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문제 정의
- A 성형폭약의 형상은 그 기능적 측면에서 매우 중요한 요소 이며 이런 의미에서 성형폭약의 제조는 많은 주의와 정밀도가 요구되게 되며 그 형상과 고폭약의 밀도에 따른 파편의 비행 모양이나 관통력이 크게 달라지게 된다. 이 논문에서는 선형 성형폭약의 사용에 있어서 중요한 일반적인 기능적 특성에 대해 서술한다.
- 정도 긴 선형 성형폭약을 사용하는 것은 일반적으로 알려져 있으며 이 여분 길이를 overhang 이라 한다. 이 실험에서는 여분 길이의 수량화를 목표로 기폭화약량 또는 여러 크기의 선형 성형폭약에 따른 발전거리의 변화를 조사 하였다
- 13, 14). 이 실험의 목적은 종이형 폭약을 이용하여 점기폭과는 달리 선형 폭굉 충격파를 발생 시켜 길이 전체의 선형 성형폭약을 동시 기폭 시켜 절단 형을 보는 것이었다.
제안 방법
- 시각화 하기위해 3in. 선형 성형폭약을 Blasting chamber 안에 1mm 두께의 구리선을 이용하여 공중에 고정시킨 후 Cordin 010-A High-Speed Camera 를 사용하여 500, 000 frame/sec (2"sec per 1 frame) 의 속도로 폭굉 과정을 촬영하였다. 실험결과 총 26 frames 을 얻을 수 있었다 (Fig.
- $ 연성 선형 성형폭약은 이런 문제점을 극복하고 복잡한 단면형상에 적용할 수 있도록 개발이 되었다. V형 라이너를 분말형 금속재질로 만들고 외피를 유연한 플라스틱 폼으로 만들어 유연하고 금속성 파편이 분산되지 않게 만들었다 (Fig. 16). 하지만 플라스틱 폼으로 만들어진 외피의 구속력의 한계로 인해 중심의 고폭약이 제 성능을 충분히 발휘하지 못해 절단력은 일반 금속성 선형성형폭약보다 떨어지는 걸로 알려져 있다.
- 일반적으로 이격거리가 과다하게 증가하거나 감소하게 되면 절단 성능도 비례적으로 감소하는 것으로 알려져 있으며 이런 의미에서 최적이격거리를 유지하는 것은 최대 절단력을 얻기 위해 중요한 요소가 된다. 각 크기별 선형 성형폭약 (5。0, 600, 900, 1200 grain/ft) 의 최적 이격거리를 구하기 위해 선형 성형폭약을 15 ° 각도로 철제 목표물에 설치한 후 기폭시켰다 (Fig. 1, 2). 선형 성형폭약의 기폭부분과 반대쪽 끝부분의 효과를 무마시키기 위해 철제 목표물보다 충분히 긴 선형 성형폭약을 사용하였다’ 실험결과는 Table 1에 정리 하였다.
- 하지만 한 종류의 뇌관사용이 미치는 여러 가지 크기의 선형 성형폭약의 발전거리 변화는 어느 정도 일까. 그 영향을 알기 위해 4종류의 다른 크기의 선형 성형폭약 (500, 600, 900, 1200 grain/ft)을 각기 다른 크기의 철제 절단 대상체 위에 최적 이격거리와 이에 맞는 이격기(standoffs) 를 사용하여 설치 한 후 AAP-3 booster 를 사용하여 기폭 시킨 후 절단면을 관찰 하였다. 결과는 Table 3 과 Fig.
- 점기폭 형식과는 반대로 4in. 길이의 선형 성형폭약을 선기폭 (동시기폭) 시키기 위해 선형 성형폭약의 윗부분에 3mm 두께의 긴 홈을(Fig. 12) 냰후 삼각형모양의 종이형 폭약 (flexible sheet explosives, Primasheet(r) 1000, 63% nominal PETN-based, 2mm thick) 을 이용하여 기폭시켰다 (Fig. 13, 14). 이 실험의 목적은 종이형 폭약을 이용하여 점기폭과는 달리 선형 폭굉 충격파를 발생 시켜 길이 전체의 선형 성형폭약을 동시 기폭 시켜 절단 형을 보는 것이었다.
- 3in. 길이의 선형 성형폭약의 한쪽 끝부분에 한 개의 뇌관을 부착하여 실험하였다. 실험 후 절단대 상체를 길이 방향으로 절단한 후 선형 성형폭약에 의한 절단면을 관찰하였다 (Fig.
- 길이의 선형 성형폭약에 기폭뇌관을 중간 점에 설치한 후 기폭시켰다. 뇌관의 끝부분과 선형성형폭약의 고폭약 부분이 직접 접촉할 수 있도록 뇌관 끝 부분크기의 홈을 쇠톱을 이용하여 선형 성형폭약의 윗부분에 만들고 뇌관을 삽입한 후 뇌관이 움직이지 않도록 목제 받침대를 설치한 후 실험을 하였다 (Fig. 8).
- 대부분의 실험은 500grain/ft (manufactured by Accurate Energetic System LLC. US) 선형 성형폭약을 사용하였으며 기폭장치로는 775mg 의 RDX 를 내장한 선형 성형폭약 전용 뇌관(AAP-3 LSCBooster, manufactured by Accurate Energetic System LLC. US) 에 일반 전기 뇌관이 연결된 25grain/ft 도폭선을 연결하는 방식으로 하였다. 절단 목표물로는 선형 성형폭약의 절단체가 완전히 절단할 수 없을 정도의 두께 및 길이를 가진 철을 사용하여 절단 단면의 형상을 완벽하게 보존할 수 있게 하였고 목표물과의 이격거리를 측정하였으며 선형 성형폭약 양쪽 끝에서 분출되어 나오는 절단체의 절단형상을 보전 하기위해 나무로 된 U자형 이격기(standoffs) 를 제조 사용하였다.
- 길이에 l/4in. 두께를 가진 철 파이프 중심에 1mm 구리 선을 이용해 설치를 하고 일점기폭 시킨 후 철 파이프 안쪽에 만들어진 형상을 관찰 하였다. 철 파이프 안쪽에는 크게 5개의 파편자국과 그 사이의 조그만 파편자국이 남아있었다 (Fig.
- 선형 성형폭약의 기폭에 있어서 기폭시키는 화약량이 미치는 발전거리의 영향을 알기 위해 같은 크기의 선형 성형폭약에 다른 양의 기폭화약을 이용하여 기폭하였다. 일반적인 전기뇌관의 기폭화약의 양을 조절한다는 것은 불가능함으로 C4 (RDX based) 고폭약을 사용하여 기폭화약량을 조절하였다.
- 길이의 선형 성형폭약의 한쪽 끝부분에 한 개의 뇌관을 부착하여 실험하였다. 실험 후 절단대 상체를 길이 방향으로 절단한 후 선형 성형폭약에 의한 절단면을 관찰하였다 (Fig. 6).
- 이번 실험에서는500grain/ft선형성형폭약에 AAP-3 bcraster 를 4가지 방법으로 부착하고 철제 절단 대상 체를 절단한 후 각각의 부착방법에 따른 절단 단면의 형상을 관찰하여 각 부착방법이 미치는 절단 형상을 조사하였다.
- US) 에 일반 전기 뇌관이 연결된 25grain/ft 도폭선을 연결하는 방식으로 하였다. 절단 목표물로는 선형 성형폭약의 절단체가 완전히 절단할 수 없을 정도의 두께 및 길이를 가진 철을 사용하여 절단 단면의 형상을 완벽하게 보존할 수 있게 하였고 목표물과의 이격거리를 측정하였으며 선형 성형폭약 양쪽 끝에서 분출되어 나오는 절단체의 절단형상을 보전 하기위해 나무로 된 U자형 이격기(standoffs) 를 제조 사용하였다.
- 최소량으로 AAP-3 Booster 그리고 2, 4, 6, 8, 10g의 C4와 최대 C4, 15g 에 SOB (Slip-on booster, 15g PETN based) 를 연결 30g 의 기폭기 (primer) 를 제조 500grain/ft선형성형폭약에 연결하여 실험 하였다. 절단면의 불규칙한 모양을 감안하여 (절단깊이는 10%내외에서 변화), 발전 거리는 선형 성형폭약의 기폭 지점부터 최대 절단 깊이의 80% 에 도달하는 지점으로 설정하여 절단면을 관찰하였다. 실험결과는 Fig.
- 일반적인 전기뇌관의 기폭화약의 양을 조절한다는 것은 불가능함으로 C4 (RDX based) 고폭약을 사용하여 기폭화약량을 조절하였다. 최소량으로 AAP-3 Booster 그리고 2, 4, 6, 8, 10g의 C4와 최대 C4, 15g 에 SOB (Slip-on booster, 15g PETN based) 를 연결 30g 의 기폭기 (primer) 를 제조 500grain/ft선형성형폭약에 연결하여 실험 하였다. 절단면의 불규칙한 모양을 감안하여 (절단깊이는 10%내외에서 변화), 발전 거리는 선형 성형폭약의 기폭 지점부터 최대 절단 깊이의 80% 에 도달하는 지점으로 설정하여 절단면을 관찰하였다.
대상 데이터
- 1, 2). 선형 성형폭약의 기폭부분과 반대쪽 끝부분의 효과를 무마시키기 위해 철제 목표물보다 충분히 긴 선형 성형폭약을 사용하였다’ 실험결과는 Table 1에 정리 하였다.
성능/효과
- 반면에 팽창가스 속을 지나가는 파편의 형상은 명확하게 5각형 모양의 볼 수 있었고 (fromframe #10 to #18), Misznay-Schardin effect를 시각적으로 재연할 수 있는 계기가 되었다. 기폭이 되는 순간부터 외곽을 둘러 쌓고있는 구리가 안쪽화약의 폭굉으로 선형 성형폭약 자체의 대체적인 모양을 유지하며 팽창하는 모습을 볼 수 있었고 실제적인 관통자의 형성은 시각화 할 수 없었지만 관통 자를 따르는 가스의 형상을 기초로 볼 때, 관통 자는 ''/라이너의 충돌과 이에 이은 벡터적 합력에 의해 바깥쪽으로 분출이 되는 단계를 거치는 관계로 외피가 팽창되어 분산되는 초기시점보다 느리게 시작되는 것으로 관찰이 되었다 (from frame #3 to #8). 일단 관통자의 분출이 시작된 이후에는 그 초기의 모양을 그대로 유지하되 외피보다는 약 2배가량의 속도를 보이며 분출되는 것으로 예상된다.
- 1) 선형 성형폭약의 발전거리는 기폭화약량에 따라 달라지며, 그 양이 늘어날수록 거리는 짧아지나 발전거리를 제거할 수는 없었고, 선형 성형폭약의 크기가 커질수록 발전거리 또한 늘어나는 경향을 보였다.
- 2) 발전거리는 기폭장치가 연결되어 있는 부분에서 볼 수 있었으며 일점기폭 방식이 가장 이상적이며 가장 큰 절단길이를 볼 수 있는 방법으로 판명이 되었다.
- 3) 선형 성형폭약의 외피파편의 분산형태는Misznay- Schardin effect 를 따르며 이를 기초로 파편의 양과 방향을 예상할 수 있었다.
- 4) 선형 성형폭약의 안쪽 V라이너에서의 관통 자의 형성은 그 벡터 적합력을 이용하는 이유로 외피의 분산보다 느리게 분출이 되며 그 속도는 외피 파편속도의 약 2배이다.
- 기폭화약의 불규칙한 밀도 및 기폭화약과 선형성형폭약과의 미세한 접촉부의 차이에 의해 다소 불규칙한 경향을 나타내었지만 전체적인 기폭화약량에 따른 발전거리의 경향은 알 수 있었다. 기본적으로 기폭화약량이 증가할수록 발전거리는 감소하는 경향을 볼 수 있었다.
- 형성이 되었다. 발전거리 및 최대절단 깊이는 모두 이전 실험과 거의 동일하였고 특이할만한 점은 양쪽에서 발생된 폭굉 충격파가 만나는 지점에서 최대절단깊이보다 20%정도 증가한 깊이의 구멍 형상의 절단면을 보였다. 양쪽에서 전파되어온 충격파와 자유면이 없는 금속외피의 강력한 구속력이 가장 이상적인 폭굉환경을 만들어 좀더 증가한 절단성능을 보인 것으로 풀이된다.
- 15). 실험 결과 이전의 점기폭에서 볼 수 있었던 30 ° 정도 기울기를 갖는 발전거리는 발견할 수가 없었고 전체적으로 일정한 절단깊이를 보였다. 최대 절단 깊이는 점 기폭 방법과는 비교가 안될 정도로 적었고 (점기폭 최대절단깊이의 약 60%) 절단면의 형상도 점 기폭과는 달리 깨끗한 절단면이 형성되지 않았다.
- 4에 나타냈다. 실험결과 발전거리는 선형 성형폭약의 크기에 비례적으로 증가하는 것으로 나타났으며 간단한 수학공식을 이용하여 500grain/ft 선형 성형폭약의 발전거리를 기준으로 표준화하니 발전 거리는 거의 모두 일정한 것으로 나타났다(Fig- 4).
- 가장 아래쪽에 위치해 있는 관통된 부분은 V형 라이너에서 나온 관통자에 의해 형성이 된 것이고 나머지 위쪽에 위치해 있는 4개의 커다란 파편자국은 선형 성형폭약 외곽의 평평한 부분의 위치와 정확하게 일치 하였다. 이 실험결과로써 선형 성형폭약의파편분산형상은 Misznay-Schardin effect (화약의 폭굉에 있어서 폭굉에는 방향성이 있게 되는데 그 방향은 화약표면의 수직이다) 로서 설명될 수 있었고, 으 이를 기초로 파편의 분산방향과 그 양을 예상할 수 있었다.
- 실험 결과 이전의 점기폭에서 볼 수 있었던 30 ° 정도 기울기를 갖는 발전거리는 발견할 수가 없었고 전체적으로 일정한 절단깊이를 보였다. 최대 절단 깊이는 점 기폭 방법과는 비교가 안될 정도로 적었고 (점기폭 최대절단깊이의 약 60%) 절단면의 형상도 점 기폭과는 달리 깨끗한 절단면이 형성되지 않았다. 최대절단깊이가 점기폭방법에 비해 적은 이유는 발전 길이와 발전시간의 개념에서 찾을 수 있다.
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