KR20190024871A - 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법 - Google Patents

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Abstract

사전 한정된 파편 패턴에 따라 탄두의 내부 표면으로부터 물질을 융제하는 단계를 포함하는, 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법이 제공된다. 사전 한정된 파편 패턴은 전자적으로 또는 마스크를 사용하여 달성될 수 있다. 융제는 탄두 내부 표면 물질에 에칭제를 도포하는 것에 의해 달성될 수 있다.

Description

탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법
본 발명은 탄약(munition)에 관한 것이며, 더욱 특히 탄약 제조에 관한 것이다.
어떤 클러스터형 탄약의 사용에 대한 제한은 국제 협약을 위반함이 없이 유사한 최종 결과를 달성할 수 있는 다른 무기를 군대가 추구하도록 한다. 다양한 종류의 탄약이 대체물로 제안되었으며, 이러한 탄약의 각각은 그 사용에 명백한 의 이점을 가지지만, 마찬가지로 각각 관련된 결점도 가진다.
예를 들어, 스마트 탄약 또는 GPS에 의해 유도되는 탄약은 클러스터형 탄약의 대체물로 홍보된 최근의 개발 중 하나이다. 스마트 탄약은 보다 큰 정확성을 제공하며, 이에 의해 주어진 표적을 제압하는데 요구되는 탄약의 수 또는 크기를 잠재적으로 감소시킨다. 그러나, 이러한 탄약은 단일 탄약에 의해 관여될 수 있는 표적의 양이 제한되어 있다. 추가적으로, 탄약에 유도를 제공하는 GPS 모듈 및 관련 구성 요소(component)는 탄약에 대한 비용 증가와 복잡성을 증가시킨다.
파편성 탄두(fragmentation warhead)는 클러스터 탄약 대신에 이용될 수 있는 또다른 형태의 무기이다. 파편성 탄두는 다수의 타겟을 단일 탄두로 관여시키는 것을 허용한다. 81 ㎜ 박격포에서 155 ㎜ 포 발사체에 이르는 대구경 총포 발사 탄약은 전형적으로 주요 표적 무력화 메커니즘(defeat mechanism)으로서 파편을 사용한다. 폭풍파(blast wave)의 효과가 또한 치명률(lethality)에 기여할지라도, 이는 일반적으로 무력화의 보조 메커니즘이다.
탄약에 의해 생성된 파편은 폭발물의 형태, 폭발물의 양, 및 강 두께에 매우 특이적이다. 각각의 탄약은 일반적으로 시험 데이터에 기초한 파편의 정상 분포(normal distribution)를 산출할 것이다. 정상 분포는 탄약이 더욱 넓은 범위의 표적을 무력화시킬 수 있게 하지만, 임의의 특정 표적에 대해 최적화되지 않는다. 표적 무력화는 생성된 각각의 특정 크기의 파편의 수, 파편 속도, 파편 형상 및 총 파편 수의 함수이다. 그러나, 이러한 탄두를 생산하는 현재의 방법은 이상적이지 않다.
하나의 접근법은 금속 포탄(shell) 케이싱으로부터 패턴화된 파편을 신뢰성있게 생성하기 위해 탄두 내로 천공된 가요성 금속 시트 라이너(sheet liner)의 삽입을 포함한다. 그러나, 이러한 방법은 현재의 제조 방법 및 일반적인 포 탄약과 같은 많은 탄약 탄두 설계와 용이하게 호환되지 않는다. 155 ㎜ 포 탄약과 같은 포 탄약에서, 금속성 포 탄두 외피 케이싱의 상단에 있는 신관 수납 개구(fuze well opening)의 지름은 포탄 케이싱의 주요 부분의 내경보다 훨씬 작다. 추가적으로, 라이너는 시트(sheet)와 내부 금속 표면 사이에 상당한 갭 및 공간없이 포탄 케이싱의 테이퍼 단부에 일치될 수 없다. 폭발성 충전물(explosive fill)이 상단의 신관 수납 구멍으로부터 포탄 케이싱 내로 추가될 때, 이러한 갭에서 빈 공간(void) 및 크랙의 잠재성이 매우 중요하게 된다. 폭발성 충전물에서 이러한 빈 공간 및 크랙은 인원 및 물자에 대해 안전상 위험을 생성한다. 총열(gun tube) 내에서 폭발성 충전물 예비 폭발의 확률은 총포-발사 동안 거치는 극단적 역행 G-힘(extreme setback G-force)으로 인해 이러한 빈 공간 및 크랙 내로의 갑작스런 충전물의 폭발적 고속 이동으로 인하여 극히 높게 된다.
금속 라이너의 대안으로서, 탄두 케이스들은 기계적 수단에 의한 파편 패턴에 의해 자국이 만들어질(scored) 수 있다. 그러나, 이러한 과정은 시간 소모적이고, 기계 집약적이며, 제조될 수 있는 패턴의 형태가 제한적이다. 추가적으로, 전술한 신관 수납 개구의 치수 제한으로 인해 포 탄약의 내부 표면에 자국을 만드는 것은 비실용적이다.
끝으로, 또다른 접근법은 전자 빔 용접에 의한 파편 패턴으로 탄두 케이스들에 자국을 만드는 것이었다. 다시 말하지만, 이러한 과정은 시간 소모적이고 기계 집약적이며 패턴의 형태 및 위치가 제한적이다. 전자 빔 용접은 패턴화된 파편을 신뢰성있게 생성하는데 비효과적이라는 추가의 단점을 가진다.
따라서, 파편성 탄두를 제조하는 비용 효과적이고 시의 적절한 방법, 특히 특정 표적들에 대해 최적화된 방법이 필요하다.
본 발명에 따라서, 사전 한정된(pre-defined) 파편 패턴에 따라서 탄두의 내부 표면으로부터 물질을 융제하는(ablating) 단계를 포함하는 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법이 제공된다. 사전 한정된 파편 패턴은 전자적으로 또는 마스크를 사용하여 달성될 수 있다. 상기 융제(ablation)는 상기 탄두 내부 표면 물질에 에칭제(etchant)를 도포하는 것에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 특징에 따라서, 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하기 위한 방법은 탄두 케이싱(warhead casing)의 내부 표면에 포토레지스트와 같은 감광 물질 코팅(photosensitive material coating)을 도포하는 단계, 상기 파편 패턴의 포지티브 이미지(positive image)에 대응하는 감광 물질 코팅의 일부를 광 조사(light radiation)에 노출시키고, 이에 의해 상기 감광 물질 코팅의 노출된 부분을 경화시키는 단계, 화학적 세척(chemical wash)과 같은 감광 물질 제거 공정으로 감광 물질 코팅의 노출되지 않은 부분을 제거하는 단계 및 상기 탄두 케이싱의 내부에 에칭제 물질을 도포하고, 이에 의해 폭발물 폭풍파의 존재시에 충분한 차이의 자연 응력 집중부(sufficient differential natural stress raiser)를 생성하도록 상기 내부 표면 내로 상기 파편 패턴의 네거티브 이미지(negative image)를 에칭하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따라서, 탄두 상에 파편 패턴을 생성하기 위한 방법은 탄두 케이싱의 내부 표면에 포토레지스트와 같은 감광 물질 저항성 코팅(photosensitive material resist coating)을 도포하는 단계, 상기 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하는 감광 물질 코팅의 일부를 광 조사에 노출시키고, 이에 의해 상기 감광 물질 코팅의 노출된 부분을 경화시키는 단계, 화학적 세척과 같은 감광 물질 제거 공정으로 상기 감광 물질 코팅의 노출되지 않은 부분을 제거하는 단계 및 상기 탄두 케이싱의 내부에 추가 응력 보호 물질(additive stress protection material)을 적층(deposit)하고, 이에 의해 폭발물 폭풍파의 존재시에 충분한 차이의 자연 응력 집중부를 생성하도록 상기 감광 물질의 경화된 포지티브 이미지 파편 패턴 부분을 덮는 단계를 포함한다.
첨부 도면은 본 발명을 추가로 예시한다.
도면에서의 구성 요소는 반드시 축척으로 그려진 것은 아니며, 대신 본 발명의 원리를 명확하게 설명하는 것에 중점을 둔다. 도면에서, 동일한 도면 부호는 여러 도면에서 대응하는 부분을 지시한다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 격자형 파편 패턴의 네거티브 이미지로 에칭된 케이싱의 내부 표면을 노출시키는 절개부(cutaway)를 구비한 포 케이싱(artillery casing)을 도시한 도면.
도 1b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 격자형 파편 패턴의 네거티브 이미지로 에칭된 포 케이싱의 내부 표면의 일부를 도시한 도면.
도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 격자형 파편 패턴의 포지티브 이미지로 에칭된 케이싱의 내부 표면을 노출시키는 절개부를 구비한 포 케이싱을 도시한 도면.
도 2b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 격자형 파편 패턴의 포지티브 이미지로 에칭된 포 케이싱의 내부 표면의 일부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 나비 넥타이형 파편 패턴(bow-tie fragmentation pattern)으로 에칭된 케이싱의 내부 표면을 노출시키는 절개부를 구비한 포 케이싱을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 나선형 파편 패턴으로 에칭된 케이싱의 내부 표면을 노출시키는 절개부를 구비한 포 케이싱을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 리소그래피 공정으로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법을 위한 단계를 예시하는 흐름도.
도 6은 본 발명의 예시적인 하나의 실시예에 따라, 리소그래피 공정으로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라, 탄두 케이싱의 내부 표면 상에 파편 패턴의 광 이미지를 투영하는 광원을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 예시적인 하나의 실시예에 따라, 리소그래피 공정으로 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법의 단계들을 도시하는 흐름도.
도 9는 본 발명의 예시적인 하나의 실시예에 따라, 리소그래피 공정으로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실(stencil)로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법의 단계들을 도시한 흐름도.
도 11은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법의 단계들을 도시하는 흐름도.
도 13은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 접착 필름 스텐실로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법의 단계들을 도시한 흐름도.
도 15는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 접착 필름 스텐실로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 접착 필름 스텐실로 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법을 위한 단계들을 도시한 흐름도.
도 17은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 접착 필름 스텐실로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 18은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 3-D 프린터로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법의 단계들을 도시한 흐름도.
도 19는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 3-D 프린터로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 20은 본 발명의 예시적인 하나의 실시예에 따라, 3-D 프린터로 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법을 위한 단계들을 도시하는 흐름도.
도 21은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따라, 3-D 프린터로 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱 상에 파편 패턴을 에칭하는 단계를 도시하는 흐름도.
도 23은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 파편 패턴의 생성이 수행된 탄두 케이싱을 도시한 도면.
도 24는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 지시된 에너지 스트림(directed energy stream)으로 탄두 케이싱 상에 파편 패턴의 생성을 설명하는 흐름도.
도 25는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 지시된 에너지 스트림으로 탄두 케이싱 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱을 도시한 도면.
본 발명은 파편 패턴을 생성하기 위해 탄두 케이싱 상에 물질을 제거하거나 또는 적층하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 리소그래피 및 다른 기술은 탄두 케이싱의 표면 상에 파편 패턴을 생성하고, 이에 의해 탄두의 폭발시에 필요한 패턴의 파편의 생성을 가능하게 하도록 이용된다. 감소(즉, 에칭) 또는 추가(즉, 적층) 공정은 탄두 케이싱에서 두께 차이를 생성하며, 이러한 것은 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 생성한다. 응력 집중부는 파편 패턴에 기초하여 탄두 케이싱을 예측 가능하고 필요한 방식으로 분해시킨다. 탄약에 대한 패턴화된 파편은, 무기 시스템이 더욱 많은 탄약이 재공급되는 것을 필요로 하기 전에 더욱 많은 "적재된 살상(stowed kills)"을 위해 탄약 1환(round) 당 기반으로(per round basis) 더욱 일관되고 효율적인 표적 관여 효율(target engagement efficiency)을 제공하기 때문에, 자연적인 파편보다 더욱 바람직하다. "적재된 살상"은 무기 시스템의 치명도의 측정치를 제공하며, 즉, 포의 포탄과 같은 무기가 10개 표적의 잠재적인 치명도를 가지며, 포의 포탄이 10개 운반될 수 있는 경우, 적재된 살상은 100개의 표적이다.
유익하게, 본 명세서에 기술된 파편 패턴을 생성하는 방법은 파편 패턴으로 패턴화된 탄두 케이싱의 효율적이고 효과적인 제조를 가능하게 한다. 파편 패턴 생성 공정은 탄두 케이싱 제조에 있어서 현재 공정에 적합하다. 또한, 아래에 설명된 공정을 이용하는 것에 의해, 파편 패턴화된 탄두 케이싱을 생성하는 속도는 전자 빔 용접 또는 기계적인 에칭 공정에 의존하는 현재 기술보다 증가된다.
추가적으로, 본 명세서에 기재된 방법은 다양한 복합 패턴이 생성되는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 특정 탄약의 다기능성을 증가시킨다. 복합 패턴은 특정 표적들에 대한 증가된 치명도 또는 고유 항공 탄도학 특성과 같은 필요한 특성을 가지는 파편을 생성하도록 탄두 케이싱 상에 생성될 수 있다.
아래의 방법은 또한 고급 고 분열 강(high fragmentation steel)(즉, HF-1 강)뿐만 아니라 다른 보다 일반적으로 이용 가능한 형태의 강(鋼)의 사용을 가능하게 한다. 예를 들어, 다양한 수단으로 제조된 탄소강 형태, 합금강, 스테인리스강 또는 공구강의 보다 보편적으로 이용 가능한 형태는 유사한 결과를 만들도록 HF-1 강 대신에 사용될 수 있다. 수행된 초기 테스트는 원하는 파편 패턴이 HF-1 강 및 보다 보편적으로 사용 가능한 강 모두에서 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 생성되었다는 것을 나타낸다. 본 명세서에 기술된 파편 패턴을 생성하기 위한 방법을 적용하는 것에 의해, 탄두 케이싱을 위한 공급자의 산업 기반이 크게 증가된다.
아래에서 설명되는 방법이 다양한 탄약 및 표면 상에 파편 패턴을 생성하도록 사용될 수 있지만, 이러한 것들은 포 및 박격포 탄두 케이스의 내부 표면 상에 파편 패턴을 생성하는데 특히 적합하다. 그 독특한 구조와 치수로 인해 종래 기술의 방법으로 포 및 박격포 탄두 케이스에 파편 패턴을 만드는 것은 어렵다. 탄두 케이싱의 하나의 부분 구조 및, 내경과 비교하여 탄두의 상단의 상대적으로 좁은 개구는 라이너 또는 다른 기계 또는 전자 기계 장치의 삽입에 도움이 되지 않는다. 그러나, 아래의 방법은 탄두 케이싱 또는 그 제조 방법을 변경하지 않고 탄두 케이싱의 내부 표면 상에 복합 파편 패턴을 생성하도록 사용될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 파편 패턴으로 에칭된 케이싱의 내부 표면(103)을 노출시키는 절개부 섹션을 가지는 포 케이싱을 도시한다. 포 케이싱(10)은 포 무기 시스템과 함께 사용하는데 적합한 포 탄두의 일부이다. 예를 들어, 포 케이싱(10)은 M777 곡사포와 같은 포 부분에서 사용하기 위해 미국 육군에 의해 이용되는 M795 155 ㎜ 탄두를 위한 케이싱(10)일 수 있다.
포 케이싱(10)이 도 1a에 도시되고 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 파편 패턴을 생성하는 시스템 및 방법을 예시하기 위해 포 케이싱(10)이 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되었지만, 파편 패턴을 생성하기 위한 시스템 및 방법은 포 또는 박격포 포탄으로 제한되지 않는다. 본 명세서에 기재된 시스템 및 방법은 미사일 추진 탄두 또는 중간 구경 파편 수류탄과 같은 파편 패턴을 포함할 수 있는 임의의 탄약에 적합하다. 추가적으로, 시스템 및 방법은 파편 패턴 이외의 표면 상에 물질을 에칭하거나 또는 적층하도록 이용될 수 있다. 표면 상에 물질을 선택적으로 에칭하거나 또는 적층하는 방법은 권총, 탄환, 또는 물질의 일부가 에칭되거나 추가 물질로 덮이도록 요구되는 임의의 다른 표면과 같은 매우 다양한 디바이스에 사용될 수 있다.
포 케이싱(10)은 탄두의 코 부분(muzzle) 또는 신관 단부에 있는 원뿔형 섹션이 얹혀진 원통형 저부 또는 후미 섹션(breech section)을 가지는 일체형 유닛이다. 탄두 케이싱(10)은 중공이며, 이에 의해 내부 캐비티를 형성한다. 내부 캐비티는 탄두의 상부 또는 코 부분 단부에 있는 단일 신관 용접 개구(101)를 통해 접근된다.
본 발명의 실시예에서, 포 케이싱(10)은 고 분열(HF1) 강으로 구성된다. 다른 실시예에서, 포 케이싱(10)은 파편성 탄두 케이싱에서 사용하는데 적합한 다른 변형된 강 또는 임의의 다른 물질을 포함할 수 있다.
포 케이싱(10)의 내부 표면(103)은 표면 내로 에칭된 파편 패턴을 포함한다. 도 1a 및 도 2a에 도시된 파편 패턴이 격자형 패턴이지만, 파편 패턴은 격자형 패턴으로 제한되지 않는다. 다른 파현 형상이 또한 복제되는 소스 이미지의 패턴에 기초하여 용이하게 만들어진다. 탄두의 기능은 결과적으로 생기는 탄두 파편의 형상과 속도를 최적화하도록 설계된 포지티브 이미지의 형상으로 파편 패턴에 영향을 끼칠 것이다. 유익하게, 파편 패턴을 에칭하기 위한 시스템 및 방법은 공지된 기술을 사용하여 포 케이싱(10)에 기계적으로 자국을 만들기에는 비현실적인 파편 패턴을 포함하는 매우 다양한 파편 패턴에 적응할 수 있다. 아래에 기재된 방법의 장점은 이러한 공정들이 탄두의 필요한 효과에 의존하여 다양한 패턴이 생성되는 것을 허용한다는 것이다.
예를 들어, 도 3 및 도 4는 아래에 기술된 방법을 사용하여 생성되는데 특히 적합한 대안적인 파편 패턴을 도시한다. 도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 나비 넥타이형 파편 패턴으로 에칭된 케이싱의 내부 표면을 노출시키는 절개부를 구비한 포 케이싱이며, 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 나선형 파편 패턴으로 에칭된 케이싱의 내부 표면을 노출시킨 절개부를 구비한 포 케이싱이다. 도 3의 탄두 케이싱(10)은 폭발시에 나비 넥타이 형상을 가지는 탄두 파편을 만들도록 구성되며, 도 4의 탄두 케이싱은 폭발시에 다이아몬드 형상을 가지는 탄두 파편을 만들도록 구성된다. 반면에, 기계적 자국(scoring)과 같은 기존 방법을 사용하여 이러한 패턴을 생성하는 것은 어려울 것이며, 이러한 패턴의 각각은 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 생성하는데 특히 적합하다.
유사하게, 도 1a 및 도 2a에 도시된 파편 패턴이 전체 내부 표면을 포함하지만, 파편 패턴은 필요한 효과에 의존하여 탄두 표면의 일부만을 덮을 수 있다. 도 1a 및 도 2a에 도시된 탄두 케이싱(10)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 생성된 파편 패턴을 가지는 탄두 케이싱(10)을 도시하지만, 파편이 케이싱(10)의 외부 표면 상에 또는 외부 및 내부 표면들의 조합에 형성될 수 있다는 것을 알 것이다.
도 1a에 도시된 포 케이싱은 삼각형 단면을 가지는 포 케이싱에서 컷아웃(cut-out)을 형성하는 파편 패턴의 에칭된 부분을 도시한다. 그러나, 파편 패턴의 에칭된 부분은 제조 방법 및 의도된 용도에 따라 상이한 단면을 가지는 컷아웃(cut-out)을 형성할 수 있다. 도 1b는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 격자형 파편 패턴의 네가티브 이미지로 에칭된 포 케이싱의 내부 표면의 일부를 도시한다. 도 1b에 도시된 포 케이싱은 직사각형 단면을 가지는 포 케이싱에서 컷아웃을 형성하는 파편 패턴의 에칭된 부분을 도시한다.
유사하게, 도 2a의 포 케이싱은 삼각형 단면을 가지는 파편 패턴의 돌출 부분을 도시한다. 도 2b의 포 케이싱은 직사각형 단면을 가지는 파편 패턴의 돌출 부분을 도시한다.
도 1a에 도시된 격자형 파편 패턴은, 패턴이 이러한 형상의 윤곽을 그리는 라인들보다 깊이가 두꺼운 원하는 파편 형상으로 형성되는 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응한다. 파편 패턴의 직사각형 파편 영역들(105)은, 탄두 케이싱(10) 내로 에칭된 교차하는 오목부 또는 그루브(107)인 패턴의 네거티브 이미지에 의해 윤곽이 그려진다. 아래 기재되는 바와 같이, 이러한 차이는 감소 또는 추가 공정을 통해 생성된다. 예를 들어, 파편 패턴의 네거티브 이미지(107)가 에칭되거나 또는 포지티브 이미지(105)는 두께가 증가될 수 있거나, 또는 두 가지의 일부 조합은 필요한 결과를 달성하도록 이용될 수 있다. 파편 패턴의 포지티브 영역과 네거티브 영역 사이의 차이는 폭발 폭풍파의 존재시에 자연 장력 집중부를 생성하기에 충분한 깊이이지만, 케이싱(10)의 구조적 완전성에 영향을 미치는 깊이는 아니다.
탄두 케이싱이 M795 155 ㎜ 고 폭발성 발사체와 같은 155 ㎜ 탄두 케이싱인 본 발명의 실시예에서, 파편 패턴의 포지티브 영역과 네거티브 영역 사이의 차이는 약 1.25 ㎜(0.050 인치)이다. 다음에 설명된 발명을 사용하여 생성된 패턴을 갖는 유사한 탄약의 초기 테스트는, 사전 한정된 패턴의 1.25 ㎜(0.050 인치) 그루브가 사전 한정된 패턴과 유사한 파편 패턴을 산출했다는 것을 보여주었다. 다른 실시예에서 그리고 필요한 성능에 의존하여, 차이는 1.25 ㎜(0.05 인치)보다 크거나 작을 수 있으며, 예를 들어 1 내지 4 ㎜이다.
본 발명의 실시예에서, 파편 패턴의 네거티브 이미지는 탄두 케이싱(10) 상에 생성될 수 있다. 도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 파편 패턴의 네거티브 이미지로 에칭된 케이싱(10)의 내부 표면(103)을 노출시키는 절개부 섹션을 가지는 포 케이싱(10)을 도시한다. 파편 패턴의 네거티브 이미지에서, 원하는 파편에 대응하는 직사각형 형태(105)는 감소된 두께이지만, 그 형상의 윤곽을 그리는 라인(107)들은 증가된 두께이다.
처음에, 탄두 케이싱(10)은 파편 패턴없이 제공된다. 탄두 케이싱(10)은 일체형 또는 분리형 제조 라인으로부터 제공될 수 있거나, 또는 파편 패턴을 생성하도록 개조되는 기존의 탄두 케이싱일 수 있다. 파편 패턴은 본 명세서에 설명된 방법을 통해 감소 또는 추가 공정을 통해 생성된다. 파편 패턴의 생성 후에, 탄두의 내부 캐비티는 폭발성 충전물이 채워지고, 무기 시스템에 의한 탄두의 폭발을 촉진하도록 신관 또는 이와 유사한 디바이스가 장착된다. 동작시에, 탄두 케이싱(10)에서의 파편 패턴의 재료 두께 차이는 탄두의 폭발성 충전물의 폭발파에 의해 타격할 때 패턴을 가로지르는 자연 응력 집중부를 생성하도록 구성된다. 따라서, 탄두 케이싱(10)은 알려진 영역에서 파편을 형성하고, 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하는 예측 가능한 크기의 파편을 생성한다. 탄약에 대한 패턴화된 파편화는, 무기 시스템이 더욱 많은 탄약이 재공급되는 것을 필요로 하기 전에 전에 더 많은 "적재된 살상"을 위해 탄약 1환 당 기반으로 더욱 일관된 효율적인 표적 관여 효율을 제공하기 때문에, 자연적인 파편보다 더욱 바람직하다.
리소그래피 제조 공정
실시예에서, 탄두 케이싱(10)의 파편 패턴은 리소그래피 공정을 통해 생성된다. 탄두 케이싱(10)은 파편 패턴없이 제공된다. 탄두 케이싱(10)은 탄두 케이싱(10)의 초기 제조 동안 일련의 단계들로 패턴화될 수 있거나, 또는 탄두 케이싱들(10)은 별도의 설비에서 제조 후에 제공될 수 있다. 유익하게, 파편 패턴을 생성하기 위한 방법은 현재의 제조 실무와 호환 가능하고, 탄두 케이싱(10)은 현재 이용되는 제조 기술에 따라서 제조될 수 있다. 패턴화되지 않은 탄두 케이싱(10)은 케이싱(10)의 표면 상에 파편 패턴을 생성하기 위해 리소그래피 공정을 거친다. 후술되는 바와 같이, 리소그래피 공정은 감소, 추가 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 5는 본 발명의 한 예시적인 실시예에 따라, 리소그래피 공정으로 탄두 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법을 위한 단계들을 도시한 흐름도이다. 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 리소그래피 공정으로 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 에칭하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(501)에서, 감광 물질 코팅(601)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 감광 물질 코팅(601)은 광 조사의 존재시에 경화되는 임의의 물질일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서, 감광 물질(601)은 포토레지스트 물질이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 감광 물질(601)은 치과 건강 분야에서 통상적으로 사용되는 것과 같은 광 경화 수지계 고분자 복합체(light cure resin based polymer composite)이다.
실시예에서, 감광 물질 코팅(601)은 신관 용접 개구(101)를 통하는 것과 같이 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티에 삽입되는 감광 물질 도포기를 통해 도포된다. 감광 물질 도포기는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 감광 물질(601)의 코팅을 분무한다. 대안적으로, 도포기는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 코팅을 페인팅할 수 있다. 감광 물질 도포기가 사용되지 않는 대안적인 실시예에서, 감광 물질(601)은 기상 증착 공정을 통해 도포될 수 있거나, 또는 대안적으로, 탄두 케이싱(10)은 내부 표면을 코팅하기 위해 감광 물질(601)에 침지될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 감광 물질(601)을 도포하기 전에, 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)은 감광 물질(601)을 수용하기 위해 조정된다. 이러한 실시예에서, 다음 단계들 중 하나 이상이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 수행될 수 있다: 탄두의 내부 표면(103)을 세정하는 단계; 탄두의 내부 표면(103)을 탈수하는 단계; 및 탄두의 내부 표면(103)에 접착 촉진제(adhesive promoter)를 도포하는 단계.
본 발명의 실시예에서, 탄두 케이싱(10)은 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 포토레지스트 물질 코팅의 균일한 분포를 보장하기 위해 길이 방향 축(longitudinal axis)과 같은 축을 중심으로 회전된다. 예를 들어, 탄두 케이싱(10)은 신관 용접 개구(101)를 통하여 진행하는 길이 방향 축을 중심으로 케이싱(10)을 회전시키기 위해 구성된 베이스에 고정될 수 있다. 대안적으로, 탄두 케이싱(10)은 케이싱(10) 내에 물질을 균일하게 분포시키도록 회전 아암(arm)에 의해 현수(suspend)될 수 있다.
단계(502)에서, 감광 물질 코팅(601)의 부분(603)은 광 조사에 노출되고, 이에 의해 그 노출 부분(603)을 경화시킨다. 바람직한 실시예에서, 파편 패턴의 포지티브 이미지는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상으로 투영되고, 이에 의해 원하는 파편 형상(105)을 광 조사에 노출시킨다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 파편 패턴의 네거티브 이미지가 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 투영되고, 이에 의해 파편 형상(105)의 윤곽을 그리는 라인(107)들을 광 조사에 노출시킨다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 파편 패턴의 광 이미지를 투영하는 광원을 도시한다. 이 실시예에서, 포토마스크된 광원 조립체(70)는 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티 내로 삽입된다. 광원 조립체(70)는 지지체(701), 광원(702) 및 마스크(703)를 포함한다. 광원(702)은 감광 물질(601)을 경화시키도록 조정된 주파수에서 광 조사를 생성하도록 선택되어 방사하는 전구를 추가로 포함한다. 예를 들어, 광 조사는 자외선 주파수에서 광 조사에 노출될 때 경화되는 감광 물질을 위한 자외선 주파수에 있을 수 있다.
내부 표면(103) 상에 파편 패턴의 포지티브 이미지를 투영하도록, 광원은 파편 패턴의 네거티브 이미지의 마스크(703)에 의해 둘러싸인다. 마스크(703)는 광원(702)으로부터 사전 결정된 거리만큼 오프셋되고, 마스크(703)에 있는 개구들은 광원(702)과 관련하여, 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에서 필요한 크기로 파편 패턴의 광의 포지티브 이미지를 생성하도록 하는 크기로 되고 치수화된다. 도 7에 도시된 실시예에서, 마스크에 있는 개구들은 탄두 케이싱(10)으로부터의 그 증가된 거리를 보상하기 위해 더욱 길거나 또는 각이 질 수 있다. 다른 실시예에서, 광원 조립체는 탄두 케이싱(10)의 전체 깊이를 연장시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 파편 패턴의 포지티브 이미지는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면 상에 투영된다. 직사각형 파편(105)들은 광으로 투영되고, 그 파편들의 윤곽을 그리는 격자 라인(107)들은 그림자(shadow) 속에 있다.
전체 내부 표면(103)은 360°로 광을 방사하는 광원에 의한 것과 같이 파편 패턴의 포지티브 이미지에 동시에 노출될 수 있다. 대안적으로, 광원, 마스크 또는 양자는 내부 표면(103)을 점진적으로(incrementally) 노출시키도록 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티 주위에서 회전될 수 있다.
감광 물질(601)의 물질 특성 및 두께, 광원의 세기 및 온도와 같은 다른 환경 인자들에 의존한 시간 후에, 광 조사에 노출된 감광 물질(601)의 부분(즉, 파편 패턴의 포지티브 이미지)는 광 조사에 의해 경화된다.
대안적인 실시예에서, 광원은 마스킹되지 않고, 오히려 마스크는 마스크의 외부 표면이 감광 물질(601) 또는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면과 접촉하도록 탄두의 내부 캐비티 내로 삽입된다. 예를 들어, 마스크 지름은 탄두 케이싱(10)의 신관 용접 개구(101)를 통하여 끼워지도록 압축되고, 그런 다음 일단 삽입되면, 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)을 덮도록 확장될 수 있다.
단계(503)에서, 감광 물질(601) 코팅의 노출되지 않은 부분(605)은 예를 들어, 화학적 세척 또는 이온 공정을 통해 제거된다. 화학적 세척은 감광 물질(601)의 노출되지 않은 미경화 부분(605)을 제거하지만, 경화 공정으로 인하여, 파편 패턴의 노출된 포지티브 이미지(603)는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 남는다. 파편 패턴의 포지티브 이미지가 내부 표면(103) 상에 투영되는 본 발명의 실시예에서, 제거된 감광 물질(601)은 파편 패턴의 네거티브 이미지(즉, 형상의 윤곽을 그리는 라인)에 대응한다.
단계(504)에서, 에칭제 물질(607)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 에칭제 물질(607)은, 감광 물질(601)이 제거된 내부 표면(103)의 벗겨진 부분이 물질에 의해 에칭되는데 반하여, 경화된 감광 물질(601)로 덮여진 탄두 케이싱(10)의 부분이 에칭제 물질에 의해 접촉되지 않은 상태로 유지되도록 선택된 물질이다. 에칭제 물질은 화학적 에칭제일 수 있다. 화학적 에칭제는 Nital(즉, 알콜 및 질산)과 같은 산성 또는 염기성일 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭제 물질(607)은 전기 화학 공정에서 사용하기 위한 에칭제일 수 있다.
단계(505)에서, 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 유발하는 차이를 생성하는데 충분한 깊이까지 에칭제 물질이 내부 표면(103)을 에칭하는데 적합한 시간 후에, 에칭제 물질(607) 및 경화된 감광 물질(601)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)으로부터 제거된다. 파편 패턴의 네거티브 이미지는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 내로 에칭되었다.
추가 리소그래피 공정은 또한 탄두 케이싱(10)에서 두께 차이를 생성하도록 사용될 수 있다. 도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 생성하는 방법을 위한 단계들을 예시하는 흐름도이다. 도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(801)에서, 감광 물질 코팅(601)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 감광 물질 코팅(601)은 도 5의 단계(501)에서 설명된 것과 유사한 방식으로 도포된다.
단계(802)에서, 감광 물질 코팅(601)의 부분(603)은 광 조사에 노출되고, 이에 의해 그 노출된 부분(603)을 경화시킨다. 바람직한 실시예에서, 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하는 부분(603)이 노출된다(즉, 원하는 파편 형상(105)). 그러나, 대안적인 실시예에서, 광 조사에 노출된 부분은 파편 패턴의 네거티브 이미지(즉, 파편 패턴의 윤곽을 그리는 라인들(107))에 대응한다. 감광 물질 코팅(601)의 부분을 광 조사에 노출시키는 단계는 도 5의 단계(502)에서 설명된 것과 유사한 방식으로 수행된다.
단계(803)에서, 감광 물질 코팅(601)의 노출되지 않은 부분(605)은 화학적 세척과 같은 방법으로 제거된다. 화학적 세척은 감광 물질(601)의 노출되지 않은 미경화 부분(605)을 제거한다. 그러나, 경화 공정으로 인하여, 파편 패턴의 노출된 포지티브 이미지(603)는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 남는다.
추가적인 리소그래피 공정이 파편 패턴을 생성하도록 사용되는 특정 실시예에서, 경화되었을 때, 탄두의 추가 제조에 충분한 응력 보호를 제공하고 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 생성하는 물질 특성을 가지는 감광 물질(601)이 선택된다.
추가적인 리소그래피 공정이 파편 패턴을 생성하기 위해 사용되는 다른 실시예에서, 단계(804)에서 보호 코팅(901)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 적층된다. 보호 코팅(901)은 내부 표면(103)의 노출된 부분과 광저항성(photoresistant) 물질(603)로 덮여진 부분 모두 위에 균일한 두께로 적층되며, 이에 의해 노출된 부분과 노출되지 않은 부분(603)에 의해 형성된 두께 차이를 보존한다. 보호 코팅(901)에서의 두께 차이는 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 생성하는데 충분하다.
본 발명의 실시예에서, 보호 코팅(901)은 레이저 분말 형성 또는 냉 분무 공정(cold spray process)을 통해 도포된 금속 코팅이다. 한 실시예에서, 보호 코팅(901)은 강(steel) 코팅이다.
스텐실 제조 공정
탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법은 리소그래피 공정에 제한되지 않고, 다른 수단을 통해 달성될 수 있다. 스텐실 또는 실크 스크린은 에칭 동안 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하는 내부 표면(103)의 일부 위에 추가 보호 물질을 도포하도록 사용될 수 있다. 에칭제 물질은 그런 다음 파편 패턴의 네거티브 이미지에 대응하는 내부 표면(103)의 일부를 제거하도록 사용된다. 대안적으로, 파편 패턴의 네거티브 이미지는 추가 보호 물질에 의해 보호되고, 포지티브 이미지는 에칭제에 의해 내부 표면(103)으로부터 에칭될 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 에칭하는 단계들을 예시하는 흐름도이다. 도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(1001)에서, 파편 패턴을 포함하는 스텐실은 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티 내로 삽입된다. 스텐실이 파편 패턴의 네거티브 이미지를 포함하는 것으로 본 실시예 전체에 걸쳐 기술되고, 이에 의해 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 파편 패턴의 포지티브 이미지를 생성할 것이지만, 어느 이미지가 내부 표면(103) 내로 에칭되는 것이 필요한지에 의존하여 스텐실이 파편 패턴의 포지티브 이미지 또는 네거티브 이미지 중 어느 하나를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 스텐실은 내부 캐비티에 있는 개구(101)를 통해 삽입되고, 그런 다음 내부 표면(103)과 접촉하도록 위치된다. 탄두 케이싱(10)이 단일편(single piece) 포 케이싱(10)인 실시예에서, 스텐실은 케이싱(10)의 상단에 있는 신관 용접 개구(101)를 통한 삽입을 허용하도록 충분한 직경으로 압축될 수 있다. 스텐실 직경은 그런 다음 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)과 접촉하도록 확장될 수 있다.
단계(1002)에서 에칭제 내성 물질(etchant resistant material)(1103)이 내부 표면(103)의 노출된 부분들에 도포된다. 에칭제 내성 물질(1103)은 탄두 케이싱(10)의 개구(101)를 통해 삽입된 추가 물질 도포기를 통해 도포될 수 있다. 이러한 도포기는 분무 또는 페인트 공정을 통해 액체상 또는 고체상의 에칭제 내성 물질(1103)을 도포한다. 대안적인 실시예에서, 에칭제 내성 물질(1103)은 기상 증착 공정으로 내부 표면 상에 코팅된다. 대안적으로, 탄두 케이싱(10)은 액체 체적의 추가 물질에 침지될 수 있다.
실시예에서, 에칭제 내성 물질은 열가소성 물질과 같은 플라스틱 중합체 기반 물질이다. 예를 들어, 에칭제 내성 물질은 정전기적 적층 공정(electrostatic deposition process) 또는 융착 모델링 공정(fused deposition modeling process)에 적용되는 Haiar ECTFE일 수 있다. 벨기에 브뤼셀의 Solvay Group로부터 입수 가능한 Halar ECTFE는 에틸렌과 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체이며, 이러한 용도에 적합한 내식성 특성을 지닌 반결정질 용융 가공성 부분 플루오르화 중합체이다.
단계(1003)에서, 스텐실은 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티로부터 제거되고, 이에 의해 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하는 에칭제 내성 물질(1103)의 패턴을 남긴다. 탄두 케이싱(10)이 단일편 포 케이싱(10)인 실시예에서, 스텐실은 케이싱(10)의 상단에 있는 신관 용접 개구(101)를 통한 제거를 허용하도록 충분한 지름으로 압축될 수 있다. 스텐실 지름은 그런 다음 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)과 접촉하도록 확장될 수 있다.
단계(1004)에서, 에칭제 물질(607)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 에칭제 물질은, 보호성 에칭제 내성 물질(1103)이 도포되지 않는 내부 표면(103)의 벗겨진 부분이 에칭되지만, 에칭제 내성 물질(1103)로 덮여진 탄두 케이싱(10)의 부분이 에칭제 물질(607)에 의해 접촉되지 않은 상태로 유지되도록 선택되는 산성 또는 염기성 화학물질이 된다.
단계(1005)에서, 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 유발하는 차이를 생성하도록 충분한 깊이까지 내부 표면(103)을 에칭제 물질(607)이 에칭하는데 적합한 시간 후에, 에칭제 물질(607) 및 에칭제 내성 물질(1103)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)으로부터 제거된다. 파편 패턴의 네거티브 이미지는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 내로 에칭되었다.
추가적인 공정이 마찬가지로 파편화 공정을 생성하도록 스텐실과 함께 이용될 수 있다. 도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 생성하는 단계들을 예시하는 흐름도이다. 도 13은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(1201)에서, 파편 패턴을 포함하는 스텐실(1101)은 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티 내로 삽입된다. 스텐실(1101)이 파편 패턴의 네거티브 이미지를 포함하고, 이에 의해 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 파편 패턴의 포지티브 이미지를 생성하는 것으로 이 실시예 전체에서 설명될 것이지만, 어느 이미지가 내부 표면(103) 내로 에칭되는 것이 필요한지에 의존하여 스텐실(1101)이 파편 패턴의 포지티브 이미지 또는 네거티브 이미지 중 어느 하나를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 스텐실(1101)은 내부 캐비티에 있는 개구(101)를 통해 삽입되고, 그런 다음 내부 표면(103)과 접촉하도록 위치된다. 탄두 케이싱(10)이 단일편 포 케이싱(10)인 실시예에서, 스텐실(1101)은 보다 작은 지름으로 압축되고, 그런 다음 케이싱(10)의 상단에 있는 신관 용접 개구(101)를 통해 삽입될 수 있다. 스텐실(1101)의 지름은 그런 다음 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)과 접촉하도록 확장될 수 있다.
단계(1202)에서, 추가 물질(1301)이 내부 표면(103)의 노출된 부분들에 도포될 수 있다. 추가 물질(1301)은 탄두 케이싱(10)의 개구(101)를 통해 삽입된 추가 물질 도포기를 통해 도포될 수 있다. 도포기는 탄두 케이싱(10) 상에 액체상 또는 고체상의 에칭제 내성 물질을 분무 또는 페인팅할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 추가 물질(1301)은 기상 증착 공정으로 내부 표면 상에 코팅되거나 또는 탄두 케이싱(10)은 일정 체적의 액체 추가 물질(1301)에 침지될 수 있다.
단계(1203)에서, 스텐실(1101)은 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티로부터 제거되고, 이에 의해 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하는 추가 물질(1301)의 패턴을 남긴다. 추가 물질(1301)이 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 생성하도록 충분한 응력 보호를 제공하는 실시예에서, 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물이 충전된 상태에 있으며, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가진다.
추가적인 응력 보호가 필요한 다른 실시예에 있어서, 단계(1204)에서, 보호 코팅(901)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 적층된다. 보호 코팅(901)은 내부 표면(103)의 노출된 부분과 추가 보호 물질로 덮여진 부분 모두 위에 균일하게 적층되고, 이에 의해 내부 표면과 추가 물질(1301) 사이에 형성된 두께 차이를 보존한다. 두께에서의 차이는 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 유발하는데 충분하다. 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물로 충전되고, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가질 수 있다.
다른 실시예들에서, 스텐실(1101)은 추가적인 에칭제 내성 물질(1103)의 필요성을 부정하는데 충분한 보호 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 스텐실(1101)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 접착하기 위해 구성된 접착 필름일 수 있다. 스텐실(1101)이 파편 패턴의 네거티브 이미지를 포함하고, 이에 의해 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 파편 패턴의 포지티브 이지미를 생성하는 것으로 본 실시예 전체에 걸쳐서 설명될 것이지만, 어느 이미지가 내부 표면(103) 내로 에칭되는 것이 필요한지에 의존하여 스텐실(1101)이 파편 패턴의 포지티브 이미지 또는 네거티브 이미지 중 어느 하나를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 생성하는 단계들을 예시하는 흐름도이다. 도 15는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(1401)에서, 파편 패턴을 포함하는 스텐실(1101)은 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티 내로 삽입한다.
단계(1402)에서, 에칭제 코팅이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 에칭제 물질(607)은 노출된 내부 표면(103)이 에칭제의 체적, 및 덮여진 부분이 에칭되는 것을 접착 스텐실(1101)이 보호하는 노출 시간에 기초하여 일정량 에칭되도록 선택되는 화학적 에칭제이다.
단계(1403)에서, 에칭제가 내부 표면(103)을 필요한 깊이까지 에칭하기 위한 충분한 시간 후에, 에칭제 물질(607)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)으로부터 제거된다.
단계(1404)에서, 스텐실(1101)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)으로부터 제거된다. 스텐실(1101)이 내부 캐비티 내로 채워지는 폭발성 충전물과 관련하여 문제를 일으키지 않는 본 발명의 실시예에서, 스텐실(1101)은 탄두 케이싱(10)의 내부 케이싱(10)으로부터 제거될 필요가 없다.
다른 실시예에서, 추가 공정이 탄두 케이싱(10)에서의 두께 차이를 생성하도록 접착 스텐실(1101) 위에서 이용될 수 있다. 도 16은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 생성하는 단계를 예시하는 흐름도이다. 도 17은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 스텐실로 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(1601)에서, 파편 패턴을 포함하는 스텐실(1101)은 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티 내로 삽입된다. 스텐실(1101)이 파편 패턴의 네거티브 이미지를 포함하고, 이에 의해 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 파편 패턴의 포지티브 이지미를 생성하는 것으로 본 실시예 전체에 걸쳐서 설명될 것이지만, 어느 이미지가 내부 표면(103) 내로 에칭되는 것이 필요한지에 의존하여 스텐실(1101)이 파편 패턴의 포지티브 이미지 또는 네거티브 이미지 중 어느 하나를 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
단계(1602)에서, 보호 코팅(901)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 적층된다. 보호 코팅(901)은 내부 표면(103)의 노출된 부분과 접착제 스텐실(1101)로 덮여진 부분 모두 위에 균일하게 적층되고, 이에 의해 그 부분들 사이의 두께 차를 보존한다. 이러한 실시예에서, 충분한 두께의 스텐실(1101)이 탄두 케이싱(10)에서 필요한 두께 차이를 생성하도록 선택된다는 것이 이해되어야 한다. 두께의 차이는 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 유발하는데 충분하다. 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물이 채워지고, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가질 수 있다.
3-D 프린터 제조 공정
본 발명의 실시예에서, 추가 제조 기계(달리 3-D 프린터로서 공지됨)에 의한 보호 물질의 제어된 적층은 추가 및 감소 공정 모두에서 마스크 또는 스텐실(1101) 대신에 이용될 수 있다. 표면 상에 적층 물질을 제어 가능하게 적층할 수 있는 3-D 프린터 또는 다른 유사한 프린트 헤드는 에칭제 물질(607)로부터 표면의 부분을 보호하도록 내부 표면(103)의 그 부분에 에칭제 내성 물질(1103)을 적층한다. 실시예에서, 에칭제 내성 물질은 열가소성 물질과 같은 플라스틱 중합체 기반 물질이다. 예를 들어, 에칭제 내성 물질은 융착 모델링 공정에 적용되는 Haiar ECTFE일 수 있다. 벨기에 브뤼셀의 Solvay Group로부터 입수 가능한 Halar ECTFE는 에틸렌과 클로로트리플루오로에틸렌의 공중합체이고, 이러한 용도에 적합한 내식성 특성을 지닌 반결정질 용융 가공성 부분 플루오르화 중합체이다.
대안적으로, 3-D 프린터는 내부 표면(103)의 노출된 부분들과의 두께 차이를 생성하도록 내부 표면(103)의 일부에 추가 물질을 적층할 수 있다. 추가 물질의 응력 내성(stress tolerance)에 의존하여, 추가 물질의 추가 코팅은 내부 표면(103)의 보호된 부분과 보호되지 않은 부분 위에 도포될 수 있다. 3-D 프린터가 파편 패턴의 포지티브 섹션(positive section)들 위에 물질을 증착하고, 이에 의해 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 파편 패턴의 포지티브 이미지를 생성하는 것으로 이 실시예 전체에 걸쳐 기술될 것이지만, 어느 이미지가 내부 표면(103) 내로 에칭되는 것이 필요한지에 의존하여 3-D 프린터가 파편 패턴의 포지티브 이미지 또는 네거티브 이미지 중 어느 하나 위에 물질을 적층할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 18은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 에칭하는 단계들을 예시하는 흐름도이다. 도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(1801)에서, 물질을 선택적으로 적층할 수 있는 3-D 프린터 또는 다른 제어 가능한 프린터 디바이스가 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티의 개구(101)를 통해 삽입된다.
단계(1802)에서, 에칭제 내성 물질이 파편 패턴의 포지티브 부분들에 대응하는 내부 표면(103)의 부분들에 선택적으로 도포된다.
단계(1803)에서, 에칭제 물질(607)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 에칭제 물질(607)은, 보호 코팅이 도포되지 않은 내부 표면(103)의 벗겨진 부분이 물질에 의해 에칭되는데 반하여, 보호 코팅으로 덮여진 탄두 케이싱(10)의 부분이 에칭제 물질에 의해 접촉되지 않은 상태로 유지되도록 선택된 산성 또는 염기성 화학물질이다. 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 유발하는 차이를 생성하도록 충분한 깊이까지 내부 표면(103)을 에칭제 물질(607)이 에칭하는데 충분한 시간 후에.
단계(1804)에서, 에칭제 물질(607) 및 보호 물질은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)으로부터 제거된다. 파편 패턴의 네거티브 이미지는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 내로 에칭되었다. 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물이 채워질 수 있고, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가질 수 있다.
추가 공정은 마찬가지로 파편화 공정을 생성하도록 3-D 프린터와 함께 이용될 수 있다. 도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 3-D 프린터로 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 생성하는 단계들을 예시하는 흐름도이다. 도 21은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 3-D 프린터로 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(2001)에서, 물질을 선택적으로 증착할 수 있는 3-D 프린터 또는 다른 제어 가능한 프린터 디바이스가 탄두 케이싱(10)의 내부 캐비티의 개구(101)를 통해 삽입된다.
단계(2002)에서, 추가 물질(1301)은 파편 패턴의 포지티브 부분들에 대응하는 내부 표면(103)의 부분들에 선택적으로 도포된다. 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 생성하도록 보호 물질이 충분한 응력 보호를 제공하는 실시예에서, 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물이 채워진 상태에 있고, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가진다.
추가 응력 보호가 필요한 다른 실시예에 대하여, 단계(2003)에서, 추가 응력 보호 물질이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 적층된다. 추가 응력 보호 물질은 내부 표면(103)의 노출된 부분과 추가 보호 물질로 덮여진 부분 모두 위에 균일하게 적층되고, 이에 의해 부분들 사이의 두께 차이를 보존한다. 두께에서의 차이는 폭발성 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 생성하는데 충분하다. 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물이 채워질 수 있고, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가질 수 있다.
레이저 융제(ablation)
본 발명의 실시예에서, 추가 보호 물질의 코팅이 전체 내부 표면(103)에 도포될 수 있으며, 그런 다음 부분들은 지향성(directed) 레이저 에너지 또는 물의 분사로부터의 지향성 에너지와 같은 지향성 에너지를 통해 선택적으로 제거될 수 있다. 실시예에서, 지향성 에너지는 파편 패턴의 네거티브 이미지에 대응하는 내부 표면(103)의 일부 위에 있는 추가 보호 물질을 제거한다. 그런 다음, 에칭제는 파편 패턴의 네거티브 이미지에 대응하는 내부 표면(103)의 일부를 제거한다. 대안적으로, 파편 패턴의 네거티브 이미지는 추가 물질에 의해 보호되고. 포지티브 이미지는 에칭제에 의해 내부 표면(103)으로부터 에칭될 수 있다.
도 22는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 에칭하는 단계를 예시하는 흐름도이다. 도 23은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(2201)에서, 에칭제 내성 물질(1103)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 에칭제 내성 물질(1103)은 탄두 케이싱(10)의 개구(101)를 통해 삽입된 추가 물질 도포기를 통해 도포될 수 있다. 도포기는 탄두 케이싱(10) 상으로 추가 물질을 분무 또는 페인팅할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 추가 물질은 기상 증착 공정으로 내부 표면 상에 코팅되거나, 또는 탄두 케이싱(10)은 일정 체적의 추가 물질에 침지될 수 있다.
단계(2202)에서, 에칭제 내성 물질(1103)의 부분은 지향성 레이저 에너지 또는 물의 분사로부터의 지향성 에너지와 같은 지향성 에너지를 통해 선택적으로 제거된다. 실시예에서, 지향성 에너지는 파편 패턴의 네거티브 이미지에 대응하는 내부 표면(103)의 일부 위에 있는 에칭제 내성 물질(1103)을 제거한다.
단계(2203)에서, 에칭제 물질(607)은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(10)에 도포된다. 에칭제 물질(607)은 에칭제 내성 물질(1103)이 도포되지 않는 내부 표면(103)의 벗겨진 부분이 물질에 의해 에칭되는데 반하여, 에칭제 내성 물질(1103)로 덮여진 탄두 케이싱(10)의 부분이 에칭제 물질(607)에 의해 접촉되지 않은 상태로 유지되도록 선택되는 산성 또는 염기성 화학적 세척제이다. 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 유발하는 차이를 생성하도록 충분한 깊이까지 내부 표면(103)을 에칭제 물질(607)이 에칭하는데 충분한 시간 후에.
단계(2204)에서, 에칭제 물질(607) 및 에칭제 내성 물질은 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)으로부터 제거된다. 파편 패턴의 네거티브 이미지는 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 내로 에칭되었다. 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물이 채워질 수 있고, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가질 수 있다.
추가 공정이 마찬가지로 파편화 공정을 생성하기 위해 지향성 에너지와 함께 이용될 수 있다. 도 24는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 지향성 에너지 스트림으로 탄두 케이싱(10) 상에 파편 패턴을 생성하는 단계를 예시하는 흐름도이다. 도 25는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 지향성 에너지 스트림으로 탄두 케이싱(10) 내로 파편 패턴을 생성하는 방법이 수행되는 탄두 케이싱(10)을 도시한다.
단계(2401)에서, 추가 물질(1301)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103)에 도포된다. 추가 물질(1301)은 탄두 케이싱(10)의 개구(101)를 통해 삽입된 추가 물질 도포기를 통해 도포될 수 있다. 도포기는 탄두 케이싱(10) 상으로 추가 물질(1301)을 분무 또는 페인팅할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 추가 물질(1301)은 기상 증착 공정으로 내부 표면 상에 코팅되거나, 또는 탄두 케이싱(10)은 일정 체적의 추가 물질에 침지될 수 있다.
단계(2402)에서, 추가 물질(1301)의 부분들은 지향성 레이저 에너지 또는 물의 분사로부터의 지향성 에너지와 같은 지향성 에너지를 통해 선택적으로 제거된다. 실시예에서, 지향성 에너지는 파편 패턴의 네거티브 이미지에 대응하는 내부 표면(103)의 일부 위에 있는 추가 물질(1301)을 제거한다.
특정 실시예에서, 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 생성하는데 충분한 응력 보호를 제공하는 추가 물질(1301)이 선택된다. 이러한 실시예에서, 탄두 케이싱(10)은 이제 폭발성 충전물이 채워질 수 있고, 운용 전에 설치된 신관 및 다른 구성 요소를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 단계(2403)에서, 보호 코팅(901)이 탄두 케이싱(10)의 내부 표면(103) 상에 적층된다. 보호 코팅은 내부 표면(103)의 노출된 부분과 추가 물질(1301)로 덮여진 부분 모두 위에 균일하게 증착되고, 이에 의해 두 부분들 사이에 형성된 두께 차이를 보존한다. 두께에서의 차이는 폭발물 폭풍파의 존재시에 자연 응력 집중부를 유발하는데 충분하다.

Claims (54)

  1. 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법으로서,
    사전 한정된 파편 패턴에 따라서 상기 탄두의 내부 표면으로부터 물질을 융제(ablating)하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사전 한정된 파편 패턴은 전자적으로 달성되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 사전 한정된 파편 패턴은 마스크로 달성되는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 융제는 탄두 내부 표면 물질에 에칭제를 도포하는 것에 의해 달성되는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 에칭제는 산성 또는 염기성인 방법.
  6. 제4항 또는 제5에 있어서, 상기 에칭제는 Nital(알콜 및 질산)인 방법.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 마스킹 물질은 감광 물질 코팅이며, 상기 공정은 광 조사로 상기 감광 물질의 일부를 선택적으로 경화시키는 단계; 및 상기 감광 물질의 미경화 부분을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 광 조사에 노출된 상기 감광 물질의 부분은 상기 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하고, 상기 감광 물질의 미경화 부분은 상기 파편 패턴의 네거티브 이미지에 대응하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 광 조사에 노출된 상기 감광 물질의 부분은 상기 파편 패턴의 네거티브 이미지에 대응하고, 상기 감광 물질의 미경화 부분은 상기 파편 패턴의 포지티브 이미지에 대응하는 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광 물질은 포토레지스트 물질 및 광 경화 수지계 중합체 물질 중 하나로부터 선택되는 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄두 케이싱의 내부 표면에 상기 감광 물질 코팅을 도포하는 단계는 상기 탄두 케이싱의 개구 내로 감광 물질 도포기를 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 도포기는 분무 디바이스인 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 도포기는 브러시 또는 롤러 디바이스인 방법.
  14. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광 물질 코팅은 기상 증착을 통해 도포되는 방법.
  15. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광 물질은 침지에 의해 도포되는 방법.
  16. 제7항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 광 조사에 상기 파편 패턴에 대응하는 상기 감광 물질 코팅의 일부를 노출시키는 단계는 상기 탄두 케이싱 개구 내로 광원을 삽입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 광원은 마스크의 부분을 통한 광의 전송을 차단하기 위한 상기 마스크를 추가로 포함하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 마스크는 상기 광원 상에 씌워지며(overlaid), 상기 파편 패턴의 필요한 포지티브 이미지에 대응하는 상기 탄두의 내부 표면 상에 광 패턴을 생성하도록 하는 크기로 되고 치수화되는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 마스크는 상기 탄두의 내부 표면 상에 씌워지는 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 360°에 걸쳐서 광을 방사하는 방법.
  21. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원은 상기 내부 표면을 증분적으로 노출시키도록 상기 탄두의 내부 캐비티 주위에서 회전하는 방법.
  22. 제7항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 조사는 자외선 광 조사인 방법.
  23. 제7항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광 물질 제거 공정은 화학적 세척인 방법.
  24. 제7항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감광 물질 제거 공정은 이온성인 방법.
  25. 제7항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄두 내부 표면 위에 보호 코팅을 적층하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 보호 코팅은 레이저 분말 형성 또는 냉 분무 공정을 통해 도포되는 금속 코팅인 방법.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서, 상기 보호 코팅은 강(steel)을 포함하는 방법.
  28. 제7항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 경화될 때 에칭을 필요로 함이 없이 자연 응력 집중부(natural stress raiser)를 생성하는 감광 물질이 이용되는 방법.
  29. 제3항에 있어서, 상기 마스크는 상기 파편 패턴을 한정하는 스텐실인 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 스텐실은 접착 필름인 방법.
  31. 제3항에 있어서, 상기 마스크는 상기 파편 패턴을 한정하는 실크 스크린인 방법.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄두 내부 표면의 일부 위에 추가 보호 물질을 도포하는 단계; 상기 스텐실을 제거하는 단계; 마스킹된 탄두 내부를 에칭제 물질로 코팅하는 단계 및 에칭이 완료될 때 상기 에칭제 물질을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  33. 제29항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크에 의해 노출되어 남겨진 상기 탄두의 내부 표면의 이러한 부분들에 에칭제 내성 물질을 도포하는 단계; 상기 마스크를 제거하는 단계; 에칭제로 상기 탄두의 내부 부분을 코팅하는 단계 및 에칭이 완료될 때 상기 에칭제를 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 에칭제 내성 물질은 도포기를 통해 도포되는 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 도포기는 분무 또는 페인트 공정을 통해 액체상 또는 고체상의 상기 에칭제 내성 물질을 도포하는 방법.
  36. 제33항에 있어서, 상기 에칭제 내성 물질은 증기, 정전기 또는 융착(fused deposition) 공정을 통해 상기 내부 표면에 코팅되는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 에칭제 내성 물질은 Halar ECTFE인 방법.
  38. 제33항에 있어서, 상기 에칭제 내성 물질은 침지를 통해 상기 내부 표면에 도포되는 방법.
  39. 제33항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에칭제 내성 물질은 에칭 후에 상기 탄두로부터 또한 제거되는 방법.
  40. 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법으로서,
    상기 탄두의 내부 표면에, 파편 패턴을 한정하는 스텐실을 도포하는 단계 및 여기에 보호 코팅을 도포하는 단계를 포함하는 방법.
  41. 제40항에 있어서, 상기 스텐실은 요구되는 응력 집중부를 상기 탄두에 부여하는 두께를 가지는 방법.
  42. 제3항에 있어서, 상기 마스크는 별칭이 3-D 프린터로 공지된 추가 제조 기계에 의해 도포되며, 에칭제 내성 물질을 포함하는 방법.
  43. 탄두 상에 파편 패턴을 생성하는 방법으로서,
    별칭이 3-D 프린터로 공지된 추가 제조 기계를 이용하여 파편 패턴을 한정하는 어레이로, 파편 응력 집중부를 생성하는데 충분한 추가 물질을 상기 탄두의 내부 표면 상에 적층하는 단계를 포함하는 방법.
  44. 제1항에 있어서, 상기 탄두의 내부 표면 상에 추가 보호 물질을 코팅하는 단계 및 원하는 파편 패턴에 따라서 상기 코팅을 융제하는 단계를 포함하는 방법.
  45. 제1항에 있어서, 에칭제 내성 물질로 탄두의 상기 내부 표면을 코팅하는 단계; 원하는 파편 패턴에 따라서 상기 에칭제 내성 물질을 선택적으로 융제하는 단계; 그 위에 에칭제 물질을 도포하는 단계 및 에칭이 완료된 것으로 결정될 때 상기 에칭제 물질을 제거하는 단계를 포함하는 방법.
  46. 제44항 또는 제45항에 있어서, 상기 융제는 지향성 레이저 또는 물 에너지를 이용하여 달성되는 방법.
  47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄두의 내부 표면을 세척하는 단계;
    상기 탄두의 내부 표면을 탈수하는 단계; 및
    상기 탄두의 내부 표면에 접착 촉진제를 도포하는 단계 중 적어도 하나를 선행 단계(precursor step)로서 포함하는 방법.
  48. 제1항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파편 패턴의 형성 후에, 상기 탄두는 폭약이 채워지는 방법.
  49. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 응력 집중부, 에칭, 융제 또는 상승된(raised) 표면과 상기 탄두 내부 표면 사이의 깊이 차이는 1.0 내지 4.0 ㎜ 사이인 방법.
  50. 제449항에 있어서, 상기 깊이 차이는 1.25 ㎜인 방법.
  51. 제1항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 직사각형, 나비 넥타이형, 나선형, 삼각형 또는 다이아몬드 형상의 파편 패턴을 제공하도록 배열되는 방법.
  52. 제51항에 있어서, 결과로 생성되는 파편은 3 내지 10 ㎝의 최대 치수를 가지는 방법.
  53. 제1항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄두 케이싱은 HF-1 강을 포함하는 방법.
  54. 제1항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄두는 M795 155 ㎜ 탄두인 방법.
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