유도탄의 보호덮개, 이를 구비하는 유도탄 및 유도탄의 충격완화방법{PROTECTIVE COVER OF MISSILE, MISSILE HAVING THE SAME AND IMPACT RELIEF METHOD OF MISSILE}
본 발명의 실시예들은 유도탄의 전방에 배치되어, 비행 및 입수시 유도탄을 보호하는 쉘 조립체, 이를 구비하는 유도탄의 보호덮개, 이를 구비하는 유도탄 및 유도탄의 충격완화방법과 관련된다.
수중에서 임무를 수행하는 입수체, 예를 들면 어뢰와 같은 입수체를 항공기에서 발사하는 경우에는 낙하산을 사용하여 일정 이하의 입수속도 및 입수각을 구형하여 입수체를 입수충격으로부터 보호하고 있다. 그러나, 수직발사로켓 형태의 대잠유도무기체계와 같이 낙하산이 전개되는 고도가 높은 경우에는 입수체의 입수각이 수직에 근접하게 되고 입수속도 또한 낙하산의 많은 설계제약으로 인하여 일정 이상으로 줄이기 어려운 문제점이 존재한다. 일반적으로, 로켓으로 발사되어 입수되는 수중무기는 발사에서 입수까지 유도탄 전면부를 다양한 외력으로부터 보호하기 위하여 보호덮개가 장착된다. 이 보호덮개는 발사시에 발사관 덮개 파열 과정에서 큰 충격하중이 전면에 작용하고, 비행시에는 유도탄의 전체 외부면에 공기 압력이 작용한다. 또한 입수시에는 큰 충격이 발생하게 된다. 따라서, 발사 및 입수시에 다양한 외력으로부터 유도탄을 보호하기 위한 장치가 고려될 수 있다.
본 발명의 일실시예들은 유도탄의 전방에 조립되어 전방 하중 혹은 외부압력에 강하고, 내부 압력에는 일정 압력 이상에서 여러 조각으로 원활하게 파열되도록 하는 보호덮개를 제공하기 위한 것이다. 또한, 전자적 장치없이 간단한 기구적 구성에 의하여 충격을 완화시킬 수 있는 메카니즘을 구비한 유도탄을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 보호덮개는 복수의 지지체를 포함하며, 일단은 밀폐면을 형성하고, 타단은 개구된 중공의 원통으로 형성되는 쉘조립체와, 상기 쉘조립체의 내부에 수용되는 완충공 및 상기 쉘조립체의 밀폐면과 결합하여, 유체의 유입을 막는 밀폐판을 포함한다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 쉘조립체는 상기 쉘의 내주면에 부착되며, 축방향 하중을 지지하기 위하여 형성되는 제1지지체와, 상기 제1지지체와 결합하며, 횡방향 팽압에 의하여 제1지지체와 분리되고, 상기 쉘에 횡방향 팽압을 전달하는 제2지지체를 포함한다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 횡방향 팽압은 밀폐면에 압력을 가해지면, 상기 완충공이 상기 압력에 의하여 축방향으로 압축되고, 횡방향으로 팽창되면서 형성된다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 쉘의 내주면에 내주면을 따라 등간격으로 복수의 쐐기형의 홈이 형성된다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 쉘은 횡방향으로 팽압이 발생하는 경우, 제2지지체로부터 횡방향 하중을 전달받아, 상기 홈에 균열이 발생하여 쉘이 복수의 조각으로 분리되도록, 상기 제 1지지체 또는 제 2지지체가 분리되어 형성된다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 쉘의 일단의 내주면에 형성된 홀과 상기 홀에 의하여 탄성적으로 지지되는 볼에 의하여 결합이 이루어지는 메탈팁을 더 포함한다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 쉘은 공기의 저항을 감소하도록 상기 장착면으로 갈수록 단면적이 좁아지는 유선형으로 형성된다. 또한 상기한 과제를 실현하기 위하여, 본 발명은 탄두부와, 상기 탄두부의 일단 또는 양단과 결합하여 목표를 타격하도록 비행경로 수정 및 방향전환장치를 조정하는 유도조정장치부를 포함하는 피운반체와, 상기 피운반체에 동력을 전달하는 운반체 및 상기 피운반체와 결합되어, 유도탄의 입수시 충격을 흡수 및 완화하는 상기한 보호덮개를 포함하는 유도탄을 개시한다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 유도탄은 상기 피운반체에 충격이 가해지는 것을 완화하고, 상기 쉘의 파열시 쉘파편에 의한 손상을 방지하도록, 상기 완충공과 상기 피운반체의 사이에 보호패드를 더 포함한다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 피운반체와 상기 보호덮개간의 결합은 체결밴드에 의하여 이루어진다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 피운반체의 일단에는 낙하시 낙하속도를 감속시키도록 형성되는 낙하산 조립체가 결합된다. 본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 낙하산 조립체에 의하여 낙하산이 전개되는 경우에 발생하는 관성에 의하여, 상기 쉘의 내주면과 결합된 메탈팁이 분리되도록 상기 메탈팁을 탄성적으로 지지하는 스프링을 더 구비한다. 또한 상기한 과제를 실현하기 위하여, 본 발명은 운반체가 피운반체로부터 분리되면서, 낙하산 조립체로부터 낙하산이 펼쳐지는 단계와, 상기 낙하산이 펼쳐지면서 전개 충격력이 발생하고, 그 관성에 의하여 보호덮개의 쉘로부터 메탈팁이 분리되는 단계와, 상기 운반체가 입수되면서 상기 보호덮개의 전면에 위치한 밀폐판에 압력이 가해지는 단계와, 상기 밀폐판에 가해지는 압력에 의하여 상기 보호덮개 내의 완충공이 충격을 흡수 및 완화하면서 횡방향으로 팽창하는 단계 및 상기 완충공의 팽창으로 인하여, 상기 쉘의 홈에 균열이 발생하면서, 복수의 조각으로 분리되는 단계를 포함하는, 유도탄의 입수시 충격을 완화하는 고속 입수 유도탄의 충격완화방법을 개시한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 보호덮개는 발사 및 비행시에는 견고하게 유도탄의 전방체를 보호하고, 입수시에는 충격을 완충하도록 파열됨으로써, 정밀타격을 목표로 하는 유도탄의 기계 또는 전자장치들이 신뢰성을 유지하도록 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따르는 보호덮개의 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따르는 보호덮개에 사용되는 쉘 조립체의 사시도.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따르는 보호덮개가 입수시 충격을 완화하는 메카니즘을 도시한 개념도.
도 4는 도 1에서 메탈팁이 분리된 상태에서의 보호덮개의 개념도.
도 5a 내지 도 5d는 도 1의 메탈팁 분리과정을 순차대로 도시한 상태도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따르는 보호덮개를 구비하는 유도탄의 개념도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따르는 유도탄의 보호덮개, 이를 구비하는 유도탄 및 고속 입수 유도탄의 충격완화방법에 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 일실시예에 따르는 보호덮개(100)의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따르는 보호덮개(100)에 사용되는 쉘조립체(130)의 사시도이고, 도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따르는 보호덮개(100)가 입수시 충격을 완화하는 메카니즘을 도시한 개념도이다. 도 1을 참조하면, 보호덮개(100)는 쉘조립체(130), 완충공(150) 및 밀폐판(120)을 포함한다. 쉘조립체(130)는 쉘(134), 제1지지체(131) 및 제2지지체(132)를 포함한다. 쉘(134)은 유도탄의 전방을 보호하는 조립체의 외부몸체를 이루는 껍질로서, 두께 약 1 ~ 10 mm 정도의 플라스틱 복합재이고, 일단은 장착면을 구비하고 타단은 개구된 중공을 구비하는 원통 형상이다. 쉘(134)은 공기의 저항을 감소하도록 상단으로 갈수록 단면적이 좁아지는 유선형으로 형성된다. 쉘(134)은 유도탄의 상부와 결합하여, 외부의 충격으로부터 유도탄을 보호하는 역할을 한다. 쉘(134)의 상부의 장착면에는 메탈팁(Metal Tip, 110)이 더 부착되어, 유도탄을 외력으로부터 보호할 수 있다. 쉘(134)의 상부의 일단에 형성되는 입구면은 축방향 하중을 지지하도록, 보강프레임이 형성된다. 입구면은 내부로 구부러져 제1지지체(131)와 맞닿아, 축방향 하중을 제1지지체(131)에 전달한다. 쉘(134)의 내부의 팽압 또는 횡방향 하중에 의하여, 쉘(134)이 복수의 조각으로 분리되도록 쉘(134)의 입구면 또는 내주면의 원주를 등각으로 분할하여 배치되는 쐐기모양의 홈이 형성된다. 일 예로 쉘(134)의 내주면을 따라 전체길이에 걸쳐서 45도 간격(내주면을 8등분한 간격)으로 8개의 쐐기형의 홈을 구비할 수 있다. 또한 이에 맞추어 내주면에 지지체들이 홈이 파여 있는 라인을 경계로 8등분으로 분리되어 부착된다. 지지체들은 원통형으로 형성되는 것이 아니라, 도시한 바와 같이, 홈을 따라 분리되는 쉘(134) 조각에 크기 및 형상에 맞추어 각각 부착된다. 다수의 지지체를 형성하여 쉘조립체(130)를 형성하는 경우 파열에 의한 압력분산이 잘 이루어 지나, 축방향 압축하중에 취약할 수 있고, 다수개의 부품 및 조립공정의 추가로 인하여 경제성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 제1지지체(131)는 쉘(134)의 내주면에 부착되어, 축방향의 하중을 지지하게 된다. 최소한의 크기와 중량으로 하중을 지지하기 위하여, 'H'자나 'ㄱ'자 형상을 취한다. 제2지지체(132)는 쉘(134)의 내주면에 부착되고, 제1지지체(131)와 결합하여, 제1지지체(131)로부터의 축방향 하중을 지지하거나, 횡방향 팽압이 발생하면 제1지지와 분리되고, 쉘(134)에 횡방향 압력을 전달한다. 제2지지체(132)는 최소한의 크기와 중량으로 하중을 지지하기 위하여, 'H'자나 'ㄱ'자 형상을 취한다. 일 예로, 쉘(134)에는 제2지지체(132)와 함께 쉘(134)내부의 횡방향 팽압을 쉘(134)의 내주면에 전달하는 제3지지체(133)가 형성될 수 있다. 제3지지체(133)는 제2지지체(132)와 마찬가지로 축방향 하중과 횡방향 하중을 동시에 지지할 수 있도록, 'ㄱ'자 형상을 취한다. 제2지지체(132)에 비하여, 'H'자 형상의 경우에는 큰 압축하중을 지지하는 데 적합한 구조이고, 축방향으로 하중을 덜 가해지므로, 'ㄱ'자 형상을 취하는 것이 바람직하다. 쉘(134)의 장착면은 밀폐면과 결합하는데, 밀폐면에는 밀폐판(120)이 형성되어, 유체 즉, 유도탄이 입수시 해수 또는 육수의 유입을 막는다. 완충공(150)은 탄성을 갖도록, 우레탄 복합소재를 다수의 공기주머니를 포함하도록 발포하여 이루어지고, 쉘(134)의 전면부에 발생하는 급격한 압력의 변화에 대응하여, 완충공(150) 자체가 압축 또는 팽창되어 충격을 흡수 또는 완화하도록 형성된다. 도 3a 내지 도 3b에서 도시한 바와 같이, 완충공(150)은 쉘(134)의 내부의 지지체들과 맞닿도록 배치되고, 충격이 가해지면 축방향으로 압축되고, 횡방향으로 팽창하여 쉘(134)의 지지체들을 밀어낸다. 이로 인하여 쉘조립체(130)의 홈에 균열이 발생하면서, 순간적으로 쉘(134)들이 복수의 조각으로 분리되면서, 파열되도록 하여 압력을 분산하면서, 충격을 흡수 또는 완화하게 된다. 도 4은 도 1에서 메탈팁(110)이 분리된 상태에서의 보호덮개(100)의 개념도이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 1의 메탈팁(110) 분리과정을 순차대로 도시한 상태도이다. 메탈팁(110)은 금속재질로 이루어져, 유도탄의 보관 및 운용시 손상이 일어나지 않도록 유도탄의 상부를 보호하는 역할을 한다. 메탈팁(110)은 내부에 홀을 구비하고, 홀의 내부에 형성된 스프링에 의하여 탄성적으로 지지되는 볼과, 볼을 수용하는 쉘(134)의 내주면의 홀에 의하여, 메탈팁(110)과 보호덮개(100) 또는 쉘(134)이 결합한다. 메탈팁(110)은 유도탄의 낙하산의 전개되는 순간에 발생하는 관성에 의하여 보호덮개(100)로부터 분리된다. 도 5a 내지 도 5d 에서 보는 바와 같이, 쉘(134)의 내주면에 형성된 홈에 스프링(111)에 의하여 볼(112)이 탄성적으로 지지되고 있다가, 낙하산 전개시의 순간적인 전개충격력과 급속한 가속도의 변화에 의해 발생하는 관성에 의하여, 볼(112)이 빠져나오면서 메탈팁(110)이 보호덮개(100)로부터 분리되는 것이다. 도 6은 본 발명과 관련한 보호덮개(100)의 다른 일 실시예를 나타내는 개념도로서, 유도탄에 보호덮개(100)가 장착된 상태에서의 실시상태를 도시한 것이다. 본 실시예에서는 앞선 실시예와 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 도시한 바와 같이 유도탄은 피운반체(200), 운반체(300) 및 상기한 보호덮개(100)를 포함한다. 피운반체(200)는 탄두부와 상기 탄두부의 일단 또는 양단과 결합하여 유도탄이 목표를 타격하도록 비행경로 수정 및 방향전환장치를 조정하는 유도조정장치부를 포함하여 이루어진다. 탄두부는 목표에 대하여 물리, 화학 또는 생물학적 타격 등을 입히는 수단을 구비하는 탄두를 포함한다. 유도조정장치부는 레이돔, 탐색기, 항법시스템 및 유도조정장치 등을 포함하여 형성되는 데, 주로 탄두부의 뒤에 배치되거나, 상기 구성요소가 분리되어 탄두부의 앞뒤에 배치된다. 일 예로 피운반체(200)는 스크류를 추진수단으로 하는 어뢰가 사용될 수 있다. 또한 피운반체(200)에 충격이 가해지는 것을 완화하고, 쉘(134)의 파열시 쉘파편에 의한 손상을 방지하도록, 상기 완충공(150)과 상기 피운반체(200)의 사이에 보호패드(160)를 더 형성할 수 있다. 일 예로 상기 피운반체(200)의 일단에는 유도탄의 낙하시 낙하속도를 감속시키도록 형성되는 낙하산 조립에가 결합될 수 있다. 또한, 피운반체(200)와의 체결을 위하여 고무 재질의 체결밴드(170)가 보호덮개(100)의 후면에 존재한다. 운반체(300)는 피운반체(200)에 동력을 전달하는 것으로서, 주로 고체연료를 사용하며, 추진방식에 따라 램제트기관 또는 스크램제트기관이 이용될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따르는 고속입수 유도탄의 충격완화방법은 다음과 같다. 유도탄이 목표지점에 이르러, 피운반체(200)로부터 운반체(300)가 분리된다. 이 때 낙하산 조립체로부터 낙하산이 전개되고, 전개시의 충격 또는 관성에 의하여 보호덮개(100)의 전면부에 부착된 메탈팁(110)이 쉘(134)로부터 떨어져 나간다. 고공에서 피운반체(200)로부터 분리되어 수면으로 낙하하는 유도탄의 경우, 유도탄 자체의 무게와 속도로 인하여, 입수시 유도탄의 전면부에 매우 큰 유체 압력이 발생한다. 이 때, 운반체(300)가 입수되면서 유체압력이 쉘조립체(130) 전면에 위치한 밀폐판(120)에 압력이 가해진다. 밀폐판(120)에 가해지는 압력에 의하여 쉘조립체(130) 내부가 충격을 흡수 또는 완충하면서 쉘조립체(130) 내주면에 위치한 횡방향 압력을 지지하는 지지체를 밀어낸다. 이 밀어내는 힘으로 인하여 쉘(134)의 홈에 균열이 발생하면서, 쉘(134)이 복수의 조각으로 분리된다. 분리되는 조각들은 유도탄의 탄두에 손상을 가하지 않으면서, 파열되어 유도탄으로부터 떨어져 나간다, 이러한 일련의 과정을 통하여, 유도탄의 입수시 유도탄의 전면부에 큰 유체압력이 형성되어 유도탄에 손상을 일으키기 전에, 쉘조립체(130)가 파열되면서, 압력을 분산시키고, 초기 충격을 완화한다. 상기한 쉘조립체(130)를 구비한 유도탄을 고공에서 낙하하여 입수시키는 실험을 한 결과, 쉘(134)이 두께 2 mm, 외경 330 mm, 길이 500 mm로 형성되는 경우 4000 kgf의 축방향 하중을 지지할 수 있으며, 3 기압 이상의 내부압력에 의하여 쉘조립체(130)의 홈에 파열이 시작되고, 홈을 따라 쉘(134)이 균등하게 분리되어 충격을 흡수 또는 완화하는 것을 확인할 수 있었다. 상기와 같은 유도탄의 보호덮개, 이를 구비하는 유도탄 및 고속 입수 유도탄의 충격완화방법은 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. |
