KR101555920B1 - 전기 장갑 및 이를 구비하는 방호 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전자기력을 이용하여 성형작약탄의 금속제트에 변형을 가하도록 상기 금속제트의 통과 시 펄스전류를 발생시키는 전극부, 및 상기 전극부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 와이어를 구비하며 상기 전극부를 통과한 상기 금속제트의 경로 상에 배치되는 와이어 폭발부를 포함하고, 상기 와이어는, 상기 전극부를 통과한 상기 금속제트에 남아있는 관통능력을 감쇄시키기 위하여 상기 펄스전류를 인가받아 폭발(explosion)하며 파편 및 상기 폭발에 의한 에너지를 상기 금속제트에 가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 장갑을 제공한다.

Description

전기 장갑 및 이를 구비하는 방호 시스템{ELECTRIC ARMOR AND PROTECTION SYSTEM}

본 발명은 전자기력을 이용하여 대전차 로켓탄의 공격을 방호하는 전기 장갑 및 이를 구비하는 방호 시스템에 관한 것이다.

전투차량은 외부 위협으로부터 승무원과 차량의 내부 기능을 보호하기 위해 장갑(armor)으로 보호된다. 전투차량에 대한 대표적인 외부 위협으로는 대전차 로켓탄인 RPG-7이 있다. RPG-7의 탄두는 성형작약탄으로 표적에 충돌하면 탄두에 설치된 압전소자(piezoelectric element)가 작동하여 수천볼트의 기전력을 발생시키고 이에 의해 고폭약의 폭발이 이루어진다. 이러한 폭발에 의해 금속 라이너가 변형되면서 선단의 속도가 약 7km/s 이상인 초고속의 금속제트(metal jet)가 생성되며 이 제트에 의해 표적이 관통된다.

성형작약탄 탄두를 장착한 RPG-7을 방호하는 장갑으로는 폭발형 반응 장갑(explosive reactive armor)이 있는데 성형작약탄에 대해 높은 방호성능을 발휘하지만 폭발력이 강력하여 차량구조의 손상과 차량 주변의 아군에 피해를 입힐 수 있다. 최근에는 폭발형 반응 장갑의 이러한 단점을 개선한 비활성 반응장갑이 개발되었거나 개발중에 있다. 한편 금속 비행판에 의한 기계적인 간섭으로 제트의 성능을 감소시키는 폭발형 반응장갑 및 비활성 반응장갑과 달리 전기에너지를 성형작약탄의 금속 제트에 가하여 제트의 성능을 감소시키는 새로운 개념의 전기 장갑 기술이 개발되고 있다.

전기 장갑에서 제트에 고전압 대전류를 통전시키는 방법은 펄스전원장치에 연결되어 고전압으로 충전된 두 장의 전극판을 일정한 간격으로 나란히 배열한 상태에서 제트가 첫 번째 전극판을 관통하고 두 번째 전극판에 도달하게 되면 도전체인 제트가 두 전극판 사이에서 연결되므로 고전압의 전류가 제트에 흐르게 된다. 제트에 수십 ㎸의 고전압 대전류가 인가되면 전자기력의 작용에 의해 제트가 개개의 입자로 분리되고 반경방향으로도 팽창하여 질량과 밀도가 감소되기 때문에 관통성능이 크게 감소된다.

그러나 제트 선단부는 7∼8km/s의 매우 빠른 속도로 전극판을 관통하기 때문에 전기에너지를 받을 시간이 충분치 않아서 관통성능이 감소되지 않는다. 이는 전기 장갑이 극복해야 할 과제이다. 따라서, 전자기력을 이용하여 성형작약탄의 금속제트를 교란시킴에 있어서, 초고속으로 이동하는 금속제트 선단부의 관통력을 효과적으로 감쇄시킬 수 있는 전기 장갑의 개발이 고려될 수 있다.

본 발명의 일 목적은, 전자기력에 의한 교란을 충분히 받지 못한 금속제트 선단부의 관통력을 효과적으로 감쇄시킬 수 있는 전기 장갑을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장갑은, 전자기력을 이용하여 성형작약탄의 금속제트에 변형을 가하도록 상기 금속제트의 통과 시 펄스전류를 발생시키는 전극부, 및 상기 전극부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 와이어를 구비하며 상기 전극부를 통과한 상기 금속제트의 경로 상에 배치되는 와이어 폭발부를 포함하고, 상기 와이어는, 상기 전극부를 통과한 상기 금속제트에 남아있는 관통능력을 감쇄시키기 위하여 상기 펄스전류를 인가받아 폭발(explosion)하며 파편 및 상기 폭발에 의한 에너지를 상기 금속제트에 가하도록 형성된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 전극부는, 상기 금속제트가 순차적으로 통과되도록 서로 이격되게 배치되는 제1 전극판과 제2 전극판, 및 상기 제1 및 제2 전극판과 각각 전기적으로 연결되고 상기 금속제트에 의해 상기 제1 및 제2 전극판이 단락(short circuit)되면 상기 금속제트에 인가되는 상기 펄스전류를 발생시키는 축전기를 포함할 수 있다.

상기 전기 장갑은, 상기 제2 전극판과 이격되게 배치되는 제3 전극판을 더 포함할 수 있고, 상기 와이어는, 양단부가 각각 상기 제2 및 제3 전극판에 고정되며 상기 단락에 의해 상기 펄스전류를 인가받도록 이루어질 수 있다.

상기 와이어는, 복수로 구비되어 상기 제2 및 제3 전극판 사이에서 배열(array)을 이루도록 배치될 수 있다.

상기 와이어는, 서로 교차되는 영역을 구비하며 상기 배열을 이룰 수 있다.

상기 와이어는, 일 방향으로 휘어지는 영역을 구비하며 상기 배열을 이룰 수 있다.

본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 와이어는, 단면의 직경이 감소되게 형성되는 적어도 하나의 노치부를 구비할 수 있다.

상기 노치부는 복수로 이루어지며, 상기 와이어의 길이 방향 축을 중심으로 서로 마주보게 배치될 수 있다.

또한, 상기한 과제의 해결을 위하여 본 발명은 전기 장갑을 포함하는 방호 시스템을 제안한다. 상기 방호 시스템은, 이동 가능하게 형성되는 이동 수단, 및 상기 이동 수단의 어느 일 영역에 설치되고, 상기 어느 하나에 따르는 전기 장갑을 포함하는 것을 특징으로 하는 방호 시스템.

본 발명의 전기 장갑은, 전극부를 통과하는 금속제트에 의해 폭발(exlosion)을 일으키는 와이어 폭발부를 구비하여, 전극부를 통과하면서 충분히 교란되지 못한 금속제트의 선단부에 와이어 파편과 폭발에 의한 압력, 충격파, 열 등을 가하여 금속제트 선단부의 관통력을 효과적으로 감쇄시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 전기 장갑은, 제2 전극판과 이격되게 배치되는 제3 전극판을 구비하여, 폭발에 의한 에너지가 금속제트에 효과적으로 가해지도록 복수의 와이어 배열을 다양하게 구현시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 전기 장갑의 와이어는 노치부를 구비하여, 제1 및 제2 전극판의 단락(short circuit) 발생 시 와이어의 신속한 폭발을 유도하여, 금속제트의 선단부를 보다 효과적으로 교란시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 장갑을 나타낸 개념도.
도 2a 내지 도 2c는 도 2에 도시된 전기 장갑에 의해 금속제트가 교란되는 과정을 나타낸 개념도들.
도 3a는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 와이어가 폭발을 일으키는 원리를 나타낸 개념도.
도 3b는 도 2c에 도시된 A부분에서 금속제트가 교란되는 과정을 나타낸 개념도.
도 4는 도 1에 도시된 와이어의 배열 예들을 나타낸 개념도.
도 5는 도 1에 도시된 와이어 형상의 일 예를 나타낸 개념도.

이하, 본 발명의 전기 장갑 및 이를 구비하는 전기 장갑에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 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 따른 전기 장갑(100)을 나타낸 개념도이고, 도 2a 내지 도 2c는 도 2에 도시된 전기 장갑(100)에 의해 금속제트(10)가 교란되는 과정을 나타낸 개념도들이며, 도 3a는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 와이어(122)가 폭발을 일으키는 원리를 나타낸 개념도이고, 도 3b는 도 2c에 도시된 A부분에서 금속제트(10)가 교란되는 과정을 나타낸 개념도이다.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 전기 장갑(100)은, 전극부(110) 및 와이어 폭발부(120)를 포함한다.

전극부(110)는, 전자기력에 의해 성형작약탄의 금속제트(10)가 변형되도록, 즉 금속제트(10)가 통과하면 펄스전류를 발생시켜 금속제트(10)를 교란시키도록 이루어진다. 예를 들어, 전극부(110)는, 도시된 바와 같이, 제1 전극판(112), 제2 전극판(114) 및 축전기(116)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 전극판(112,114)은, 성형작약탄의 금속제트(10)가 순차적으로 통과되도록 금속제트(10)의 이동 경로 상에 배치되고, 일정 간격 이격되게 배치되어 금속제트(10)의 통과가 없는 상태에서는 절연된 상태를 유지하도록 이루어진다.

축전기(116)는, 제1 및 제2 전극판(112,114)과 각각 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 축전기(116)의 (-)출력부는 제1 전극판(112)과 연결되고 (+)출력부는 제2 전극판(114)과 연결될 수 있다. 여기서, 축전기(116)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 금속제트(10)가 제1 전극판(112)을 통과한 후 제2 전극판(114)에 닿아 회로의 단락(short circuit)을 일으키면, 금속제트(10)에 인가되는 펄스전류를 발생시키도록 이루어진다. 이렇게 발생된 상기 펄스전류는 금속제트(10)에 전자기력에 의한 변형을 가하여 금속제트(10)의 관통능력을 감소시킨다. 또한, 축전기(116)는 충전부(118)와 연결되어 전류를 공급받아 충전된 상태를 유지하도록 이루어질 수 있다.

와이어 폭발부(120)는, 전극부(120)와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 와이어(122)를 구비하고, 전극부(120)를 통과한 금속제트(10)의 경로 상에 배치된다. 여기서, 와이어(122)는, 전극부(120)를 통과한 금속제트(10)에 남아있는 관통능력을 감쇄시키기 위하여, 금속제트(10)가 전극부(120)를 통과하며 발생되는 펄스전류를 인가받아 폭발(explosion)하고, 이러한 폭발에 의하여 발생되는 에너지를 금속제트(10)에 가하여 전극부(110)를 통과한 금속제트(10)에 추가적인 교란을 주도록 이루어진다.

보다 구체적으로, 와이어(122)는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 와이어(122)는, 탄소나노튜브(carbone nanotube) 및 구리(copper) 중 적어도 하나를 포함하도록 이루어질 수 있다. 와이어(122)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 펄스전류가 흐르면 고온의 열을 발생시키며 전선폭발(wire explosion)을 일으킨다. 여기서, 금속제트(10)의 선단부는, 상기 폭발에 의해 발생되는 와이어(122)의 파편과 상기 폭발에 의한 에너지에 의해 변형되거나 절단되어 관통능력을 크게 상실하게 된다. 상기 폭발에 의한 에너지는 압력, 충격파, 열, 빛, 소리 등을 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 펄스전류에 의한 교란을 받지 못한채로 제2 전극판(114)을 통과하는 금속제트(10)의 선단부에 추가적인 교란을 가하여 금속제트(10)의 관통능력을 크게 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 전기 장갑(100)은, 제3 전극판(130)을 더 포함할 수 있다.

제3 전극판(130)은, 금속제트(10)의 이동 방향을 향하여 제2 전극판(114)과 일정 거리 이격된 상태로 배치될 수 있다. 여기서, 와이어(122)는, 양단부가 각각 제2 전극판(114)과 제3 전극판(130)에 고정되며, 금속제트(10)에 의한 상기 단락에 의해 상기 펄스전류를 인가받도록 이루어질 수 있다.

또한, 와이어(122)는, 도 1에 도시된 바와 같이 복수로 구비되어 제2 전극판(114)과 제3 전극판(130) 사이에서 배열(array)을 이루어도록 배치될 수 있다. 상기 구조에 의하면, 복수의 와이어(122)는 제2 및 제3 전극판(114,130) 사이에서 안정적으로 고정된 상태를 유지할 수 있으며, 제1 및 제2 전극판(112,114)의 단락 발생 시 상기 펄스전류를 인가받아 폭발하여 상기 금속제트(10)를 교란시킬 수 있다.

이하, 본 발명에 구비되는 와이어(122) 배열의 예들과, 와이어(122) 형상의 예에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 도 1에 도시된 와이어(122)의 배열 예들을 나타낸 개념도이고, 도 5는 도 1에 도시된 와이어(122) 형상의 일 예를 나타낸 개념도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 전기 장갑(100, 도 2 참조)은, 와이어(122)의 폭발에 의한 에너지가 금속제트(10)에 효과적으로 가해지도록, 제2 및 제3 전극판(114,130) 사이에서 복수의 와이어(10) 배열을 다양하게 배치시킬 수 있다.

예를 들어, 와이어(122)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 와이어(122)의 양단부가 제2 및 제3 전극판(114,130)과 직각을 이루도록 배치될 수 있고, 도 4의 (b),(c)에 도시된 바와 같이, 제2 전극판(114)에서 제3 전극판(130)으로 경사지게 연장되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 와이어(122)는 예상되는 금속 제트(10)의 관통 방향에 따라 적절하게 배치되어 금속제트(10)를 효과적으로 교란시킬 수 있다.

또한, 와이어(122)는, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 제2 및 제3 전극판(114,130) 사이에서 서로 교차되는 영역(122a)을 구비하며 배열을 이룰 수 있다. 이에 따라, 복수의 와이어(122)를 마치 그물(net) 형상으로 구현하여, 제2 및 제3 전극판(114,130) 사이를 통과하는 금속제트(10)의 관통능력을 크게 감쇄시킬 수 있다.

또한, 와이어(122)는, 도 4의 (e),(f)에 도시된 바와 같이, 일 방향으로 휘어지는 영역(122b)을 구비하며 배열을 이룰 수 있다. 이에 따라, 제2 및 제3 전극판(114,130) 사이에 배치되는 와이어(122)의 길이를 보다 길게 배치시킬 수 있으므로, 폭발에 의한 에너지의 작용영역을 더 넓혀 금속제트(10)의 교란 효과를 보다 높일 수 있다.

한편, 와이어(122)는, 도 5에 도시된 바와 같이 와이어(122) 단면의 직경이 감소되게 형성되는 적어도 하나의 노치부(122c)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 노치부(122c)는, 도시된 바와 같이, 복수로 구비되며 와이어(122)의 길이 방향 축(S)을 중심으로 서로 마주보게 배치될 수 있다. 여기서, 노치부(122c)는 삼각형 형상을 가지도록 도시되었으나, 삼각형이 아닌 다른 다각형 또는 원형의 단면을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 노치부(122c)의 구조에 따르면, 와이어(122)의 상기 폭발에 필요한 에너지를 감소시켜, 금속제트(10)가 제3 전극판(130)을 통과하기 전에 폭발이 보다 신속하게 이루어질 수 있게 하므로, 금속제트(10) 선단부의 교란에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 와이어(122)의 폭발에 의한 파편을 보다 세절(chopping)시켜 상기 파편의 비산(scattering) 범위를 보다 밀도 높게 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 구성에 의하면, 전선폭발(wire explosion)이 일어날 정도의 전기에너지만 필요로하므로, 축전기(116)의 전기용량 증가가 필요하지 않으며, 제1 및 제2 전극판(112,114)과, 와이어(122)가 연결된 제3 전극판(130)으로 이루어지는 비교적 간단한 구성으로 금속제트(10) 선단부의 관통능력을 크게 감쇄시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 전기 장갑(100)을 구비하는 방호 시스템을 제안한다. 상기 방호 시스템은, 이동 가능하게 형성되는 이동 수단(미도시)과, 상기 이동 수단의 어느 일 영역에 설치되어 상기 이동 수단을 방호하도록 이루어지는 전기 장갑(100)을 포함한다. 여기서, 상기 이동 수단은, 차량, 선박 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

다만, 본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정됨은 아니고, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다. 또한, 특허청구범위로부터 파악되는 본 발명의 권리범위와 비교하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자 수준에서 변형, 부가, 삭제, 치환 가능한 발명 등 모든 균등한 수준의 발명에 대하여는 모두 본 발명의 권리 범위에 속함은 자명하다.

100 : 전기 장갑 110 : 전극부
112 : 제1 전극판 114 : 제2 전극판
120 : 와이어 폭발부 122 : 와이어
130 : 제3 전극판

Claims (9)

1. 전자기력을 이용하여 성형작약탄의 금속제트에 변형을 가하도록, 상기 금속제트의 통과 시 펄스전류를 발생시키는 전극부; 및
   상기 전극부와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 와이어를 구비하며, 상기 전극부를 통과한 상기 금속제트의 경로 상에 배치되는 와이어 폭발부를 포함하고,
   상기 와이어는, 상기 전극부를 통과한 상기 금속제트에 남아있는 관통능력을 감쇄시키기 위하여, 상기 펄스전류를 인가받아 폭발(explosion)하며, 파편 및 상기 폭발에 의한 에너지를 상기 금속제트에 가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전극부는,
   상기 금속제트가 순차적으로 통과되도록 서로 이격되게 배치되는 제1 전극판과 제2 전극판; 및
   상기 제1 및 제2 전극판과 각각 전기적으로 연결되고, 상기 금속제트에 의해 상기 제1 및 제2 전극판이 단락(short circuit)되면, 상기 금속제트에 인가되는 상기 펄스전류를 발생시키는 축전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2 전극판과 이격되게 배치되는 제3 전극판을 더 포함하고,
   상기 와이어는, 양단부가 각각 상기 제2 및 제3 전극판에 고정되며, 상기 단락에 의해 상기 펄스전류를 인가받도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
4. 제3항에 있어서,
   상기 와이어는, 복수로 구비되어 상기 제2 및 제3 전극판 사이에서 배열(array)을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
5. 제4항에 있어서,
   상기 와이어는, 서로 교차되는 영역을 구비하며 상기 배열을 이루는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
6. 제4항에 있어서,
   상기 와이어는, 일 방향으로 휘어지는 영역을 구비하며 상기 배열을 이루는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
7. 제1항에 있어서,
   상기 와이어는, 단면의 직경이 감소되게 형성되는 적어도 하나의 노치부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
8. 제7항에 있어서,
   상기 노치부는, 복수로 이루어지며, 상기 와이어의 길이 방향 축을 중심으로 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 장갑.
9. 이동 가능하게 형성되는 이동 수단; 및
   상기 이동 수단의 어느 일 영역에 설치되고, 상기 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 따르는 전기 장갑을 포함하는 것을 특징으로 하는 방호 시스템.

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