KR101247948B1 - Light Weight Layered Nano-Composites Hybrid Armor Material For Armored Vehicles - Google Patents
Light Weight Layered Nano-Composites Hybrid Armor Material For Armored Vehicles Download PDFInfo
- Publication number
- KR101247948B1 KR101247948B1 KR1020100074554A KR20100074554A KR101247948B1 KR 101247948 B1 KR101247948 B1 KR 101247948B1 KR 1020100074554 A KR1020100074554 A KR 1020100074554A KR 20100074554 A KR20100074554 A KR 20100074554A KR 101247948 B1 KR101247948 B1 KR 101247948B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reinforced
- layer
- carbon nanotube
- polymer
- armored
- Prior art date
Links
Images
Abstract
본 발명은 장갑차량용 층상이종장갑재에 관한 것으로, 탄소나노튜브 강화 세라믹 재료가 핫 프레싱되어 성형된 탄소나노튜브 강화 세라믹층과; 상기 탄소나노튜브 강화 세라믹층의 하면에 접합제를 통해 가열 가압되어 접합된 탄소나노튜브 강화 폴리카보네이트 고분자중합체로 이루어진 CNTRPCP층과; 상기 CNTRPCP층의 하면에 접합제를 통해 가열 가압되어 접합된 탄소나도튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체로 이루어진 CNTRPUP층과; 상기 CNTRPUP층의 하면에 접합제로 가열 가압되어 접합되고, 충격을 흡수하여 후면파쇄와 딱지파쇄를 방지하는 스폴라이너층(Spall Liner Layer)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장갑차량용 층상이종장갑재를 제공한다.
본 발명에 따르면, 층상이종장갑재를 통해 충격에너지의 단계적 감소를 유도할 수 있어 성형작약탄이나 기관포 등으로부터 장갑차가 쉽게 파괴되지 않고 방호할 수 있으며, 중량 조절이 가능하고, 엔진을 끄고 기도비닉을 유지하기에 적당하여 공격성능도 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a layered hetero armor material for armored vehicles, comprising: a carbon nanotube reinforced ceramic layer formed by hot pressing a carbon nanotube reinforced ceramic material; A CNTRPCP layer made of a carbon nanotube-reinforced polycarbonate polymer polymer bonded to the bottom surface of the carbon nanotube-reinforced ceramic layer by heat and bonding through a bonding agent; A CNTRPUP layer made of a carbon nanotube-reinforced polyurethane polymer polymer bonded to the bottom surface of the CNTRPCP layer by heat pressing through a bonding agent; It is bonded to the bottom surface of the CNTRPUP layer by bonding with a bonding agent, to provide a layered armored armored armored vehicle comprising a spliner layer (Spall Liner Layer) to absorb the impact to prevent the back fracture and scab fractures do.
According to the present invention, it is possible to induce a gradual reduction of the impact energy through the layered heterogeneous armor material, so that armored vehicles can be easily protected from molded pellets or cannons, and the weight can be controlled, and the engine is turned off. It is suitable to maintain it, and can improve the attack performance.
Description
본 발명은 장갑차량용 층상이종장갑재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전장에서 기계화 보병들이 승차 또는 하차 상태에서 함께 기동하며 전투를 하는 ICV(Infantry Combat Vehicle) 또는 IFV(Infantry Fighting Vehicle) 등의 보병전투차 및 해병대원들의 상륙작전에서 해병대원들이 승차한 채로 해안에 상륙한 후에도 적의 화력에 직접적으로 노출되지 않도록 승차상태로 해안의 적 저지선을 돌파할 수 있고 상륙 성공 후 내륙으로 전진할 때 해병들이 승차 또는 하차상태에서 같이 기동하며 전투를 수행할 수 있는 AAVP7-A1(Assault Amphibious Vehicle Personnel:상륙돌격장갑차) 또는 이것을 대체하기 위한 EFV(Expeditionary Fighting Vehicle:원정전투차)의 구조소재 및 장갑소재로 적어도 휴대용 RPG-7에서 발사된 성형작약탄이나 수호이 Su-25, Su-34 대전차 공격용 및 근접지원용 공격기에 장착된 GSh-6-30 30mm 기관포에 의해 승무원들과 탑승한 병력을 포함한 차량 전체가 완전히 파괴되는 것을 방지하도록 개발된 장갑차량용 층상이종장갑재에 관한 것이다.
The present invention relates to a layered heterogeneous armor for armored vehicles, and more specifically, infantry fighting vehicles such as an Infantry Combat Vehicle (ICV) or an Infantry Fighting Vehicle (IFV) in which mechanized infantrymen battle together in a riding or unloading state on the battlefield. And in the landing operations of marines, they can break through the coastal enemy line in a riding state so that they are not directly exposed to the enemy's firepower even after landing on the shore with marines on board, and when the marines advance inland after successful landing, AAVP7-A1 (Assault Amphibious Vehicle Personnel) capable of maneuvering and carrying out combat while onboard, or as a rescue material and armored material of an Expeditionary Fighting Vehicle (EFV) to replace it, at least as a portable RPG. It is equipped with a plastic fire briquette fired from -7 and a Sukhoi Su-25 and Su-34 anti-tank assault and melee support attack aircraft. It relates to a layered armored armored armored vehicle developed to prevent the complete destruction of the entire vehicle, including the crew and the troops occupied by the attached GSh-6-30 30mm cannon.
일반적으로, 장갑차는 차체를 내탄성(耐彈性)이 있는 금속재료로 제작한 무장 군용 차량으로서, 미군을 기준으로 하면 육군의 보병전투차는 25mm 기관포 및 12.7mm 중기관총, 7.62mm 경기관총과 같은 무기를, 해병대의 상륙돌격장갑차는 40mm 유탄기관총 및 12.7mm 기관총과 같은 무기를 포탑(砲塔)에 장착하고 있다.In general, armored vehicles are armed military vehicles made of metal material with elasticity. The US infantry combat vehicle is equipped with weapons such as 25mm cannons, 12.7mm heavy machine guns, 7.62mm light machine guns, Marine landing assault armored vehicles are equipped with weapons such as 40mm grenade machine guns and 12.7mm machine guns on the turret.
이러한 장갑차는 야전에서 적의 포탄, 총알 등의 다양한 공격으로부터 승무원 및 탑재장비를 보호하면서 특정 전투 전술 임무를 수행해야 하기 때문에 방호력은 필수적이고, 특히 적의 공격이 점차 증대됨에 따라 장갑방호는 고경도화, 경량화, 다기능화가 요구되고 있다.Since these armored vehicles must perform specific combat tactical missions while protecting the crew and onboard equipment from various attacks such as enemy shells and bullets in the field, protection is essential, and armor protection is particularly hardened and lightened as enemy attacks increase. Multifunctionalization is demanded.
기존 장갑소재는 주로 미국을 중심으로 한 선진국에서 개발 적용되고 있으나 주로 단일재를 중심으로 실용화되었기 때문에 모든 위협요소에 효과적으로 대처할 수 없었다. 왜냐하면 단일금속 장갑재의 경우 방호력 증가를 위해서는 두께를 증대시키는 방법 밖에 없는데, 두께증가는 곧 중량증가를 초래하고 이는 기동성능저하, 연료소모과다 등 유사시 방호력은 물론 전투력을 급격히 떨어뜨리는 중요한 요인되되기 때문이다.Existing armor materials were developed and applied mainly in developed countries, mainly in the United States, but could not effectively cope with all threats because they were mainly used in single materials. In the case of single metal armor, there is only a way to increase the thickness to increase the protection, because the increase in thickness will lead to an increase in weight, which is an important factor that greatly reduces the protection and combat power in case of emergency such as reduced maneuverability and excessive fuel consumption. to be.
다른 예로, 상대적으로 경량인 알루미늄 합금을 이용하여 장갑재를 개발하여 적용하고 있으나 이는 휴대용 RPG-7에서 발사된 성형작약탄이나 수호이 Su-25, Su-34 대전차 공격용 및 근접지원용 공격기에 장착된 GSh-6-30 30mm 기관포에 의해 승무원 및 탑승병력을 포함한 차량 전체가 완전히 파괴되는 문제가 있으므로 방호력 증대를 위한 새로운 형태의 장갑재가 절실히 요구되고 있다.
As another example, armored materials have been developed and applied using a relatively lightweight aluminum alloy, but this is applied to the GSH- mounted on the grenade fired from a portable RPG-7, Sukhoi Su-25 and Su-34 anti-tank attack and melee support attack aircraft. Since there is a problem that the entire vehicle including the crew and the boarding force is completely destroyed by the 6-30 30mm cannon, a new type of armor material is urgently needed to increase protection.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 나노테크놀러지가 적용된 복합소재를 이용하여 경량화가 가능하면서 충분한 방호력을 갖출 수 있는 장갑차용 장갑소재를 개발함으로써 충격에너지의 단계적 감소가 가능하고, 이를 통해 효과적인 방호를 달성할 수 있어 장갑차 자체의 파괴를 막고, 탑승자를 보호할 수 있도록 한 장갑차량용 층상이종장갑재를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
The present invention was created in view of the above-mentioned problems in the prior art as described above, and the impact energy by developing a glove material for armored vehicles capable of light weight and sufficient protection by using a composite material applied with nanotechnology Its main purpose is to provide layered armored armored armored armored armored armored armored armored armored armored armored vehicle armored vehicles.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 탄소나노튜브 강화 세라믹 재료가 핫 프레싱되어 성형된 탄소나노튜브 강화 세라믹층과; 상기 탄소나노튜브 강화 세라믹층의 하면에 접합제를 통해 가열 가압되어 접합된 탄소나노튜브 강화 폴리카보네이트 고분자중합체로 이루어진 CNTRPCP층과; 상기 CNTRPCP층의 하면에 접합제를 통해 가열 가압되어 접합된 탄소나도튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체로 이루어진 CNTRPUP층과; 상기 CNTRPUP층의 하면에 접합제로 가열 가압되어 접합되고, 충격을 흡수하여 후면파쇄와 딱지파쇄를 방지하는 스폴라이너층(Spall Liner Layer)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장갑차량용 층상이종장갑재를 제공한다.The present invention provides a means for achieving the above object, a carbon nanotube reinforced ceramic layer formed by hot pressing a carbon nanotube reinforced ceramic material; A CNTRPCP layer made of a carbon nanotube-reinforced polycarbonate polymer polymer bonded to the bottom surface of the carbon nanotube-reinforced ceramic layer by heat and bonding through a bonding agent; A CNTRPUP layer made of a carbon nanotube-reinforced polyurethane polymer polymer bonded to the bottom surface of the CNTRPCP layer by heat pressing through a bonding agent; It is bonded to the bottom surface of the CNTRPUP layer by bonding with a bonding agent, to provide a layered armored armored armored vehicle comprising a spliner layer (Spall Liner Layer) to absorb the impact to prevent the back fracture and scab fractures do.
이때, 상기 스폴라이너층은 여러 겹으로 적층된 케블러 방탄직물과, 상기 케블러 방탄직물 사이사이에 침습된 충격흡수용 D3o로 이루어진 것에도 그 특징이 있다.At this time, the spooler layer is characterized in that it consists of a Kevlar bulletproof fabric laminated in several layers, and the shock absorbing D3o infiltrated between the Kevlar bulletproof fabric.
또한, 상기 탄소나노튜브 강화 세라믹층의 일부에는 태양전지가 부착되고, 상기 태양전지는 폴리우레탄 투명 방탄재로 보호되며, 상기 폴리우레탄 투명 방탄재의 표면은 빛의 반사를 방지하도록 매트(Mat)처리된 것에도 그 특징이 있다.
In addition, a solar cell is attached to a portion of the carbon nanotube-reinforced ceramic layer, the solar cell is protected with a polyurethane transparent bulletproof material, and the surface of the polyurethane transparent bulletproof material is matted to prevent reflection of light It also has its characteristics.
본 발명에 따르면, 층상이종장갑재를 통해 충격에너지의 단계적 감소를 유도할 수 있어 성형작약탄이나 기관포 등으로부터 장갑차가 쉽게 파괴되지 않고 방호할 수 있으며, 중량 조절이 가능하고, 엔진을 끄고 기도비닉을 유지하기에 적당하여 공격성능도 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
According to the present invention, it is possible to induce a gradual reduction of the impact energy through the layered heterogeneous armor material, so that armored vehicles can be easily protected from molded pellets or cannons, and the weight can be controlled, and the engine is turned off. It is suitable to maintain it, and can improve the attack performance.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 나노튜브와 마이크로 섬유의 예시적인 설명도이다.
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 탄소나노튜브의 예시도이다.
도 3은 본 발명을 설명하기 위한 Bulk Polymer Matrix 안에서 카본나노튜브들의 3-D Random Orientation의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 적용된 카본나노튜브 강화 폴리우레탄 고분자 중합체의 예시적인 구조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 층상이종장갑재의 구조도이다.1 is an exemplary explanatory diagram of nanotubes and microfibers for explaining the present invention.
Figure 2 is an illustration of carbon nanotubes for explaining the present invention.
3 is an exemplary diagram of 3-D random orientation of carbon nanotubes in a bulk polymer matrix for explaining the present invention.
4 is an exemplary structural diagram of a carbon nanotube-reinforced polyurethane polymer polymer applied to the present invention.
5 is a structural diagram of the layered heterogeneous gloves according to the present invention.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 나노테크놀러지를 이용한 복합소재, 즉 나노 복합소재를 그 대상으로 한다.The present invention targets a composite material using nanotechnology, that is, a nanocomposite material.
여기에서, 나노 복합소재란 단위 길이가 1 Nano-meter=10-9 인 분야의 소재로서 일반적인 물리법칙이 잘 적용되지 않는 영역이기도 하다.Here, the nanocomposite material is a material in the field where the unit length is 1 Nano-meter = 10 -9 , which is also an area where general physics does not apply well.
그래서, 이분야의 복합소재, 즉,나노복합소재는 일반적인 복합소재, 즉, 마이크로 복합소재를 나타내는 영어약어인 FRP(Fibers-Reinforced-Polymer)를 변형한 신조어인 NRP(Nanoparticles or Nanofibers-Reinforcd-Polymer)로 불린다.Therefore, composite materials in this field, that is, nanocomposite materials, is a new word that is modified from FRP (Fibers-Reinforced-Polymer), an English abbreviation for general composite materials, that is, micro composite materials. It is called).
나노 복합소재도 마이크로 복합소재와 마찬가지로 강화소재인 Nanofiber와 이를 둘러싸며 NRP의 상당부분을 차지하는 벌크폴리머메트릭스(Bulk Polymer Matrix)라고 불리는 중합체, 즉 열가소성 플라스틱이 있다.Nanocomposites, like microcomposites, also include a reinforcement material called Nanofiber and a polymer called the bulk polymer matrix that surrounds it and forms a large part of the NRP.
나노 복합소재에 강화재로 첨가하는 나노입자는 나노튜브, 나노클래이 등이 있으며, 나노튜브에는 탄소나노튜브, 보론나노튜브 등이 있다.Nanoparticles added to the nanocomposites as reinforcing materials include nanotubes and nanoclays, and nanotubes include carbon nanotubes and boron nanotubes.
본 발명에서는 탄소나노튜브를 이용하는데, 탄소나노튜브는 소재화학 분야에서 Bucky Ball이라고 부르는 흡사 축구공의 형상과도 비슷한 C60 입자에서 파생된 것으로 한쪽에 반구 모양의 C60 입자를 합성하고 그 위로 쭉 길어나게 한 후 다른 한 쪽을 반구형 C60 입자와 같은 형상으로 막은 것이다.In the present invention, carbon nanotubes are used. The carbon nanotubes are derived from C 60 particles similar to the shape of a soccer ball, which is called Bucky Ball in the field of material chemistry, and synthesizes hemispherical C 60 particles on one side. After long stretch, the other end is closed like a hemispherical C 60 particle.
이러한 탄소나노튜브는 겉모양으로만 분류하면 표면을 이루는 벽이 한 겹, 즉 낱개로 하나씩 떨어져 있는 탄소나노튜브(SWNT:Single-Walled Nanotubes), 양파처럼 탄소나노튜브 안에 탄소나노튜브가 계속 들어있는 모양으로 벽이 여러 겹인 탄소나노튜브로서 각각의 벽 사이에 마찰이 거의 존재하지 않으므로 바깥쪽 탄소나노튜브에서 안쪽 탄소나노튜브를 쉽게 빼낼 수 있는 탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon-Nanotubes), 벽이 한 겹인 탄소나노튜브 여러 개가 붙어서 된 탄소나노튜브 다발(Single-Walled Nanotubes Bundle) 등이 그것이며, 이들 중에서 탄소나노튜브의 우수한 기계적 성질을 이용할 수 있는 것은 낱개로 하나씩 떨어져 있는 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotubes)이다.These carbon nanotubes are classified by their appearance only, so that the surface walls are separated by one layer, that is, single-walled nanotubes (SWNT), and carbon nanotubes are continuously contained in the carbon nanotubes like onions. Multi-Walled Carbon-Nanotubes, which have multiple layers of carbon nanotubes, have little friction between them, so that the inner carbon nanotubes can be easily removed from the outer carbon nanotubes. Single-Walled Nanotubes Bundle is a bundle of several carbon nanotubes in a single layer. Among them, the excellent mechanical properties of carbon nanotubes are separated from each other. Walled Carbon Nanotubes.
이와 같은 탄소나노튜브(Single-Walled Carbon Nanotubes)는 도 1의 예시와 같이, 보통 직경은 D = 1~5 Nano meter(nm)=1~5 X 10-9 m이며, 길이는 l= 1 micro meter(μm) = 10-6 m 이고, 200 정도의 l/b 비, 범위가 1.28~1.8 TP(1TP=107P)에 이르는 Young's Modulus가 바로 한 개씩 낱개로 떨어져 있는 탄소나노튜브 각각의 기계적 성질들이다.Such single-walled carbon nanotubes (Single-Walled Carbon Nanotubes), as shown in Figure 1, the normal diameter is D = 1-5 nanometer (nm) = 1-5 x 10 -9 m, the length is l = 1 micro meter (μm) = 10 -6 m, the l / b ratio of about 200, Young's Modulus ranging from 1.28 ~ 1.8 TP (1TP = 10 7 P) Properties.
이 탄소나노튜브를 벌크폴리머메트릭스인 폴리우레탄에 첨가하여 가볍고 기계적 성질이 우수한 소재를 만들 수 있는데, 폴리우레탄은 이미 오래 전부터 폴리카보네이트, 아크릴 등과 함께 투명방탄장비를 만드는 소재로 쓰여왔다.The carbon nanotubes can be added to polyurethane, a bulk polymer matrix, to create lightweight and superior mechanical properties. Polyurethane has been used as a material for making transparent bulletproof equipment with polycarbonate and acrylic for a long time.
폴리카보네이트는 경도가 높은 대신, 즉 굳기가 센 대신에 무겁고 흠집이 나기 쉬우며(특수코팅을 해서 보호합니다.) 유리보다는 덜하지만 쉽게 깨지는 성질, 즉 취성을 가진 소재이기도 하며, 세라믹 같은 소재가 정말 경도가 높기 때문에 탱크의 장갑소재, 병사들이 입는 방탄복의 방탄판 등으로 쓰이고 있지만 높은 속도의 포탄이나 총탄이 충격하면 높은 경도로 이들을 부수어버리는 대신에 세라믹 판 자체도 취성소재라 같이 깨지며 충격에너지를 흡수한다.Polycarbonate is a hard, flawable (special coating) protection instead of a harder one, which is harder, and less brittle than glass, but also brittle. Because of its high hardness, it is used as armor material for tanks and bulletproof plates for body armor worn by soldiers, but when high-speed shells or bullets are impacted, the ceramic plate itself is broken as a brittle material and absorbs impact energy instead of breaking them with high hardness. do.
결국, 가까운 미래에는 폴리우레탄이 지금의 대표적 투명방탄소재이기도 한 폴리카보네이트를 대체할 예정이며, 폴리우레탄의 우수한 방탄성능을 앞서 설명한 탄소나노튜브의 우수한 기계적 성질과 함께 이용하기 위해서는 폴리우레탄에 탄소나노튜브 일정량을 첨가하여 충분히 섞어서 탄소나노튜브 입자들이 폴리우레탄 전체에 걸쳐 잘 흩어지도록 하면 되고 이렇게 하면 기계적 성질이 놀랍도록 우수해지게 되는데 한 가지 단점이 있다면 투명방탄소재의 성질이 없어진다는 점이다.After all, in the near future, polyurethane will replace polycarbonate, which is now the representative transparent BTS material, and in order to use the excellent ballistic performance of polyurethane together with the excellent mechanical properties of carbon nanotubes described above, Add a certain amount of tube and mix it well so that the carbon nanotube particles are well dispersed throughout the polyurethane. This makes the mechanical properties surprisingly excellent. One disadvantage is that the transparent carbonaceous material is lost.
본 발명에서는 투명성은 논외로 하고, 이와 같은 조합을 통해 얻어지는 놀랍도록 우수한 기계적 성질을 획득하는 것에 있다.In the present invention, transparency is beyond the scope of the present invention, and it is to obtain surprisingly excellent mechanical properties obtained through such a combination.
일반적으로, 섬유강화복합소재(Fibre-Reinforced-Plastic)는 섬유소재로 그 기계적 성질을 강화한 합성수지들로서 가벼운 무게를 가지면서 강한, 즉 우수한 기계적 성질을 가지는 소재들을 말한다.In general, fiber-reinforced composite materials (Fibre-Reinforced-Plastic) is a synthetic material that is reinforced with mechanical properties of the fiber material is a material having a strong weight, that is, excellent mechanical properties, light weight.
이때, 강화소재로 쓰이는 대표적인 섬유들은 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유 등이며, 이 섬유들을 용기에 감거나 천으로 짜거나 잘게 자르는 방법 등을 이용하여 매트릭스라고 불리는 플라스틱들, 즉 에폭시(Epoxy), 바이닐에스터(Vinylester), 열경화성 폴리에스터수지(Termosetting Polyster) 등과 합쳐서 FRP를 만들며, 매트릭스로 쓰이는 플라스틱으로는 이러한 FRP의 제작 공정에 더 적합한 열경화성을 가진 플라스틱들이 주로 쓰인다.In this case, the representative fibers used as reinforcing materials are glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, and the like, and plastics called matrix, such as epoxy, Combined with vinyl esters and thermosetting polyesters, FRP is produced. Thermoplastic plastics, which are more suitable for the manufacturing process of FRP, are mainly used as plastics used as a matrix.
근래에는 섬유를 배열하고 열과 압력을 가하여 용융된 플라스틱을 침습시키는 과정을 단순화하기 위해 프리프렉(Prepreg)이라는 미리 배열된 섬유와 완전히 굳지 않는 플라스틱을 넓은 테이프처럼 만들어 비닐종이에 붙인 중간제품을 만들어 FRP 제작시 필요한 모양과 섬유배열 방향에 맞춰서 가위나 칼로 잘라 비닐종이만 떼어내고 붙이는 방법을 많이 쓴다.Recently, to simplify the process of arranging fibers and applying heat and pressure to invade molten plastic, pre-arranged fibers called Prepreg and plastics that are not completely hardened are made of wide tapes to make intermediate products on vinyl paper. According to the shape and the direction of the fiber arrangement required for the production, cut a lot of scissors or a knife and use only a lot of methods to remove and paste.
이러한 소재들은 앞서 언급한 것처럼 무게가 가벼우면서 우수한 기계적 성질의 소재가 필요한 최신항공기, 우주선, 최신형군함, Formular-1경주용 자동차 등의 제작에 많이 쓰이고 있다.As mentioned earlier, these materials are used in the manufacture of modern aircraft, spacecraft, modern warships, and Formula-1 racing cars, which are light in weight and require excellent mechanical properties.
그래서, FRP에서는 전체 부피에서 섬유가 차지하는 비율(Volume fraction of Fiber)이 크다. 하지만, 마이크로 사이즈가 아닌 나노 사이즈의 강화소재들이 첨가되는 NRP(Nanoparticles or Nanofibres-Reinforced-Polymer) 나노입자들 또는 나노섬유들, 특히 본 발명에 따른 탄소나노튜브들로 강화된 고분자중합체에서는 도 2와 같이 삽입된 섬유 강화소재 사이의 크기 차이 때문에 탄소나노튜브들의 비표면(Specific Surfaces)들이 마이크로 섬유들 보다 훨씬 큰 비표면(Specific Surfaces)들을 가지게 된다.Thus, in FRP, the volume fraction of fiber in the total volume is large. However, in the polymer polymer reinforced with nanoparticles or nanofibres-reinforced-polymer (NRP) nanoparticles or nanofibers, in particular carbon nanotubes according to the present invention, to which nano-size reinforcement materials are added, not micro-size, Due to the size difference between the fiber reinforced materials inserted together, the specific surfaces of the carbon nanotubes have much larger specific surfaces than the micro fibers.
이 때문에 벌크폴리머(Bulk Polymer) 중합체에 삽입된 나노 섬유들 주위에 무시할 수 없는 부피를 가진 새로운 층, 즉 도 2의 (A)에서 보여진 것과 같이 물질 자체는 벌크폴리머 중합체와 같으나 그것의 기계적 성질은 나노 섬유의 우수한 기계적 성질에 의해 개선된 층인 난벌크 인터페이스(Non-bulk Interphase)(도 1 참조) 중간층이 생겨난다(도 3 참조).Because of this, the material itself is the same as the bulk polymer polymer, as shown in Figure 2 (A), with a new layer with a negligible volume around the nanofibers embedded in the bulk polymer polymer, but its mechanical properties are A non-bulk interphase (see FIG. 1) intermediate layer, which is an improved layer by the good mechanical properties of the nanofibers, results (see FIG. 3).
이와 같이, 탄소나노튜브 강화 중합체(CNTRP:Carbon Nanotubes-Reinforced-Polymer)의 경우 Non-bulk Interphase는 CNTRP 전체의 기계적 성질에 좋은 쪽으로 큰 영향을 끼치게 되는데, 본 발명에서는 1 개의 CNTRP Layer 층 또는 2 개의 CNTRP Layers 층들 또는 다른 탄소나노튜브 강화 재료층(Carbon Nanotubes-Reinforced-Material Layer)을 포함하는데, 이와 같은 구조로 삽입된 탄소나노튜브들을 둘러싸고 있는 무시할 수 없을 정도로 큰 부피비의 Non-bulk Interphase 들을 가진다.As such, in the case of carbon nanotube-reinforced polymers (CNTRP: Carbon Nanotubes-Reinforced-Polymer), non-bulk interphase has a great effect on the mechanical properties of the entire CNTRP. In the present invention, one CNTRP layer layer or two It includes CNTRP Layers layers or other Carbon Nanotubes-Reinforced-Material Layers, which have a non-negligible volumetric ratio of non-bulk interphases surrounding the inserted carbon nanotubes.
특히, 본 발명은 탄소나노튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체(CNTRPUP:Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer)를 주된 구성으로 이용하고 있는데, 이때 벌크폴리머로 폴리우레탄을 선택한 이유는 현재 투명장갑재료로 많이 쓰이고 있는 폴리카보네이트보다 더 방탄성능이 우수하기 때문으로 앞서 설명된 한 겹의 벽으로 이루어져 있으며 낱개로 떨어져 있는 탄소나노튜브의 놀라운 기계적 성질을 고려하면 특정한 한 겹의 벽으로 이루어져 있으며 낱개로 떨어져 있는 탄소나노튜브가 벌크폴리머인 폴리우레탄에 골고루 여러 방향을 가리키며 흩어져 있을 경우 이론상의 3-Dimensional Random Orientation Process 와 비슷한 공정을 거친 것과 같은 효과로 인하여 도 3과 같이 모든 방향에 대하여 균질한 방탄성능 및 기계적 성질을 가진 우수한 방탄재료를 만들 수 있음에 착안된 것이다.In particular, the present invention uses a carbon nanotube-reinforced polyurethane polymer (CNTRPUP: Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer) as the main configuration, and the reason why the polyurethane is selected as the bulk polymer is widely used as a transparent glove material. Because it has better ballistic performance than polycarbonate, it is composed of one layer of wall described above, and considering the amazing mechanical properties of carbon nanotubes separated from each other, it is composed of one layer of wall and separated carbon nano. When the tubes are scattered evenly in various directions on the polyurethane, which is a bulk polymer, the homogeneous ballistic performance and mechanical properties are uniform for all directions as shown in FIG. 3 due to the same effect as a process similar to the theoretical 3-Dimensional Random Orientation Process. Can make excellent bulletproof material It was conceived.
무엇보다도, 본 발명은 적탄으로부터 아군 장갑차의 방호능력을 극대화시킬 수 있어야 하는데, 특히 RPG-7에서 발사되는 성형작약탄과, 30mm 기관포탄으로부터차내에 탑승한 기계화보병들 또는 해병대원들과 각 차량들의 승무원들을 방호할 수 있어야 한다.Above all, the present invention should be able to maximize the protection capability of friendly armored vehicles from red bullets, especially molded peony shots fired from RPG-7, mechanized infantry or marines inboard from a 30mm cannon and each vehicle. They should be able to protect their crew.
또한, 장갑차에 공격을 가할 수 있는 다른 소화기 공격들에는 AK-47 소총 및 AKM 소총에서 발사되는 M-43 7.62 × 39mm 소총탄들, SVD 드라구노프반자동 저격총 및 PKM 기관총에서 발사되는 7.62 × 54mm Russian 탄들, NSV 차재(車載) 중기관총 및 Kord 6P50 차재(車載) 중기관총 및 KSV 대물저격총에서 발사되는 12.7 × 108mm (.50 Russian)탄들, RT-20 대물저격총에서 발사되는 20mm 기관포탄 등이 있다.In addition, other firearm attacks that can attack the armored vehicles include M-43 7.62 × 39 mm rifles fired from AK-47 and AKM rifles, 7.62 × 54 mm Russian bullets fired from SVD Dragunov semi-auto sniper rifles and PKM machine guns. 12.7 × 108mm (.50 Russian) shots from the NSV HV and Kord 6P50 HV and KSV Sniper sniper rifles, and 20mm machine guns from the RT-20 sniper rifle.
뿐만 아니라, 대표적인 적성국 헬리콥터인 Mi-24에 장착된 Yakushev-Borzov Gatling 기관총의 12.7mm 탄들, 그리고 전세계의 분쟁지역이면 어디든지 쉽게 구할 수 있는 RPG-7 발사기와 이에 사용되는 성형작약탄도 있다.In addition, there are 12.7 mm shots of the Yakushev-Borzov Gatling machine gun mounted on the Mi-24, a representative hostile helicopter, and the RPG-7 launcher that can be easily used anywhere in the conflict zones around the world, and also the use of the ammunition.
특히, 성형작약탄의 경우 장갑재를 충격하여 폭발시 구리로 된 라이너가 충격과 같이 함께 녹으면서 8000~9000 m/s의 매우 빠른 속도(약 Mach 25 정도)를 가지는 고온, 고압의 금속(구리)제트가 발생하고, 이 금속제트에 의해 금속장갑이 녹으면서 슬러그가 형성되지만 금속제트가 충분히 강할 경우 슬러그는 유체역학적인 거동을 보이며 옆으로 계속 밀려나고 마침내는 장갑판이 관통되며 내부의 기기 및 승무원에게 피해를 입히고, 장갑판 후면에 후면파쇄(Spall)을 동반하면서 2차 피해를 입히게 된다.Particularly, in the case of molded peony coal, the high-temperature, high-pressure metal (copper) has a very high speed (about Mach 25) of 8000 to 9000 m / s, while the copper liner melts together with the impact when it explodes. Jets are generated, and the metal jet melts the metal gloves, forming slugs, but when the metal jet is strong enough, the slug shows hydrodynamic behavior and is pushed to the side and finally the armor plate penetrates to the internal equipment and crew. Inflicts damage and causes secondary damage, accompanied by a backspall on the rear of the armor plate.
그런데, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체(CNTRPUP:Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer)로 된 장갑의 경우 방탄성능이 뛰어나지만 열가소성 성질을 가지므로 고열이 약간이라도 전달될 경우에는 치명적이기 때문에 성형작약탄의 금속제트에 극히 취약한 문제를 갖는다.However, in the case of gloves made of carbon nanotube-reinforced polyurethane polymer according to the present invention (CNTRPUP: Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer), the anti-ballistic performance is excellent, but since the thermoplastic property is high, even if a little heat is transmitted, it is fatal. Because of this, there is a problem that is extremely vulnerable to the metal jet of shaping coal.
이와 같이, 금속제트의 높은 열이 약간이라도 탄소나노튜브 강화 고분자중합체로 전달되면 안되기 때문에 TPS(Thermal Protection System)을 이루고 있는 내열물질(Insulation)이 굉장히 중요한 역할을 한다.As such, the high heat of the metal jet should not be transmitted to the carbon nanotube-reinforced polymer even at least, so the heat-resisting material forming the Thermal Protection System (TPS) plays a very important role.
그러므로, 금속제트로 녹일 수 없으면서 열전도율이 낮은 재료를 CNTRPUP 앞면에 TPS(Thermal Protection System)으로 배치하는 것이 굉장히 중요하며, 본 발명의 핵심사항이라고 볼 수 있다.Therefore, it is very important to arrange a material having low thermal conductivity as a TPS (Thermal Protection System) on the front surface of the CNTRPUP, which cannot be melted with a metal jet, and can be regarded as the core of the present invention.
다른 예로, 20mm Mk. 149 APDS(Armor Piercing Discarding Sabot)탄과 전차포에서 발사되는 APFSDS(Armor Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot)와 같은고속의 운동에너지탄관통자(Kinetic Energy Penetrator)가 균질방탄재료인 CNTRPUP 에 충격시 CNTRPUP의 경도가 관통자의 경도보다 낮기는 하나 탄소나노튜브로 인성(Toughness)이 강화되어 있으므로 관입이 생기기보다 응력파의 반사로 후면파쇄(Spall)또는 딱지 파쇄(Scabbing) 발생할 수 있으므로 이 현상들로 인하여 발생하는 후면파쇄들이나 딱지 파쇄들에 의해 탑승한 전투원이나 승무원이 부상당하는 것을 막기 위해서는 최신 케블러 방탄직물(Kevlar XP)을 적층하여 용융된 D3o라는 충격흡수재료를 충분히 침습(Fully Soaked and Intercalated)시켜 건조시킨 충분한 두께의 스폴라이너(Spall Liner)가 CNTRPUP의 후면에 부착되어야 한다.In another example, 20 mm Mk. 149 High speed kinetic energy penetrators, such as the Armor Piercing Discarding Sabot (APDS) bullets and the Armor Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot (APFSDS) fired from tank guns, penetrate the CNTRPUP's hardness when impacted by CNTRPUP, a homogeneous ballistic material. Although it is lower than the hardness of carbon nanotubes, toughness is strengthened with carbon nanotubes, so it is possible to cause back crushing or scattering due to reflection of stress wave rather than penetration, and thus back crushing caused by these phenomena. In order to prevent injuries to combatants or crew from injury caused by cracks or scabs, the latest Kevlar XPK (Layered Kevlar XP) is laminated to a sufficiently thick and sufficiently dried and melted impact absorbing material called D3o. Spall liners should be attached to the back of the CNTRPUP.
여기에서, D3o는 영국의 D3o Lab.이라는 재료연구소에서 개발한 물질(Non-Newtonian Fluid)로 매우 뛰어난 충격흡수능력을 가지고 있는데, 이 D3o를 용융시킨 후 높은 압력을 가하여 여러 겹의 케블러 방탄직물에 충분히 침습시켜 적층된 케블러 방탄직물들에서의 층과 층 사이, 섬유와 섬유 사이에 생기는 공간들을 용융된 D3o가 충분히 매울 수 있도록 한 후 건조시키면 스폴라이너(Spall Liner)로서의 방탄 성능에 더하여 뛰어난 충격흡수능력을 갖게 할 수 있다.
참고로, D3o는 www.D3o.com을 통해 확인할 수 있고, 입수를 위한 경로로서 D3o Lab사(영국)의 주소는 69 North Street Portslade East Sussex BN41 1DH이며, 전화번호는 +44 (0)1273 418 600이다.Here, D3o is a material (Non-Newtonian Fluid) developed by the British Institute of Materials (D3o Lab.), Which has a very good shock absorption ability. After melting the D3o, it is applied to multiple layers of Kevlar bulletproof fabric by applying high pressure. A sufficiently invasive layer of Kevlar kevlar fabrics between the layers and the spaces between the fibers and between the fibers allows the molten D3o to be sufficiently filled and dried to provide excellent impact absorption in addition to the ballistic performance as a spall liner. You can have the ability.
For reference, D3o can be found at www.D3o.com. As a source for access, D3o Labs (UK) is 69 North Street Portslade East Sussex BN41 1DH, and the phone number is +44 (0) 1273 418. 600.
앞서 언급한 성형작약탄에 대한 경우 금속제트에 녹지 않고 열전달율이 낮은 재료인 세라믹 재료를 CNTRPUP의 앞에 배치하면 되나 25mm 기관포나 30mm 기관포의운동에너지탄 관통자의 경우 경도가 높은 세라믹 재료에 충격하면서 관통자(Penetrator)가 파쇄되기는 하나 세라믹 재료가 취성 재료이므로 관통자를 망실시킴과 동시에 세라믹 재료 자신도 부서지면서 충격 에너지의 많은 부분을 흡수하게 된다.In the case of the above-mentioned molded peony coal, a ceramic material which is not melted in a metal jet and has a low heat transfer rate may be placed in front of the CNTRPUP. However, in the case of the kinetic energy bomb penetr of a 25mm or 30mm cannon, the penetrator ( Penetrator is broken, but since the ceramic material is brittle, it breaks through the penetrator and at the same time the ceramic material itself is broken and absorbs a large part of the impact energy.
이때 이용할 수 있는 재료로는 일반적으로 장갑판으로 많이 쓰이는 산화알루미늄 외에 탄화붕소, 탄화규소 등을 쓸 수 있다.In this case, as a material that can be used, boron carbide, silicon carbide, etc. may be used in addition to aluminum oxide, which is generally used as an armor plate.
만약, 이러한 운동에너지탄이 비교적 경도가 세라믹 장갑판보다 많이 낮은 CNTRPUP가 세라믹 장갑의 후면을 받치고 있는 경우 운동에너지탄이 충격했을 경우 경도가 높은 세라믹 판을 통과한 에너지가 경도가 낮은 CNTRPUP에 전달되면서 순간적인 응력에 의한 CNTRPUP층의 함몰, 또는 수축을 유발할 수 있고, 이렇게 된다면 세라믹 장갑판이 안쪽으로 변형을 하게 될 것이기 때문에 이 변형(Deformation)에 의해서 파괴될 수 있다.If the CNTRPUP has a lower hardness than the ceramic armor plate supporting the rear of the ceramic armor, when the kinetic energy impacts, the energy passing through the high hardness ceramic plate is transferred to the low hardness CNTRPUP. This can cause the CNTRPUP layer to collapse or contract due to stresses, which can then be destroyed by this deformation since the ceramic armor plate will deform inward.
이러한 현상을 막기 위해서는 "충격에너지의 단계적인 감소"를 위해 세라믹 장갑판과 CNTRPUP 사이에 CNTRPUP보다 방탄성능은 낮지만 경도가 높은 CNTRPCP(Carbon Nanotubes-Reinforced-Polycarbonate-Polymer:탄소나노튜브 강화 폴리카보네이트 고분자중합체) 층을 배열하여 CNTRPCP가 세라믹 장갑판이 운동에너지탄에 의해 충격되었을 때 후면을 받치고 있는 무른 물체 때문에 발생할 수 있는 큰 변형을 막아 쉽게 부서지는 것을 막을 수 있다.Carbon Nanotubes-Reinforced-Polycarbonate-Polymer (CNTRPCP), which has a lower antiballistic performance than CNTRPUP but a higher hardness between the ceramic armature and the CNTRPUP, is used to prevent this phenomenon. By arranging the layers, the CNTRPCP prevents the breakage easily by preventing the large deformations that may be caused by the soft objects supporting the back when the ceramic armor plate is impacted by kinetic energy bombs.
다시 말해, 이를 통해 "충격에너지의 단계적인 감소"를 구현시킬 수 있게 되는데, 세라믹 장갑판에서 흡수되고 남은 충격에너지의 일부는 세라믹보다 경도는 낮지만 세라믹이 변형에 의해 쉽게 부서지지 않을 수 있도록 후면을 뒷받침해주며 CNTRPUP 보다는 낮은 방탄성능을 가지지만 경도가 더 높고 마찬가지로 우수한 기계적 성질들을 가진 CNRPCP을 통과하며 다시 그 중 일부가 흡수되며, 흡수되고 남은 충격에너지의 일부 경도가 더 낮지만(무른) 기계적 성질이 우수한 방탄재료인 CNTRPUP에의해 다시 일부가 흡수되고, 그래도 남은 충격에너지가 있어서 CNTRPUP 후면에 반사되어 앞서 설명한 대로 후면파쇄와 딱지파쇄를 일으키면 이는 케블러 방탄직물 여러 겹을 겹친 후 미리 용융된 D3o 라는 충격흡수재료를 침습(浸濕)시켜 만든 스폴라이너(Spall Liner)로 피해를 최소화할 수 있게 된다.In other words, it is possible to realize a "gradual reduction of impact energy". Some of the remaining impact energy absorbed from the ceramic armor plate is lower in hardness than the ceramic, but the rear surface of the ceramic is not easily broken by deformation. Supports and has lower ballistic performance than CNTRPUP but passes through CNRPCP with higher hardness and similarly good mechanical properties, some of which is absorbed again, some of the absorbed and remaining impact energy is lower (soft) but mechanical Part of it is absorbed again by this excellent ballistic material, CNTRPUP, but there is still impact energy, which is reflected on the back of the CNTRPUP, causing back fracture and scab fracture as described above. Blood spliner made by invading the material To be able to be minimized.
한편, 세라믹 재료를 쓰면 성형작약탄으로부터 방호될 수 있으므로 일반적인 금속장갑판과 달리 성형작약탄의 금속제트를 무력화시키기 위한 ERA(Explosive Reactive Armor) 반발장갑타일들을 장갑판의 외면에 붙이지 않아도 된다.On the other hand, since the ceramic material can be protected from the molding peony, it is not necessary to attach ERA (Explosive Reactive Armor) repelling armor tiles to neutralize the metal jet of the molding peony unlike general metal armor.
즉, 세라믹 재료의 취성 때문에 장갑판이 같이 부서지는 현상을 막기 위해서는 세라믹 장갑판의 파괴인성(Fracture toughness)를 현저히 증가시켜야 하는데 이에 적합한 방법은 특정한 부피비의 탄소나노튜브 입자들을 세라믹 장갑판 안에 첨가하여 모든 방향을 향하여 골고루 흩어지게 하는 것으로 탄소나노튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체와 탄소나노튜브 강화 폴리카보네이트 고분자중합체에서의 경우와 같이 이론적인 3-Dimensional Random Orientation process와 비슷한 효과가 생기게 하여 모든 방향으로 균질하며 탄소나노튜브들의 우수한 기계적 성질들에 의해 파괴인성은 현저히 늘어나고 취성은 줄어들도록 탄소나노튜브 강화 세라믹 재료를 만드는 것이다.That is, in order to prevent the fracture of the armor plate due to the brittleness of the ceramic material, the fracture toughness of the ceramic armor plate must be significantly increased. A suitable method is to add a specific volume ratio of carbon nanotube particles into the ceramic armor plate to prevent all directions. Dispersion evenly toward the carbon nanotubes, similar to the theoretical 3-Dimensional Random Orientation process, as in the case of carbon nanotube reinforced polyurethane polymer and carbon nanotube reinforced polycarbonate polymer. Their excellent mechanical properties make carbon nanotube-reinforced ceramic materials so that fracture toughness increases significantly and brittleness decreases.
벌크 재료가 폴리우레탄이나 폴리카보네이트인 경우와 달리 세라믹인 경우에는 특정 부피비의 탄소나노튜브들과 세라믹재료의 원료가 되는 분말을 충분히 잘 섞어서 핫 프레싱(Hot pressing)이라는 과정을 통해 필요한 두께의 탄소나노튜브 강화 세라믹 재료를 제작할 수 있는데, 여기에서 핫 프레싱이란 분말 상태의 재료들에 열과 압력을 가해 서로 융합되게 만드는 것을 말한다.Unlike the case where the bulk material is polyurethane or polycarbonate, in the case of ceramics, carbon nanotubes having the required thickness through hot pressing by mixing the specific volume ratio of carbon nanotubes and the powder which is the raw material of the ceramic material are sufficiently mixed. Tube-reinforced ceramic materials can be fabricated, where hot pressing refers to the application of heat and pressure to powder materials to fuse them together.
쉽고 빠르게, 그리고 파손부위를 쉽게 교체할 수 있도록 장갑차량을 제작하기 위해서는 지금까지의 설계 및 제작방법과 달리 일정한 모양과 크기로 미리 성형된 층상이종(장갑 및 구조 겸용) 재료(Layered Hybrid (Armor &Structural) Materials)들을 이용하여 장갑차량의 파워트레인(Power Train)과 현수장치들을 제외한 부분들 중 상당한 부분을 조립하여 완성차량을 제조할 수도 있다.In order to manufacture an armored vehicle so that it can be replaced easily and quickly and easily, a layered heterogeneous (glove and structural) material preformed in a certain shape and size, unlike conventional designs and manufacturing methods, may be used. Materials can also be used to assemble a substantial portion of the armored vehicle's powertrain and suspension units to make a finished vehicle.
본 발명에 따른 층상이종재료는 미리 핫 프레싱 방법으로 성형된 탄소나노튜브 강화 세라믹 재료와 위에서 설명된 다른 재료들(CNTRPCP, CNTRPCP, 그리고 케블러 방탄직물을 적층한 후 용융된 D3o 충격흡수재료를 침습(浸濕)시켜서 만든 스폴라이너)을 이용하여 다음과 같이 제조될 수 있다.The layered dissimilar material according to the present invention invades the molten D3o shock absorbing material after laminating the carbon nanotube-reinforced ceramic material previously formed by a hot pressing method and other materials described above (CNTRPCP, CNTRPCP, and Kevlar ballistic fabric) Iii) can be manufactured as follows using a spliner).
먼저, CNTRPCP를 특정한 두께를 가진 판재형으로 만든다.First, CNTRPCP is made into a plate with a certain thickness.
그 다음, CNTRPUP를 특정한 두께를 가진 판재형으로 만든다.Next, the CNTRPUP is shaped into a plate with a certain thickness.
이어, 상기 CNTRPUP 재료의 후면에 케블러 직물들을 적층하고 D3o 충격흡수재료를 침습시켜 필요한 두께의 스폴라이너(Spall Liner)를 제작하여 판재형의 중간제품을 만든 후 미리 성형된 탄소나노튜브 강화 세라믹 재료의 후면과 맞도록 CNTRPCP, CNTRPUP와 (Kevlar XP + D3o) Spall Liner로 이루어진 중간제품을 정확히 레이저 절단하고, 이들을 에폭시 접합제로 접합한 다음 필요한 만큼의 열과 압력을 가해 단단히 접합하여 최종적인 4개의 방탄재료층으로 이루어진 층상구조의 이종(장갑 및 구조)재료를 제작한다.Subsequently, Kevlar fabrics are laminated on the back of the CNTRPUP material, and a D3o shock absorbing material is infiltrated to produce a spliner of a required thickness to produce a plate-shaped intermediate product, and then a preformed carbon nanotube-reinforced ceramic material. Intermediate products consisting of CNTRPCP, CNTRPUP and (Kevlar XP + D3o) Spall Liner are precisely laser cut to match the backside, bonded with epoxy adhesive, and then firmly bonded by applying the required heat and pressure to the final four layers of bulletproof material Manufactures heterogeneous (gloves and structural) materials of layered structure.
즉, 본 발명에 따른 층상구조의 이종장갑재료는 도 5에서와 같이, 탄소나노튜브 강화 세라믹층(100)과, 상기 탄소나노튜브 강화 세라믹층(100)의 하면에 순차접합되는 CNTRPCP층(200) 및 CNTRPUP층(300) 및 상기 CNTRPUP층(300)의 하면에 접합되는 스폴라이너층(400)을 포함하여 구성된다.That is, the heterogeneous glove material having a layered structure according to the present invention is a
이때, 상기 탄소나노튜브 강화 세라믹층(100)은 미리 핫 프레싱 방법으로 성형되며, 상기 스폴라이너층(400)은 케블러 방탄직물 여러 겹을 겹친 후 미리 용융된 D3o 라는 충격흡수재료를 침습(浸濕)시켜 이루어진다.At this time, the carbon nanotube-reinforced
이렇게 제조된 증상구조의 이종장갑재료를 이용하여 장갑차량의 차체로 제작하거나 장갑판으로 만들어 이용할 수 있다.By using the heterogeneous glove material of the symptom structure thus prepared, it can be made into the body of an armored vehicle or made into an armor plate.
이에 더하여, 본 발명에 따른 장갑차가 적에게 쉽게 발견되지 않고 적의 진행경로에 매복하고 있다가 이를 모르고 지나치는 적의 장갑차량에 기습공격을 가할 수 있으면 더욱 좋다.In addition, the armored vehicle according to the present invention is not easily found by the enemy, but ambushes to the enemy's progress path, and it is better if a surprise attack can be applied to the armored vehicle of the enemy.
이를 위해서는 기도비닉이 요구되는데, 장갑차의 경우 엔진을 구동시키면 엔진에서 발생하는 뜨거운 열 때문에 적의 지상, 항공 또는 인공위성을 이용한 열상센서에 탐지될 수 있고, 스웨덴의 스트릭스 열상유도식 박격포탄과 같은 무기체계로부터 공격받을 수 있다.To do this, air conduction is required. In case of armored vehicles, the engine can be detected by thermal sensors using ground, aviation, or satellites due to the hot heat generated by the engine, and weapons such as Sweden's Strix thermal induced mortar shell. Can be attacked by the system.
또한, 장갑차 내에는 무전기 및 컴퓨터 항법장치, 야간주행을 위한 야시장비 등의 전자기기들이 배치되어 있고, 또 무인포탑이 설치되어 있을 경우 이를 위한 구동장치 및 주야간광증폭 및 열영상 조준장치, 사격통제장치가 설치되며 무장이 25mm 또는 30mm 기관포나 Gatling Gun 게틀링기관포 또는 게틀링 기관총이면 포를 발사하는데도 전기가 요구된다.In addition, electronic devices such as walkie-talkie and computer navigation system, night vision equipment for night driving are arranged in the armored vehicle, and if there is an unmanned turret installed, driving device, day and night light amplification and thermal imaging aiming device, fire control If the device is installed and armed with a 25mm or 30mm cannon, Gatling Gun Gatling Gun or Gatling Machine Gun, electricity is also required to fire the gun.
예컨대, 아프가니스탄과 같은 곳에서는 산악지형이며 적군의 야간탐지 장비가 없거나 낙후되어 있으므로 미군들은 Surefire사에서 생산되며 무기에 장착되어 탄착점을 비춰주는 HEELLFIRE라는 대형 Weapon Light를 이용한다. 그리고, 야간에는 이 Weapon Light에 적외선 필터를 부착하고 있으며, 전원은 자동차나 장갑차의 배터리에 연결할 수 있도록 12V로 되어 있다.For example, in places like Afghanistan, because of the mountainous terrain and lack or lack of enemy nighttime detection, US forces use a large Weapon Light called HEELLFIRE, produced by Surefire and mounted on weapons to illuminate impact points. At night, the Weapon Light is equipped with an infrared filter, and the power supply is 12V for connection to the battery of a car or armored vehicle.
그렇다면, 이러한 무인사격장치, 웨폰라이트 들을 장갑차량 내부의 배터리에 연결하여 이용하려면 계속 엔진을 돌려서 배터리를 충전해줘야 하며 만약 장갑차가 적의 이동로에 조용히 숨어있다가 공격을 하려면 엔진을 끄고 기도비닉을 유지하며 장갑차량의 차체를 냉각시켜 열상관측기구와 같은 적의 탐지수단에 탐지되지 않으면서도 계속하여 앞에서 언급한 전투장비들을 배터리를 이용해 작동시켜야 함으로 배터리의 전기가 빨리 소진되게 되는 한계를 갖게 된다.Then, if you want to use these unmanned firearms and weapon lights to connect the battery inside the armored vehicle, you have to keep turning the engine to recharge the battery. If the armored vehicle hides quietly in the enemy's path, then turn off the engine and maintain the prayer binge. In addition, since the body of the armored vehicle is cooled and not detected by enemy detection means such as a thermal observation instrument, the aforementioned combat equipment must be operated by a battery, thereby limiting the battery's power consumption.
이에, 태양전지들을 장갑차의 외부에 부착하고 내부에 여분의 대용량 리튬-이온 배터리 같은 고성능 배터리를 탑재하여 주간에 계속 이 배터리를 자동으로 충전시키는 형태를 사용할 수 있다.Thus, the solar cells can be attached to the outside of the armored vehicle and a high-performance battery such as an extra large capacity lithium-ion battery can be used to automatically charge the battery continuously during the day.
이 경우, 본 발명에 따른 층상구조의 이종장갑재료를 이용한 블럭을 제작할 때 일부 블럭의 세라믹으로 된 외부 표면에 PCB 기판을 부착하고 태양전지들을 부착하여 태양광을 통한 충전이 가능한 구조를 구현할 수 있다.In this case, when fabricating a block using a layered dissimilar glove material according to the present invention, by attaching a PCB substrate to the outer surface of the ceramic of some blocks and attaching solar cells can be implemented a structure that can be charged through the sunlight. .
이때, 태양전지는 폴리우레탄 투명방탄재를 이용하여 보호할 수 있는데, 폴리우레탄 투명방탄재는 표면 때문에 빛이 반사되어 적에게 쉽게 관측될 수 있으므로 이를 막기 위해 표면을 매트(Mat) 처리하여 빛이 반사되는 것을 막을 수 있다.At this time, the solar cell can be protected by using a polyurethane transparent bulletproof material, the polyurethane transparent bulletproof material is reflected light due to the surface can be easily observed by the enemy, so the light is reflected by matting the surface to prevent this Can be prevented.
물론, 태양전지가 부착된 이종장갑 블럭은 가능한 공격을 덜 받을 수 있도록 장갑차의 상부 무인포탑 뒤쪽으로 배열하고, 양측면의 뒤쪽의 피탄 확률이 적은 부위에 부착하는 것이 바람직하다.Of course, the heterogeneous gloves block attached to the solar cell is preferably arranged behind the upper unmanned turret of the armored vehicle so as to be less susceptible to attack, and attached to the portion of the rear with low probability of shotguns.
장갑차나 전차의 각 면에 대한 피탄확률은 이미 확률통계이론을 이용하여 장갑차량의 어느 부분의 장갑을 더 부착하여야 하며 어느 부분은 덜 부착해도 되는지 결정하는 방법이 오랜 기간 동안 쓰여왔다.The probability of shots on each side of armored vehicles or tanks has long been used to determine which parts of armored vehicles should be attached more and which parts may be less, using probabilistic statistical theory.
그러므로, 이 방법을 이용하여 피탄될 확률이 적은 곳들에 태양전지가 부착된 장갑블럭들을 부착하여 주간에는 배터리를 계속 충전시키고 야간에는 작전에 필요한 장비들을 구동시킬 수 있다.Therefore, this method can be used to attach armored blocks with solar cells to places where it is less likely to be shot, allowing the battery to continue to be charged during the day and to drive the necessary equipment at night.
전술한 내용들을 무인포탑 및 포탄의 자동장전장치와 결합하여 수송기를 이용해 분쟁지역에 쉽게 전개할 수 있는 소형, 경량 탱크의 개발에 적용할 수 있다.
The above can be combined with unmanned turrets and shell autoloaders to apply to the development of small, lightweight tanks that can be easily deployed in conflict zones by means of transport.
100 : 탄소나노튜브 강화 세라믹층
200 : CNTRPCP층
300 : CNTRPUP층
400 : 스폴라이너층100: carbon nanotube reinforced ceramic layer
200: CNTRPCP layer
300: CNTRPUP layer
400: spliner layer
Claims (3)
상기 탄소나노튜브 강화 세라믹층(100)의 하면에 접합제를 통해 가열 가압되어 접합된 탄소나노튜브 강화 폴리카보네이트 고분자중합체로 이루어진 탄소나노튜브 강화 폴리카보네이트 고분자중합체(CNTRPCP:Carbon Nanotubes-Reinforced-Polycarbonate-Polymer)층(200)과;
상기 탄소나노튜브 강화 폴리카보네이트 고분자중합체(CNTRPCP:Carbon Nanotubes-Reinforced-Polycarbonate-Polymer)층(200)의 하면에 접합제를 통해 가열 가압되어 접합된 탄소나도튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체로 이루어진 탄소나노튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체(CNTRPUP:Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer)(300)층과;
상기 탄소나노튜브 강화 폴리우레탄 고분자중합체(CNTRPUP:Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer)(300)층의 하면에 접합제로 가열 가압되어 접합되고, 충격을 흡수하여 후면파쇄와 딱지파쇄를 방지하는 스폴라이너층(Spall Liner Layer)(400)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장갑차량용 층상이종장갑재.
A carbon nanotube reinforced ceramic layer 100 formed by hot pressing a carbon nanotube reinforced ceramic material;
Carbon nanotube-reinforced polycarbonate polymer (CNTRPCP: Carbon Nanotubes-Reinforced-Polycarbonate-) made of carbon nanotube-reinforced polycarbonate polymer polymer bonded to the bottom surface of the carbon nanotube-reinforced ceramic layer 100 by heat and pressure bonding through a bonding agent Polymer) layer 200;
Carbon nanotubes made of a carbon nanotube-reinforced polyurethane polymer polymer bonded to the lower surface of the carbon nanotube-reinforced polycarbonate polymer (CNTRPCP: Carbon Nanotubes-Reinforced-Polycarbonate-Polymer) layer 200 by heat pressing through a binder A layer of reinforced polyurethane polymer (CNTRPUP: Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer) 300;
The spliner which is bonded to the lower surface of the carbon nanotube-reinforced polyurethane polymer (CNTRPUP: Carbon Nanotubes-Reinforced-Polyurethane-Polymer) layer 300 by pressing with a binder and absorbs shock to prevent back fracture and scab fracture. Layered armored vehicle layered armor material, characterized in that comprises a layer (Spall Liner Layer) (400).
상기 스폴라이너층(400)은 여러 겹으로 적층된 케블러 방탄직물과, 상기 케블러 방탄직물 사이 사이에 침습된 충격흡수용 D3o(입수처: 영국의 D3o Lab사에서 출시하는 전단농후화 액체 중 하나이며, 홈페이지는 www.D3o.com, 전화번호는 +44 (0)1273 418 600번임)로 이루어진 것을 특징으로 하는 장갑차량용 층상이종장갑재.
The method according to claim 1;
The spooler layer 400 is one of the shear thickening liquid released by D3o Lab, a shock absorbing D3o (obtained from D3o Lab, UK) between the Kevlar bulletproof fabric laminated in multiple layers and the Kevlar bulletproof fabric , Homepage is www.D3o.com, phone number +44 (0) 1273 418 600) layered armored vehicle armored vehicle, characterized in that consisting of.
상기 탄소나노튜브 강화 세라믹층(100)의 일부에는 태양전지가 부착되고, 상기 태양전지는 폴리우레탄 투명 방탄재로 보호되며, 상기 폴리우레탄 투명 방탄재의 표면은 빛의 반사를 방지하도록 매트(Mat)처리된 것을 특징으로 하는 장갑차량용 층상이종장갑재.The method according to claim 1;
A portion of the carbon nanotube-reinforced ceramic layer 100 is attached to a solar cell, the solar cell is protected with a polyurethane transparent bulletproof material, the surface of the polyurethane transparent bulletproof material mat to prevent the reflection of light (Mat) Layered heterogeneous armor for armored vehicle, characterized in that the treated.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100074554A KR101247948B1 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Light Weight Layered Nano-Composites Hybrid Armor Material For Armored Vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020100074554A KR101247948B1 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Light Weight Layered Nano-Composites Hybrid Armor Material For Armored Vehicles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120012545A KR20120012545A (en) | 2012-02-10 |
| KR101247948B1 true KR101247948B1 (en) | 2013-04-02 |
Family
ID=45836404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020100074554A KR101247948B1 (en) | 2010-08-02 | 2010-08-02 | Light Weight Layered Nano-Composites Hybrid Armor Material For Armored Vehicles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101247948B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101882088B1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-07-25 | 중앙대학교 산학협력단 | Manufacturing method of composite material protecting structure using nano structure |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102008505B1 (en) | 2018-01-16 | 2019-08-08 | 국방과학연구소 | Flexible amor and manufacturing method thereof |
| CN114750469A (en) * | 2022-03-28 | 2022-07-15 | 广东亚太新材料科技有限公司 | Anti-elastic composite material containing negative Poisson's ratio ceramic structure and preparation method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0163782A1 (en) * | 1983-04-13 | 1985-12-11 | Wico Corporation | Pushbutton actuator assembly |
| US20040247808A1 (en) | 2003-06-03 | 2004-12-09 | Cooper Christopher H. | Fused nanostructure material |
| US20050158551A1 (en) | 2001-09-19 | 2005-07-21 | Rhoads James E. | Anti-ballistic nanotube structures |
-
2010
- 2010-08-02 KR KR1020100074554A patent/KR101247948B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0163782A1 (en) * | 1983-04-13 | 1985-12-11 | Wico Corporation | Pushbutton actuator assembly |
| US20050158551A1 (en) | 2001-09-19 | 2005-07-21 | Rhoads James E. | Anti-ballistic nanotube structures |
| US20040247808A1 (en) | 2003-06-03 | 2004-12-09 | Cooper Christopher H. | Fused nanostructure material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101882088B1 (en) * | 2016-08-30 | 2018-07-25 | 중앙대학교 산학협력단 | Manufacturing method of composite material protecting structure using nano structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120012545A (en) | 2012-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2431710C (en) | Laminated armor | |
| US7546796B2 (en) | Armor and method of making same | |
| KR100529534B1 (en) | Ceramic bodies for use in composite armor | |
| US7322267B1 (en) | Enhanced light weight armor system with reactive properties | |
| Fink | Performance metrics for composite integral armor | |
| KR101505511B1 (en) | Ballistic projectile armour | |
| AU2002223998A1 (en) | Laminated armor | |
| IL124085A (en) | Composite armor panel | |
| CA2943081A1 (en) | Lightweight enhanced ballistic armor system | |
| KR100529535B1 (en) | Composite armor panel | |
| US9109858B1 (en) | Amphibious armor | |
| KR101247948B1 (en) | Light Weight Layered Nano-Composites Hybrid Armor Material For Armored Vehicles | |
| Kumar et al. | Nanomaterials-enabled lightweight military platforms | |
| KR101231616B1 (en) | Light Weight Nano-Composites Hybrid Hard Armor for Personnel Protection | |
| KR20170081870A (en) | Lightweight Armor | |
| Umair et al. | Personal and structural protection | |
| Sathyaraj et al. | Spectra Fibre Reinforced Composite-A Review | |
| Schwartz | Ballistic protection for ground vehicles, human personnel, and habitats | |
| Zhu et al. | Applications of advanced composite materials in bullet-proof fields and their study | |
| WO2006129133A1 (en) | Bullet-proof armour effective against small arms and production method thereof | |
| Mishra et al. | Materials and Technologies for Personal Protection Systems (PPSs) | |
| CN103727843A (en) | Self-healing bulletproof composite material | |
| Skaggs et al. | Armor of the Future: Spider Webs, Buckyballs, Nanotubes, and Beyond | |
| AU743578B2 (en) | Composite armor panel | |
| TIMÁROVÁ | LIGHTWEIGHT ARMOR AND ITS USE ON THE BATTLEFIELD |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160307 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170511 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180302 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200220 Year of fee payment: 8 |