KR20220044820A - 관통기, 관통기 사용 및 발사체 - Google Patents

관통기, 관통기 사용 및 발사체 Download PDF

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KR20220044820A
KR20220044820A KR1020227008238A KR20227008238A KR20220044820A KR 20220044820 A KR20220044820 A KR 20220044820A KR 1020227008238 A KR1020227008238 A KR 1020227008238A KR 20227008238 A KR20227008238 A KR 20227008238A KR 20220044820 A KR20220044820 A KR 20220044820A
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마틴 베르그
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라인메탈 바페 뮤니션 게엠베하
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Abstract

본 발명은 테일 어셈블리(3)가 있는 발사체(1)를 위한 관통기(10)에 관한 것으로, 관통기(10)는 장갑한 표적, 특히 반응성 장갑을 구비한 전투 탱크를 공격하기 위해 터미널 탄도 방식으로 작용하는 적어도 하나의 외부 몸체(11)를 포함한다. 외부 몸체(11)의 종축(L)에 수직인 외부 몸체(11)의 단면은 중공 단면이다. 상기 외부 몸체(11)의 중공 단면은 면적(A)을 가지며, 중공 단면의 면적 관성 모멘트는 적어도 동일한 면적의 중실 단면에 비해 증가하여, 외부 몸체(11)는 증가된 면적 관성 모멘트로 인해 증가된 굽힘 강성을 갖는다.

Description

관통기, 관통기 사용 및 발사체
본 발명은 테일(tail) 어셈블리를 구비한 발사체(projectile)를 위한 관통기(penetrator)에 관한 것이다. 관통기는 적어도 하나의 외부 몸체를 포함하고, 외부 몸체의 종축에 수직인 외부 몸체의 단면은 중공 단면이다.
또한, 본 발명은 반응성(reactive) 장갑(armor) 모듈로 장갑한(armored) 표적(target)을 공격하기 위한 이러한 관통기의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 사보트(sabot) 및 테일 어셈블리를 구비한 발사체에 관한 것으로, 발사체는 이러한 관통기를 포함한다.
관통기는 운동 에너지를 통해 효과를 달성하는 하위 구경(sub-caliber)의 운동 에너지 발사체이다. 이러한 발사체는 일반적으로 대구경(large-caliber) 총을 가진 탱크 또는 포병에 의해 직접 발사되는 표적에 발사된다.
러시아 탱크들의 현대 표적 시스템(보호 시스템들)은 무거운 주요 표적과 반응성 장갑 모듈(ERA - 폭발성 반응성 장갑)으로 구성된다. 이러한 반응성 장갑 모듈들은 일반적으로 비스듬히 설정된 여러 개의 강철 플레이트들로 구성되며, 관통기의 충격시 에너지 중간층들(폭발성 필름)을 사용하여 가속된다. 이 과정에서 장갑 모듈의 플레이트들은 관통기와 상호 작용한다.
이전의 관통기들은 종종 중실(solid) 관통기들로 단일 조각으로 설계되었으며, 균질한 몸체를 가지고 있다. 이러한 관통기들은 예를 들어 DE 199 48 710 A1 및 DE 40 28 409 A1으로부터 공지되어 있다.
이러한 알려진 관통기들은 반-무한 불활성 표적들에 대해 최적화되어 있다. 이 맥락에서 반-무한 표적들은 수직 표면에서 한 방향으로 "무한히" 확장되는 표적이다. 실제로, 이들은 자유 표면에 의해 충돌하는 관통기에 영향을 미치지 않을 정도로 충분한 폭과 깊이의 장갑 플레이트들이다. 중실(solid) 관통기들이 더 길고 좁으며 길이-대-직경 비율이 이전보다 높은 것으로 최적화 구성된다. 그러나 이것은 굽힘 강성의 감소와 관련이 있으므로, 이러한 관통기들은 장갑 모듈들과의 충돌시 구부러지고 장갑 모듈들에 의해 비행 경로에서 편향된다. 주요 표적의 침투가 더 이상 가능하지 않는다.
또한, 관통기들은 외부 몸체의 종축에 수직인 중공 단면을 갖는 외부 몸체를 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 관통기들은 예를 들어 문서 DE 197 00 349 C1에서 알려져 있으며 터미널(terminal) 탄도 효과가 없고 외부 몸체의 확장 매체 역할을 하는 코어를 가지고 있다. 이러한 관통기들은 높은 단편화 효과를 달성하는 역할을 한다. 이를 통해, 건물 벽이나 장벽에 구멍을 낼 수 있으며, 예를 들어, 경장갑한(lightly armored) 또는 비장갑한(unarmored) 차량의 부드러운 표적들은 효과적으로 공격될 수 있다. 그러나 이러한 관통기들은 현대 전투 탱크의 장갑에 대한 효과가 제한적이다.
DE 39 32 952 A1에서 알 수 있듯이 발사체들의 외부에 안정화 스트립들을 적용하여 알려진 관통기들을 강화하려는 시도가 과거에 이미 이루어졌다. 이를 위해, 테일 어셈블리들은 거의 전체 발사체 길이에 걸쳐 제공되었지만, 발사체의 공기 역학적 특성과 관련하여 불리한 것으로 입증되었다.
관통기들의 개발에의 한 가지 문제는 표적에서 가능한 한 작은 표면에 작용하는 가능한 가장 높은 운동 에너지와 장갑 모듈들에 의한 편향을 피할 수 있는 높은 굽힘 강성 간의 목표 충돌이다. 일반적으로 관통기의 굽힘 강성을 높이려면 관통기의 직경이 증가해야 한다. 그러나, 이는 더 높은 중량으로 이어지며 이에 따라 관통기의 최대 속도가 감소하고, 이는 충돌 시 운동 에너지가 더 작아지기 때문에 결과를 가져온다. 그러나 관통기의 속도가 감소하면, 주요 표적에서 관통기의 효과도 동시에 떨어진다.
알려진 관통기들의 단점은 반응성 장갑한 모듈들로 장갑 표적을 관통하는 데 적합하지 않다는 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 반응성 장갑 모듈들을 갖는 장갑을 갖는 장갑한 표적에 대해서조차도 향상된 관통력을 갖는 관통기를 만드는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 유리한 실시예들 및 개선들은 종속 청구항들의 주제이다.
본 발명에 따르면, 테일 어셈블리를 구비한 발사체를 위한 관통기가 제공되고, 상기 관통기는 장갑한 표적, 특히 반응성 장갑을 가진 탱크를 공격하기 위한 터미널 탄도 방식으로 작용하는 적어도 하나의 외부 몸체를 포함한다. 외부 몸체의 종축에 수직인 외부 몸체의 단면은 속이 빈 단면이다.
이는, 생산용 관통기와 비교하여 관통기의 무게를 증가시킬 필요가 없이, 출원인의 DM53 또는 DM63과 같은, 동일한 외부 몸체 단면적의 중실 외부 몸체를 갖는 생산 관통기에 비해, 관통기의 외부 몸체가 증가된 굽힘 강성을 갖는 결과를 달성한다.
본 발명의 의미 내에서 "장갑한 표적 공격"은 주요 표적의 파괴를 제공한다.
본 발명의 의미 내에서 "터미널 탄도 방식으로 작용"한다는 것은 표적을 파괴하기에 적합한 탄도 효과가 터미널 탄도 방식으로 작용하는 요소에 의해 달성된다는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 관통기의 외부 몸체의 관성 면적 모멘트는 그렇게 함에 있어서 관통기의 무게를 증가시키지 않고 그리고 주요 표적으로 도입되는 운동 에너지를 감소시키지 않으면서 이전의 관통기에 비해 증가된다.
본 발명에 따르면, 관통기 설계에서 동일한 무게를 유지하는 동시에 면적 관성 모멘트를 증가시키는 것은 사전-표적 구조에 대한 굽힘에 특히 내성이 있고 또한 주요 표적에 효과적인 관통기를 생성하는 것을 가능하게 하는 전술한 목표 충돌에 대한 솔루션을 달성한다.
또한, 반응성 장갑 모듈로 장갑한 표적을 공격하기 위한 이러한 관통기 또는 아래에 기술된 바와 같은 개선된 관통기의 용도가 본 발명에 따라 생성된다.
또한, 본 발명에 따라 사보트 및 테일 어셈블리를 갖는 발사체가 생성되며, 여기서 발사체는 하술된 바와 같은 관통기 또는 개선된 관통기를 포함한다.
바람직하게는, 외부 몸체의 중공 단면은 면적 A를 가지며, 중공 단면의 면적 관성 모멘트는 증가된 면적 관성 모멘트로 인해 외부 몸체가 증가된 굽힘 강성을 갖도록 적어도 동일한 면적의 중실 단면(solid cross-section)에 비해 증가된다.
또한, 관통기의 면적 관성 모멘트는, 생산 관통기와 관련하여, 동일한 중량 또는 감소된 중량으로 10% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 더욱 바람직하게는 40%, 특히 60% 초과, 더욱 특히 90% 만큼 증가된 것으로 제공될 수 있다. 관성 면적 모멘트를 늘리면 굽힘 강성도 증가한다.
관통기의 유리한 개선에서, 외부 몸체는 20,000 mm4 초과, 바람직하게는 40,000 mm4 초과, 더욱 바람직하게는 60,000 mm4 초과, 특히 80,000 mm4 초과의 면적 관성 모멘트 및 300,000 N/mm2 초과의 탄성 계수를 가질 수 있다.
이는 외부 몸체의 굽힘 강성이 주 목표를 관통하기 위해 접근하는 장갑의 반응장갑 모듈에 대해 관통자가 굽힘에 충분히 둔감할 정도로 충분히 높다는 결과를 달성한다.
관통기의 유리한 개선에서, 중공 단면이 외부 몸체의 길이의 적어도 70% 이상으로 연장되는 것이 제공될 수 있다.
이는 생산 관통기에 비해 관통기의 무게가 증가하지 않는 결과를 달성한다.
관통기의 개선에서, 관통기가 외부 몸체에 배열되어, 터미널 탄도 방식으로 작용하는 코어를 가지며, 코어는 외부 몸체보다 밀도가 낮다는 것을 제공할 수 있다.
코어의 밀도에 대한 외부 몸체의 밀도의 비율은 2.7 미만인 것이 바람직하다.
코어 및 외부 몸체가 터미널 탄도 방식으로 함께 작용하기 위해, 이들은 연동 및/또는 마찰 및/또는 일체형 방식으로 서로 결합된다.
관통기의 유리한 실시예에서, 관통기의 질량이 7 kg 미만, 바람직하게는 6kg 미만이고, 관통기의 질량이 코어의 질량을 통해 조절될 수 있도록 제공될 수 있다.
이로 인해 특정 코어의 선택을 통해 외부 몸체를 갖는 관통기의 무게를 조절할 수 있고, 외부 몸체를 대량 생산물로 생산할 수 있는 결과를 얻을 수 있다.
관통기의 개선에서, 관통기의 종축과 관련하여 관통기의 무게 중심의 위치가 질량 및 코어의 위치를 통해 조정될 수 있다는 규정이 이루어질 수 있다.
외부 몸체의 굽힘 강성이 적어도 25%, 바람직하게는 50%, 더 바람직하게는 적어도 75%, 특히 적어도 90% 만큼 증가되는 것을 제공할 수 있으며, 여기서 증가는 기존의 생산 관통기에 관한 것이다.
또한 외부 몸체의 중공 단면이 환형, 사다리꼴 또는 다각형임으로 제공될 수 있다.
관통기의 실시예에서, 코어는 고강도 재료, 특히 텅스텐 중금속 소결 재료 또는 고강도 강으로 제조될 수 있다.
관통기의 실시예에서, 외부 몸체는 텅스텐 중금속으로 제조될 수 있다.
예를 들어, 텅스텐 중금속은 ASTM B777-07 재료 표준에 정의되어 있다.
관통기의 개선에서, 외부 몸체 및 코어가 표적과의 충돌시 단편화 효과가 없거나 무시할 수 있는 단편화 효과만을 갖도록 제조될 수 있다.
이러한 방식으로, 주요 표적에서 양호한 피어싱(piercing) 효과가 달성되고 사전-표적 구조에서의 단편화(fragmentation)가 방지된다.
또한, 코어가 70,000 N/mm2 초과, 바람직하게는 170,000 N/mm2 초과, 더욱 바람직하게는 200,000 N/mm2 초과, 특히 300,000 N/mm2 초과의 탄성 계수를 갖는 것을 제공할 수 있다.
또한 코어는 외부 몸체가 구부러지지 않도록 하는 효과를 가질 수 있다.
이것은 코어가 마찬가지로 관통기에 작용하여 굽힘에 대한 저항력을 높이는 결과를 얻는다. 결과적으로, 관통기의 굽힘 강성은 외부 몸체의 굽힘 강성을 증가시키고 굽힘 방지 코어를 형성함으로써 모두 증가된다.
코어의 밀도는 7.80g/cm3 이상인 것이 바람직하다.
위의 값은 당업자에게 권장되는 값일 뿐이며 발명의 주제는 이러한 값에 국한되지 않는다.
본 발명의 추가적인 세부 사항 및 이점은 그림에 기초하여 설명된 다음의 예시적인 실시예로부터 명백하다.
도면들은 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 생산 관통기의 개략적인 단면도이다;
도 2는 도 1에 따른 I-I 라인을 따른 생산 침투기의 개략적인 단면도이다;
도 3은 제 1 예시적인 실시예에 따른 본 발명에 따른 관통기의 외부 몸체의 개략적인 단면도이다;
도 4는 II-II 선을 따라 도 3에 따른 외부 몸체의 중공 단면의 개략적인 단면도이다;
도 5는 제 2 예시적인 실시예에 따른 본 발명에 따른 관통기의 외부 몸체 및 코어의 개략적인 단면도이다; 및
도 6은 III-III 선을 따라 도 5에 따른 관통기의 개략적인 단면도이다.
도 1은 종래 기술에 따르면 생산 관통기, 즉 관통기(10)의 개략적인 단면도를 도시한다. 관통기(10)는 설계상 중실이다.
도 2는 I-I 선을 따른 도 1에 따른 관통기(10)의 개략적인 단면도를 도시한다. 단면도로부터 명백한 바와 같이, 관통기(10)는 공동들을 갖지 않고 대신에 하나의 중실 부분으로 설계된다.
도 3은 제1 예시적인 실시예에 따른 본 발명에 따른 관통기(10)의 외부 몸체(13)의 개략적인 단면도를 나타낸다.
관통기(10)는 테일 어셈블리(3)를 갖는 발사체(1)를 위해 설계된다 이러한 발사체(1)는 도 3에 나와 있다. 관통기(10)는 장갑한 표적, 특히 반응성 장갑을 가진 탱크를 공격하기 위해 터미널 탄도 방식으로 작용하는 적어도 하나의 외부 몸체(11)를 갖는다.
외부 몸체(11)의 종축(L)에 수직인 외부 몸체(11)의 단면은 중공 단면이다.
외부 몸체(11)의 이러한 단면은 도 4의 라인 II-II를 따라 도시된다.
외부 몸체(11)의 중공 단면은 면적 A를 가지며, 중공 단면의 면적 관성 모멘트는 적어도 동일한 면적의 중실 단면에 비해 증가한다. 따라서 외부 몸체(11)는 증가된 관성 모멘트로 인해 증가된 굽힘 강성을 갖는다.
도 4에 따르면, 외부 몸체(11)의 중공 단면은 설계상 환형이다. 그러나 사다리꼴 또는 다각형 중공 단면도 가능하다.
본 발명에 따른 관통기의 외부 몸체의 굽힘 강성은 본질적으로 두 개의 파라미터, 즉 관성 면적 모멘트 및 탄성 계수에 의존한다.
이러한 목적을 위해, 관통기(1)의 외부 몸체(11)는 20,000 mm4 초과, 바람직하게는 40,000 mm4 초과, 더욱 바람직하게는 60,000 mm4 초과, 특히 80,000 mm4 초과의 면적 관성 모멘트이고, 탄성 계수는 300,000 N/mm2 보다 크다.
텅스텐 중금속은 관통기(1)의 외부 몸체(11)의 재료로서 바람직하게 사용된다.
바람직하게는, 중공 단면은 관통기(1)의 외부 몸체(11)의 길이의 적어도 70% 이상으로 연장된다. 도 4에 따르면, 중공 단면은 외부 몸체(11)의 전체 원통형 (또는 거의 원통형) 영역에 걸쳐 배열된다.
도 5는 제 2 실시예에 따른 본 발명에 따른 관통기(1)의 외부 몸체(11)및 코어(13)의 개략적인 단면도를 도시한다. 제 2 실시예는 제 1 실시예에 기초하며, 관통기(1)의 외부 몸체(11)에 코어(13)가 배열된다는 점에서 상이하다. 도 6은 III-III 선을 따라 도 5에 따른 관통기(1)의 개략적인 단면도를 도시한다.
관통기(10)는 외부 몸체(11)에 배열되어 터미널 탄도 방식으로 작용하는 코어(13)를 갖는다. 코어(13)는 외부 몸체(11)가 굽힘에 대해 더 저항하게 하는 효과를 갖는다.
외부 몸체(11)와 코어 모두가 터미널 탄도 방식으로 함께 작용하기 위해, 이들은 연동 및/또는 마찰 및/또는 일체형 방식으로 서로 결합된다.
코어(13)는 예를 들어 고강도 재료, 특히 텅스텐 중금속 소결 재료 또는 고강도 강으로 제조된다.
외부 몸체(11)의 밀도는 코어(13)의 밀도보다 높다. 코어(13)의 밀도에 대한 외부 몸체(11)의 밀도의 비는 2.7 미만인 것이 바람직하다.
코어(13)는 외부 몸체(11)보다 밀도가 낮다.
또한, 코어(13)는 70,000 N/mm2 초과, 바람직하게는 170,000 N/mm2 초과, 바람직하게는 200,000 N/mm2 초과, 특히 300,000 N/mm2 초과의 탄성 계수를 갖는다.
도 5에 따르면, 코어(13)는 외부 몸체(11) 내에서 공동(12)의 길이의 일부에 대해서만 연장한다. 관통기(10)의 종축(L)에 대한 관통기(10)의 무게 중심의 위치는 코어(13)를 외부 몸체(11) 내에 위치시킴으로써 조정될 수 있다. 이것은 한편으로는 외부 몸체(11) 내에서의 코어(13)의 위치 때문에, 그리고 다른 한편으로는 그 질량으로 인해 발생한다.
그러나, 코어(13)가 외부 몸체(11)의 전체 공동(12)을 채우는 것도 가능하다.
관통기(10)의 질량은 7kg 미만, 바람직하게는 6kg 미만이다. 관통기(10)의 질량은 외부 몸체(11)를 적응시킬 필요 없이 코어(13)의 질량을 통해 조정될 수 있다.
1 발사체
3 테일 어셈블리
10 관통기
11 외부 몸체
12 공동
13 코어
A 중공 단면

Claims (15)

  1. 테일 어셈블리(3)가 있는 발사체(1)를 위한 관통기(10)에 있어서, 상기 관통기(10)는 특히 반응성 장갑이 있는 탱크인 장갑한 표적을 공격하기 위해 터미널 탄도 방식으로 작용하는 적어도 하나의 외부 몸체(11)를 포함하고, 상기 외부 몸체(11)의 종축(L)에 수직인 상기 외부 몸체(11)의 단면은 중공 단면인 것을 특징으로 하는,
    관통기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 몸체(11)의 상기 중공 단면은 면적(A)을 갖고, 상기 중공 단면의 면적 관성 모멘트는 동일 및/또는 더 큰 면적의 중실 단면과 비교하여 증가되어, 상기 외부 몸체(11)는 증가된 면적 관성 모멘트로 인해 증가된 굽힘 강성을 갖는,
    관통기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부 몸체(11)는 20,000 mm4 초과, 바람직하게는 40,000 mm4 초과, 더욱 바람직하게는 60,000 mm4 초과, 특히 80,000 mm4 초과의 면적 관성 모멘트이고, 탄성 계수는 300,000 N/mm2 보다 큰 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 단면은 상기 외부 몸체(11) 길이의 적어도 70% 에 걸쳐 연장하는 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통기(10)는 상기 외부 몸체(11)에 배열된 터미널 탄도 방식으로 작용하는 코어(13)를 가지며, 여기서 상기 코어(13)는 상기 외부 몸체(11)보다 낮은 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는,
    관통기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관통기(10)의 질량은 7 kg 미만, 바람직하게는 6 kg 미만이고, 상기 관통기(10)의 질량은 상기 코어(13)의 질량을 통해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 관통기(10)의 종축(L)에 대한 상기 관통기(10)의 무게 중심 위치는 상기 외부 몸체(11) 내의 상기 코어(13)의 상기 질량과 위치를 통해 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 몸체(11)의 굽힘 강성은 적어도 25% , 바람직하게는 50% , 더욱 바람직하게는 적어도 75% , 특히 적어도 90% 만큼 증가하는 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 몸체(11)의 상기 중공 단면은 환형, 사다리꼴 또는 다각형인 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어(13)는 고강도 재료, 특히 텅스텐 중소결 금속 재료 또는 고강도 강으로 만들어지는 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부 몸체(11)와 상기 코어(13)는 단편화 효과가 없거나 표적과의 충돌 시 무시할 수 있는 단편화 효과만 갖도록 만들어지는 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어(13)는 70,000 N/㎟ 초과, 바람직하게는 170,000 N/㎟ 초과, 더욱 바람직하게는 200,000 N/㎟ 초과, 특히 300,000 N/㎟ 초과의 탄성 계수를 갖는 것을 특징으로 하는,
    관통기(10).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어(13)는 상기 외부 몸체(11)를 굽힘에 대해 더 잘 견디게 하는 효과를 갖는,
    관통기(10).
  14. 반응성 장갑이 있는 장갑한 표적, 특히 반응성 장갑이 있는 전투 탱크를 공격하기 위한 제 1 항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 관통기(10)의 사용 방법.
  15. 사보트와 테일 어셈블리(3)가 있는 발사체(1)에 있어서, 상기 발사체(1)는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 관통기(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발사체(1).
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