KR101374745B1 - 동압 생성장치 및 이를 구비하는 총포의 동압 시험 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동압 생성장치 및 이를 구비하는 총포의 동압 시험 시스템에 관한 것으로, 상기 동압 생성장치는, 포신뭉치에 장착되는 제1 포신과, 적어도 일부가 상기 제1 포신의 일단에 수용되며 추진제의 연소에 의하여 동압을 발생하는 추진모듈과, 상기 제1 포신보다 작은 직경으로 형성되어 상기 제1 포신의 내부에 삽입되며 탄두를 수용하도록 이루어지는 제2 포신과, 상기 동압의 발생시에 밀폐를 유지하도록 상기 추진모듈과 상기 제2 포신의 사이에 배치되는 어댑터 링, 및 상기 제2 포신이 이동되는 것을 제한하도록 상기 제1 포신에 장착되어 상기 제2 포신을 지지하는 멈춤모듈을 포함한다. 이에 의하여 실제 사격없이(주퇴복좌가 없이) 초고압 동압을 생성하는 장치가 구현된다.

Description

동압 생성장치 및 이를 구비하는 총포의 동압 시험 시스템{DEVICE FOR GENERATING DYNAMIC PRESSURE AND EXPERIMENTAL SYSTEM OF GUN HAVING THE SAME}

본 발명은 사격시에 발생하는 초고압의 동압을 모사하는 동압 생성장치에 관한 것이다.

초고압 동압(Ultrahigh Dynamic Pressure)이란 변화하는 압력의 최고 값이 75,000psi 이상으로 발생하는 압력으로 총포/탄약분야에서 100,000psi이상의 강내압력의 동적 이력특성을 가지는 압력을 말한다.

초고압 동압에 대한 연구는 무기체계의 안전성과 전투효율성을 위해 미국, 독일등과 같은 선진국에서 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 초고압 동압에 대한 연구를 위하여 실제 사격을 하면 많은 비용이 소요된다. 따라서, 실제 사격없이 초고압 동압을 생성하는 장치가 개발된다면 초고압 동압 현상에 대한 심도깊은 연구가 가능하게 될 것이다.

이에 반해, 초고압인 12만 psi를 발생시킬 수 있는 동압 생성장치에 대한 개발은 국내외에서 아직까지 이루어지지 않고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안한 것으로서, 실제 사격없이(주퇴복좌가 없이) 초고압 동압을 생성하는 동압 생성장치 및 이를 구비하는 총포의 동압 시험 시스템을 제공하기 위한 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 동압 생성장치는, 포신뭉치에 장착되는 제1 포신과, 상기 제1 포신의 일단에 형성되는 포미부분과, 적어도 일부가 상기 포미부분에 수용되며 추진제의 연소에 의하여 동압을 발생하는 추진모듈과, 상기 제1 포신보다 작은 직경으로 형성되어 상기 제1 포신의 내부에 삽입되며, 탄두를 수용하도록 이루어지는 제2 포신과, 상기 동압의 발생시에 밀폐를 유지하도록 상기 추진모듈과 상기 제2 포신의 사이에 배치되는 어댑터 링, 및 상기 제2 포신이 이동되는 것을 제한하도록 상기 제1 포신에 장착되어 상기 제2 포신을 지지하는 멈춤모듈을 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 추진모듈은, 상기 추진제가 채워지며 상기 포미부분에 수용되는 소진탄피, 및 상기 소진탄피의 일단에 배치되어 상기 추진제를 점화시키는 뇌관을 포함한다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 제1 및 제2 포신의 사이를 채우도록, 상기 제1 포신에는 부싱이 삽입되며 상기 제2 포신은 상기 부싱의 중공부분에 삽입된다. 상기 제2 포신의 일단은 상기 어댑터 링에 끼워지고, 상기 어댑터 링은 상기 부싱의 일단을 지지하며, 상기 제2 포신의 외주면에는 상기 부싱을 고정시키도록 고정너트가 장착될 수 있다. 상기 고정너트는 상기 부싱 및 멈춤모듈의 사이에 고정될 수 있다.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 멈춤모듈은, 상기 제1 포신의 일단에 장착되어 상기 제2 포신을 지지하는 제1 지지부재, 및 상기 제1 포신의 외주면에 체결되어 상기 제1 지지부재를 지지하는 제2 지지부재를 포함한다. 상기 제1 및 제2 지지부재는 각각 상기 탄두가 발사되도록 상기 제2 포신의 중공부분과 연통되는 관통공들을 구비한다.

본 발명과 관련한 또 다른 일 예에 따르면, 상기 포신뭉치의 하부가 하부 지지대에 의하여 지지되도록, 상기 하부 지지대의 상단에는 상기 포신뭉치가 장착된다.

또한, 본 발명은, 동압센서 및 상기 동압 생성장치를 포함하고, 상기 동압 생성장치는 총포의 거동을 모사하도록 상기 동압센서에 의하여 감지되는 동압을 생성하는 총포의 동압 시험 시스템을 제시한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 동압 생성장치에 의하면, 12만 psi의 동압이 발생하는 실 사격시험의 모사가 가능하게 된다. 이를 통해 동압 정밀계측을 위한 기반기술이 마련되었으며, 다음과 같은 연구가 가능할 것으로 판단된다.

첫째, 동압센서의 위치 및 시간에 따른 초고압 동압현상 연구가 가능하다.

둘째, 동압센서에 대한 제조사별, 유형별 센서특성 연구와 내구성 및 경년 변화에 따른 특성연구가 가능할 것으로 판단된다.

셋째, 센서의 소형화 및 저가 생산 등을 위한 제작 기술 확보가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 동압 생성장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 동압 생성장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 동압 생성장치에 이용된 탄두와 추진모듈의 실제 사진.
도 4는 도 2의 어댑터 링의 실제사진.

이하, 본 발명에 관련된 동압 생성장치 및 이를 구비하는 총포의 동압 시험 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 동압 생성장치를 나타내는 사시도이다.

도 1을 참조하면, 동압 생성장치(100)는 하부지지대(110)에 포신뭉치(120)가 장착됨에 따라 형성된다.

하부지지대(110)의 베이스(111)에는 외부장치에 견고히 결합될 수 있도록 복수의 관통공들(112)이 형성된다. 상기 베이스(111)에서 프레임 구조물(113)이 돌출되며, 상기 프레임 구조물(113)의 상단에는 포신뭉치(120)가 장착된다.

도시에 따르면, 상기 동압 생성장치(100)는 별도의 주퇴복좌 메커니즘이 없이 사격이 가능하며, 초고압 동압을 생성하는 구조로 이루어진다. 이하, 주퇴복좌 메커니즘이 없이 초고압 동압을 생성하는 구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 동압 생성장치의 단면도이고, 도 3은 본 발명의 동압 생성장치에 이용된 탄두와 추진모듈의 실제 사진이고, 도 4는 도 2의 어댑터 링의 실제사진이다.

본 도면들을 참조하면, 동압 생성장치(100)는 제1 포신(131), 추진모듈(140), 제2 포신(132), 어댑터 링(133) 및 멈춤모듈(150)을 포함한다.

제1 포신(131)은 포신뭉치에 장착되며, 사격시 발생되는 12만psi에 견딜 수 있도록 예를 들어, 120mm K2무장에 사용되는 포열이 될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 포신(131)은 K2무장의 폐쇄기를 기준으로 약 1m정도 남겨 놓고 그 외 부분은 잘라냄에 따라 형성될 수 있다. 제2 포신(132)은 상기 제1 포신보다 작은 직경으로 형성되어, 상기 제1 포신(131)의 내부에 삽입된다. 상기 제2 포신(132)은 탄약에 소요되는 비용 절감과 시험효율 증대를 위해 구비되며, 예를 들어 40mm 포열이 될 수 있다. 제2 포신(132)에는 탄두(134)가 장착될 수 있으며, 상기 탄두(134)로 K40 포신내부에 사용될 수 있는 연습탄두가 적용될 수 있다.

이와 같이, 120mm K2무장을 사용한 동압 생성장치(100)는 주퇴복좌기가 사용되지 않기 때문에 사격후 발생되는 큰 주퇴력이 하부 지지대(110, 도 1 참도)에서 직접작용하므로 구조적 내구성이 중요하다. 이하, 이러한 구조적 내구성을 만족시킬 수 있는 본 발명의 상세 구조에 대하여 설명한다.

먼저, 추진제(143)가 연소되는 포미부분(135)은 연소시 3,000℃에 달하는 고온과 작게는 수만에서 십만 psi 수준의 압력조건인 극한환경에 견딜수 있도록 내면 전체구간에 있어 도금 두께 편차가 없도록 균일성을 유지하여 크롬도금이 적용된다.

포미부분(135)은 제1 포신의 일단에 형성되며, 포미부분(135)에는 추진모듈(140)이 배치되며, 추진모듈(140)은 소진탄피(141) 및 뇌관(142)을 포함한다. 소진탄피(141)에는 상기 추진제(143)가 채워지며, 뇌관(142)이 소진탄피(141)의 일단에 배치되어 상기 추진제(143)를 점화시키게 된다.

보다 구체적인 예로서, 소진탄피(141)에는 포미부분(135)에서 연소될 수 있도록 제작된 120mm 전차탄약용 소진탄피와 스터브 케이스가 이용되며, 추진제는 M10단공 추진제가 사용될 수 있다.

이와 같이, 동압 생성장치(100)는 서로 다른 직경의 제1 및 제2 포신(131, 132)이 조립되기 때문에 사격진행시 초고압가스 밀폐가 중요한 설계인자로 고려되어 졌다. 특히, 초고압이 될수록 포열내부 접합부나 이음부분의 밀봉이 중요하다.

도시에 의하면, 상기 제1 및 제2 포신(131, 132)의 사이를 채우도록, 상기 제1 포신(131)에는 부싱(136)이 삽입되며, 상기 제2 포신(132)은 상기 부싱부싱(136)의 중공부분에 삽입된다.

상기 제2 포신(132)의 일단은 어댑터 링(133)에 끼워지고, 상기 어댑터 링(133)은 상기 부싱(136)의 일단을 지지한다. 또한, 상기 제2 포신(132)의 외주면에는 상기 부싱(136)을 고정시키도록 고정너트(137)가 장착된다.

어댑터 링(133)은 동압의 발생시에 밀폐를 유지하도록 상기 추진모듈(140)과 제2 포신(132)의 사이에 배치된다.

상기 어댑터 링(133)은, 예를 들어 윌스링(wills-ring)이 사용될 수 있다. 윌스링은 압축복원성이 좋고 압축변형이 적으며, 초고압 가스발생시 체적변화나 열화가 적다. 최대 145,000psi 압력과 850℃까지 견딜수 있으며 부식이나 화학제에 의한 영향을 덜 받는다. 또한 고온시에 노화라든가, 저온시에 탄성저하가 적으며 장시간의 사용에 견디는 내구성 및 내마모성이 풍부한 재료로 구성되어졌다.

멈춤모듈(150)은 상기 제2 포신(132)이 이동되는 것을 제한하도록 상기 제1 포신(131)에 장착되어 상기 제2 포신(132)을 지지한다.

도시에 의하면, 상기 고정너트(137)는 상기 부싱(136) 및 멈춤모듈(150)의 사이에 고정되며, 상기 멈춤모듈(150)은 제1 및 제2 지지부재(151, 152)로 이루어진다.

제1 지지부재(151)는 상기 제1 포신(131)의 일단에 장착되어 상기 제2 포신(132)을 지지하도록 형성되고, 제2 지지부재(152)는 상기 제1 포신(131)의 외주면에 체결되어 상기 제1 지지부재(151)를 지지하도록 이루어진다. 상기 제1 및 제2 지지부재(151, 152)는 각각 탄두(134)가 발사되도록 상기 제2 포신(132)의 중공부분과 연통되는 관통공들(151a, 152a)을 구비한다.

상기와 같이 구성되는 동압 생성장치와 관련하여, 예비 설계 등을 통해 무장 및 하부지지대의 구조특성과 탄약연소 특성(강내 탄도해석)을 시뮬레이션한 후 실제 가용성시험을 통해 무장, 탄약, 하부지지대에 대한 성능이 확인되었다.

또한, 상기와 같이 구성되는 동압 생성장치는 총포의 거동을 모사하게 된다. 따라서, 상기 동압 생성장치에서 발생하는 동압을 감지하도록 동압센서가 상기 동압 생성장치에 장착되면, 총포의 동압 시험 시스템(미도시)이 구현될 수 있다. 이러한 동압 시험 시스템에 의하여, 초고압 동압 현상에 대한 특성이나, 동압센서 자체에 대한 특성이 연구될 수 있다.

상기와 같은 동압 생성장치 및 이를 구비하는 총포의 동압 시험 시스템은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (9)

1. 포신뭉치에 장착되는 제1 포신;
   상기 제1 포신의 일단에 형성되는 포미부분;
   적어도 일부가 상기 포미부분에 수용되며, 추진제의 연소에 의하여 동압을 발생하는 추진모듈;
   상기 제1 포신보다 작은 직경으로 형성되어, 상기 제1 포신의 내부에 삽입되며, 탄두를 수용하도록 이루어지는 제2 포신;
   상기 동압의 발생시에 밀폐를 유지하도록 상기 추진모듈과 상기 제2 포신의 사이에 배치되는 어댑터 링; 및
   상기 제2 포신이 이동되는 것을 제한하도록 상기 제1 포신에 장착되어 상기 제2 포신을 지지하는 멈춤모듈을 포함하는 동압 생성장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 추진모듈은,
   상기 추진제가 채워지며, 상기 포미부분에 수용되는 소진탄피; 및
   상기 소진탄피의 일단에 배치되어, 상기 추진제를 점화시키는 뇌관을 포함하는 동압 생성장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 포신의 사이를 채우도록, 상기 제1 포신에는 부싱이 삽입되며, 상기 제2 포신은 상기 부싱의 중공부분에 삽입되는 것을 특징으로 하는 동압 생성장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 포신의 일단은 상기 어댑터 링에 끼워지고, 상기 어댑터 링은 상기 부싱의 일단을 지지하며, 상기 제2 포신의 외주면에는 상기 부싱을 고정시키도록 고정너트가 장착되는 것을 특징으로 하는 동압 생성장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 고정너트는 상기 부싱 및 멈춤모듈의 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 동압 생성장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 멈춤모듈은,
   상기 제1 포신의 일단에 장착되어 상기 제2 포신을 지지하는 제1 지지부재; 및
   상기 제1 포신의 외주면에 체결되어 상기 제1 지지부재를 지지하는 제2 지지부재를 포함하는 동압 생성장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 지지부재는 각각 상기 탄두가 발사되도록 상기 제2 포신의 중공부분과 연통되는 관통공들을 구비하는 것을 특징으로 하는 동압 생성장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 포신뭉치의 하부를 지지하도록 상단에 상기 포신뭉치가 장착되는 하부지지대를 더 포함하는 동압 생성장치.
9. 동압센서; 및
   총포의 거동을 모사하도록 상기 동압센서에 의하여 감지되는 동압을 생성하며, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따르는 동압 생성장치를 포함하는 총포의 동압 시험 시스템.

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