KR20180055762A - 포탄용 추진 장약 시스템 - Google Patents

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조스 피터
안틴 도미닉
쉬들리 율리히
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니트로케미 비미스 아게
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Abstract

본원은 적어도 두 개의 부분 장약을 구비한 포탄 발사용 추진 장약 시스템에 관한 것이다. 상기 부분 장약은 각각 하나의 파우더형을 갖고 니트로셀룰로스와 적어도 하나의 결정성 에너지 담체와 적어도 하나의 제 1 비활성 가소제를 포함한다. 상기 적어도 하나의 부분 장약은 제 1 파우더형을 포함하고, 상기 적어도 하나의 다른 부분 장약은 제 2 파우더형을 포함한다. 표면 근접 영역의 최대 400 ㎛ 이하의 침투 깊이까지 상기 제 2 파우더형은 2 중량% 내지 10 중량%의 제 2 비활성 가소제를 함유하고, 상기 제 1 파우더형은 표면 근접 영역에서 제 2 비활성 가소제를 함유하지 않는다.

Description

포탄용 추진 장약 시스템{Propelling Charge System for Artillery Shells}
본 발명은 포탄 발사용 추진 장약 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하나의 파우더는 표면 근접부에 확산된 비활성 가소제를 포함하고, 다른 파우더는 확산된 비활성 가소제를 본질적으로 포함하지 않는 2종의 상이한 파우더형의 조합을 기초로 한 105 mm 곡사포를 위한 추진 장약 시스템에 관한 것이다.
곡사포(howitzer)는 비교적 짧은 포열(barrel)과 비교적 작은 장약 질량(charge masses)을 갖는 비교적 무거운 포탄(shells)을 발사할 가능성이 있는 포병(artillery)을 말하는 것으로 이해되며, 포탄은 높은 궤적에 도달할 수 있고 가파른 발사 각도로 발사된다. 100년 동안 현장 포병(field artillery)이라고도 불리우는105 mm 곡사포 시스템은 전세계 많은 군대에서 지속적인 인기를 얻고 있다. 이러한 형태의 무기는 제1차 세계 대전중에 매우 널리 이용되었고, 그 후로 전쟁터는 포병 무기 체계의 파괴력의 특징을 갖게 되었다. 현장 포병 대포는 원하는 파괴력을 달성하기 위한 중요한 장치이다. 발사될 탄약(ammunition)도 역시 이러한 파괴 효과를 달성하는 데 마찬가지로 중요하다. 이에 따라, 이러한 무기는 포탄을 목표 지점으로 한 치의 오차도 없이 정확하게 전달할 수 있게 해 주고, 원하는 목표 효과는 대응 배치된 탄약에 의해 형성된다. 오랜 시간 동안 현장 포병의 유일하게 알려진 목표 효과는 최대 파괴였다. 그러나, 새로운 기술 가능성으로 인해 충격 지점에서의 시나리오가 더욱 다양해져 목표 영역에서 보다 다양한 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과의 한 예는 최대 파괴력뿐만 아니라 자신의 부대를 보호하기 위해 연막을 제공하는 것이다.
수년간 105 mm 곡사포 M101과 M2는 미군의 경곡(light field) 곡사포였고, 2차 세계 대전 중에 유럽과 태평양 작전 지역에서 널리 이용되었다. 105 mm 제품군은 M2 시스템을 기반으로 했지만 690 mm 더 짧은 포열과 더 효과적인 리코일 브레이크가 장착된 공기 충전형 M3 버전으로 완성되었다. M3 곡사포는 M2와 동일한 탄약을 사용할 수 있었지만 포열이 짧기 때문에 폭발성이 더 우수한 파우더(powder)를 추진제로 사용해야만 했다. M2 및 M3 시스템은 1941년에 생산되기 시작하였다. 이러한 무기 시스템이 배치되면, 정확한 목표 정확도와 높은 치사 효과에 따른 인상적인 결과를 보여주었다. 이러한 무기 시스템의 특성과 대량 생산되는 사실로 인해 이러한 무기류는 전쟁 후 많은 국가에서 사용되는 표준 곡사포 시스템이 되었고 오늘날에도 널리 활발하게 사용되고 있다. 전반적으로, M101 곡사포 시스템은 총 67개의 다른 군대에서 전세계적으로 사용되어 지금까지 제조되고 있는 가장 성공적인 포병 시스템이다. 시간이 지남에 따라 초기 탄약류는 해당 국가의 특정 요구 사항에 맞게 조정된 후기 시스템의 다양한 새로운 탄약 변형물에 대한 표준형으로 개발되었다.
M101 시스템은 현재 미국에서 한 동안 사용되지 않았다. 그 뒤를 잇는, 이전에 개발된 곡사포 M102A1은 1966년 3월에 미군에 의해 도입되었다. 그러나, 많은 국가에서 M101과 M2 시스템은 보다 최신인 M102A1 시스템과 함께 계속 활발하게 사용되고 있다. 프랑스와 베트남은 북베트남군과 마찬가지로 제 1차 인도차이나 전쟁중에 이러한 시스템을 사용하였다. 근대화된 M102A1 시스템은 오늘날에는 베트남 인민군에 의해 계속 활발히 사용되고 있다. M102A1/M101 곡사포는 이전 유고슬라비아에서도 사용되었으며, 이들 무기 중 50종은 크로아티아에서 여전히 사용되고 있다.
전세계적으로 널리 사용되는 105 mm 곡사포 시스템의 또 다른 예는 L118 라이트 건 (Light Gun)이다. 이들은 1970년대에 영국군에 의해 최초로 제조되어 외부에서 구매된 곡사포이며 이후에 널리 수출되었다.
다른 널리 사용되는 105 mm 곡사포 시스템으로서 LG1를 들 수 있다. 이러한 근대 시스템도 외부에서 제조되며, 비교적 장범위와 함께 경량과 우수한 목표 정확도로 인해 가치가 높으며 GIAT사(현재는 Nexter Group)에 의해 제조된다. 이 시스템은 현재 벨기에, 캐나다, 콜롬비아, 인도네시아, 싱가포르, 태국 등의 여러 국가의 부대에서 활발하게 사용되고 있다.
마지막 예로는 Oto Melara Mod 56 시스템을 들 수 있다. 이는 미국 M1과 같은 탄약을 사용할 수 있는 이탈리아 기원의 105 mm 곡사포이다. Oto Melara 105 mm Mod 56 곡사포는 1950년대에 사용되었다. 무게가 가벼워서 주로 이탈리아 알피니 여단(Italian Alpini Brigade)의 산포대(Mountain Artillery)로 사용되었다. 오늘날에도 이 무기를 분해하지 않고 헬리콥터를 통해 수송하는 것이 여전히 가능하며, 이는 1960년대에 주로 서방 국가의 다른 국가들의 관심을 불러일으켰다. 전반적으로 Mod 56 곡사포는 30개국 이상의 국가에서 전세계적으로 사용되었다. 이 무기는 현재 아르헨티나, 브라질, 칠레, 그리스, 말레이시아, 멕시코, 페루, 필리핀, 사우디아라비아, 스페인, 태국, 베네수엘라 등 적어도 23개국에서 활발하게 사용되고 있다.
전술한 바와 같이, 다수의 105 mm 곡사포가 전세계에서 활발하게 사용되고 있고, 이들 대부분은 전술한 바와 같은 다양한 유형으로 구성된다. 이들 시스템은 모두 105 mm의 동일한 구경을 사용하지만, 다양한 곡사포 종류마다 해당 시스템에 특별히 맞는 탄약이 필요하다. 이는 포열 구조 (길이, 가스 압력 한계), 탄도제원표 또는 사용가능한 장약 부피(charge volume)의 차이 때문이다. 그러나, 이러한 차이에도 불구하고, 이러한 곡사포 시스템은 모든 유형의 탄약에 적용되는 공통적인 특징, 다시 말해, 기본 원리를 지닌다. 여기서, 특히 관련되는 것은 목표물에 대한 전투는 일반적으로 간접적인 발사(fire)를 포함하는 것인데, 즉, 포탄이 상방으로 발사되어 발사체가 포물선 비행 경로를 따르게 되는 것이다. 또한, 대포 장약 시스템(artillery charge system)은 각 탄도제원표의 영역의 수에 해당하는 수의 장약과, 가능한 최대 범위의 효과를 얻기 위해 상이한 수의 개별 장약으로 구성된다.
현재 사용되는 모든 105 mm 곡사포 시스템의 공통적인 특징은 여러 개별 장약으로 구성된 탄약을 발사하는 데 장약 시스템이 사용되는 점이다. 개별 장약 (예: 제 1 장약, 또는 제 2 장약)이 사용되는 경우 탄도제원표에서 가장 낮은 두 영역은 발사될 수 있다. 그러나, 제공된 최대 수의 장약이 장전된 경우에는, 예컨대 7종의 가능한 모든 부분 장약이 장전된 경우에는, 무기를 가능한 최대 범위까지 발사할 수 있다. 즉 탄도제원표의 가장 높은 영역까지 발사 가능하다.
추진 장약의 파우더가 연소(burns off)하는 조건은 사용된 장약에 따라 크게 달라진다. 가장 근접한 표적 (탄도제원표의 제 1 영역)에 사용되는 제 1 장약에 있어서, 파우더 질량은 포탄 질량에 비해 매우 낮다. 따라서, 무기의 포열에서 포탄을 가속시키기 위해 사용할 수 있는 가스량이 비교적 적어 파우더 변환 중에 발생하는 압력 조건은 비교적 낮다. 이는 낮은 장약용 파우더(powder for low charges)는 미연소 파우더 입자의 배출을 최소화하기 위해 비교적 낮은 압력에서 완전 연소가 발생하도록 구성되어야만 하는 것을 의미한다. 그러나, 각 곡사포 시스템에서 가장 높은 장약을 사용하는 경우에, 최대 장전가능한 양의 파우더가 사용된다. 이는 포탄을 가속시키기 위해 포열에서 가능한 최대량의 가스를 방출할 수 있게 하고, 그 결과로서 파우더 연소는 비교적 높은 압력 수준에서 발생하고, 이는 사용된 105 mm 시스템 한계만큼 높을 수 있다. 파우더 연소는 고압에 의해 현저히 증가하면서, 더 높은 장약에 사용되는 파우더는 이에 따라 구성되어야 하는 바, 즉, 낮은 장약의 파우더에 비해 상당히 느리게 반응해야 한다.
공지된 포탄 추진제 시스템의 단점은 포구 속도 및 최고 가스 압력과 같은 중요한 탄도 특성 데이터가 주변 온도에 의해 영향을 받고, 최저값이 저온에서 발생하고 이러한 값들이 온도가 상승함에 따라 지속적으로 증가한다는 점이다. 따라서, 주변 온도는 무기의 성능과 정확도에 직접적인 영향을 미친다.
또한, 고온 기후대에서 상당한 무력 충돌이 발생하는 추세가 최근에 확립되었다. 이러한 예로는 이라크, 아프가니스탄, 소말리아를 들 수 있다. 높은 내부 탄도 성능을 얻기 위해서는 DNT (디니트로톨루엔)와 같은 폭발성 오일과 DBP (디부틸프탈레이트)와 같은 가소제를 추진 장약 파우더에 첨가해야 한다. 그러나, 이러한 추진제는 포구 속도 및 최고 가스 압력의 명백한 변화가 수개월 저장 후에 발생하기 때문에 높은 열 부하에서는 적합하지 않은 것으로 밝혀졌다. 이 효과는 최초 명중 확률을 낮추고 최고 가스 압력이 최대 50%까지 증가하기 때문에 무기의 압력 한계가 제어되지 않는 방식으로 상당히 초과될 수 있기 있으므로 발사 중 안전 위험이 높다. 그러나, 고온 기후대에서 고온에 노출되면 폭발성 오일을 포함하는 추진제의 열안정성이 급격히 떨어져서 다른 요소 중에서도 안정제가 훨씬 빨리 소모되어 노화로 인한 제어되지 않는 자가 촉매의 위험이 증가한다. 이로 인해 유발된 추진제의 폭발 반응은 탄약 저장소 전체를 파괴하고 인사 피해를 줄 수 있다. 따라서, 105 mm 곡사포용 근대식 추진 시스템은 폭발성 오일을 함유하지 않으면서 필요한 높은 성능을 제공해야 한다.
이 문제를 해결할 수 있는 방법이 공지되어 있고, 이는 결정성 에너지 담체, 예를 들면, RDX 또는 HMX와 같은 니트라민 화합물을 입자성 매트릭스에 혼합하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 폭발성 오일을 사용하지 않으면서 높은 내부 탄도 성능을 얻을 수 있다 (US 8,353,994 B2; WO 2014/117280 A1). 또한, 추진 장약 파우더의 온도 특성은 표면 처리에 의해 선택적으로 개선될 수 있는 것으로 알려져 있다. 처리 변수를 적절히 선택함으로써, 포구 속도 및 최고 가스 압력의 저온 곡선의 감소 및 열 곡선의 증가를 모두 감쇠시키는 것이 가능하다 (US 7,473,330 B2; US 8,353,994 B2; WO 2014/117280 A1). 이러한 맥락에서 중요한 것은 적용되는 표면 처리의 변수, 보다 상세하게는, 장뇌의 사용량은 해당 무기의 종류에 따라 온도 계수에 상이한 영향을 준다. 예를 들어, 중간 구경 무기의 경우에, 장뇌의 양이 증가하면 포구 속도 및 최고 가스 압력의 열 곡선이 평탄해지고, 즉, 압력 상승이 약화된다 (US 8,353,994 B2). 이와는 달리, 박격포 무기의 경우, 장뇌량의 증가는 반대 효과를 나타낸다. 즉, 포구 속도 및 최고 가스 압력의 열 곡선이 가파르거나 압력 증가가 더욱 급격해진다 (WO 2014/117280 A1). 중간 구경 시스템에서 장뇌량은 열 곡선의 가파름을 최소화하기 위해 전형적으로 3 내지 5 중량%로 조절되어야 한다는 것이 실제로 확인되었다. 그러나, 박격포(mortar systems)에서 포구 속도와 최고 가스 압력의 열 곡선이 가능한 한 가장 적은 증가를 나타내기 위해서는 장뇌량을 가능한 한 낮게 (<0.5 %) 설정하거나 물질을 모두 생략해야 한다.
니트로글리세린 함유 추진제, 주로 소위 구상 파우더(ball powder)는 포병에 비교적 적은 정도로만 특수 용도, 예컨대, 고성능 장약 (단위 장약)에만 사용된다. 105 mm 포병에서 가장 널리 사용되는 파우더류는 니트로셀룰로오스, DNT (디니트로톨루엔) 약 10%와 가소제인 디부틸프탈레이트 (DBP) 약 5%를 기본적으로 함유하는 입자 매트릭스로 구성된다. 그러나, 특히 고온 기후 지역에서 사용되는 경우, 가소제의 확산 때문에 이 파우더류의 탄도 안정성이 불충분하다. 105 mm 포병 용도로 알려진 두 종류인 니트로글리세린과 디니트로톨루엔 함유 파우더류는 가소제로 디부틸프탈레이트를 포함할 수 있다. 그러나, 디니트로톨루엔과 디부틸프탈레이트는 유럽화학물질관리제도 [Regulation (EC) No. 1907/2006 (REACH)]와 호환되지 않으므로 더이상 유럽 연합에서 사용이 허용되지 않는다.
발사되는 추진 장약 시스템은 일반적으로 다른 구경 범위, 예컨대, 155 mm 시스템에서 사용될 수도 있다. 이러한 목적을 위해, 사용된 파우더의 벽 두께는 본 기술 분야의 당업자에게 공지된 방식으로 적용되어야 한다.
본 발명의 목적은 넓은 온도 범위, 특히 -46℃와 63℃ 사이의 온도 범위에서, 21℃에서의 최고 가스 압력과 포구 속도에 비해, 최고 가스 압력 및 포구 속도가 가능한 가장 적은 변화를 나타내는 상술한 기술 분야에 속하는 추진 장약을 제공하는 것이다. 보다 상세하게는, 63℃의 주변 온도에서 최대 범위를 달성하기 위해 가능한 최고 장약의 최고 가스 압력은 21℃의 주변 온도보다 실질적으로 높지 않아야 한다. 또한, 낮은 장약과 주위 온도가 -46℃ 범위인 경우에도 잔유물을 남기지 않고 파우더 연소가 발생하여야 하며, 포구 속도는 21℃의 주변 온도에서 포구 속도에서 크게 벗어나지 않아야 한다. 마지막으로, 추진 장약 시스템은 독성 물질을 사용하지 않으면서도 더 높은 화학적 안정성과 탄도 안정성을 나타내야 한다. 또한, 추진 장약 시스템은 낮은 장약으로 높은 열 전환율을 보여야 하며 높은 열효율은 높은 장약으로 달성되어야 한다.
본 목적의 달성은 청구항 1의 특성에 의해 규정된다. 본 발명에 따르면, 포탄 발사용 추진 장약 시스템은 적어도 두 개의 부분 장약을 포함한다. 각 부분 장약은 추진제로서 제 1 파우더형을 가지며, 상기 장약은 적어도 하나의 결정성 에너지 담체와 적어도 하나의 제 1 비활성 가소제를 포함한다. 적어도 하나의 부분 장약은 제 1 파우더형으로 구성되고, 상기 적어도 하나의 다른 부분 장약은 제 2 파우더형으로 구성된다. 표면 근접 영역의 400 ㎛ 이하의 침투 깊이 영역까지, 제 2 파우더형은 2 내지 10 중량%의 제 2 비활성 가소제를 함유하고, 제 1 파우더형은 제 2 비활성 가소제를 표면 근접 영역에 함유하지 않는다. "제 2 비활성 가소제 없음"은 제 1 파우더형의 표면 근접 영역에서 제 2 비활성 가소제 농도가 0%인 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명에 따르면, 넓은 온도 범위, 특히 -46℃와 63℃ 사이의 온도 범위에서, 21℃에서의 최고 가스 압력과 포구 속도에 비해, 최고 가스 압력 및 포구 속도가 가능한 가장 적은 변화를 나타내는 상술한 기술 분야에 속하는 추진 장약을 제공한다. 특히, 본 발명은 63℃의 주변 온도에서 최대 범위를 달성하기 위해 가능한 최고 장약의 최고 가스 압력은 21℃의 주변 온도보다 실질적으로 높지 아니하며, 낮은 장약과 주위 온도가 -46℃ 범위인 경우에도 잔유물을 남기지 않고 파우더 연소가 발생하여야 하고, 포구 속도는 21℃의 주변 온도에서 포구 속도에서 크게 벗어나지 아니하는 추진 장약을 제공한다.
본 발명은 이에 나아가, 독성 물질을 사용하지 않으면서도 더 높은 화학적 안정성과 탄도 안정성을 가지며, 낮은 장약으로 높은 열 전환율을 갖고, 높은 열효율을 갖는 추진 장약 시스템을 제공한다.
본 도면은 하기와 같이 실시예를 설명하기 위해 사용된다.
도 1은 직물 주머니에 7개의 부분 장약을 구비한 본 발명에 따른 추진 장약 시스템을 도시한다
도 2는 포탄의 케이스에 추진 장약 시스템이 배치된 모습을 도시한다.
<도면부호>
1. 추진시스템
2.1. 장약
3.1~3.5 장약
4. 케이싱
5. 개구부
6. 프라이밍캡
놀랍게도, 포탄 발사용 추진 장약 시스템, 보다 상세하게는, 표면 근접 영역에서 제 2 비활성 가소제를 포함하는 경우와 제 2 비활성 가소제를 포함하지 않는 경우의 2종의 상이한 파우더형의 조합으로 구축된 105 mm 곡사포에 대한 포탄 발사용 추진 장약 시스템은 예측하지 못한 정도로 유리한 내부 탄도 특성을 제공하는 것이 확인되었다.
제 2 비활성 가소제는 바람직하게는 표면 근접 영역에서 확산되기 때문에, 하기 용도는 확산된 제 2 비활성 가소제와 병용되는 제 2 파우더형의 사용과, 확산된 제 2 비활성 가소제 없이 제 2 파우더형만의 사용과 관련된다.
통상적으로, 최저 포구 속도 및 최고 가스 압력은 가장 낮은 착화 온도(firing temperature)에서 발생하고, 착화 온도가 증가하면서 지속적으로 상승한다. 즉, 최고값은 대부분 소정의 파우더형에 있어서 허용 가능한 최고 착화 온도에서 달성된다. 그러나, 적절한 구성이 선택되면 주변 온도는 포구 속도 및 최고 가스 압력의 내부 탄도 데이터 특성에 미미한 영향만을 미친다. 적중 확률은 무기 시스템의 허용가능한 전체 온도 범위에서 발생하는 포구 속도 변화의 범위를 선택적으로 최소화하여 증가될 수 있다.
또한 21℃에서 63℃로 전이할 때 최고 가스 압력의 증가는 최소화된다. 이는 착화 온도가 증가함에 따라 최고 가스 압력의 작은 변화만으로도 이러한 압력이 사용된 곡사포의 포열의 최대 허용 가능한 가스 압력을 초과하는 것을 방지할 수 있기 때문에 정상적인 조건, 즉 종래의 장약 시스템으로 가능한 것 보다 높은 압력 수준과 약 21℃의 온도에서 무기를 작동할 수 있는 가능성을 제공한다. 이는 곡사포 시스템의 성능을 향상시키고 추가 장약을 사용하여 이 범위를 증가시킬 수 있는 가능성을 제공한다.
제 2 파우더형의 표면 근접 영역에 제 2 불활성 가소제를 배치하는 것은, 예를 들어, 제 2 파우더형의 반제품을 제 2 비활성 가소제 용액과 혼합하여 해당 표면 처리를 통해 수행되는 것이 바람직하다. 따라서, 하기 용도는 또한 표면 처리되거나 표면 처리되지 않은 파우더형과 관련되며, 표면 근접 영역에 있는 표면 처리된 파우더형은 2 내지 10 중량%의 농도로 제 2 비활성 가소제를 함유하고, 표면 처리가 되지 않은 파우더형은 표면 근접 영역에 제 2의 비활성 가소제를 함유하지 않는다. 두 가지 파우더형 모두 13.25% 이상의 바람직한 평균 질소 함량을 갖는 니트로셀룰로오스 혼합물을 주성분으로 포함한다. 다른 주성분으로서, 두 가지 파우더형은 결정성 에너지 담체 및 1 종 이상의 제 1 비활성 가소제를 함유한다.
또한, 파우더형들은 적어도 하나의 탄구 소염기 (muzzle flash suppressor), 예컨대 황산 칼륨, 중주석산 칼륨 또는 질산 칼륨을 0.5 내지 5 중량%, 바람직하게는 1 내지 3 중량%의 양으로 포함한다. 또한, 추진제는 더욱 바람직하게는 예를 들면, 아카다이트 II (CAS-#: 724-18-5), 센트라나이트 I (CAS-#: 90-93-7), 디페닐아민 (CAS-#: 122-39-4) 등의 안정화제 또는 예를 들면, 탄산 칼슘 (CAS-#: 471-34-1)의 포열 보호 첨가제를 포함한다.
니트로셀룰로오스는 셀룰로오스 (코튼 린터, 펄프)의 니트로화에 의해 얻어지며 100년간 일가 염기, 이가 염기 및 삼가 염기 추진 장약의 제조에 가장 중요한 출발 물질이었다. 니트로셀룰로오스는 저렴한 가격으로 대량 구입 가능하며 질소 함량, 분자량 및 점도 등 광범위한 다양한 물리 화학적 성질을 제공한다. 이러한 변형에 인해 니트로셀룰로오스가 가장 다양한 종류의 균질한 추진 장약 파우더형으로 가공될 수 있다. 니트로셀룰로오스의 에너지 함량은 질소 함량을 통해 조정된다.
바람직하게는, 포탄에서, 제 1 파우더형의 부분 장약은 탄도제원표의 하부 영역, 예를 들어, 제 1 장약에 이용되고, 제 2 파우더형의 부분 장약은 탄도제원표의 상부 영역에 사용된다. 이는 포탄을 발사할 때, 제 1 파우더형의 하나 내지 세 개의 바람직하게는, 하나 내지 두 개의 부분 장약을 먼저 케이싱에 장전한 후, 제 2 파우더형의 하나 내지 여섯 개의 부분 장약을 포탄이 사용될 탄도제원표의 영역에 따라 장전하는 것을 의미한다. 부분 장약을 유연한 수로 사용함으로써, 본 발명에 따른 추진 시스템에 의해 탄도제원표의 가능한 가장 넓은 범위의 영역을 커버하는 것이 가능하고, 모든 경우에 매우 유리한 내부 탄도 특성이 달성될 수 있다.
이는 제 1 파우더형의 적어도 하나의 부분 장약이 사용되는 저 장약을 사용하면 더 높은 파우더 전환 속도 (높은 열 효율)을 얻을 수 있어, 미연소 파우더 재료의 배출을 최소화하며 성능 잠재력을 증가하는 특징이 있다. 또한, 포구 속도와 최고 가스 압력의 온도 곡선의 냉 강하(cold drops)가 최소화된다.
한편, 고 장약에 사용되는 부분 장약의 제 2 파우더형 표면 처리는 포구 속도 및 최고 가스 압력 (v0/pmax)의 비를 최대화한다. 즉, 의도하는 총구 탄도제원표의 요구 사항을 충족하는 데 필요한 포구 속도는 최소 가스 압력으로 달성할 수 있다. 놀랍게도, 제 2 파우더형의 표면 처리는 포구 속도 및 최고 가스 압력의 열 곡선의 증가를 크게 감소시키는 것으로 확인되었다. 이러한 방식으로, 탄도제원표의 가장 높은 영역에 요구되는 포구 속도와 이에 따라 요구되는 최대 포구 속도는 사용된 곡사포 시스템의 가스 압력 한계를 초과하지 않고 달성될 수 있다.
초기 시험에서 나타난 바와 같이, 예컨대, 본 발명에 따른 제 2 파우더형에 대한 제 2 비활성 가소제의 평균량을 이용한 표면처리에 있어, 장약 시스템이 단 하나의 균질한 파우더형으로 구성되는 경우에는 내부 탄도 요구조건을 충족시킬 수 없었다. 본 발명에 따른 제 2 파우더형의 부분 장약만 사용하면 저 장약의 변환과 점화가 불량하여 다량의 미 연소 파우더가 포열에서 배출된다. 또한, 특히 한냉 지역에서는 표면의 표적화가 일어나서 점화 시간이 불량하므로 현저히 낮은 수치와 포구 속도 및 최고 가스 압력의 수용할 수 없는 분포가 예측될 수 있다. 한편, 제 1 파우더형의 부분 장약만을 사용하는 경우, 최대 범위에 요구되는 포구 속도를 달성하기 위한 가장 높은 장약의 발사(firing)시 최고 가스 압력은 높은 착화 온도에서 급격하게 증가하고 허용 가능한 압력 한계를 초과한다.
제 1 파우더형 및 제 2 파우더형은 바람직하게는 원형 원통 구조와 축방향으로 배치된 종방향 채널을 갖는 입자를 포함하며, 제 1 파우더형의 입자는 바람직하게는 하나 내지 네 개의 종방향 채널을 가지며 제 2 파우더형의 입자는 7개 내지 19개의 종방향 채널을 갖는다.
입자의 종방향 채널은 입자의 종축 주변에 본질적으로 원형 영역에 배치된다. 입자는 이 영역과 입자의 외부 원주 표면 사이에 벽 두께를 갖는 벽을 갖는다.
입자로 구성된 추진제는 주입가능한(pourable) 파우더로 사용된다. 추진제는 용기에, 보다 상세하게는, 주머니(bags)에 부분 장약을 산업적으로 충진하는 데 중요한 붓기(따르기, trickling)가 가능하다. 따라서, 추진 장약 파우더는 용기에 충진하는 동안 액체처럼 취급될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 입자는 압출에 의해 제조될 수 있다.
상기 2종의 파우더형의 벽 두께는 해당 포병 시스템에 의존한다. 105 mm 시스템의 경우, 제 1 파우더형의 입자의 벽 두께는 0.4 내지 1.2 mm이고, 바람직하게는 0.5 내지 1.0 mm이며, 제 2 파우더형의 입자의 벽 두께는 0.3 내지 1.1 mm이고, 바람직하게는 0.4 내지 0.9 mm이다.
본원의 의미에 따르면, "벽 두께(wall thickness)"라는 용어는 입자의 외주면과 종방향 채널이 배치되는 영역 사이의 거리를 의미하는 것으로 이해된다.
제 2 파우더형의 표면 근접 영역에서 제 2 비활성 가소제의 농도는 바람직하게는 3 내지 6 중량%이다.
적어도 하나의 결정성 에너지 담체는 일반 화학식 R1-R2-N-NO2의 니트라민 화합물이고, 바람직하게는 헥소겐 (RDX) 또는 옥토겐 (HMX)을 포함하며, 특히 0 내지 30 중량%, 가장 바람직하게는 5 내지 15 중량%이다.
에너지 담체는 바람직하게는 실온에서 결정형이다. 이러한 양을 니트로셀룰로오스 염기에 사용하면 결정성 에너지 담체의 각 결정간 평균 거리가 충분히 커서 각 결정이 서로 접촉하지 않게 된다. 이 결과로, 외부 기계적 자극에 노출되면, 충격 펄스는 본질적으로 하나의 에너지 캐리어 결정으로부터 인접한 결정으로 전달될 수 없다. 따라서, 1 차 충격 펄스는 증식되어 파우더 전량에 전달되지 않는다.
일반식 R-N-NO2(R = 잔기)의 두 화합물인 RDX 및 HMX는 상대적으로 적은 잔기 R을 갖고, 이는 니트라민 구조 요소에 비해 전체 분자의 비교적 소량의 전체 분자를 구성한다. 따라서, 두 화합물은 비교적 높은 에너지 함량을 나타낸다.
RDX는 바람직하게 결정성 에너지 담체로서 사용된다. HMX에 비해 경제적이며 안전하게 제조될 수 있다. HMX는 RDX보다 비싸지만 특별한 장점은 없다. RDX에 비해, 다른 니트라민 화합물 (예: NIGU 등)은 내부 탄도 성능이 비교적 낮다.
특히 바람직하게는, 결정성 에너지 담체는 특정 평균 입자 크기를 갖는다. 예를 들어, 4 내지 10 ㎛, 보다 상게하게는 6 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 RDX가 바람직하게 사용된다. 입자 연소를 향상시켜 내부 탄도 성능을 향상시키기 위해서는 결정성 에너지 담체가 최대한 균일하고 미세한 입자 크기를 갖는 것이 중요하다.
니트라민 화합물에 대한 대안으로서, 예를 들어, 일반식 R-O-NO의 질산 에스테르를 고려할 수 있다. 그러나, 질산 에스테르는 니트라민 화합물보다 화학적으로 덜 안정하다. 게다가, 분자 구조에 추가적인 질산 에스테르기를 갖는 니트라민계 결정성 에너지 담체를 사용할 수 있다. 결정성 에너지 담체의 예로는 헥사니트로헥사아자이소와트지탄 (CL-20, CAS-# 14913-74-7), 니트로구아니딘 (NIGU, NQ, CAS- # 70-25-7, N-메틸니트라민 (터트릴, N-메틸-N,2,4,6-테트라니트로벤졸아민, CAS-# 479-45-8), 니트로트리아졸론 (NTO, CAS-# 932-64-9) 및 트리아미노트리니트로벤젠 (TATB, CAS-# 3058-38-6)을 들 수 있다. 이들 에너지 담체는 모두 단독으로 또는 서로 조합하여 사용될 수있다.
그 자체로 공지된 활성 물질, 예컨대, 아카다이트 II는 안정화에 사용될 수 있다.
바람직하게는, 추진제는 적어도 하나의 제 1 비활성 가소제를 0 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 내지 5 중량%의 농도로 함유하고, 제 1 비활성 가소제는 바람직하게는 입자 매트릭스에 균질하게 분포된다.
비교적 적은 양 (예컨대, 10 중량% 미만)의 적어도 하나의 비활성 가소제를 입자 매트릭스에 첨가함으로써, 기계적 자극에 대한 내성이 현저하게 개선될 수 있다. 용도에 따라, 원하는 열역학 특성을 조정하기 위해 복수의 비활성 가소제의 조합을 사용할 수 있다. 그러한 추진제의 입자 구조는 특정 용도(예컨대, 무기 시스템의 포열 길이, 포탄 중량 등에 대한 연소 특성의 적응)에 적용될 수 있다.
적어도 하나의 제 1 가소제는 바람직하게는 카르복실산 에스테르 화합물을 포함하고, 보다 상세하게는, 프탈레이트 에스테르, 시트레이트 에스테르, 테레프탈릭 에스테르, 스테아레이트 에스테르 또는 아디페이트 에스테르의 군으로부터 선택된다.
제 2 비활성 가소제는 바람직하게는 장뇌, 디알킬 프탈레이트 및 디알킬 디페닐우레아를 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다.
특히 바람직하게는, 장뇌 (CAS-# 76-22-2)가 제 2 비활성 가소제로서 사용된다.
적어도 둘 이상의 부분 장약의 제 1 및 제 2 파우더형 각각은 바람직하게 원통형 직물 주머니(bag)에 배치되고, 직물 주머니는 바람직하게는 장축을 따라 형성된 관통 개구부를 갖는다.
종래 기술의 포병 추진 장약을 위한 부분 장약은 직사각형 주머니에 채운다. 발사될 수 있는 탄도제원표의 영역에 따라, 적절한 수의 주머니가 포탄 케이스에 배치된다. 그러나, 상기 주머니의 단점은 직사각형 구조로 인해 포탄의 원통형 케이징에 최적하게 배치될 수 없으므로, 케이싱 내부에 비교적 다량의 빈 공간이 형성되어 케이싱에 장전될 수 있는 파우더의 최대 추가량에 부정적인 영향을 미쳐, 불규칙한 연소를 초래할 수 있다.
본 발명에 따른 원통형 직물 주머니를 사용하면 케이싱 내부 공간의 최적 활용이 가능하다. 이는 삽입되기 전에 직물 주머니의 접힘 또는 권취를 방지하며, 본 발명에 따른 추진 장약 시스템의 취급을 매우 단순화시킨다.
바람직한 실시예에 따른 직물 주머니가 그 길이 방향 축을 따라 관통 개구부를 갖는 경우에, 케이싱, 예컨대, 프라이밍 캡(priming cap)의 내부 중앙에 배치된 요소에 슬라이딩되어 정렬될 수 있다.
직물 주머니의 원통 바닥면의 직경은 바람직하게는 본 발명에 따른 추진 장약 시스템이 배치되는 케이싱의 내경에 대응된다. 실린더의 높이는 각 부분 장약의 파우더의 필요량에 따라 변할 수 있다.
본 기술 분야의 당업자는 개시된 직물 주머니가 본 발명에 따른 추진 장약 시스템과 관련될 뿐만 아니라 다양한 종류의 추진 장약 시스템에 일반적으로 사용될 수도 있음을 인지할 수 있을 것이다.
바람직하게는, 적어도 두 개의 부분 장약 중 적어도 하나는 동제거제(decoppering agent)로서 적어도 한 장의 주석 호일을 함유한다.
종래에 통상적으로 사용되었던 납에 비해, 주석은 환경 호환성이 상당히 높고 무독성인 장점이 있다.
7개의 부분 장약을 갖는 바람직한 추진 장약 시스템에서, 각 주석 호일 2장은 바람직하게는 다수의 직물 주머니에 배치된다.
본원은 또한 포탄을 발사하기 위한 본 발명에 따른 추진 장약 시스템의 사용에 관한 것으로서, 제 1 파우더형을 갖는 하나 내지 세 개의 부분 장약은 탄도제원표의 하부 영역의 범위를 커버하기 위해 사용되며, 제 2 파우더형을 갖는 부가적인 하나 내지 여섯의 부분 장약은 탄도제원표의 상부 영역의 범위를 커버하기 위해 사용된다.
하기 상세한 설명 및 특허 청구 범위의 전체는 다른 유리한 실시예와 본 발명의 특징의 조합을 개시한다.
실시예
제조 실시예 1: 제 1 영역을 위한 표면 처리하지 않은 제 1 파우더형
용제-습식형 반죽 페이스트에 디에틸 에테르 및 에탄올을 첨가하면서, 고체 성분으로서, 헥소겐 10 중량%, 아카다이트 II 1.3 중량%, 황산 칼륨 1.2 중량%, 프탈레이트 에스테르 1.5 중량% (평균 분자량 450 g/mol 및 20℃에서의 평균 동적 점도 73 mPa*s를 갖는 선형 C9-C11 알콜로 주로 구성됨) 및 질소 함량이 13.20 중량% (100% 이하로 구성됨)인 니트로셀룰로오스로 이루어진 파우더 페이스트 150 kg을 가공하여 제 1 홀 (종방향 채널)을 제조한다. 70분간 반죽한 후, 이 반죽된 페이스트를 제 1 홀 형상과 3.2 mm 스트랜드 단면을 갖는 다이(die)를 통해 가압 (즉, 압출)한다. 공기 중에서 예비 건조한 후, 압출된 스트랜드를 원하는 길이로 절단한다. 그 후, 잔류 용매를 승온에서 제거한다. 생성된 반제품 파우더를 55℃로 가열한 후, 55℃로 가열된 구리 연마 드럼에서 0.1% 흑연 및 2.5L 에탄올 수용액과혼합한다. 반응은 에탄올이 연속적으로 증발하는 2시간 동안 일정한 회전하에서 진행된다. 흑연화가 완료된 후, 파우더를 80℃에서 22시간 동안 욕탕에 넣고 강판에 도말하고, 60℃에서 22시간 동안 건조시킨다.
생성된 파우더는 2.00 mm의 외경, 5.04 mm의 길이, 0.91 mm의 평균 벽두께 및 0.17 mm 의 홀 직경, 3754 J/g의 열 함량 및 945 g/l의 용적 밀도 등의 물리적 특성을 갖는다.
화학적 안정성:
폭연 온도 = 174℃
STANAG 4582에 따른 열 흐름 열량계 = 16.5 J/g resp. 20 μW/g (표준 STANAG 4582에 따른 요구 조건: 최대 발열 <114 μW/g).
제조 실시예 2: 제 2 영역 내지 제 4 영역을 위한 표면 처리한 제 2 파우더형
용제-습식형 반죽 페이스트에 디에틸 에테르 및 에탄올을 첨가하면서, 고체 성분으로서, 헥소겐 16 중량%, 아카다이트 II 1.3 중량%, 황산 칼륨 1.2 중량%, 프탈산 에스테르(평균 분자량 450 g/mol 및 20℃에서의 평균 동적 점도 73 mPa*s를 갖는 선형 C9-C11 알콜로 주로 구성됨) 1.5 중량% 및 질소 함량이 13.20 중량% (100% 이하로 구성됨)인 니트로셀룰로오스로 이루어진 파우더 페이스트 225 kg을 가공하여 제 7 홀을 제조한다. 70분간 반죽한 후, 반죽된 페이스트를 제 7 홀 형상과 7.0 mm 스트랜드 단면을 갖는 다이를 통해 가압 (즉, 압출)한다. 공기 중에서 예비 건조한 후, 압출된 스트랜드를 원하는 길이로 절단한다. 그 후, 잔류 용매를 승온에서 제거한다. 생성된 반제품 파우더를 55℃로 가열한 후, 55℃로 가열된 구리 연마 드럼에서 0.12% 흑연과 2.5% 캠퍼와 4.5L 에탄올 수용액과 혼합한다. 반응은 에탄올이 연속적으로 증발하는 2시간 동안 일정한 회전하에서 진행된다. 표면 처리가 완료된 후, 파우더를 85℃에서 30시간 동안 욕탕에 넣고 강판에 도말하고, 60℃에서 22시간 동안 건조시킨다.
생성된 파우더는 4.66 mm의 외경, 9.03 mm의 길이, 1.05 mm의 평균 벽두께 및 0.15 mm의 홀 직경, 3653 J/g의 열 함량 및 957 g/l의 용적 밀도 등의 물리적 특성을 갖는다.
화학적 안정성:
폭연 온도 = 176℃
STANAG 4582에 따른 열 흐름 열량계 = 22.2 J/g resp. 27 μW/g (표준 STANAG 4582에 따른 요구 조건: 최대 발열 <114 μW/g).
제조 실시예 3: 제 5 영역 내지 제 6 영역을 위한 표면 처리한 제 2 파우더형
용제-습식형 반죽 페이스트에 디에틸 에테르 및 에탄올을 첨가하면서, 고체 성분으로서 헥소겐 25 중량%, 아카다이트 II 1.3 중량%, 황산 칼륨 1.7 중량%, 프탈산 에스테르 (평균 분자량 450 g/mol 및 20℃에서의 평균 동적 점도 73 mPa*s를 갖는 선형 C9-C11 알콜로 주로 구성됨) 1.5 중량% 및 질소 함량이 13.20 중량%인 니트로셀룰로오스(100% 이하로 구성됨)로 이루어진 파우더 페이스트 225 kg을 가공하여 제 7 홀을 제조한다. 70분간 반죽한 후, 반죽된 페이스트를 제 7 홀 형상과 8.0 mm 스트랜드 단면을 갖는 다이를 통해 가압 (즉, 압출)한다. 공기 중에서 예비 건조한 후, 압출된 스트랜드를 원하는 길이로 절단한다. 그 후, 잔류 용매를 승온에서 제거한다. 생성된 반제품 파우더 제품을 55℃로 가열한 후, 55℃로 가열된 구리 연마 드럼에서 0.12% 흑연과 7.5L 에탄올 수용액과 혼합한다. 반응은 에탄올은 연속적으로 증발하는 2시간 동안 일정한 회전하에서 진행된다. 표면 처리가 완료된 후, 파우더를 85℃에서 30시간 동안 욕탕에 넣고 강판에 도말하고, 60℃에서 22시간 동안 건조시킨다.
생성된 파우더는 5.66 mm의 외경, 8.59 mm의 길이, 1.31 mm의 평균 벽두께 및 0.14 mm의 홀 직경, 3679 J/g의 열 함량 및 969 g/l의 용적 밀도 등의 물리적 특성을 갖는다.
화학적 안정성:
폭연 온도 = 177℃
STANAG 4582에 따른 열 흐름 열량계 = 25.1 J/g resp. 29 μW/g (표준 STANAG 4582에 따른 요구 조건: 최대 발열 <114 μW/g).
적용예 1:
시스템: 곡사포 시스템 105 mm M119
발사체: 질량이 14.5 kg인 M1
장약 주머니: 중심 홀을 구비한 도넛형 주머니 NCW
프라이머: M28E2 (벤나이트 프라이머)
제 1 영역 내지 제 6 영역에 사용된 파우더의 장약 질량
영역 파우더 표면 처리 장약 질량
(charge mass)
1 제조 실시예 1 없음 196 g
2 제조 실시예 2 있음 116 g
3 제조 실시예 2 있음 219 g
4 제조 실시예 2 있음 265 g
5 제조 실시예 3 있음 625 g
6 제조 실시예 3 있음 640 g
-46℃, 21℃ 및 63℃에서의 포구 속도
영역 -46℃ 21℃ 63℃
1 177.1 183.0 -
2 215.5 224.1 -
3 - 277.2 -
4 340.3 358.2 374.0
5 472.8 504.0 494.7
6 651.5 651.8 620.8
-46℃, 21℃ and 63℃에서의 바(bar)의 최고 가스 압력
영역 -46℃ 21℃ 63℃
1 344 461 -
2 427 433 -
3 - 512 -
4 737 849 948
5 1434 1697 1634
6 3262 3371 2923
21℃에서 각 영역별 에너지 전환에 대한 열효율
영역 열효율
1 33%
2 32%
3 29%
4 32%
5 35%
6 41%
표면 처리가 되거나 되지 않은, 즉 확산된 제 2 비활성 가소제가 있거나 확산된 제 2 비활성 가소제가 없는 2종의 파우더형의 본 발명에 따른 조합으로 이루어진 저 장약용 신규 장약에 의해 한냉 지역의 제 1 및 2 영역에서 포구 속도의 극히 작은 감소가 발생한다 (특히, 제 1 영역에서는 5.9 m/s, 제 2 영역에서는 8.6 m/s). 운동 에너지로의 에너지 변환은 표면 처리를 거치지 않은 파우더만이 사용된 제 1 영역과, 500 bar 미만의 낮은 최고 가스 압력에도 불구하고, 33% (제 1 영역) 및 32% (제 2 영역)의 고효율에 반영되는 표면 처리를 거친 파우더와 표면 처리를 거치지 않은 두 종류의 파우더형의 조합이 사용되는 제 2 영역 모두 높은 효율로 이루어진다.
제 4 영역 내지 제 6 영역의 더 높은 장약의 경우에도, 표면 처리가 되거나 되지 않은 두 가지 파우더형의 본 발명에 따른 조합은 포구 속도의 냉 강하(cold drops)가 상대적으로 적고, 구체적으로 제 4 영역과 제 5 영역에는 20 내지 30 m/s였고, 놀랍게도, 제 6 영역에서는 사실상 냉 강하가 없었으며, 다시 말해, -46℃와 21℃의 최고 가스 압력은 사실상 동일하다. 이는 상술한 장약 시스템에서 표면 처리되거나 처리되지 않은 2종의 파우더의 조합으로 인해 -46℃ 내지 21℃의 온도 범위에서 발사시 각 부분 장약의 포구 속도가 주변 온도에 의해 경미하게 영향을 받으므로 명중 확률이 크게 증가한다.
제 6 영역의 경우 21℃에서 포구 속도가 652 m/s가 되도록 파우더의 양을 조정하였다. 이 속도에서 발생하는 최고 가스 압력은 단지 3371 bar, 즉, v0/pmax의 비는 원하는 바와 같이 비교적 높다. 또한, 최대 착화 온도로의 전이시 압력은 상승하지 않는다. 이는 본 발명에 따른 장약 구조로 인하여, 무기는 3965 bar의 시스템 압력 한계보다 훨씬 낮은 전체 온도 범위에서 작동될 수 있음을 의미한다. 성능 향상을 위해 필요한 경우, 600 bar의 압력 예비력(pressure reserve)은 증가된 범위에 대한 추가 장약에 의해 이용될 수 있다. 표면 처리되지 않은 파우더를 갖는 종래의 장약 시스템을 사용하면, 고전적인 연소가 발생하는데, 즉 착화 온도가 증가함에 따라 포구 속도와 최고 가스 압력이 계속 증가한다. 이러한 거동의 결과는 최대 허용 착화 온도에서 가스 압력 한계에 도달하여 범위가 증가될 가능성이 없어지는 것이다. 특정 적용 분야에서 종래의 장약 설계로 압력 증가가 매우 높으면, 63℃의 최고 가스 압력이 21℃에서 필요한 포구 속도에 도달하는 것을 초과할 수도 있다. 즉, 무기는 제한된 온도 범위에서만 작동한다.
도면에 있어서 동일한 구성 요소는 같은 참조 번호로 나타내는 것을 원칙으로 한다.
발명의 양태
도 1은 6개의 부분 장약 (2.1, 3.1-3.5)을 구비한 본 발명에 따른 추진 시스템 (1)을 도시한다. 부분 장약 (2.1, 3.1-3.5)은 각각 본질적으로 원통형의 직물 주머니에 배치된다. 추진 장약 시스템 (1)은 추진제로서 제 2 파우더형을 갖는 5개의 제 2 부분 장약 (3.1-3.5)을 포함하고 이는 표면 근접 영역에서 최대 400 ㎛의 침투 깊이까지 2 내지 10 중량%의 제 2 비활성 가소제를 함유한다. 추진 시스템 (1)은 추진제로서 제 1 파우더형을 갖는 제 1 부분 장약 (2.1)을 더 포함하며, 이는 제 2 불활성 가소제를 표면 근접 영역에 함유하지 않는다. 제 1 부분 장약 (2.1)은 탄도제원표의 하부 영역을 커버하는 역할을 하지만, 제 2 부분 장약 (3.1-3.5)는 탄도제원표의 상부 영역을 커버하는 데 사용될 수 있다.
도 2는 포탄의 케이싱 (4) 내부에 배치된 본 발명에 따른 추진 시스템 (1)을 도시한다. 이 경우, 제 1 부분 장약 (2.1)는 케이싱 (4)의 제 2 부분 장약 (3.1-3.5) 하부에 배치된다. 부분 장약 (2.1, 3.1-3.4)의 직물 주머니는 프라이밍 캡 (priming cap, 6) (파선으로 도시)이 배치되는 종축을 따라 형성된 관통 개구부 (5)를 갖는다. 직물 주머니는 원통형 형상을 가지므로 매우 간단하고 공간을 절약할 수 있는 방식으로 케이싱 (4) 내부에 배치될 수 있다.
1. 추진시스템
2.1. 장약
3.1~3.5 장약
4. 케이싱
5. 개구부
6. 프라이밍캡

Claims (11)

  1. 적어도 두 개의 부분 장약을 구비한 포탄 발사용 추진 장약 시스템으로서, 상기 부분 장약 각각은 하나의 파우더형을 추진제로서 포함하며, 상기 파우더형은 니트로셀룰로스와 적어도 하나의 결정성 에너지 담체와 적어도 하나의 제 1 비활성 가소제를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 부분 장약은 제 1 파우더형을 포함하고, 상기 적어도 하나의 다른 부분 장약은 제 2 파우더형을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 2 파우더형은 표면 근접 영역의 최대 400 ㎛ 이하의 침투 깊이까지 2 중량% 내지 10 중량%의 제 2 비활성 가소제를 함유하고, 상기 제 1 파우더형은 표면 근접 영역에서 제 2 비활성 가소제를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 파우더형 및 제 2 파우더형은 축방향으로 배치된 종방향 채널을 구비한 원형 원통 구조를 갖는 입자를 포함하며,
    상기 제 1 파우더형의 입자는 바람직하게는 하나 내지 네 개의 종방향 채널을 가지며, 제 2 파우더형의 입자는 7개 내지 19개의 종방향 채널을 갖는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 파우더형의 입자의 벽 두께는 0.4 mm 내지 1.2 mm이고, 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.0 mm이며, 제 2 파우더형의 입자의 벽 두께는 0.3 mm 내지 1.1 mm이고, 바람직하게는 0.4 mm 내지 0.9 mm인 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 파우더형의 표면 인접 영역의 제 2 비활성 가소제의 농도는 3 중량% 내지 6 중량%인 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 결정성 에너지 담체는 니트라민 화합물, 바람직하게는 헥소겐 (RDX) 또는 옥토겐 (HMX)을 포함하고, 보다 상세하게는 0 중량% 내지 30 중량%의 농도로, 가장 바람직하게는 5 중량% 내지 15 중량%의 농도로 포함하는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 파우더형과 제 2 파우더형은 0 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 5 중량%의 농도로 상기 적어도 하나의 제 1 비활성 가소제를 포함하는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제 1 가소제는 카르복실산 에스테르 화합물을 포함하고, 보다 상세하게는, 프탈레이트 에스테르, 시트레이트 에스테르, 테레프탈레이트 에스테르, 스테아레이트 에스테르 또는 아디페이트 에스테르로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 가소제는 장뇌, 디알킬 프탈레이트 및 디알킬 디페닐우레아로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 부분 장약은 각각 원통형 직물 주머니에 포함되고, 상기 직물 주머니는 바람직하게는 종축을 따라 형성된 관통 개구부를 갖는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 부분 장약 중 적어도 하나는 동 제거제(decoppering agent)로서 적어도 한 장의 주석 호일을 포함하는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 추진 장약 시스템의 포탄 발사를 위한 용도로서, 제 1 파우더형의 하나 내지 세 개의 부분 장약은 탄도제원표의 하부 영역의 범위를 커버하는 데 사용되며, 제 2 파우더형의 추가 부분 장약, 바람직하게는, 하나 내지 여섯 개의 부분 장약은 탄도제원표의 상부 영역의 범위를 커버하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 포탄 발사용 추진 장약 시스템의 용도.
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