KR20190047567A

KR20190047567A - 탄환

Info

Publication number: KR20190047567A
Application number: KR1020170168180A
Authority: KR
Inventors: 김준규; 김형세
Original assignee: 김형세; 정인
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-05-08
Also published as: WO2018080199A2; WO2018080199A3; US20180120069A1

Abstract

탄환은 헤드부, 중간부, 테일부를 포함한다.
상기 중간부는 상기 헤드부와 상기 테일부 사이에 배치된다.
리세스는 상기 테일부의 종단부로부터 사이기 중간부 내로 연장하도록 정의된다.

Description

탄환{Projectile}

본 개시는 탄환에 관한 것이며, 특히, 긴 사정 거리와, 높은 적중률 및 강한 파괴력을 구현할 수 있는 탄환에 관한 것이다.

긴 사정 거리, 높은 적중률, 및 강한 파괴력을 구현할 수 있는 탄환이나 포탄에 관심이 있다. 또한, 경량의 탄환 또는 포탄에 대한 요구 또한 증가하고 있다.

이에, 본 개시는 이러한 요구에 고려하여 만들어 졌으며, 긴 사정 거리, 높은 적중 및 강한 파괴력을 구현할 수 있는 경량의 탄환을 제공하는 것이 바람직하다.

일예로서, 탄환은 헤드부, 중간부 및 테일부로 이루어진다. 상기 중간부는 상기 헤드부와 상기 테일부 사이에 배치된다. 리세스가 상기 테일부의 종단부로부터 상기 중간부 내로 연장하도록 정의된다. 리세스가 상기 중간부로 연장되는 길이는 L/11 내지 L/22의 범위에 속하며, 여기서 L은 탄환의 길이을 나타낸다.

다른 예로서, 탄환은 헤드부, 중간부 및 테일부를 포함한다. 상기 중간부는 상기 헤드부와 상기 테일부 사이에 배치된다. 리세스가 상기 테일부의 종단부로부터 상기 중간부 내로 연장하도록 정의된다. 탄환의 중심점과 헤드부의 종단부(terminal end) 사이에는 탄환의 중심(重心)(Center of Gravity(CG))이 배치되어있다.

또 다른 예로서, 탄환은 헤드부, 중간부 및 테일부를 포함한다. 상기 헤드부는 오목한 프로파일을 갖는 제 1 영역을 포함한다. 상기 중간부는 상기 헤드부와 상기 테일부 사이에 배치된다. 리세스가 상기 테일부의 종단부로부터 상기 중간부 내로 연장하도록 정의된다.

도 1a는 회전된 두 위치에 본 탄환의 예를 나타내는 측면도.
도 2A는 탄환의 예를 나타내는 측면도.
도 2B는 제 1형상을 가진 홈을 나타내는 도 2A의 탄환의 예를 나타내는 저면도.
도 2C는 제 2형상을 가진 홈을 나타내는 도 2A의 탄환의 예를 나타내는 저면도.
도 2D는 제 3형상을 가진 홈을 나타내는 도 2A의 탄환의 예를 나타내는 저면도.
도 3A는 총구(muzzle)로부터 발사되는 탄환의 예를 나타내는 사시도.
도 3B는 총구로부터 발사되는 탄환의 예를 나타내는 사시도.
도4는 총구로부터 발사되는 탄환의 예를 나타내는 사시도.
도 5A는 총구로부터 발사되는 탄환을 나타내는 사진.
도 5B는 도 5A 이후 일정 기간 경과 후의 총구로부터 발사되는 탄환을 나타내는 사진.
도 5C는 도 5B 이후 일정 기간 경과 후의 총구로부터 발사되는 탄환을 나타내는 사진.
도 6A는 총구로부터 발사되는 탄환을 나타내는 사진.
도 6B는 도 6A 이후 일정 기간 경과 후의 총구로부터 발사되는 탄환을 나타내는 사진.
도 6C는 도 6B 이후 일정 기간 경과 후의 총구로부터 발사되는 탄환을 나타내는 사진.
도 7은 탄환의 예를 나타내는 배면 사시도.
도 8은 홈(groove)이 없는 탄환을 나타내는 측면도.
도 9A는 탄환의 탄도를 나타내는 도면.
도 9B는 탄환의 탄도를 나타내는 도면.
도 10은 탄환의 예를 나타내는 측면도.
도 11은 탄환이 분해되어 내부 구성을 나타내는 도면.
도 12는 자켓을 입힌 탄환의 예를 나타내는 도면.
도 13A는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 13B는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 13C는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 13D는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 14A는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 14B는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 14C는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 14D는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.
도 15A는 탄환의 코어의 예를 나타내는 사시도.
도 15B는 탄환의 코어의 예를 나타내는 사시도.
도 16은 탄환의 예를 나타내는 측면도.
도 17은 탄환의 헤드의 예를 나타내는 부분 측면도.
도 18A는 초공동현상 효과를 설명하기 위한 탄환의 예를 나타내는 측면도.
도 18B는 초공동현상 효과를 설명하기 위한 탄환의 예를 나타내는 측면도.
도 19는 탄환의 헤드의 예를 나타내는 부분 측면도.
도 20은 탄환의 헤드의 예를 나타내는 부분 측면도.
도 21은 탄환의 예를 나타내는 측면도.
도 22는 탄환의 예를 나타내는 절개 전개도.

이하 본 개시의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 개시는 예를 들면 권총, 소총, 기관총과 같은 작은 총들에서 사용되는 상대적으로 소 구경의 탄환, 대포(cannons), 곡사포(howitzers), 박격포(mortars), 및 탱크나, 전투가, 전함, 잠수함에 설치된 무기 등과 같이 큰 총들 또는 포계열 무기(artillery weapon)등에서 사용되는 상대적으로 대구경의 탄환에 적용된다. 본 명세서에서, 탄환의 예로는 총탄(bullet), 포탄(shells), 및 추진체를 사용하여 무기로부터 발사된 물질을 들 수 있다. 본 개시는 또한, 화약을 추진제로 사용하는 무기 뿐만 아니라 자기장을 사용하는 레일 건과 같은 무기로부터 발사되는 탄환에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 제 1 실시예에 따른 탄환의 외관을 나타내는 도면이다. 탄환(100)은 헤드부(110), 중간부(120) 및 테일부(130)를 포함한다.

상기 헤드부(110)는 공기 저항 또는 공기의 항력을 감소시키기 위해 실질적으로 유선형의 노우즈(nose)를 갖는 오자이브(ogive) 형상을 갖는다.

상기 중간부(120)는 완전한 직경의 직선부일 수 있다. 구경은 상기 중간부(120)의 직경에 대응한다. 상기 중간부(120)는 상기 테일부(130) 부근의 외면에 형성된 탄대(122)를 구비할 수 있다. 상기 탄대(122)는 배럴의 강선(rifling)과 함께 탄환(100) 주위의 가스의 순방향 손실을 제한하거나 방지하며 예를 들어 구리 또는 도금용 합금(gilding metal)로 만들어진다.

상기 테일부(130)는 그 직경이 점차적으로 감소하는 보트 테일(boat tail) 형상을 가진다. 상기 테일부(130)는 복수의 홈(groove)(132)을 포함한다. 복수의 홈(132)은 일정 간격을 가지고 대칭으로 형성될 수 있다. 각각의 홈(132)은 중간부(120)의 일부로부터 탄환(100)의 저면까지 연장되며 실질적으로 직선 형태일 수 있다. 만이 상기 홈(132)이 나선형상을 가지는 경우에는, 탄환(100)이 전진 이동하지 못하고 목표물부터 벗어나는 경우가 있고, 따라서 탄환(100)의 적중률이 현저하게 저하된다는 것에 유의해야 한다. 일부 예에서, 대칭으로 배치된 홈(132)의 일부만이 중간부(120)의 일부로부터 탄환(100)의 저면까지 연장할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 일부 예에서, 홈(132)의 길이(Lg)는 테일부(130)의 길이(Lt)보다 크다. 도 2B 내지 도 2D에 도시된 바와 같이, 상기 홈(132)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 홈(132)은 반원형, 반 타원형 또는 반 난형(semi-oval)의 단면 형상을 가지거나, 직사각형 또는 삼각형 단면 형상 같은 다각형의 단면 형상을 가질 수 도 있다.

상기 홈(132)은 상류부(132a)의 폭과 하류부(132b)의 폭이 실질적으로 동일하거나 상이할 수 있다. 도 1의 예에서는, 상기 상류부(132a)의 폭은 하류부(132b)의 폭보다 작다. 마찬가지로, 상류부(132a)의 깊이와 하류부(132b)의 깊이는 실질적으로 동일하거나 상이할 수 있다. 상기 홈(132)의 깊이는 아래로 갈수록 점차 깊어지는 것이 바람직하다. 상기 상류부(132a)의 단면 형상과 상기 하류부(132b)의 단면 형상은 실질적으로 일치하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상류부(132a)의 단면 형상은 하류부(132b)의 단면 형상과 일치하지만, 상기 상류부(132a)의 폭은 상기 하류부(132b)의 폭과 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 상류부(132a) 및 상기하류부(132b)가 반원형의 단면 형상을 가진 경우, 상기 상류부(132a)의 단면의 반지름 값은 상기 하류부(132b)의 단면의 반지름 값은 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 상류부(132a) 및 상기 하류부(132b)가 역 삼각형의 단면을 가진 경우, 상기 상류부(132a)의 단면의 역 삼각형의 내각은 상기 하류부(132b)의 단면의 역 삼각형의 내각과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

여기서, 설명의 간략화를 위해, 상류부(132a) 및 하류부(132b)가 반 원형의 단면을 가지고, 홈(132)의 폭이 아래로 갈수록 점차 넓어지고, 상기 홈(132)의 깊이는 아래로 갈수록 점차 깊어지는 예를 가정하여 설명을 진행하도록 한다.

상술 한 바와 같이, 상기 홈(132)의 길이(Lg)는 상기 테일부(130)의 길이(Lt)보다 크다. 이 경우, 탄환(100)이 총구로부터 발사되면, 도 3에 도시된 바와 같이 총구로부터 노출된 홈(132)을 통해 일정량의 가스가 균일하게 배출됨에 따라, 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 탄환(100)의 요각(yaw angle)(θy)은 초기 단계에서 감소되게 되므로 탄환(100)이 안정적으로 비행하게 되고, 긴 사정 거리와 높은 적중률을 실현하게 된다.

그러나 종래 기술의 탄환의 경우에는, 총구에서 탄환이 발사되면 가스가 불균일하게 배출되므로 탄환의 요각이 크고 탄환이 불안정하게 비행하게 된다.

또한, 도 5A 내지 도 5C는 종래의 탄환이 발사되는 장면을 보여주는 사진이고, 도 6A 내지 도 6C는 본 개시의 탄환(100)이 발사되는 장면을 보여주는 사진이다. 도 6A 및 도 6B로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래 기술의 탄환과 비교하여, 총구로부터 노출된 홈(132)를 통해 균일하게 가스가 배출 되어, 탄환(100)이 작은 요각을 가지고 안정적으로 비행하게 된다.

상기 테일부(130)의 길이(Lt)는 상기 탄환(100)의 길이(L)의 1/8 내지 1/2인 것이 바람직하고, 상기 홈(132)의 길이(Lg)는 상기 테일부(130)의 길이보다Ld만큼 큰 것이 바람직하다. 바람직한 치수는 다음과 같다.

Lt = L/8 ~ L/2

Lg =(L/8 ~ L/2) + (L/11 ~ L/22)

Ld = Lg - Lt = L/11 ~ L/22

도 1에 있어서, θt는 중간부(120)의 외면에 대한 테일부(132)의 각도(이하 "테일 각도(tail angle)")를 나타내고, θg는 상기 중간부(120)의 외면에 대한 상기 홈(132)의 각도(이하 "홈 각도(groove angle)")를 나타낸다. 즉, θg는 홈(132)의 가장 깊은 부분(예를 들면, 중심점(Pdc))을 상류부(132a)의 중심점(Puc)에 연결하여 얻어진 가상의 선과 상기 중간부(120)의 외면으로부터 연장된 가상의 선사이의 각도를 말한다. 홈 각도(θg)는 바람직하게는 다음의 식(1)을 만족하도록 설정된다.

tan tg = (2xC)/3)/{(L/8 내지 L/2)+(L/11 내지 L/22))내지(C/2)/{(L/8 내지 L/2)+(L/11 내지 L/22)} (1)

여기서, L은 탄환(100)의 길이를 나타내고, C는 탄환(100)의 직경을 나타낸다.

홈 각도(θg)와 테일 각도(θt) 사이의 차이는 탄환(100)의 직경에 따라 달라지며, 바람직하게는 5° 내지 30°의 범위, 보다 바람직하게는 10° 내지 20°의 범위내에 있다. 탄환(100)의 직경(또는 길이)이 증가 할 수록, 홈 각도(θg)와 테일 각도(θt) 사이의 차이는 감소하고, 길이(Lt)와 길이(Lg) 사이의 차이는 증가한다.

상기 홈(132)은 상기 탄환(100)의 중심선(CL)(즉, 축)으로 기능하는 동일한 가상 선상에 연장되거나, 상기 탄환(100)의 중심선(CL)에 대하여 소정의 각도(θa)(이하 "축 각도")를 가지고 연장될 수 있다. 상기 홈(132)의 축 각도(θa)는 상기 탄환(132a)의 중심선(CL)에 대한 상기 상류부(132a)의 중심점(Puc)과 하류부(132b)의 중심점(Pdc)을 지나는 축선의 각도를 나타낸다. 상기 축 각도(θa)는 바람직하게는 -15° 내지 +30°의 범위, 보다 바람직하게는 -4° 내지 +10° 범위내에 있다. 여기서 마이너스 부호 "-"는 탄환(100)의 중심선을 중심으로 왼쪽 방향을 나타내고, "+"는 탄환(100)의 중심선을 중심으로 오른쪽 방향을 나타낸다.

상기 탄환(100)이 총구로부터 발사되어 원하는 거리에 도달하게하기 위해서는, 탄환(100)이 발사 될 때 추진제의 압력이 탄환(100)의 저면의 일정 면적 이상을 밀어야 한다. 다시 말하면, 탄환(100)의 저면은 일정 면적 이상을 갖는다. 상기 홈(132)은 상기 탄환(100)의 저면에 원하는 면적이 제공되도록 형성된다. 상기 저면의 면적은 바람직하게는 홈이 없는 경우의 탄환의 면적의 1/2 내지 2/3이다. 즉, 홈(132)의 폭 및 깊이와 홈(132)의 수는, 예를 들어, 탄환(100)의 저면 면적의 1/2 내지 2/3이 잔존하도록 배치된다. 도 7의 예에서는, 홈이 없는 영역에 비해 탄환(100)의 저면 면적의 1/2 내지 2/3이 남아 있도록 3 개의 홈(132)이 형성된다.

종래기술의 탄환은 테일부 뒤에서 발생하는 와류와 같은 불규칙한 공기 흐름을 격게되어 탄환의 비행력은 감소하게 된다.

그러나, 본 실시예의 탄환(100)은 상술 한 바와 같은 구조를 갖는 복수의 홈(132)을 포함하고 있기 때문에 홈을 따라 탄환(100)의 저면으로 공기가 유입되고, 와류와 같은 불규칙한 공기의 흐름이 발생하지 않거나 감소된다. 따라서, 상기 탄환(100)은 작은 요각을 가지고 안정적으로 목표물을 향하여 비행하게 되며, 탄환(100)의 사정 거리, 적중률 및 파괴력은 현저하게 증가하게 된다. 또한, 가스가 초기 단계에서 균일하게 배출 될 수 있기 때문에, 반동이 감소된다.

도 8을 참조하면, 홈(132) 없으며, 압력 중심(CP)은 상대적 전방 위치에 있고 중심(重心)(CG)은 상대적인 후방 위치에 있다. 탄환의 길이가 탄환의 용도에 따라 달라지기 때문에 탄환의 길이가 길어질수록 압력 중심(CP)과 중심(CP) 사이의 거리가 증가한다. 압력 중심(CP)과 중심(CP) 사이의 거리가 길어 질수록 요각이 증가한다. 총구에서 발사된 탄환은 탄환이 요각을 가지고 축(예를 들어, 중심선)을 중심으로 회전하는 회전세차운동(spin precession maneuver(SPM))을 하게 된다. 큰 요각으로 회전세차운동(SPM)을 하게 되면, 탄환의 사정 거리, 적중률 및 파괴력은 감소하게 된다. 따라서, 도 9A에 도시된 바와 같이, 탄환이 진행 방향으로 180° 회전하게 되고, 탄환의 테일부가 앞으로 위치하게 되어 표적에 거의 충격을 주지 못하게 된다.

이에 대하여, 본 실시예의 탄환은, 도 10에 도시된 바와 같이, 압력 중심(CP) 가까이에 중심(重心)(CG)을 가지고 있다.

도 11은 본 실시 예에 따른 탄환(100)의 내부 구성을 나타내는 도면이다. 상기 탄환(100)은 복수의 코어를 포함한다. 여기서, 설명의 간략화를 위해, 탄환(100)은제 1 및 제 2 코어(140 및 150)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 도 11의 예에서는, 자켓은 별도로 형성되지 않으며, 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)의 외면이 자켓의 역할을 하게 된다. 그러나, 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)는도 12에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 구리로 제조된 자켓(160)에 의해 감싸일 수 있다.

본 실시예에 따른 탄환(100)은, 탄환(100)의 중심(CG)이 상기 탄환(100)의 중심점(탄환(100)의 길이(L)의 1/2에 상당하는 위치)과 압력 중심(CP)사이에 위치한다. 따라서, 도 9B에 도시된 바와 같이, 탄환(100)의 요각이 감소되어, 탄환의 사정 거리, 적중률, 및 파괴력은 크게 개선된다. 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)는 탄환(100)의 중심점과 압력 중심(CP) 사이에 탄환(100)의 중심(CG)을 위치시키는 재료로 만들어 질 수 있다. 탄환(100)의 중심(CG)과 압력 중심(CP) 사이의 거리가 감소하면 할 수록, 요각이 감소하고, 탄환의 사정 거리, 적중률, 및 파괴력의 향상이 증가한다.

제 1 코어(140)의 길이를 Lc1, 제 2 코어(150)의 길이를 Lc2로하면, 본 실시예에서는, 제 1 코어(140) 및 제 2 코어(150)는 각각 다음의 길이 Lc1 및 길이 Lc2를 갖는 것이 바람직하다.

Lc1 = L/5 to (3xL)/4

Lc2 = L/4 to (4xL)/5

여기서, L은 탄환(100)의 길이를 나타낸다.

본 실시 예에 있어서, 상기 탄환에 포함되는 상기 코어의 개수는 2 개이지만, 상기 탄환(100)의 중심점과 상기 탄환(100)의 압력중심(CP)사이에 탄환(100)의 중심(CG)가 위치할 수 있으면 코어의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 코어의 개수는 1개 일 수 있다. 환언하면, 탄환(100)은 제 1 코어(140)와 제 2 코어(150)가 일체로 형성된 단일 코어를 가질 수 있다. 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 도 13은 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)가 분리되어 형성된 예를 도시 한 도면이고, 도 14는 제 2 코어(150)가 제 1 코어(140) 또는 자켓(160)과 일체로 형성된 예를 나타낸 도면이다.

제 1 코어(140)는 제 2 코어(150)보다 비중이 높은 재료로 제조될 수 있다. 이 경우, 제 1 코어(140)는 금속 또는 비금속 물질, 예를 들어 철(Fe)-탄소(C) 계 합금, 텅스텐 카바이드(WC) 계 합금, 합금강(alloy steel), 알루미늄(Al) 계 합금, 구리(Cu), 구리(Cu) 계 합금, 스테인리스 스틸, 주철(cast iron), 텅스텐(W) 계 합금, 크롬 강(chromium(Cr) steel), 몰리브덴(Mo) 계 합금, Ni-Cr-Mo 계 합금, 우라늄(U) 계 합금, 5Cr-Mo-V 계 합금, 및 5Ni-Cr-Mo-V 계 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 물질로만들어 질 수 있다. 제 2 코어(150)는 금속 또는 비금속 재료, 예를 들면, Al 계 합금, 스테인리스 스틸, 탄소(C), 강화 플라스틱, 강화 수지, 비철금속, 또는 아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 재료로 만들어 질 수 있다.

제 1 코어(140) 및 제 2 코어(150)는 동일한 물질, 예를 들어 철(Fe)-탄소(C) 계 합금, 텅스텐 카바이드(WC) 계 합금, 합금강 , 알루미늄(Al) 계 합금, 구리(Cu), 구리 계 합금, 스테인리스 스틸, 주철, 텅스텐 계 합금, 크롬 강, 몰리브덴(Mo) 계 합금 , Ni-Cr-Mo 계 합금, 우라늄(U) 계 합금, 5Cr-Mo-V 계 합금, 5Ni-Cr-Mo-V 계 합금, 강화 플라스틱, 강화수지, 비철 금속, 또는 아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 물질로 만들어 질 수 있다. 이 경우, 제 1 코어(140) 및 제 2 코어(150)의 형상은 탄환(100)의 중심점과 압력 중심(CP) 사이에 탄환(100)의 중심(CG)이 위치하도록 결정된다.

자켓(160)이 형성되는 경우, 자켓(160)은 비중이 제 1 코어(140)와 같거나 작은 연질 물질, 예를 들어, 구리(Cu), Cu 계 합금, Al 계 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 물질로 만들어 질 수 있다. 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)의 재료를 선택하고, 압력 중심(CP)의 위치에 따라 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)의 비중 또는 형상을 조정함으로써탄환(100)의 무게 중심(CG)을 탄환(100)의 중심점과 압력 중심(CP) 사이에 위치 시킬 수 있다. 상기 압력 중심(CP)의 위치는 상기 탄환(100)의 헤드부(110)의 형상, 상기 탄환(100)의 길이 등에 따라 달라진다. 압력 중심(CP)의 위치는 다양한 방법을 사용하여 계산할 수 있다.

예를 들어 타원형의 헤드부를 갖는 탄환의 경우, 압력 중심(CP)의 위치는 다음의 식 (2)를 사용하여 계산할 수 있다.

CP = 0.333 x D (2)

여기서, D는 탄환의 직경을 나타낸다.

포물면 형상의 헤드부를 갖는 탄환의 경우, 압력 중심(CP)의 위치는 다음의 식 (3)을 이용하여 계산할 수 있다.

CP = 0.466 x D (3)

여기서, D는 탄환의 직경을 나타낸다.

즉, 타원형의 헤드부를 갖는 탄환의 경우, 헤드부의 종단부로부터 0.333 x D 내지 탄환 길이의 1/2의 범위 내에 중심(CG)이 위치하는 것이 바람직하고, 포물면 형상의 헤드부를 갖는 탄환의 경우, 헤드부의 종단부로부터 0.466 x D 내지 탄환 길이의 1/2의 범위 내에 중심(CG)이 위치하는 것이 바람직하다.

도 15A는 본 실시 예에 따른 제 2 코어(150)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 15A에 도시된 바와 같이, 제 2 코어(150)는 도 1에 도시된 홈(130)에 대응하는 복수의 홈(152)을 포함할 수 있다. 홈(152)은 도 1에 도시된 홈(130)의 일부로서 형성된다. 따라서, 홈(130)과 홈(152)이 하나의 홈을 구성한다고 가정하에 전술 한 단면 형상, 깊이, 홈 각도, 홈 폭 등이 결정될 수 있다. 홈(152)은 도 1에 도시된 홈(130)과 실질적으로 동일한 축 각도를 가질 수 있다.

도 15B는 본 실시 예에 따른 제 2 코어(150)의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 15B에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제 2 코어(150)는 실질적으로 직선 형태로 형성된 복수의 리세스(154)를 더 포함할 수 있다. 저지력은 복수의 리세스(154)에 의해 증가될 수 있다.

제 1 코어(140)는 다양한 결합 기술을 사용하여 제 2 코어(150)와 결합 될 수 있으며, 본 실시예는 특정 결합 기술에 한정되지 않는다. 도 11 및 도 12의 예에서, 제 1 코어(140)는 제 1 결합부(140a)를 포함하고, 제 2 코어(150)는 제 2 결합부(150a)를 포함한다. 제 1 코어(140)의 제 1 결합부(140a)가 제 2 코어(150)의 제 2 결합부(150a)에 삽입되는 방식으로 제 1 코어(140)와 제 2 코어(150)가 결합 될 수 있다. 제 1 결합부(140a)는 수나사 부를 포함하고, 제 2 결합부(150a)는 암나사 홀을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 탄환(100)에 있어서, 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)의 재료를 선택하고, 압력 중심(CP)의 위치에 따라 제 1 및 제 2 코어(140 및 150)의 비중 또는 형상을 조정함으로써 탄환(100)의 무게 중심(CG)을 탄환(100)의 중심점과 압력 중심(CP) 사이에 위치시키는 것이 바람직하다. 따라서, 요각이 감소하고, 사정 거리, 적중률 및 파괴력이 크게 개선된다.

본 실시예에 따른 탄환 100에 대해서 탄도 테스트(ballistics test)를 수행하였다. 비교 예로서, Federal American Eagle M855(이하, "M855")가 사용되었다. 탄환의 길이는 23.3 mm, 중량은 4.01g, 추진체의 양은 27.21 게인(gains) 이었고, 코어는 구리(Cu) 및 납(Pb)로 만들어졌으며 보트 테일의 길이는 2.5 mm였다. 본 실시예의 탄환(100)의 예로서 탄환(100)의 길이는 23.5 mm, 무게는 2.89g, 추진체의 양은 27.00 게인(gains) 이었고, 제 1 코어는 구리(Cu), 제 2 코어는 납(Pb)으로 만들어 졌으며, 보트 테일의 길이는 9.8 mm, 축각은 +1^o, θt는 8.42^o, θg는 20.56^o 이었고, 3개의 홈이 형성되었다.

정확도 테스트에서 50m 떨어진 곳에서 측정하였고, 본 실시예의 탄환은 M855보다 집중도에서 5 배 높았다.

관통 테스트에서, 본 실시예의 탄환(100)과 M855는 50m 내지 200m의 거리에서 6.8mm 연강(soft steel)을 관통하였다. 요(yaw) 현상은 M855에서는 두드러지게 나타났지만, 본 실시예의 탄환(100)은 매우 작은 요각으로 관통하였다. 본 실시예의 탄환(100)의 무게는 M855의 무게보다 훨씬 가벼웠지만 본 실시예의 탄환(100)은 M855와 거의 비슷한 수준의 파괴력을 보여 주었다.

저지력 테스트에서는, 15cm × 15cm 탄도 젤라틴 튜브(ballistic gelatin tube)를 시험 배지(testing medium)로 사용하였다.

M855는 22cm의 거리까지의 유효한 저지력을 보였으나, 본 실시예의 탄환(100)은 35cm의 거리까지의 유효 저지력을 보였다.

사정 거리 테스트에서는 시뮬레이션이 수행되었고, 시뮬레이션 결과, 본 실시예의 탄환(100)의 사정 거리는 800m 였으나, M855의 사정 거리는 600m이었다.

상술한 바와 같이, 제 1 실시 예에 따르면, 긴 사정 거리, 높은 적중률, 및 강한 파괴력을 구현할 수 있는 경량의 탄환을 제공 할 수 있다.

다음으로, 제 2 실시 예에 따른 탄환에 대하여 설명하도록 한다. 도 16은 본 개시의 제 2실시 예에 따른 탄환(200)을 나타낸 도면이다. 제 2 실시예에 있어서 제 1 실시예와 동일한 부호는 동일한 부분을 나타낸다.

본 실시예의 탄환(200)은 수중에서 사용하기에 유리한 속성을 가진 탄환(이하 “수중탄”)이다. 그러나, 탄환은 수중 사용에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 본 실시예의 탄환(200)은 헤드부(210), 중간부(220), 및 테일부(230)를 포함한다. 상기 제 1 실시예의 중간부(120)가 중간부(220)로 채용될 수 있고, 상기 제 1 실시예의 테일부(130)가 테일부(230)로 채용될 수 있다. 즉, 상기 테일부(230)는 상술한 복수의 홈(132)을 가질 수도 있고 또는 상술 한 복수의 홈(132)을 포함하지 않을 수도 있다.

본 실시예의 탄환(200)은 상기 제 1실시예의 내부 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 본 실시예의 탄환(200)은 중심(CP)이 탄환(200)의 중심점과 압력 중심(CP) 사이에 위치하는 내부 구성을 가질 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 탄환(200)은 상기 제 1실시예에서 설명한 테일부(130)와 그 내부구성을 상기 테일부(230)와 그것의 내부 구성으로서 채용할 수 있다. 상기 테일부(130) 및 내부 구성에 대해서는 상술하였으므로 설명을 생략한다.

제 2 실시예의 탄환(200)은 헤드부(210)가 상기 제 1실시예의 탄환(100)과 다르다. 상기 헤드부(210)는 하나 이상의 초공동현상부를 포함한다. 본 실시예의 탄환(200)은 2개 이상의 초공동현상부를 포함하는 것으로 설명할 것이나, 초공동형상부의 개수는 특별히 제한되지 않는다. 하나의 초공동현상부만을 포함한 본 실시예의 탄환(200)에서도 탄환(200)의 사정 거리가 향상되며, 볼 실시예의 탄환(200)이 두개 이상의 초공동현상부를 포함하는 경우, 탄환(200)의 사정거리는 그 만큼 증가한다.

도 17에 도시된 바와 같이 본 실시예의 탄환(200)의 헤드부(210)는 제 1 초공동현상부(210a), 제 2 초공동 현상부(210b) 및 만곡부(210c)를 포함한다. 탄환이 물속으로 발사될 때, 탄환은 큰 충격을 받고 대부분 변형되게 된다. 이 때문에, 헤드부(210)는 변형되지 않고 큰 충격에 저항하면서 물을 관통 할 수 있는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 헤드부(210)는 바람직하게는 텅스텐 카바이드(WC) 계 합금으로 제조된다.

제 1 초공동현상부(210a)는 도 18A에 도시된 바와 같이 탄환(200)을 둘러쌀 수 있을 정도로 큰 기체 버블(수퍼 캐비티(supercavity))를 수중에서 생성하는 제 1 초공동현상효과를 수행한다.

상기 제 1 초공동현상부(210a)는 선단(210a-1)과제 1 내향 리세스부(210a-2)를 포함한다. 상기 선단(210a-1)은 실질적으로 반구 형상을 가질 수 있다. 그러나, 선단(210a-1)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 선단(210a-1)은 뾰족한 형상, 반 타원형상, 반 난형상, 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 제 1 내향 리세스부(210a-2)는 안쪽의 둥근 형상 또는 오목한 형상을 가지고 있다. 물의 압력은 제 1 내향 리세스부(210a-2)에서 급격히 낮아져서 상기 탄환(200)을 충분히 둘러쌀 수 있는 슈퍼 캐비티가 형성된다. 초공동현상 효과가 생기기 때문에, 탄환(200)의 사정 거리가 현저히 증가한다.

상기 선단(210a-1)이 반구 형상인 경우, 바람직하게는 선단(210a-1)의 반지름 값(Rt)은 제 1 내향 리세스부(210a-2)의 반지름 값(Rr1)의 1/5 내지 1/3이다. 상기 제 1 내향 리세스부(210a-2)가 안쪽으로 둥근 형상을 가지며, 바람직하게는 상기 제 1 내향 리세스부(210a-2)의 반지름 값(Rr1)은 탄환(200)의 직경(D)의1/10 내지 4/10.

제 2 초공동현상부(210b)는 도 17B에 도시된 바와 같이, 탄환(200)의 속도가 감소 되어 물이 상기 제2 초공동현상부(210b)와 막 접촉할 때 탄환(200)의 나머지 부분을 둘러쌀 수있을 정도로 큰 기체 버블(수퍼 캐비티)를 수중에서 생성하는 제 2 초공동현상 효과를 수행한다.

상기 제 2 초공동현상부(210b)는 외향경사부(210b-1)와 제 2 내향 리세스부(210b-2)를 포함한다. 상기 외향경사부(210b-1)는 각도(θa11)를 가진다. 상기 제 2 내향 리세스부(210b-2)는 안쪽으로 둥근 형상 또는 오목한 형상을 가진다. 제 2 내향 리세스부(210b-2)는 각도(θa11)보다 큰 각도(θr11)를 가진다. 제 2 내향 리세스부(210b-2)는 각도(θa11)보다 큰 각도(θr11)를 가진 외향 경사부에 의해 대체 될 수도 있다.

바람직하게는, 외향경사부(210b-1)의 각도(θa11)은 5° 내지 15°이고, 바람직하게는 제 2 내향 리세스부(210b-2)의 각도(θr11)는 각도(θa11)와 동일하다. 제 2 내향 리세스부(210b-2)가 안쪽으로 둥근 형상을 가진 경우에는, 제 2 내향 리세스부(210b-2)의 반지름 값(Rr2)은 제 1 내향 리세스부(210a-2)의 반지름 값(Rr1)과 동일한 것이 바람직하다.

만곡부(210c)는 일반적인 탄환의 대응 부분과 유사할 수 있다.

상술 한 바와 같이, 본 실시예의 탄환(200)은 제 1 초공현상부(210a)와 제 2 초공동현상부(210b)를 포함하기 때문에 초공동현상이 두번 수행되고, 그만큼 탄환(200)의 사정 거리가 증가하게 된다.

도 19는 제 2실시예의 제 1 변형예에 따른 탄환(300)을 도시하는 도면이다. 본 변형예의 탄환 300은 제 1 초공동현상부(310a), 제 2 초공동현상부(310b) 및 만곡부(310c)를 포함한다.

제 1 초공동현상부(310a)는 탄환(300)을 둘러쌀 수 있을 정도로 큰 기체 버블(수퍼 캐비티)를 생성하는 제 1초공동현상효과를 수행한다.

제 1 초공동현상부(310a)는 선단(310a-1), 제 1 외향경사부(310a-2) 및 제 1 내향 리세스부(310a-3)를 포함한다. 선단(310a-1)은 선단(210a-1)과 유사하며, 도 17의 설명을 선단부(310a-1)에 적용할 수 있으므로, 그 설명을 생략하도록 한다. 제 1 외향 경사부(310a-2)는 각도(θa21)을 가진다. 제 1 내향 리세스부(310a-3)은 안쪽으로 둥근 형상 또는 오목한 형상을 가지고 있다. 제 1 내향 리세스부(310a-3)는 각도(θa21)보다 큰 각도(θr21)를 갖는다. 제 1 내향 리세스부(310a-3)은 각도(θa21)보다 큰 각도(θr21)를 갖는 외향 경사부로 대체 될 수 있다.

제 2 초공동현상부(310b)는 탄환(300)의 속도가 감소 되어 물이 상기 제2 초공동현상부(310b)와 막 접촉할 때 탄환(300)의 나머지 부분을 둘러쌀 수 있을 정도로 큰 기체 버블(수퍼 캐비티)를 수중에서 생성하는 제 2 초공동현상 효과를 수행한다. 제 2 초공동현상부(310b)는 제 2 외향경사부(310b-1), 제 3 외향경사부(310b-2), 제 4 외향경사부(310b-3)를 포함한다. 바람직하게는, 제 2 외향경사부(310b-1)의 각도(θa22), 제 3외향경사부(310b-2)의 각도(θa23) 및 제 4외향경사부(310b-3)의 각도(θa24)는 서로 상이하며, θa22<θa23<θa24의 관계를 갖는다.

여기서, 제 1 외향경사부(310a-2)와제 1 내향 리세스부(310a-3)가 이루는 각도(θsc11)는 제 3외향경사부(310b-2)와 제 4외향경사부(310b-3)가 이루는 각도(θsc12)와 실질적으로 동일하다.

만곡부(310c)는 일반적인 탄환의 대응 부분과 유사할 수 있다.

상술 한 바와 같이, 본 실시예의 탄환(300)은 제 1 초공현상부(310a)와 제 2 초공동현상부(310b)를 포함하기 때문에 초공동현상이 두 번 수행되고, 그만큼 탄환(300)의 사정 거리가 증가하게 된다.

도 20은 제 2 실시예의 제 2변형예에 따른 탄환(400)을 도시하는 도면이다. 본 변형예의 탄환(400)은 제 1 초공동현상부(410a), 제 2 초공동현상부(410b), 제 3 초공동현상부(410c) 및 만곡부(410d)를 포함한다.

제 1 초공동현상부(410a)는 탄환(400)을 둘러쌀 수 있을 정도로 큰 기체 버블(수퍼 캐비티)를 생성하는 제 1 초공동현상효과를 수행한다.

제 1 초공동현상부(410a)는 선단(410a-1), 제 1 외향경사부(410a-2), 제 2 외향경사부(410a-3), 제 3 외향경사부(410a-4)를 포함한다. 상기 선단(410a-1)은 선단(410a-1)과 유사하며, 도 17의 설명을 선단부(410a-1)에 적용할 수 있으므로, 그 설명을 생략하도록 한다. 바람직하게는, 제 1 외향경사부(410a-1)의 각도(θa31), 제 2 외향경사부(410a-2)의 각도(θa32) 및 제 3 외향경사부(410a-3)의 각도(θa33)는 서로 상이하며, θa31<θa32<θa33의 관계를 갖는다.

제 2 초공동현상부(410b)는 탄환(400)의 속도가 감소 되어 물이 상기 제2 초공동현상부(410b)와 막 접촉할 때 탄환(400)의 나머지 부분을 둘러쌀 수 있을 정도로 큰 기체 버블(수퍼 캐비티)를 수중에서 생성하는 제 2 초공동현상 효과를 수행한다.

제 2 초공동현상부(410b)는 제 4 외향경사부(410b-1)과 제 1 내향 리세스부(410b-2)를 포함한다. 제 4외향경사부(410b-1)는 각도(θa34)를 갖는다. 제 1 내향 리세스부(410b-2)는 안쪽으로 둥근 형상 또는 오목한 형상을 가진다. 제 1 내향 리세스부(410b-2)은 각도(θa34)보다 큰 각도(θr31)를 가진다. 제 1 내향 리세스부(410b-2)는 각도(θa34) 보다 큰 각도(θr31)를 갖는 외향경사부로 대체될 수 있다.

제 3 초공동현상부(410c)는 탄환(400)의 속도가 감소 되어 물이 상기 제3 초공동현상부(410c)와 막 접촉할 때 탄환(300)의 나머지 부분을 둘러쌀 수 있을 정도로 큰 기체 버블(수퍼 캐비티)를 수중에서 생성하는 제 3 초공동현상 효과를 수행한다.

제 3 초공동현상부(410c)는 제 5 외향경사부(410c-1) 및 제 2 내향 리세스부(410c-2)를 포함한다. 제 5 외향경사부(410c-1)는 각도(θa35)를 갖는다. 제 2 내향 리세스부(410c-2)는 안쪽으로 둥근 형상 또는 오목한 형상을 가지고 있다. 제 2 내향 리세스부(410c-2)의 각도(θa35)보다 큰 각도(θr32)를 갖는다. 제 2 내향 리세스부(410c-2)는 각도(θa35)보다 큰 각도(θr32)를 갖는 외향경사부로 대체될 수 있다.

여기서, 바람직하게는 제 1 외향경사부(410a-2), 제 2 외향경사부(410a-3) 및 제 3 외향경사부(410a-4)가 이루는 각도(θsc21), 제 4 외향경사부(410b-1) 와 제 1 내향 리세스부(410c-2)가 이루는 각도(θsc22), 및 제 5 외향경사부(410c-1)와 제 2 내향 리세스부(410c-2)가 이루는 각도(θsc23)는 실질적으로 동일하다.

점(p11, p12, p13)을 연결하여 가상 원이 형성하면, 원의 반지름 값(Rr2)은 도 17의 제 1 내향 리세스부(210a-2)의 반지름 값(Rr1)과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 또한, 점(p11, p21, p22)을 연결하여 가상의 원을 형성하면, 원의 반지름의 값(Rr3)은 도 16의 제 1 내향 리세스부(210a-2)의 반지름의 값(Rr1)과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.

제 2실시예의 제 2 변형예에 있어서, 본 실시예의 탄환(400)은 제 1 초공동현상부(410a), 제 2 초공동현상부(410b), 제 3 초동 현상 부(410c)를 포함하기 때문에, 초공동현상이 3 회 실시되어, 탄환(400)의 사정 거리가 그만큼 증가한다.

물속에서 이동하는 수중탄의 경우에는, 특정 길이 이상이 물과 접촉하게 되면, 수중 탄도는 더 이상 전진할 수가 없다. 탄환을 둘러싸도록 초공동현상에 의해 형성되는 슈퍼 캐비티는 탄환의 직경에 따라 달라진다.

도 21은 본 실시 예에 따른 수중탄의 헤드부의 치수의 예를 나타내는 도면이다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 수중탄은 적어도 하나의 초공동현상부를 가질 수 있으며, 초공동현상부의 개수는 특별히 제한되지 않는다.

효과적인 초공동현상을 위해, 바람직하게는, 초공동현상부는 길이 방향으로 L/3 이하의 범위 내 및 직경 방향으로 D x 0.85 이하의 범위 내에 형성된다(여기서, D는 탄환의 직경을 나타낸다). 제 2 초공동현상부가 추가되었을 때 더해지는 높이(Q)는 Dsc1의 적어도 1/4 이상(여기서 Dsc1은 제 1 초공동현상부의 직경을 나타냄)이며, 제 3 초공동현상부가 추가되었을 때 더해지는 높이는 Dsc2의 적어도 1/4 이상(여기서, Dsc2는 제 2 초공동현상부의 직경을 나타냄)이다. 다시 말해서, 제 2초공동현상부의 직경(Dsc2)는 적어도 1.25 x Dsc1이고, 제 3 초공동현상부의 직경(Dsc3)는 적어도 1.25 x Dsc2이다. 상술 한 바와 같이, 초공동현상부가 추가 될 때마다 초공동현상부의 직경은 약 25 % 증가한다. 제 1 초공동현상부의 직경(Dsc1)은 제 1 내향 리세스부(210a-2)의 반지름 값(Rr1)을 이용하여 구할 수있다.

상술 한 바와 같이, 각기 다른 각도를 가진 외향경사부와 내향 리세스부를 조합하여 초공동현상부를 형성할 수 있다. 또한, 초공동현상부의 개수는 제한되지 않으며, 바람직하게는 초공동현상부는 길이방향으로 L/3 이하의 범위 및 직경 방향으로 D x 0.85 이하의 범위 내에서 형성된다.

본 개시의 제 2 실현 예에 따르면, 수중탄의 사정 거리, 적중률, 파괴력이 크게 향상되었다.

또한, 본 개시의 제 2 실현 예에 따른 탄환은 공기에서 뿐만 아니라 수중에서도 작동하여 공기에서 물로, 그리고 물에서 공기로 발사되어도 효과를 나타낼 수 있다.

본 개시는 탱크, 전투기, 전함, 또는 잠수함 등에 설치된 대포, 곡사포, 박격포, 대형총 등의 포계열 무기에 사용되는 폭발물이 설치된 탄환(이하, "포탄")에도 적용될 수 있다.

도 22는 본 개시의 제 3 실시예에 따른 포탄(500)의 일예를 도시 한 도면이다. 제 3 실시예에 따른 탄환(500)은 폭발물이 설치되어 있다는 점에서 제 1 및 제 2 실시 예와 다르다. 환언하면, 제 3실시예의 탄환(500)은 상술 한 복수의 홈(132)을 가진 테일부(130) 및/또는 탄환(100)의 중심(CG)이 탄환(100)의 중심점 및 압력 중심(CP)의 사이에 위치하는 내부구성을 포함할 수 있다. 제 3 실시예의 탄환(500)은 제 2 실시예에서 설명한 초공동현상부를 갖는 헤드부를 포함할 수 있다. 상술한 복수의 홈(132)을 포함하는 테일부(130)와, 탄환(100)의 중심(CG)이 탄환(100)의 중심점 및 압력 중심(CP)의 사이에 위치하는 내부구성 및 초공동현상부를 포함하는 헤드부는 이미 설명하였으므로, 그에 대한 설명을 생략하기로 한다.

도 22에서, 부호 510은 퓨즈(fuse), 부호 520은 코어를 포함하는 프론트 자켓(front jacket), 530은 내부 필러(inner filler), 540은 리어 자켓(rear jacket), 550은 폭발물(explosive) 인 TNT 필러(TNT filler)를 나타낸다.

도 22에 도시된 포탄 (500)은 단지 일예이며, 본 개시는 다양한 종류의 폭발 구조 또는 폭발물을 갖는 포탄에 적용될 수 있다.

본 개시의 제 3 실시예에 따르면, 포탄의 사정 거리, 적중률, 파괴력이 현저히 향상되었다.

이상과 같이, 본건에 따르면, 긴 사정 거리, 높은 적중율 및 강한 파괴력을 구현할 수 있는 경량의 탄환을 제공 할 수 있다.

본 개시의 바람직한 실시예는 설명을 위한 것이며, 본 개시의 범위는 상술 한 구체적인 예에 한정되지 않는다. 첨부한 청구 범위에 정의된 바와 같이 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백 할 것이다.

Claims

헤드부와,
테일부와,
상기 헤드부와 상기 테일부사이에 배치된 중간부로 이루어지고,
상기 테일부의 종단부의 면적은 상기 테일부의 상기 종단부의 직경과 동일한 직경을 가진 원의 면적의 1/2 내지 2/3 의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 탄환.