 목적은 실전 상황 (200M 정도의 거리)에서 적의 탄환을 튕기게 하는 것이다. 그러나 현재 사용하고 있는 방탄 헬멧에 직격으로 탄환을 쏘면 권총이던 소총이던 유효 사거리 안에서는 바로 관통당하였다.

가장 최근에는 가볍고 단단한 아라미드계 섬유직물을 접착제와 혼합하여 높은 열로 가압 성형하는 방식의 방탄 헬멧이 소개되었는데, 이는 강철보다 강하고 가볍다는 이점 때문에 널리 사용되고 있다. 그러나 반구형의 형태를 하고 있어, 방탄 헬멧의 만곡진 상단부에서 하단부로 내려올수록 관통 가능성이 높아지는 문제점이 있다.

또한, 탄환을 방어한다 하더라도 충격에 의한 뇌손상과 심각한 목 부상을 초래할 위험이 존재하고 있다.

결국, 방탄 헬멧의 두께를 증대시켜 방탄 성능을 높이고 착용자의 안전을 도모하고자 하나, 이 경우 방탄 헬멧의 중량이 무거워 착용자의 목디스크를 유발할 수 있으며 오히려 전투능력을 저하시키는 문제점이 있다.

본 출원인은 상기의 문제점을 해결한 대한민국특허등록 제1397508호(명칭: 반탄용 헬멧)을 제공하였다.

상기 선등록된 반탄용 헬멧은 탄환이 직각으로 입사되는 면적을 최소화하고 반사되는 면적을 극대화하도록, 헬멧 본체 외부면에 경사각을 갖는 반사요철로 구성시켜, 입사된 탄환이 관통되지 않고 반사시키는 효과와 충격을 50% 이상 완화시키는 효과를 얻을 수 있으나, 입사된 탄환의 강한 충격이 헬멧 본체를 통해 직접적으로 착용자의 두부와 목으로 전달되어 부상을 당할 수 있는 문제점이 예상되고 있다.

기존의 헬멧은 헬멧내부에 완충력이 있는 부수재를 사용하여 최대한 충격을 줄이고 있으나 실제로 소총탄환을 막아냈을 때 가해지는 충격을 막아내기에는 충분하지 않다.

즉, 탄환이 반사요철 면에 충돌하여 반사되면서 충격하는 시간 대략 3만분의 1초로 짧은 시간에 내부충격(직진충격)과 상하충격과 반사충격으로 분산되면서 직진충격은 25%로 줄어든다. 그러나 25% 직진충격은 150km 속도의 야구공 충격의 약 4배 충격으로 두부나 목 부위에 큰 부상을 입힐 수가 있다.

종래의 헬멧 내부의 부수재 만으로는 이 충격을 막아내기 어려우며 보다 효과적인 완충장치가 필요한 것이다.

본 발명은 상기의 선등록된 종래 기술의 문제점을 개선하고 요구사항을 충족시키고자 창출된 것으로, 둥근모양의 곡면으로 형성된 일반 방탄 헬멧 또는 입사되는 탄환을 반사시키는 반탄 헬멧의 내부에 구성하여 탄환을 반사시킴과 더불어 탄환이 헬멧에 충돌하면서 발생하는 충격을 완화시켜, 착용자의 두부와 목 부위를 충격으로부터 최대한 보호하는 반탄 완충용 헬멧을 제공하는 목적을 두고 있다.

상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 탄환이 직각으로 입사되는 면적을 최소화하고 탄환이 반사되는 면적을 극대화하도록, 외부헬멧 외부면에 경사각을 갖는 반사요철을 구성하고, 외부헬멧과 그 내부에 구비되는 내부헬멧 사이에 유동공간을 두어 탄환의 외부충격을 완충하도록 내,외부헬멧의 둘레에 다수가 마련되는 제1완충수단과 상부에 마련되는 제2완충수단으로 구성되고, 제3완충수단으로 내부헬멧 내면에 부수재를 설치하여 외부에서 가해지는 충격을 단계적으로 흡수하면서 착용자의 두부와 목 부위를 충격으로부터 최대한 보호하도록 구성된 것을 특징으로 하는 것이다.

상기와 같은 과제해결수단에 의한 본 발명은 외부헬멧과 내부헬멧 사이에 유동공간을 확보하고, 이를 지지하도록 하는 제1,2완충수단을 구성함으로써, 외부헬멧에 충격이 가해지면 외부헬멧은 제2완충수단을 중심으로 유동공간을 좁히며 이동하게 되는데 이를 제1,2완충수단의 완충스프링이 저지하면서 완충시켜 충격이 내부헬멧으로 전달되는 것을 최소한으로 차단하여 착용자의 두부와 목의 부상을 방지할 수 있는 가장 큰 효과를 얻는다.

또한, 유동공간이 외부헬멧과 내부헬멧이 직접적으로 접촉되지 않도록 구성됨으로써, 탄환의 충격이 바로 착용자에게 전달되는 것을 방지하는 한편, 제1,2완충수단이 작동되어 순간충격을 완화하는 효과를 얻는다.

한편, 외부헬멧 외부면에 경사진 요철을 마련하여, 탄환이 전,후방 또는 측방에서 45° 또는 그 이하로 입사될 수 있도록 함으로서, 그로인해 탄환의 관통충격을 분산시켜 상,하,정면 3면으로 분산 약화시키는 효과를 얻는다.

탄환이 직각으로 입사되는 면적을 최소화하고 반사되는 면적을 극대화함으로써, 탄환이 외부헬멧에 대해 직각으로 입사되는 확률을 최소화하는 한편, 입사되는 탄환의 반사율을 증대시키는 효과를 얻는다.

또한, 입사되는 탄환을 반사시킴으로써, 충격을 완화시키는 한편, 관통 확률을 낮춰 헬멧의 방호능력을 증대시키는 효과를 얻는다.

또한, 실질적인 외부헬멧의 두께를 두껍게 하지 않으면서도 탄환이 입사되는 방향에 대한 경사진 반사요철 부분의 두께가 증대된 효과가 생김으로써, 탄환의 관통 확률을 획기적으로 저감시키는 효과를 얻는다.

또한, 반사요철의 골 부분에 작은 산 모양의 돌기를 형성하여, 외부헬멧의 다른 부분의 두께보다 두껍게 형성함으로써, 탄환이 정확히 반사요철의 골 부분에 입사되었을 때에도 탄환이 외부헬멧을 파고들어 관통하는 것을 방지하는 효과를 얻는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 반사요철이 형성된 반탄헬멧을 도시한 사시도
도 2는 도 1의 측단면도
도 3은 도 2에서 내부헬멧에 통기공이 형성된 측단면도
도 4는 본 발명에 따른 반사요철의 각도를 도시한 부분 확대단면도
도 5는 본 발명의 외부헬멧에 반사요철이 형성되지 않은 반탄헬멧을 도시한 측단면도
도 6은 본 발명에 따른 제1완충수단(40a)을 발췌 도시한 분해사시도
도 7은 도 6의 결합하여 동작한 상태를 나타내는 측단면도
도 8은 본 발명의 다른 제1완충수단(40b)을 발췌 도시한 측단면도
도 9는 본 발명에 따른 제2완충수단을 발췌 도시한 측단면도
도 10은 본 발명에 따른 선형(a) 및 비선형(b) 완충스프링을 도시한 측면도

이와 같이 제시한 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 반탄헬멧(1)은 첨부된 도면 도 1 내지 도 4와 같이, 크게 입사된 탄환을 반사하는 외부헬멧(10)과, 그 외부헬멧(10) 내부에 간격을 벌려 유동공간(30)을 확보한 상태로 배치되는 내부헬멧(20)과, 상기 유동공간(30)에 설치되어 외부헬멧(10)에 가해지는 충격을 흡수하여 완충하는 제1완충수단(40a)(40b) 및 제2완충수단(50)으로 구성되고, 나아가 내부헬멧(20) 내부에 충격을 완충하도록 하는 제3완충수단(70)을 구성시켜 충격을 최소화하도록 구비된다.

상기 외부헬멧(10)은 첨부된 도면 도 1과 같이, 그 외부면에 경사각을 갖는 반사요철(11)이 구성되거나, 또는 첨부된 도면 도 5와 같이, 곡면으로 이루어진 일반 외부헬멧(10)으로 형성될 수 있는 것이고, 구체적으로는 통상의 군용헬멧 형상 또는 작업장에서 착용하는 안전모의 형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 외부헬멧(10)에 구성된 반사요철(11)은 첨부된 도면 도 1 및 도 4와 같이, 탄환이 직각으로 입사되는 면적을 최소화하고 반사하는 면적을 극대화하도록 구성되는 것으로서, 그 단면형상이 삼각형상으로 이루어진 요철이 연속하여 80°-120°를 이루는 산(11a)과 골(11b)이 형성되며, 이렇게 형성된 반사요철(11)은 외부헬멧(10)에서 수평방향(가로방향)으로 배열된다.

또한, 전,후방 또는 측방에서 수평으로 입사되는 탄환의 반사요철(11) 면의 각도는 40°∼50°가 되도록 형성하되, 입사된 탄환과 반사요철(11) 면의 바람직한 각도는 45°를 이루는 것이 가장 적합하다.

한편, 상기 반사요철(11)의 골(11b) 부분에 반사돌기(11c)를 형성시켜 탄환의 직격에 취약한 골(11b) 부분의 강도를 보완하며, 반사요철(11)의 경사진 부분에 1차로 입사 후 반사되는 탄환을 2차 반사하여 헬멧의 상부 또는 하부로 작용하는 충격을 중화시킬 수 있다.

또한, 외부헬멧(10)에 수평방향의 띠 형태로 마련되는 반사요철(11)인 경우, 외부헬멧(10) 전체에 마련될 수 있으나, 본 발명에서는 실시예적으로 하단 테두리부터 상방향으로 2/3 부분까지 마련되는 것을 적용하기로 하며, 이때 반사요철(11)을 이루는 요철의 개수는 최소 2개 최대 6개로 한정하나 외부헬멧(10)의 사이즈에 따라 가감될 수 있다.

또한, 상기 외부헬멧(10)의 외부에는 군대에서 작전시 위장을 하도록 하는 직물외피를 씌워 사용할 수 있다.

이외 같이 구성된 외부헬멧(10)은 탄환이 입사하게 되면, 반사요철(11)이 탄환을 반사시켜 외부헬멧(10)이 탄환에 의해 관통되는 것을 방지하면서 충격을 완화시키고, 경사로 이루어진 반사요철(11)은 탄환이 입사되는 직선상의 단면두께가 두꺼워져 관통되지 않고 튕겨나가게 되는 것이다.

좀더 구체적으로 설명하면, 탄환이 하부경사면으로 입사되면 해당면의 각도에 따라 탄환이 반사되고, 탄환이 반사요철(11)의 상부 경사면으로 입사되면 입사각도에 따라 탄환이 상방으로 반사되며, 탄환이 반사요철(11)의 하부 경사면으로 입사되면 입사 각도에 따라 탄환이 하방으로 반사되며, 탄환이 반사요철(11)이 아닌 외부헬멧(10)의 상부 만곡면으로 입사되면 입사 각도에 따라 타환이 만곡진 면에 튕겨지면서 상방으로 반사된다. 일반적으로 직각에 가까운 각도에서는 탄환이 가지고 있는 운동에너지의 대부분이 충격에너지로 변환되어 피사체에 작용한다.

그러나 본 발명의 반탄헬멧(1)은 입사각이 45°또는 그 이하가 되게 하여 탄환이 반사될 수 있게 함으로써, 충격력이 오래 가해지지 않고 순간적(약 3만분의 1초)으로 가해지고 소멸됨으로써, 피탄에 의한 충격을 최소화시킬 수 있는 것이다.

상기 내부헬멧(20)에는 첨부된 도면 도 2 및 도 3과 같이, 외부공기가 통풍되도록 다수의 통기공(21)을 형성시켜, 유동공간(30)으로 유입된 시원한 외부공기가 통기공(21)을 통해 두부로 전달되어 두부의 열을 식히도록 구성되고, 또한 통기공(21)의 형성으로 인해 내부헬멧의 재료를 절감하는 동시에, 경량의 반탄헬멧(1)을 제공할 수 있다.

또한, 내부헬멧(20)에는 착용자의 머리 크기를 맞춰 착용하는 착용테(22)가 내부헬멧(20)과 간격을 두고 설치되기 때문에 상기 내부헬멧(20) 내방향으로 제1,2완충수단(40a)(40b),(50)이 돌출되더라도 착용자 두부에 간섭되지 않는다.

또한, 상기 내부헬멧(20)의 내부면에는 착용자의 두부를 보호하도록 제3완충수단(70)이 구비되고, 이러한 제3완충수단(70)은 내부면 전체에 부착되거나 또는 적정한 크기로 제작된 단일 블록형태의 완충패드 다수가 부착될 수 있다.

한편, 상기 제1완충수단(40a)(40b) 및 제2완충수단(50)은 유동공간(30)을 확보하는 동시에 탄환이 입사되면서 받는 외부헬멧(10)의 충격이 착용자에게 전달되지 않도록 완충하는 것으로서, 본 발명의 제1완충수단(40a)(40b)은 2가지의 실시예를 제공한다.

첫째, 제1완충수단(40a)은 첨부된 도면 도 6 및 도 7과 같이,내부헬멧(20)에 관통된 원형으로 형성되는 장착구멍(41)을 구성하되, 상기 장착구멍(41)의 일측 또는 양측방향으로 원형의 직경보다 작은 폭으로 형성되는 삽입부(41a)가 구성된다.

또한, 상기 장착구멍(41)에 대응하는 외부헬멧(10) 내면에 스프링고정돌기(43)가 결합되어 고정된다.

또한, 상기 장착구멍(41)에 삽입되는 스프링받침대(44)는 일단에 장착구멍(41)의 직경보다 크게 형성되는 헤드(44a)가 구비되고, 상기 헤드(44a)에서 내부헬멧(20)의 두께만큼 이격된 위치에 삽입부(41a)를 통과할 수 있는 동일 형상의 걸림부(44b)가 구성되며, 스프링받침대(44)의 타면에는 설치홈을 형성시켜, 그 설치홈에 완충력을 제공하는 완충스프링(60)의 일단이 끼움 고정되고, 타단은 스프링고정돌기(43)가 삽입 고정된 상태로 외부헬멧(10) 내면과 접촉되어 지지하는 동시에 충격을 흡수하게 된다.

이렇게 구성된 제1완충수단(40a)의 조립순서를 살펴보면, 우선 외부헬멧(10) 내면에 스프링고정돌기(43)를 설치하고, 이후 스프링받침대(44) 타단에 완충스프링(60)을 끼워 고정하며, 삽입부(41a)에 걸림부(44b)를 맞춰 삽입하면 완충스프링(60)의 타단에 스프링고정돌기(43)가 삽입된 상태로 완충스프링(60)이 외부헬멧(10)의 내면을 지지하게 되고, 이후 스프링받침대(45)의 걸림부(44b)가 삽입부(41a)를 벗어나도록 90°회전시켜 내부헬멧(20)의 두께가 헤드(44a)와 걸림부(44b) 사이에 걸려 고정되는 것이다.

여기서, 상기 헤드(44a) 외면에는 작업자가 도구를 이용하거나 또는 직접 손으로 회전시킬 수 있도록 홈이나 돌기를 형성하는 것이 바람직하다.

이러한 제1완충수단(40a)은 양단이 임의로 이탈되지 않도록 고정된 완충스프링(60)에 의해 외부헬멧(10)에 상,하부 및 측면방향에서 가해지는 충격을 흡수하여 완충할 수 있는 것이다.

둘째, 제1완충수단(40b)은 첨부된 도면 도 8과 같이, 내부헬멧(20)에 관통구멍을 형성하고, 그 관통구멍으로 외주연에 나사산이 형성된 스프링받침대(45)의 일단이 삽입되어 내부헬멧(20) 내부에서 너트(N)로 체결 고정되고, 스프링받침대(45)의 직경이 비교적 넓은 타단에 완충스프링(60)의 일단을 끼워 고정시켜 완충스프링(60)의 타단이 외부헬멧(10)의 내면과 접촉된 상태로 지지하게 되는 구성으로서, 유동공간(30)의 간격을 유지하면서 지지하도록 구비되는 완충스프링(60)을 간편하게 조립하도록 구성된다.

한편, 상기 제2완충수단(50)은 첨부된 도면 도 9와 같이, 외부헬멧(10) 상부에 관통구멍을 형성하고, 그 관통구멍에 삽입되는 회동축결합구(51)가 내.외주연에 각각 나사산이 형성되어 너트(N) 체결되며, 상기 회동축결합구(51)의 내경보다 큰 내경으로 형성되는 공간확보구(52)를 구비하여 회동축결합구(51)와 대응하는 내부헬멧(20)에 형성된 관통구멍에 끼워 외주연과 너트(N) 체결되고, 상기 회동축결합구(51)와 공간확보구(52)와 체결된 너트(N)가 상,하단부에 각각 고정되는 완충스프링(60)이 설치되어 완충력을 갖추고, 상기 회동축결합구(51)의 내주연에 상단이 체결되는 회동축(53)의 기둥 부분은 공간확보구(52)의 직경보다 작게 형성되어 회동공간(54)을 확보하며, 하단의 상면은 곡면(R)으로 형성시키어 공간확보구(52)의 하단에 상면 곡면(R)부분이 걸려진 상태로 안내되어 사방으로 자유롭게 회전가능하게 구성된다.

이상과 같이 구성된 제2완충수단(50)은 외부헬멧(10)과 내부헬멧(20)을 최초 고정하는 역할을 수행하고, 이후 측방향에서 충격이 가해지는 반대방향으로 회동축(53)이 회전하면서 제1완충수단(40a)(40b)과 더불어 충격을 완화하게 되고, 상방향에서 가해지는 충격은 완충스프링(60)을 압축시키며 흡수하여 완충하게 되는 것이다.

여기서, 상기 제2완충수단(50)의 회동공간(54)을 확보하기 위한 바람직한 크기는 회동축(53)의 기둥부분의 직경보다 공간확보구(52)의 내경을 5mm에서 최대 10mm의 직경으로 형성되는 것이다.

이렇게 제1완충수단(40a)(40b)과 제2완충수단(50)에서 충격을 흡수하여 완충시키는 완충스프링(60)은 첨부된 도면 도 10과 같이, 경도의 변형에 따라 일반적으로 코일의 피치 또는 외경이 일정한 선형(線形 / linear) 스프링이거나, 또는 코일의 피치 또는 외경이 다른 비선형(非線形 / non-linear) 스프링으로 형성될 수 있고, 상기 비선형 스프링인 경우 그 형상이 중앙부분의 외경이 큰 볼록형이거나 또는 중앙부분이 오목한 장구형이거나 또는 일단은 피치가 좁고 타단의 피치는 넓은 형상일 수 있다.

또한, 상기 완충스프링(60)은 유동공간(30)의 측단면 상의 길이보다 길게 형성시켜, 제1완충수단(40a)(40b) 및 제2완충수단(50)의 조립시 완충스프링(60)이 압축된 상태로 설치된다.

이렇게 압축된 완충스프링(60)은 외부헬멧(10)에 충격이 가해지면 그 진행방향으로 유동공간(30)을 축소하면서 이동하게 되는데, 이때 압축된 완충스프링(60)이 늘어나더라도 지속적으로 외부헬멧(10)의 내면을 지지하도록 하기 위함이다.

여기서, 상기 제1,2완충수단(40a)(40b),(50)에 완충을 수행하는 완충스프링(60) 외에 충격을 흡수할 수 있는 재질로 스프링형상 또는 원통형상으로 구성될 수 있으며, 그 예로 고무 또는 우레탄 또는 실리콘 재질로 구성될 수 있다.

한편, 상기 외부헬멧(10) 및 내부헬멧(20)은 금속재 또는 합성수지재 또는 고분자 섬유(예 : 고강도 폴리에틸렌(HMPE, High Molecular Weight Polyethylene), 아라미드 섬유 등)로 이루어진 것일 수 있다.

본 발명에서는 실시예적으로 아라미드 섬유로 이루어진 것을 적용한다.

아라미드섬유(― 纖維 Aramid Fiber)는 방향족(芳香族) 폴리아미드 섬유로서, 매우 강하고 곧은 분자 구조를 가지고 있으며, 원액을 방출(放出)하는 것만으로 연신공정(延伸工程) 없이 고배향(高配向), 고강력(高强力)의 섬유가 얻어진다. 이 섬유는 강력한 방탄력(防彈力)이 있어 방탄조끼 제조에 쓰이기도 하며 플라스틱 강화제로 사용하면 로켓 엔진 케이스 보강에도 도움이 되는 등 공업용 섬유로서 뛰어난 인장력과 내열성을 갖는다.

아라미드 섬유 즉, 전방향족 폴리아미드 섬유는 벤젠 고리들이 아미드기(-CONH)를 통해 직선적으로 연결된 구조를 갖는 파라계 아라미드 섬유와 그렇지 않은 메타계 아라미드 섬유를 포함한다. 상기 파라계 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 5㎜ 정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄용 복합재료로 널리 사용되고 있다.

이러한 아라미드 섬유를 이용한 방탄용 복합재료는, 통상적으로, 아라미드 섬유를 이용하여 아라미드 직물을 제조하고 이러한 아라미드 직물에 고분자 수지를 함침시켜 반경화 아라미드 직물을 제조하고 이러한 반경화 아라미드 직물을 몰드에 여러 겹으로 적층한 후 경화시켜 제조한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 반탄헬멧(1)에 가해지는 AK47소총, K2소총의 탄환과 야구공의 충격력 비교표는 다음과 같다.

구분	AK 47	K2	야구공 (150km)	비고
탄속 m/sec	700	910	41.7
무게	7.95g	3.6g	142g
충격에너지kg/10m/sec	19.4775	14.90	1.233	AK: 야구공의 16배 K2: 야구공의 12배
충격 크기 비교	16	12	1
반탄헬멧이 45도 각도에서 받는 충격 → 25%, ↗ 50%, ↑↓25%	→4.8686kg/ 10m/sce	→3.7265kg/ 10m/sce		AK: 야구공의 3.95배 K2: 야구공의 3.0배
완충헬멧 내장시 최종충격 추정 (헬멧 1.1kg, 스프링강도 1.8kg)	→1.97kg/ 10m/sce	→0.873kg/ 10m/sce		AK: 야구공의 1.60배 K2: 야구공의 0.71배
분석 1.방탄과 아울러 완충성능이 요구됨 (150km 야구공의 16배 충격강도로 목 및 두부에 심각한 부상의 위험) 2. 45도 반탄으로 75%충격감소, 야구공의 4배강도 충격(목 및 두부 부상 위험) 3. 완충헬멧 내장시 60%이상 완화효과(야구공의 1.6배수준, 부수재로 잔여 충격흡수, 야구공타격 수준까지 완화)

E = 1/2mv₂ , 45도 각에 피탄시 100 → 25, ↗50, ↑↓25

→(탄환의 헬멧의 수평입사 충격), ↗(헬멧의 반사충격), ↑↓(헬멧의 상,하충격)

상기와 같이 구성된 본 발명의 반탄헬멧(1)의 작용상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 탄환이 입사되는 경우 외부헬멧(10)에 형성된 반사요철(11)에 의해 관통하지 못하고 반사되어 착용자의 고귀한 생명을 보호할 수 있다.

이때, 발생하는 탄환에 의한 외부충격은 착용자의 두부와 고정된 내부헬멧(20)과 연결된 회동축(53)을 중심으로 외부헬멧(10)이 입사된 진행방향으로 유동공간(30)의 간격을 좁히며 제1,2완충수단(40a)(40b),(50)에 구비된 완충스프링(60)을 압축하면서 완충하게 되고, 나아가 내부헬멧 내면에 구비된 제3완충수단(70)이 잔여 충격을 흡수하여 착용자의 두부와 목 부위 부상을 방지할 있다.

따라서, 외부헬멧(10)에서 발생한 충격은 내부헬멧(20)으로 직접 전달되지 않고, 유동공간(30)에 구비된 제1,2,3완충수단(40a)(40b),(50),(70)에 의해 완화되어 착용자의 두부 및 목 부분의 부상을 방지하여 착용자를 안전하게 보호하고, 더불어 현대 전투에서 필요한 기동력이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있는 유용한 반탄헬멧(1)을 제공할 수 있는 것이다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

그 밖에도, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

반탄헬멧: 1 외부헬멧: 10
반사요철: 11 산: 11a
골: 11b 반사돌기: 11c
내부헬멧: 20 통기공: 21
착용테: 22 유동공간: 30
제1완충수단: 40a,40b 장착구멍: 41
삽입부: 41a 스프링고정돌기: 43
스프링받침대: 44,45 헤드: 44a
걸립부: 44b 제2완충수단: 50
회동축결합구: 51 공간확보구: 52
회동축: 53 회동공간: 54
곡면: R 너트: N
완충스프링: 60 제3완충수단: 70

Claims

탄환이 직각으로 입사되는 면적을 최소화하고 반사되는 면적을 극대화하도록, 외부헬멧(10) 외부면에 경사각을 갖는 반사요철(11)을 구성하고, 외부헬멧(10)과 그 내부에 구비되는 내부헬멧(20) 사이에 유동공간(30)을 유지하면서 탄환의 외부충격을 완충하도록 내,외부헬멧(20)(10)의 둘레에 다수가 마련되는 제1완충수단(40a)(40b)과 상부에 마련되는 제2완충수단(50)으로 구성된 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
입사된 탄환을 튕겨 반사하는 외부헬멧(10)과 그 내부에 구비되는 내부헬멧(20) 사이에 유동공간(30)을 유지하면서 탄환의 외부충격을 완충하도록 내,외부헬멧(20)(10)의 둘레에 다수가 마련되는 제1완충수단(40a)(40b)과 상부에 마련되는 제2완충수단(50)으로 구성된 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항에 있어서,
상기 반사요철(11)은 외부헬멧(10)의 외부면에 대해 수평방향으로 띠 형태로 마련된 것으로, 상기 반사요철(11)은 산(11a)과 골(11b)의 각도가 80°∼120°로 이루어지며, 전면 또는 측면에서 반사요철 외면에 탄환이 입사될 때 탄환과 반사요철 외면의 각도가 40°∼50°로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항에 있어서,
상기 반사요철(11)은 외부헬멧(10)의 외부면 전체 또는 하단 테두리에서부터 상방으로 2/3 부분에 이르는 구간에 부분적으로 마련되는 것으로, 최소 2개 최대 6개의 요철로 이루어진 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항에 있어서,
상기 반사요철(11)의 골(11b) 부분에 반사돌기(11c)가 더 마련된 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1완충수단(40a)은
내부헬멧(20)에 관통형성되고, 원형의 일측 또는 양측방향으로 삽입부(41a)가 적정한 폭으로 연장형성된 장착구멍(41);
상기 장착구멍(41)과 대응하는 외부헬멧(10) 내면에 고정 설치되는 스프링고정돌기(43);
상기 장착구멍(41)에 삽입되고, 일단은 장착구멍(41)의 직경보다 크게 형성된 헤드(44a)가 구비되며, 헤드(44a)에서 타방향으로 내부헬멧(20)의 두께만큼 이격된 위치에 삽입부(41a)를 통과가능한 동일 형상으로 형성되는 걸림부(44b)가 구비되어, 삽입부(41a)를 통과한 걸림부(44a)가 회전하여 내부헬멧(20)에 걸려 고정되도록 하는 스프링받침대(44); 및
상기 스프링받침대(44) 타단에 끼움 고정되어 외부헬멧(10)과 내부헬멧(20)을 지지하는 동시에 충격이 가해진 외부헬멧(10)을 완충하도록 하는 완충스프링(60)으로 구성된 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제1완충수단(40b)은
내부헬멧(20)에 관통구멍이 형성되고, 그 관통구멍으로 일단이 내부로 삽입되어 너트(N)로 나사체결되는 스프링받침대(45); 및
상기 스프링받침대(45) 타단에 끼움 고정되어 외부헬멧(10)과 내부헬멧(20)을 지지하는 동시에 충격이 가해진 외부헬멧(10)을 완충하도록 하는 완충스프링(60)으로 구성된 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제2완충수단(50)은
외주연과 내주연에 각각 나사산이 형성되어, 외부헬멧(10) 상부에 형성된 관통구멍과 상부가 걸려지도록 삽입된 외주연과 너트(N) 체결되는 회동축결합구(51);
상기 회동축결합구(51)의 내경보다 큰 내경으로 형성되어, 상기 회동축결합구(51)와 대응하는 내부헬멧(20)의 관통구멍에 하부가 걸려지도록 끼움된 외주연과 너트(N)로 체결되는 공간확보구(52);
상기 각각의 외부헬멧(10)과 내부헬멧(20)에 각각 배치된 너트(N)가 상,하단에 끼움 고정되는 완충스프링(60); 및
상기 회동축결합구(51)의 내주연과 나사 체결되어, 공간확보구(52)의 내부에 회동공간(54)을 확보하고, 하단의 상면은 곡면(R)으로 형성시켜 공간확보구(52)의 하단에 걸려진 상태로 회전가능하게 설치되는 회동축(53);으로 구성된 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 내부헬멧(20)의 내부면에는 착용자의 두부를 보호하도록 설치되는 제3완충수단(70)이 구성된 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 내부헬멧(20)에는 유동공간(30)으로 유입 또는 배기하는 외부공기가 착용자의 두부로 통풍하도록 다수의 통기공(21)이 형성된 것을 특징으로 하는 반탄용 헬멧.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 외부헬멧(10) 및 내부헬멧(20)은 금속재 또는 합성수지재 또는 고분자 섬유로 이루어진 것을 특징으로 하는 반탄 완충용 헬멧.