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KR102589075B1 - 스마트 포탄 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 내주연에 강선이 형성된 포신에 장착되고, 군사적 타겟 영역을 복수의 비산체들을 이용하여 타격하도록 형성되는 스마트 포탄은, 상기 비산체들이 내장된 탄두부; 외주에 하나 이상의 홈을 구비하여 상기 탄두부를 덮도록 결합되고, 상기 타겟 영역에 근접한 상태에서 상기 탄두부와의 상대적인 회전 속도차에 의해 상기 탄두부로부터 분리되는 덮개부; 및 상기 탄두부에 추진력을 제공하는 추진부를 포함한다.

Description

스마트 포탄{SMART SHELL}
본 발명의 일실시예들은 드론이나 무인 비행체 등을 요격할 수 있는 스마트 포탄에 관한 것이다.
국내외에서 드론이나 무인 비행체를 이용하여 군사시설이나 민간시설을 정찰하거나 공격하는 케이스가 늘어나고 있다. 드론이나 무인 비행체는 육안이나 레이더 등을 이용하여 탐지하고 미사일이나 대공포 등 대공 방어 시스템을 이용하여 요격할 수 있다.
국내의 경우 기존 레이더 시스템에 신호처리 기법을 개선하여 무인항공기 또는 드론을 탐지하는 방법 사용하고 있고 해외의 경우 별도 유인 헬기를 동원하여 그물로 포획하는 방법 사용하고 있다. 일부 시설에서 광학 장비 등으로 드론을 탐지, 추적하고, 그물 등을 이용하여 포획하는 방법을 사용하였으나, 위협적인 공격에 대해 제거하는 방법이 미비하고 원거리에 있는 탐지 표적이 드론인지, 새인지 또는 클러터인지를 정확하게 식별하는 능력이 미비하며, 빠른 속도로 이동하여 공격하는 드론(무인항공기)에 대해서는 제거 방법 등이 미비하다는 문제점이 있다.
드론이나 무인 비행체를 제거하기 위해 값 비싼 미사일을 이용할 수는 없기에 본 발명에서는 기존의 대공포를 포함하는 대공시스템에 사용되는 포탄을 개량하여 드론이나 무인 비행체 뿐만 아니라 타겟 영역 내 하나 이상의 목표를 요격할 수 있는 새로운 방안을 고려하고자 한다.
한국등록특허 제10-2158122호 (2020.09.23)
본 발명의 일 목적은 보다 향상된 구조를 갖으며 타겟영역 내 하나 이상의 목표물이나 회피 기동을 하는 목표를 요격할 수 있는 스마트 포탄을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 내주연에 강선이 형성된 포신에 장착되고, 군사적 타겟 영역을 복수의 비산체들을 이용하여 타격하도록 형성되는 스마트 포탄은, 상기 비산체들이 내장된 탄두부; 외주에 하나 이상의 홈을 구비하여 상기 탄두부를 덮도록 결합되고, 상기 타겟 영역에 근접한 상태에서 상기 탄두부와의 상대적인 회전 속도차에 의해 상기 탄두부로부터 분리되는 덮개부; 및 상기 탄두부에 추진력을 제공하는 추진부를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 홈들의 적어도 일부를 덮어 상기 홈들의 형상을 한정하도록 상기 덮개부에 결합되는 속도조절 조립체를 더 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 속도조절 조립체는, 상기 홈을 덮는 커버부; 상기 덮개부에 결합되는 결합부; 및 상기 커버부와 상기 결합부를 서로 연결하고, 상기 커버부 및 상기 결합부에 비해 상대적으로 얇은 단면을 갖도록 형성되는 연결부를 포함한다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 커버부와 상기 홈 사이는 서로 일정 간격으로 이격되도록 형성되고, 상기 커버부의 일측은 타측에 비해 보다 두텁게 형성된다.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 덮개부와 상기 탄두부 사이에 삽입되는 실링부를 더 포함하고, 상기 실링부는 상기 회전 속도차가 일정 이상일 때 파손되도록 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 스마트 포탄은 타겟 영역의 하나 이상의 목표를 동시에 타격하거나 회피기동을 하는 비행체를 효과적으로 요격할 수 있다.
또한 기존의 포를 이용하여 보다 저렴하게 포를 이용한 공중 방어망을 구성할 수 있다.
그리고, 포탄에 내장되는 추진체나 덮개부의 홈 등을 교체하여 타겟에 따라 효과적인 방어망을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 포탄이 발사된 이후 각 단계를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 포탄의 개념도.
도 3은 도 2에 도시된 연결부의 평면도, 측면도 및 A-A'를 따라 절단 상태에서의 단면도를 도시한 도면들.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 스마트 포탄의 개념도.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시 예를 도면을 참고하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시 예에 한정되지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 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 스마트 포탄(100)이 발사된 이후 각 단계를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 포탄(100)의 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 연결부의 평면도, 측면도 및 A-A'를 따라 절단 상태에서의 단면도를 도시한 도면들이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 스마트 포탄(100)은 탄두부(120), 덮개부(110) 및 추진부(130)를 포함한다.
탄두부(120)는 비산체(P)들이 내장되는 제1부(122)와 후술하는 덮개부(110)가 분리될 때 활성화되는 신관 및 고폭약이 내장되는 제2부(123)를 포함하여 형성된다. 비산체(P)들은 적어도 일부가 금속재질로 형성되어, 고폭약의 폭발시 전방으로 비산되어 목표물(T)을 타격할 수 있도록 형성된다.
덮개부(110)는 탄두부(120)의 상부를 덮도록 탄두부(120)에 분리가능하게 결합된다. 덮개부(110)는 내주에 나사홈이 형성되고 탄두부(120)는 이에 대응하여 상부 외주에 나사산이 형성될 수 있다. 이와 달리, 도 2에 도시되지 않았지만 별도의 실시예로 덮개부(110) 중 일부가 탄두부(120)에 삽입되도록 형성될 수도 있다. 이 경우 탄두부(120)의 내주에 나사홈이 형성되고 덮개부(110)의 외주에 나사산이 형성될 수도 있다.
덮개부(110)는 외주에 하나 이상의 홈(111)을 구비하는데, 이러한 홈(111)은 강선형 포탄에서 포탄의 탄두부(120)와 상대적인 회전속도의 차이를 유발한다. 예를 들어, 탄두부(120)가 1의 회전속도를 가질 때, 덮개부(110)는 홈(111)으로 인해 0.8의 회전속도를 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 포탄이 발사된 이후 포탄이 타겟 영역(R)에 근접할 때 포탄이 최고속도에 도달한 후 점진적으로 속도가 떨어지는데, 이 때 공기의 저항에 의해 탄두부(120)에 비해 덮개부(110)의 회전속도가 급격히 감소한다.
이로 인해, 덮개부(110)가 탄두부(120)로부터 분리될 수 있다. 즉, 특정 위치에서 덮개부(110)가 탄두부(120)로부터 분리되고, 분리시 점화되는 내장된 고폭약의 폭발로 타겟 영역(R)에 하나 이상의 비산체(P)를 발사할 수 있게 된다.
덮개부(110)의 회전속도는 덮개부(110)의 외주에 형성된 홈(111)의 형상이나 위치에 따라 달라질 수 있다. 덮개부(110)의 회전속도와 덮개부(110)가 탄두부(120)로부터 분리되는 시점을 조절하기 위해 속도조절 조립체(115)가 덮개부(110)의 적어도 일부를 덮도록 덮개부(110)에 결합된다. 속도조절 조립체(115)는 덮개부(110)에 형성된 홈(111)의 형상을 한정하도록 형성된다. 속도조절 조립체(115)는 커버부(114), 결합부(112) 및 연결부(113)를 포함한다. 커버부(114)는 속도조절 조립체(115)에서 홈(111)을 덮는 부분이고, 결합부(112)는 속도조절 조립체(115)가 덮개부(110)에 결합되는 부분이다. 커버부(114)와 결합부(112)를 연결하도록 연결부(113)가 형성되는데, 연결부(113)는 결합부(112)나 커버부(114)에 비해 보다 얇은 단면을 갖도록 형성된다. 일정 회전속도에서 공기저항에 의해 연결부(113)가 홈(111)의 내측이 아닌 외측으로 절곡되도록 유도하기 위함이다.
도 3을 참조하면 커버부(114)의 일측(114b)은 타측(114a)에 비해 보다 두텁게 형성된다. 연결부(113)가 외측으로 절곡되는 경우 커버부(114)에 편심을 유도하여 회전시 보다 많은 공기저항을 발생시키기 위함이다. 덮개부(110)가 좌측에서 우측으로 회전한다면 좌측이 두텁게 형성되는 일측이 된다. 보다 많이 공기저항을 받고 와류에 의해 진동을 유발하기 위함이다.
덮개부(110)와 탄두부(120) 사이에는 내부 기밀을 유지하도록 실링부가 형성될 수 있다. 실링부를 형성하는 재질은 고무 또는 합성수지나 금속 재질이 될 수 있다.
추진부(130)는 추진장약과 점화약을 내장하여 포에 장착된 공기가 점화약을 격침시킴으로써 전방으로 발사된다. 포탄의 비행시 자세를 유지하는 방식에 따라 활강형과 강선형으로 구분되는데, 본 발명의 경우 활강형이나 강선형 모두 적용이 가능하나 강선형에 보다 적합하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따르는 스마트 포탄의 개념도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따르는 스마트 포탄(200)은 탄두부(220), 덮개부(210) 및 추진부(230)를 포함한다.
탄두부(220)는 비산체(P)들이 내장되는 제1부(222)를 구비한다.
덮개부(210)는 탄두부(220)의 상부를 덮도록 탄두부(220)에 분리가능하게 결합된다. 덮개부(210)는 내주에 나사홈이 형성되고 탄두부(220)는 이에 대응하여 상부 외주에 나사산이 형성될 수 있다.
덮개부(210)는 외주에 다수의 홈(211) 또는 돌기(211)을 구비하는데, 이러한 홈(211) 또는 돌기(211)는 강선형 포탄에서 포탄의 탄두부(220)와 상대적인 회전속도의 차이를 유발한다.
덮개부(210)와 탄두부(220) 사이에는 내부 기밀을 유지하도록 실링부(240)가 형성될 수 있다. 실링부(240)를 형성하는 재질은 고무 또는 합성수지나 금속 재질이 될 수 있다. 실링부(240)는 덮개부(210)와 탄두부(220)의 회전 속도차가 일정 이상일 때 파손되도록 형성된다.
추진부(230)는 추진장약과 점화약을 내장하여 포에 장착된 공기가 점화약을 격침시킴으로써 전방으로 발사된다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따르는 스마트 포탄(100)이 타겟영역에 존재하는 목표물(T)을 제거하는 일 예를 설명하면 다음과 같다.
일자 원형의 포신에 스마트 포탄(100)을 장착하고 공이가 추진부(130)의 후단을 격발하여 점화약을 점화시킨다. 점화되면서 발생된 화염은 추진부(130)의 후단에 형성된 화염공을 통해 방출되면서 추진장약을 점화시킨다. 추진장약은 연소되면서 화염을 발생시키고 화염은 탄두부(120)를 밀어 추진력을 제공한다. 포탄이 발사된 이후 포탄이 타겟 영역(R)에 근접할 때 포탄이 최고속도에 도달한 후 점진적으로 속도가 떨어지는데, 이 때 공기의 저항에 의해 탄두부(120)에 비해 덮개부(110)의 회전속도가 급격히 감소한다. 탄두부(120)와 덮개부(110)의 회전속도 차이에 의해, 덮개부(110)가 탄두부(120)로부터 분리된다. 덮개부(110)가 분리되면서 신관을 활성화시키고, 활성화된 신관은 고폭약을 점화시킨다. 고폭약의 점화로 인해 발생된 압력은 타겟 영역(R)에 하나 이상의 비산체(P)를 발사한다.
이와 달리, 탄두부에 고폭약이 없는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 덮개부(110)가 일정 조건에서 탄두부로부터 분리되면서 내장된 비산체가 타겟 영역으로 발산될 수도 있다.
이로 인해, 타겟 영역(R)의 하나 이상의 목표물(T)을 동시에 타격하거나 회피기동을 하는 비행체를 요격할 수 있게 된다.
상기와 같이 설명된 스마트 포탄은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (5)

  1. 내주연에 강선이 형성된 포신에 장착되고, 군사적 타겟 영역을 복수의 비산체들을 이용하여 타격하도록 형성되는 스마트 포탄에 있어서,
    상기 스마트 포탄은,
    상기 비산체들이 내장된 탄두부;
    외주에 홈 또는 돌기를 구비하여 상기 탄두부를 덮도록 결합되고, 상기 타겟 영역에 근접한 상태에서 상기 탄두부와의 상대적인 회전 속도차에 의해 상기 탄두부로부터 분리되는 덮개부; 및
    상기 탄두부에 추진력을 제공하는 추진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 포탄.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈의 적어도 일부를 덮어 상기 홈의 형상을 한정하도록 상기 덮개부에 결합되는 속도조절 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 포탄.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 속도조절 조립체는,
    상기 홈을 덮는 커버부;
    상기 덮개부에 결합되는 결합부; 및
    상기 커버부와 상기 결합부를 서로 연결하고, 상기 커버부 및 상기 결합부에 비해 상대적으로 얇은 단면을 갖도록 형성되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 포탄.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 커버부의 일측은 타측에 비해 보다 두텁게 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 포탄.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 덮개부와 상기 탄두부 사이에 삽입되는 실링부를 더 포함하고,
    상기 실링부는 상기 회전 속도차가 일정 이상일 때 파손되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 포탄.
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