KR20180037341A - 격침의 오발을 방지하는 지연장전부를 구비한 충격신관 - Google Patents

Abstract

격침의 오발을 방지하는 지연장전부를 구비한 충격신관이 개시된다. 본 발명은 관성 감응 방식의 기계식 충격신관에서 기폭정렬이 완료되기 전에 격침이 돌출되어 정상적인 기폭이 불가능해지는 문제를 해결한 지연장전부와 그로 인해 최대한으로 민감한 관성감응 능력을 발휘할 수 있는 격침부의 결합구조에 관한 것으로서
장전로터의 일부로서, 지연 회전하지 않은 상태에서 상기 격침유도관(36) 또는 상기 격침(24)의 돌출을 방지하도록 상기 기폭경로의 입구 옆에 형성되는 격침차단돌기(31)와 이에 호응하여 전방 쏠림 가속도 변화에 감응하여 스프링 탄성의 도움 없이 자중에 의한 관성으로 전진하는 외측감응링(20)과 그것에 일체화된 격침유도관(36)을 포함하여 구성되는 것이 특징이다.
장전로터의 회전을 방해하는 격침차단돌기의 역방향 회전관성 증가량은 안쪽면을 오목하게 파서 최소한으로 억제하며 회전잠금핀(38)의 중량을 증가시켜 해결할 수 있다. 이에 따라 발사 후 안전거리를 벗어나는 시간 동안 민감한 관성감응링의 돌출에 이어 격침이 쉽게 동작하는 것을 원천적으로 방지하는 효과가 있다.

Description

격침의 오발을 방지하는 지연장전부를 구비한 충격신관{Concussion fuse that has armoring retarder which prevents misfiring of firing pin}

본 발명은 관성 감응 방식의 기계식 충격신관에서 기폭정렬이 완료되기 전에 격침이 돌출되어 정상적인 기폭이 불가능해지는 문제를 해결한 지연장전부와 그로 인해 최대한으로 민감한 관성감응 능력을 발휘할 수 있는 격침부의 결합구조에 관한 것이다.

포탄이나 로켓과 같은 발사체는 장착된 탄두를 기폭시키기 위해 신관을 탑재하며, 탑재된 신관은 발사체의 발사 전에는 장전되지 않은 안전상태에 있다가 발사에 따른 스핀 또는 후퇴관성에 의해 안전상태가 해제된다.

기계식 신관 중에서 가장 널리 사용되는 충격신관은 신관에 가해지는 탄착충격을 격침에 그대로 전달하여 뇌관을 격발시키거나 또는 탄착시 탄두에 가해지는 속도변화량의 크기에 따라 사전에 설정된 지연시간 이후에 고정상태가 해제된 격침이 스프링의 반동에 의해 뇌관을 격발시키는 구조로 되어있다.

신관의 내부 구조는 크게 격침부와 지연장전부로 나눌 수 있다. 격침부는 격침의 잠금과 해제를 담당하는 부분이고 지연장전부는 격침의 격발작동과 별개로 발사 전에 기폭화약들을 격침의 타격력으로부터 비껴난 상태로 안전하게 보호하는 부분이다.

격침부는 발사플랫폼의 투사방식과 발사체의 비행특성에 따라 격침의 민감도를 조절하고 또한 표적의 방호력과 발사체의 관통력에 따라 격침의 firing time, 즉 격발지연시간을 조절하여 제작될 수 있다.

지연장전부는 통상 안전장전장치(SAD)라고도 부르며, 역시 격침부와 마찬가지로 분해 가능한 독립모듈식 부품으로서 발사체의 발사 전에 뇌관-연결화약-기폭장약을 이어주는 기폭경로를 격침의 작동방향과 비틀어진 상태로 유지하다가 발사 후에 발사체가 아군으로부터 일정 안전거리를 벗어나는 시간 동안 천천히, 즉 의도적으로 지연된 회전을 하여 일직선으로 정렬시키는 장치이다.

지연장전부가 기폭정렬을 완성하면 뇌관은 격침의 돌출, 즉 격침고정해제 즉시 바로 타격되도록 위치된다.

아래 문헌(2)~(4)를 살펴보면 발사 후 신관의 자전(스핀)에 의해 격침이 당겨져서 장전되는 충격신관이 소개되어 있으며 이들은 혹시 모를 발사 전 기폭정렬을 막기 위해서 장전로터 외주면에 있는 격침 삽입공에 격침을 꽂아두어 장전로터가 틀어진 상태에서 회전할 수 없는 상태로 유지하고 있다.

즉 격침은 미리 돌출되어(로터에 박혀) 있는 상태에 있다가 발사 후에 신관이 스핀하여 장전로터에 박힌 격침이 당겨지면서 빠져나오면 그제서야 장전로터가 기폭정렬을 위해 회전할 수 있다.

물론 기폭정렬이 완료된 이후에라도 어떤 알 수 없는 이유로 탄착 전 당겨진 격침이 다시 복귀한다면 이때에는 원치 않는 조기 기폭을 피할 수는 없다.

(1) 한국공개특허 10-2016-0082027 이중 안전장전장치 및 그 장전방법 (2) 미국등록특허 US 4242963 스핀안정식 발사체용 지연신관 (3) 미국등록특허 US 4535695 스핀안정식 발사체용 신관 (4) 미국등록특허 US 8443728 자폭기능을 가진 스핀안정식 발사체용 신관

로켓탄은 포탄과 함께 적에게 유효한 화력을 투사하는 대표적인 무기로서 보통 탄두 전방에 기계식 충격신관이 배치되나. 소형함정이나 차량을 표적으로 하는 유도로켓탄은 도 1에서 보는 바와 같이 보통 전방탄두-후방신관 구조이다.

도 1의 구경 130mm 로켓탄은 적외선 시커를 이용한 영상대조식 간이 능동유도방식으로 유도되는 로켓과 여기에 탑재되는 충격신관을 보여준다. 로켓의 전방부는 영상추적센서와 조종날개 유도기구가 배치되며 이들 경량 구조물은 목표물 탄착 시에 완전히 붕괴되고 고폭화약이 들어있는 중앙의 탄두부가 목표물에 직접 부딪혀 (경장갑일 경우에) 관통하게 된다.

탄두 후방의 신관은 표적과의 충돌을 감지하면 격침이 전방으로 전진하면서 기폭장약을 기폭시키고 그 기폭에너지로 신관 전방에 배치된 고폭화약 탄두가 폭발하는 구조인데, 만약 목표물이 대형 공기부양정이나 장갑차량과 같이 경장갑일 경우에는 얇은 장갑을 관통하고 나서 내부에서 탄두가 폭발되는 것이 효과적이다.

따라서 신관은 로켓탄의 목표타격 속도를 고려하여 관통 후 내부폭발이 유리하다면 적절히 지연된 시간(예를 들면 6msec 이후)에 격침이 뇌관을 때리도록 설계될 수 있다.

그러나 만약 로켓탄이 목표물을 빗나가서 바위 등 단단한 물체를 때리거나, 혹은 선정한 목표물의 장갑이 강해서 뚫지 못하는 상황이 벌어졌을 경우에는 이같은 전방탄두 - 후방신관 배치의 발사체에서는 탄두가 먼저 산산히 쪼개져서 폭발에 실패하거나 또는 지나치게 멀리 튀어나가서 폭발하여 원하는 만큼의 피해를 주지 못할 수 있다.

즉, 애초에 관통 후 목표물 속에서 폭발하는 것을 목표로 한다 하더라도 상황에 따라서는 탄착 즉시 되튐 전에 (예를 들어 2msec 이내에) 폭발해야 할 필요도 있는 것이다.

이를 위해서 격침의 고정해제가 2단으로 이루어질 필요가 있으며 이는 본 발명을 성립시키는 기술사상의 일부이다.

격침의 2단 고정해제는 극도로 민감한 1차 관성감응링과 조금 덜 민감한 2차 관성감응링으로 구성될 수 있다.

극도로 민감하게 설정된 1차 관성감응링은 본 발명에서 외측감응링(20)으로 정의되는데 이것은 단지 강한 흔들림에 가까운 불과 20G를 초과하는 약한 충격에도 감응하여 전방으로 돌출될 수 있다. 이것은 정상적인 로켓 비행시 발생되지는 않는 가속도이지만 로켓추진의 비정상적인 불균일이나 공기저항의 불규칙함, 그리고 가늘고 긴 동체로 인해 비행축에 수직한 활 모양의 웨이브 진동이 작용할 경우에 드물지 않게 발생할 수 있는 애매한 충격량이기도 하다.

만약 이 같은 낮은 가속도변화에도 외측감응링(20)이 돌출된다면 이내 격침부는 지연격발 작동에 들어가서 최소 6밀리 세컨드 이후에는 격침(24)마저 돌출되어 버리는 문제가 있다.

이렇게 되면 발사 후 아군 피해가 방지되는 안전거리를 벗어나기도 전에 격침은 돌출되고 미처 회전하지 않은 장전로터는 돌출된 격침에 걸려서 더 이상 회전하지 못하고 불발탄이 되고 마는 문제가 있었다.

본 발명은 위와 같은 단점을 해결하고자 창안된 것으로서 포신의 강선에 의한 강력한 스핀으로 넉넉한 안전해제 동력을 얻을 수 있는 포탄용 신관과 달리, 약한 후퇴관성에서도 확실하고 민감하게 작동되면서 그로 인해 원치 않는 탄착전 격발이 발생되어 불발이 되는 문제를 해결한 충격신관의 지연장전부를 제공하고자 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 일단 돌출이 방지된 격침이 자신을 막고 있는 장전로터를 지속적으로 압박하여 정상적인 지연회전을 방해할 수도 있는 추가적인 문제를 해결한 충격신관의 격침부를 구현하는 것이다.

이를 위해서는 먼저 기폭정렬이 완료되기 전까지 격침의 돌출을 물리적으로 차단하는 구성을 뇌관과 격침 사이에 만들어 둘 필요가 있다.

이것은 장전로터의 일부분으로 형성된 격침차단돌기(31)로 해결할 수 있다.

격침차단돌기는 로터가 지연 회전하지 않은 상태에서 격침유도관(36) 또는 격침(24)의 돌출을 방지하도록 상기 기폭경로의 입구 옆에 형성되는 우산 손잡이 모양의 차단 부재이다.

한편 격침차단돌기(31)의 추가적인 중량부담은 기폭정렬이 완료되어 가는 시점에서 후퇴관성에 의한 장전로터의 정상적인 회전에 미소하나마 악영향을 줄 수 있다. 이는 격침차단돌기의 중량이 후퇴관성 작용축을 중심으로 회전방향의 반대쪽으로 벗어나면서 장전로터의 회전을 멈추는 쪽으로 작용하기 때문인데, 원치않는 장전로터의 회전력감소를 상쇄하기 위해 격침차단돌기로 인해 추가된 역방향 중량부담만큼 회전방향의 같은 쪽으로 회전력을 더해주는 무게추를 추가함으로써 해결할 수 있다.

무게추 추가의 가장 유력한 방법은 회전잠금핀(38)의 소재를 무겁게 만드는 것이다.

다음으로 격침의 돌출을 물리적으로 차단하였다고 하여도 강력한 반발력의 격침이 장전로터를 압박하여 회전하지 못하도록 막는 현상을 해결할 필요가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 외측감응링과 일체로 형성된 격침유도관으로 해결하였다.

저 충격량 조건에서부터 민감하고 빠르게 전진 돌출할 수 있는 격침유도관(36)은 격침부하우징(18)의 내부에 배치되어 20G 이상의 전방 쏠림 가속도 변화에 감응하여 전진하는 외측감응링(20)과 일체로 형성되며 격침은 외측감응링에 구속되어 외측감응링이 완전히 전진하지 않는 한 잠금상태를 유지하도록 구성하였다.

이렇게 되면 외측감응링은 돌출 방지를 위한 외측감응스프링(21)에 의해 격침차단돌기(31)에 살짝 닿았다가 다시 후퇴할 뿐, 격침차단돌기를 포함한 장전로터의 외주면에 거의 압박을 주지 않아 장전로터(30)의 정상적인 지연회전을 방해하지 않게 된다.

참고로 본 발명에서는 외측감응링에 의한 격침의 지연격발만이 가능한 것은 아니며 탄두의 관통실패나 탄두의 지면착탄 등 관통보다 큰 탄착속도 변화량을 감지하여 즉시격발 기능도 가지고 있다.

이것은 외측감응링(20)과 그것에 구속되어 격침을 고정 해제하는 내측감응링(22) 및 그 사이에 배치된 내측감응스프링(23)이 특정한 고충격 조건에서 잠깐 동안 마치 한 덩어리로 움직이는 것처럼 작동하게끔 설계되어 있는 구조에 기인하는데, 이 같은 작동은 감응링들의 관성질량을 적절히 조절하는 것과 함께 각 감응링들을 지지하는 감응스프링의 스프링상수와 스프링용량을 미묘하게 조절하는 것으로 구현 가능하다.

위의 구조에 따르면 대부분의 상황에서 격침차단돌기(31)는 외측감응링(20)에 의한 약한 압박만을 차단하면 격침까지 효과적으로 차단할 수 있으며, 단지 내측감응링과 외측감응링이 한덩어리로 움직이는 강력한 충격조건에서만 지나친 압박을 받아 장전로터(30)의 회전이 제한되게 된다.

그러나 장전로터의 지연회전이 끝나기도 전에 상술한 강력한 충격조건이 발생하는 환경은 발사체가 아군 진지를 빠져나가기도 전에 무언가에 부딪혔을 상황인 것이므로 이때에는 오히려 장전로터의 회전을 방해하여 격발이 실패하는 것이 좋다.

결국 본 발명의 격침부와 지연장전부의 결합구조에 의하면 발사 후 기폭정렬이 완료되는 시간 전에는 오발 방지는 물론 불필요한 불발까지도 방지되는 최선의 기폭정렬 능력이 얻어지는 셈이다.

아래에는 상술한 본 발명의 과제해결수단을 구체적으로 뒷받침하는 도면과 상세한 설명이 제시된다.

본 발명에 따른 충격신관은 격침의 고정을 해제하는 관성감응링의 민감한 동작을 기반으로 하여 통상의 날개안정식 발사체가 가질 수 없는 관통 후 지연기폭능력과 관통실패 후 즉시 기폭능력을 한꺼번에 보유하면서도, 발사 후 안전거리를 벗어나는 시간 동안 민감한 관성감응링의 돌출에 이어 격침이 쉽게 동작하는 것을 원천적으로 방지하여 가혹한 발사환경에서 신관이 기폭정렬에 실패하고 불발탄이 되는 것을 막을 수 있는 매우 독창적이며 확실한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 충격신관의 외형사시도와 본 발명이 적용된 발사체의 단면도.
도 2a는 본 발명 충격신관의 주요부를 모듈 단위로 도시한 전체 투시도.
도 2b~2d는 지연장전부의 기폭정렬 확보구조를 작동단계별로 도시한 투시도.
도 3a~3b는 본 발명 충격신관의 전체 분해도.
도 3c~3d는 지연장전부의 상세 분해도.
도 3e는 기존 지연장전부의 기폭 전후 상태를 촬영한 사진.
도 4, 도 5는 본 발명 충격신관의 전체 단면도.
도 6은 저충격 관통상황에서 본 발명의 격침작동을 단계별로 나타낸 그림.
도 7은 고충격 되튐상황에서 본 발명의 격침작동을 단계별로 나타낸 그림.
도 8a~8b는 지연장전부의 격침돌출방지 구조를 작동단계별로 도시한 투시도.
도 8c는 저충격 및 고충격 상황에서 본 발명의 격침작동을 직관적으로 나타낸 단면도.

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 구체적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만, 아래에 설명될 실시예에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명 충격신관이 적용될 수 있는 130mm 지대지로켓탄의 단면도를 보여준다.

로켓탄은 야포와 함께 적에게 유효한 화력을 투사하는 대표적인 무기이다.

MLRS와 같이 관성유도 방식을 쓰는 대형 로켓탄도 있지만 기계식 신관이 적용되는 도 1의 로켓탄은 적외선 시커를 이용한 영상대조식 간이 능동유도방식이 유효하다. 이 때문에 로켓의 전면부는 영상추적센서와 조종날개 유도기구가 배치되며 이들 경량 구조물은 목표물 탄착 시에 완전히 붕괴되고 고폭화약이 들어있는 중앙의 탄두부가 목표물에 직접 부딪혀 (경장갑일 경우에) 관통하게 된다.

도 1 로켓의 초기 속도는 보통 초속 500m 이상, 발사가속은 40G 이상이며, 비행중 추진의 불균일이나 공기저항의 불규칙성에 따른 가속도 변화는 5G~15G 내외이다. 그러므로 여기에 탑재되는 신관은 40G에서 작동되어야 하며, 충격감응구조의 민감도는 최소한 20G 이하의 충격에는 반응하지 않도록 둔감해야 한다.

도 1을 포함하여 거의 모든 로켓 발사체는 회전하지 않는 날개안정식 비행패턴을 가진다. 따라서 지연장전부(통상 safety armoring device: SAD)는 발사체의 자전(스핀)에 의한 원심력으로 구동되지 않고 발사 후 전진에 의한 후퇴관성으로 작동하여 반 바퀴 정도 회전하는 장전로터를 가진다.

도 2a~2d는 본 발명 충격신관의 주요부를 모듈 단위로 도시하였거나 지연장전부의 핵심구성만을 일부 절개하여 도시한 투시도이다.

도 3a~3b는 본 발명 충격신관의 전체 분해도를 나타낸 것이며, 도 3c~3d는 지연장전부의 상세 분해도를 도시한 것이다.

도 3e는 기존 지연장전부의 기폭 정렬전 상태와 정렬후 기폭(되어 벌어지고 붕괴)된 상태를 촬영한 사진이다.

도 4는 안전핀(14)의 작동면을 따라 절개한 전체 단면을 보여주며, 도 5는 격침고정볼(27)과 내층감응구속볼(26)의 작동면을 따라 절개한 전체 단면을 보여준다.

도 8a~8b는 지연장전부의 격침돌출방지 구조를 작동단계별로 보여준다.

도 2~4를 전체적으로 참조하여 본 발명의 상세한 작동과 작용들을 살펴본다.

참고로, 메인하우징(10)에 직접 결합되는 구성요소들, 특히 하우징 및 베이스와 같이 고정구조물은 도면부호 10번대로 도시되었다.

그리고 격침부하우징(18) 속에 들어가는 구성요소들은 도면부호 20번 대로 도시되었다. 이들은 격침부의 작동에 관여하는 구성들이다.

또한 지연장전부를 중심으로 격침부와 장전로터 간 기폭정렬과 오발방지에 관여하는 구성요소들은 도면부호 30번 대로 도시되었다. 도면부호로 표시된 모든 구성요소들은 본 발명의 최종적인 기술사상을 구현하기 위해 유기적으로 결합된 상태이다.

메인하우징(10)의 위쪽, 즉 탄착 충격을 받는 전방 쪽 선두에는 기폭장약(12)이 배치된다. 격침부와 지연장전부는 결국 기폭장약(12)을 원하는 시점에 기폭시키기 위한 구성이다.

지연장전부는 기폭장약(12)의 후방에 배치되는 모듈로서 발사체의 발사 전에는 뇌관(32) - 연결화약(33) - 기폭장약(12)으로 이어지는 기폭경로를 틀어진 채로 유지하고 있다가 발사후에 장전로터(30)를 틀어 일정시간 후에 기폭경로를 일직선으로 정렬시켜 준다.

장전로터(30)는 지연기어에 의한 지연된 회전으로 기폭정렬을 수행하는 핵심 구성이다. 장전로터 내부에는 입구쪽에 뇌관(32)이 출구쪽에 연결화약(33)이 장착 고정되는 기폭경로가 형성된다.

장전로터(30)는 발사 전에 로터잠금추(34)에 의해 미회전 상태로 고정된다.

발사 후퇴관성에 의해 로터잠금추(34)가 하강하면 로터잠금추(34)와 상기 장전로터(30)를 기구적으로 연결하는 회전잠금핀(39)이 자유로워 지고 편심 상태로 설계된 장전로터는 도 8a를 기준으로 반시계방향으로 회전하게 된다.

그리고 장전로터(30)에는 지연 회전하지 않은 상태에서 상기 격침유도관(36) 또는 상기 격침(24)의 돌출을 방지하는 격침차단돌기(31)가 더 형성된다.

격침차단돌기(31)는 상기 장전로터의 일부로서, 지연 회전하지 않은 상태에서 상기 격침유도관(36) 또는 상기 격침(24)의 돌출을 방지하도록 상기 기폭경로의 입구 옆에 형성된다.

만약 격침이 매우 안정적으로 고정되어 있다면 이 같은 차단돌기 구성은 필요없을 지도 모르나, 도 6 ~ 도 7에서와 같이 저충격 조건과 고충격 조건에서 지연격발과 즉시격발의 지능적인 작동을 수행하는 격침이라면 작은 관성변화량에도 쉽게 앞으로 돌출되는 격침유도관이 필요하다. 이 같은 조건에서 격침차단돌기는 효과적으로 격침유도관을 막아주며 결과적으로 격침의 원치 않는 돌출도 막아주는 구성이다.

격침차단돌기(31)에서 상기 격침유도관(36)에 맞닿는 바깥쪽 면은 상기 장전로터(30)의 외주면과 일치하도록 형성되고, 상기 장전로터의 역방향 회전관성 증가량을 최소화 하기 위해 상기 장전로터의 중심을 향한 안쪽 면은 오목하게 패여 형성될 수 있다.

상기 격침차단돌기에 의한 역방향 회전관성 증가량을 상쇄하기 위해 장전로터의 정방향 회전 쪽으로 관성질량을 덧붙일 필요가 있다. 이것은 회전잠금핀(38)의 중량을 늘림으로써 해결 가능하다. 회전잠금핀(38)은 장전로터의 중심을 기준으로 상기 격침차단돌기(31)의 반대편에 배치되어 정방향 회전관성을 증가시키는 중량, 바람직하게 격침차단돌기의 역방향 회전관성 증가량과 같은 정방향 회전관성 증가량을 가지도록 형성된다.

도 2c~2d와 도 8a~8b를 살펴본다. 장전로터(30)의 기폭경로 입구에는 유도관 인입공(37)이 형성된다. 이것은 인입되는 격침유도관(36)과 끼움 결합하여 탄착 충격시 기폭경로와 격침(24) 사이의 틀어짐을 막는 역할을 하며 격침유도관(26)의 돌출높이 이상의 깊이로 형성된다.

기폭경로 내에서 상기 유도관 인입공(37)의 안쪽에는 뇌관(32)이 장착 고정되며, 유도관 인입공의 반대편에는 연결화약(33)이 장착 고정된 것을 볼 수 있다.

만약 탄두 앞쪽이 덜 단단하게 설계되어 있을수록 격침부와 지연장전부는 탄착시에 틀어질 확률이 높아진다.

본 발명에서는 격침부하우징(18)속의 외측감응링(20)에 격침유도관(36)을 추가로 형성시켜 격침이 격발되기 전에 격침유도관이 장전로터(30)의 유도관 인입공(37)에 삽입 완료된 상태를 만들 수 있다. 이에 따라 저충격 탄착상황에서 좀 더 여유있는 지연격발이 가능하며, 고충격 탄착상황에서도 기폭정렬이 틀어질 우려가 낮아지게 된다.

도 8a에서와 같이 장전로터(30)가 미 회전 상태일 때 유도관 인입공(37)에는 런처이탈 안전핀(14)이 끼워져 상기 장전로터의 회전을 구속하게 할 수 있다.

도 5에서 격침부 하우징(18)만을 따로 도시한 단면도가 도 6, 도 7이며 도 6은 저충격 관통상황에서 본 발명의 격침작동을, 그리고 도 7은 고충격 되튐상황에서 본 발명의 격침작동을 단계별로 보여주는 핵심부 단면도이다.

도 8은 도 6, 7의 작동을 도 5에 반영한 것으로서 저충격 및 고충격 상황에서 본 발명의 격침작동을 직관적으로 보여준다.

도 6~8을 바탕으로 격침부 하우징(18) 내부구조를 살펴본다.

격침부하우징(18)의 밖으로 나올 수 있는 구성요소는 격침유도관(36)과 격침(24)뿐이며 나머지는 모두 하우징 내부에 배치되어 있다. 본 발명에서는 외측감응링(20)의 일 부분인 것처럼 일체로 형성되어 있는 격침유도관(36)과 격침(24)이 격침부하우징 밖으로 돌출되는 방향을 전방이라 정의하고 그 반대방향을 후방으로 정의한다.

외측감응링(20)은 격침부하우징(18)의 내부에 배치되어 전방으로부터의 탄착충격(후퇴충격이 된다)이 가해지면 전방 쏠림 가속도 변화에 감응하여 스프링 탄성의 도움 없이 자중에 의한 관성으로 전진한다.

결과적으로 외측감응링(20)에 일체로 형성된 격침유도관(36)은 탄착 시 상기 장전로터(30)를 향해 돌출되어 유도관 인입공(37) 속으로 인입되는 구조이다.

먼저 격침(24)은 격침유도관(36)과 동축 배치되며 탄착 즉시 또는 탄착 후 지연되어 상기 격침유도관 전방으로 돌출된다.

일단 격침(24)은 상기 외측감응링(20)에 구속되어 그 전진에 따라 고정 해제되는 구조를 기반으로 하고 있으나 자세히 살펴보면 내측감응링(22)에 고정되며 그 전진 또는 후퇴에 따라 고정 해제된다. 격침스프링(25)은 매우 강하게 설정되어 탄착충격력의 크기에 관계없이 일단 고정해제 상태가 되면 격침을 강하게 앞으로 전진시킨다.

내측감응링(22)은 외측감응링(20)에 구속되며 그 전진에 따라 구속 해제되어 중간하우징(28)의 안쪽면과 격침하우징(29)의 바깥쪽 면 사이에서 상대적으로 전진 또는 후퇴하게 된다.

여기서 상대적 전진 또는 후퇴의 기준은 격침부하우징(18)이 된다. 즉 외측감응링(20)을 기준으로 내측감응링(22)의 운동을 살펴보면 내측감응링은 오직 후퇴만 하거나 최소한 전진은 하지 않는 것처럼 보일 수 있다. 그러나 격침부 하우징(18)을 기준으로 본다면 내측감응링(22)은 저충격 상황에서 살짝 전진하였다가 이내 후퇴하게 되며, 고충격 상황에서는 전진만 하게 된다.

구체적으로, 상기 내측감응링(22)은 내측감응구속볼(26)에 의해 상기 외측감응링(20)에 구속되고 또한 격침고정볼(27)로 상기 격침(24)을 고정한다.

여기서 구속이라는 의미는 전후방으로 살짝살짝 움직일 수는 있으나 완전히 고정 해제되지는 않은 상태를 의미한다. 물론 고정이라는 의미는 해제의 반대 의미이다. 즉 격침(24)은 고정과 고정해제(격발)만이 있을 뿐이나, 내측감응링(22)은 내측감응구속볼(26)에 의해 구속된 상태라 하더라도 살짝 살짝 앞뒤로 움직일 수 있는 상태인 것이다.

바로 이 미묘한 부분이 본 발명의 내측감응링(22)이 짧은 전진 - 긴 후퇴에 걸쳐 격발에 이르기까지의 긴 지연시간을 확보하거나, 또는 외측감응링이 구속을 해제하기까지 미리 전진하여 후퇴없이 바로 격발시킬 수 있는 짧은 지연시간을 보일 수 있는 이유이다.(도 6의 중간 그림, 도 7의 중간 그림 참조)

상술한 교묘한 작동을 구현하기 위해 외측감응스프링(21)은 외측감응링(20)과 상기 격침부하우징(18) 사이에 압축 상태로 배치되며 내측감응스프링(23)은 상기 외측감응링(20)과 상기 내측감응링(22) 사이에 압축상태로 배치된다.

이때 외측감응스프링(21)이 발사체의 비행 중 작용하는 불규칙한 작은 관성만을 지지하도록 미약한 압축상태로 배치된다면, 내측감응스프링(23)은 지연격발시 탄착 충격력을 이겨내고 내측감응링(22)을 후퇴시켜야만 하므로 가혹한 탄착순간에서 진동하지 않고 바로 양측 감응링들을 서로 밀어낼 수 있도록 강한 압축상태로 배치될 필요가 있다.

그러나 내측감응스프링(23)이 외측감응스프링(21)보다 초기 압축상태가 더 강하다 하여 스프링에 의한 절대적인 반발력이 더 강해야만 하는 것은 아니다.

도 7의 고충격 탄착조건에서 내측감응스프링(23)은 순수하게 내측감응링(22)의 관성에 의해 전혀 이완되지 않고 외측감응링-내측감응스프링-내측감응링의 3 구성이 마치 하나의 일체형 구성인 것처럼 전진해야 한다. 상기 하나의 일체형 구성이 전진할 때 이 관성을 받아내는 것은 외측감응스프링(21)이다. 외측감응스프링이 너무 급속도로 압축된다면 앞서 설명한 내측감응링의 (외측감응링 구속해제전까지) 미리 전진 작용이 일어날 수 없어 고충격 상황에서 지연 없는 즉시격발이 어려워진다.

따라서 외측감응스프링(21)은 내측감응스프링(23)보다 더 낮은 스프링상수와 더 높은 스프링용량으로 설정하되, 내측감응스프링보다는 더 부드러운 스프링인 것처럼 작동하기 위해 외측감응링(20)을 내측감응링(22)보다 더 무겁게 설정하여 해결할 수 있다.

도 6의 핵심작동을 다시 살펴본다.

저충격 작용상황에서 외측감응스프링(21)이 압축되고 내측감응스프링(23)이 이완될 때, 내측감응링(22)은 외측감응링(20)을 기준으로 후퇴하거나 또는 격침부하우징(18)을 기준으로 전진 후 후퇴하도록 설정되어야 한다.

이에 따라 내측감응링(22)은 격침고정볼(27)을 고정해제시키지 않고 꽤 긴 시간(적어도 6밀리초 이상)동안 구속 해제된 자유로운 상태로 있을 수 있다.

이를 위해서는, 내측감응링(22)을 구속 해제하는 외측감응링(20)의 전진 거리는 격침(24)을 고정 해제하는 내측감응링(22)의 전진 거리보다 짧게 설정되어 내측감응링이 격침을 해제하기 전에 외측감응링이 내측감응링을 먼저 구속 해제하여야 한다.

상기 격침(24)은 격침유도관(36)과 동축 배치되며 탄착 즉시 또는 탄착 후 지연되어 상기 격침유도관 전방으로 돌출된다.

결과적으로 격침(24)은 내측감응링(22)에 고정되어 그 전진 또는 후퇴에 따라 고정 해제되는데 이때 격침(24)의 전진가능 거리는 외측감응링(20)의 전진가능 거리보다 더 길게 설정될 필요가 있다.

도 7의 핵심작동을 다시 살펴본다.

도 7은 고충격 상황에서 외측감응스프링(21)이 압축 중이고 또한 내측감응스프링(23)이 미 이완된 상태를 보여준다. 이 상태에서 격침(24)을 고정 해제하는 상기 내측감응링(22)의 전진거리는 외측감응링(20)의 전체 전진가능 거리보다 짧게 설정되어야 한다.

이에 따라 앞서 설명한 3구성이 마치 하나의 일체형 구성인 것처럼 찰나의 순간 동안 움직이다가 이내 내측감응링(22)이 격침고정볼(27)을 해제시켜 거의 즉발에 가까운 짧은 시간(2~3밀리초 이내)에 격침을 작동시킨다.

도 6, 도 7의 작동은 도 8c에 좀 더 직관적으로 한꺼번에 도시되었다.

도 6의 작용과 도 7의 작용에 걸쳐서 염두에 두어야 할 조건이 있는데 그것은 외측감응링(20)과 내측감응링(22)이, 외측감응스프링(21)과 내측감응구속볼(26) 사이에서 탄착 전까지 서로 밀착된 상태를 유지하는 것이 좋다는 점이다. 이것은 고충격 상황에서 좀더 확실하게 상기 3구성을 일체로 움직이게 하며, 비행중의 불규칙한 관성변화에 따라 외측감응링(20)이 움직이는 나쁜 상황이 발생하지 않게 하는 데에도 도움을 준다.

이상 본 발명의 기술사상을 구체적인 실시예를 통해 설명하였다. 덧붙여 본 실시예에서 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례가 있을 수 있겠으나, 본 발명의 기술사상은 실시예의 기술적 해석범주보다는 이하의 청구범위에서 기재되는 내용을 바탕으로 해석되어야 한다.

본 발명은 낮은 발사속도로 인한 비행중 낮은 관성(속도)변화량을 가지는 로켓탄용 신관에 최적하나 반드시 그것에 한정되는 것은 아니며 강력한 타격력을 지닌 격침의 고정상태를 작은 힘으로 해제시키도록 설계된 다단 구속 해제식 격침부를 가지는 대부분의 기계식 신관에 효과적으로 응용될 수 있다.

10: 메인하우징 11: 메인베이스
12: 기폭장약 13: 안전핀캡
14: 런처이탈안전핀 15: 발사감응핀
16: 장전베이스 17: 격침부간극조절핀
18: 격침부하우징 19: 바닥판
20: 외측감응링 21: 외측감응스프링
22: 내측감응링 23: 내측감응스프링
24: 격침 25: 격침스프링
26: 내측감응구속볼 27: 격침고정볼
28: 중간하우징 29: 격침하우징
30: 장전로터 31: 격침차단돌기
32: 뇌관 33: 연결화약
34: 로터잠금추 35: 지연기어
36: 격침유도관 37: 유도관 인입공
38: 회전잠금핀

Claims (4)

1. 발사 후퇴관성에 의한 지연된 회전으로 기폭정렬을 수행하는 장전로터(30);
   상기 장전로터 내부에 형성되며 입구쪽에 뇌관(32)이 출구쪽에 연결화약(33)이 장착 고정되는 기폭경로;
   탄착 시 상기 장전로터(30)를 향해 돌출되는 격침유도관(36);
   상기 격침유도관(36)과 동축 배치되며 탄착 즉시 또는 탄착 후 지연되어 상기 격침유도관 전방으로 돌출되는 격침(24); 및
   상기 장전로터의 일부로서, 지연 회전하지 않은 상태에서 상기 격침유도관(36) 또는 상기 격침(24)의 돌출을 방지하도록 상기 기폭경로의 입구 옆에 형성되는 격침차단돌기(31);를 포함하는 충격신관.
2. 제1항에 있어서,
   격침부하우징(18)의 내부에 배치되어 전방 쏠림 가속도 변화에 감응하여 스프링 탄성의 도움 없이 자중에 의한 관성으로 전진하는 외측감응링(20);을 더 포함하고,
   상기 격침유도관(36)은 상기 외측감응링(20)과 일체로 형성되며,
   상기 격침(24)은 상기 외측감응링(20)에 구속되어 그 전진에 따라 고정 해제되는 충격신관.
3. 제1항에 있어서 상기 격침차단돌기(31)는,
   상기 격침유도관(36)에 맞닿는 바깥쪽 면이 상기 장전로터(30)의 외주면과 일치하도록 형성되고,
   상기 장전로터의 역방향 회전관성 증가량을 최소화 하기 위해 상기 장전로터의 중심을 향한 안쪽 면은 오목하게 패여 형성된 것을 특징으로 하는 충격신관.
4. 제3항에 있어서,
   발사 전 상기 장전로터(30)를 미회전 상태로 고정하는 로터잠금추(34);와
   상기 로터잠금추(34)와 상기 장전로터(30)를 기구적으로 연결하는 회전잠금핀(38);을 더 포함하고,
   상기 회전잠금핀(38)은 상기 장전로터의 중심을 기준으로 상기 격침차단돌기(31)의 반대편에 배치되어 상기 격침차단돌기에 의한 역방향 회전관성 증가량을 상쇄하는 정방향 회전관성 증가량을 가지는 중량으로 형성된 것을 특징으로 하는 충격신관.

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