경사진 갑옷

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경사형 갑옷은 수직도 수평도 아닌 갑옷이다. 이러한 각진 무기는 전함이나 순양함과 같은 해군 함정뿐만 아니라 탱크와 다른 기갑 전투 차량(AFV)에 일반적으로 탑재된다. 갑옷 판을 경사지게 하면 흔히 그렇듯이 목표물까지 수평 궤적을 거의 또는 조금 따라간다면 갑옷 뚫는 껍질(키네틱 에너지 침투기)이나 로켓과 같은 대전차 포탄에 의해 침투하기가 더 어려워진다. 보호가 개선된 것은 세 가지 주효과 때문이다.

우선 90°가 아닌 각도로 판을 때리는 발사체는 직각으로 같은 판을 때리는 것에 비해 더 두꺼운 갑옷 사이로 움직여야 한다. 후자의 경우 플레이트 두께(아머 표면에 대한 정상)만 뚫어야 한다. 갑옷 기울기를 늘리면, 주어진 플레이트 두께의 경우, 발사체의 공격 각도인 수평면에서 측정한 두께를 증가시킴으로써 충격 지점에서의 보호 수준이 향상된다. 면적의 보호는 단지 하나의 점 대신 평균 수평 두께로 표시되며, 이는 면적의 밀도와 동일하다(이 경우 수평에 상대적인 경우: 해당 면적을 보호하기 위해 사용되는 상대적인 갑옷 질량).

판 두께를 일정하게 유지하면서 경사를 높여 수평 두께를 늘리면 일정 면적을 보호하기 위해 더 길고 무거운 갑옷 판이 필요하다. 이러한 보호 개선은 단순히 면적 밀도와 질량의 증가와 같으며, 무게 편익을 제공할 수 없다. 따라서 장갑차 설계에서 경사진 다른 두 가지 주효과는 경사진 장갑차를 적용하는 동기였다.

그 중 하나는 장갑으로 특정 차량 부피를 더 효율적으로 감싸는 것이다. 일반적으로 둥근 모양은 부피에 비해 표면적이 더 작다. 장갑차에서는 표면을 무거운 장갑으로 덮어야 하므로 보다 효율적인 형상은 같은 중량에 대해 상당한 무게 감소 또는 두꺼운 장갑으로 이어진다. 갑옷을 기울이면 이상적인 둥근 모양의 근사치가 더 잘 나타난다.

최종적인 효과는 발사체의 편향, 변형 및 리코칭이다. 가파른 각도로 플레이트에 부딪힐 때, 그 경로가 곡선이 되어 더 많은 무장을 통해 이동하게 하거나 완전히 튕겨나갈 수 있다. 또한 구부러질 수 있어 침투력이 감소한다. 형상의 전하 탄두는 매우 비스듬한 각도로 갑옷을 타격할 때 관통하지 못하거나 심지어 폭발할 수도 있다. 그러나, 이러한 바람직한 효과는 그것을 타격하는 발사체의 특성과 관련하여 사용되는 정확한 무기 재료에 대단히 의존한다. 경사진 것은 더 나은 침투로 이어질 수도 있다.

가장 날카로운 각도는 보통 정면 빙하판에 설계되는데, 이는 공격을 받을 때 가장 부딪힐 가능성이 높은 선체 방향이기 때문이며, 또한 차량의 세로 방향으로 기울어질 여지가 더 많기 때문이다.

경사진 갑옷의 원리

주어진 정상 두께에서 특정 지점의 보호가 강화된 원인은 다가오는 발사체의 일반적인 이동 방향을 설명하는 선을 따라 수평면을 따라 두께인 무선의 가시선(LOS) 두께가 증가했기 때문이다. 주어진 장갑판의 두께에 대해 발사체는 경사진 경우 차량 안으로 침투하기 위해 더 두꺼운 장갑 사이로 이동해야 한다.

판을 꺾어 LOS 두께가 커진다는 사실만으로 장갑차 설계에 경사형 장갑차를 적용하는 동기는 아니다. 그 이유는 이 증가가 체중 혜택을 제공하지 않기 때문이다. 주어진 차량 중량을 유지하기 위해서는 면적 밀도가 같아야 하며 이는 경사도가 증가하는 동안 LOS 두께도 일정하게 유지되어야 함을 의미하며, 이는 다시 정상 두께가 감소함을 의미한다. 즉, 차량의 중량을 증가시키지 않으려면 플레이트의 경사가 증가하는 동안 플레이트가 비례적으로 얇아져야 하는데, 이는 질량을 깎는 것과 동등한 과정이다.

경사형 장갑은 두 가지 주요 메커니즘을 통해 장갑 전투 차량에 대한 보호를 강화한다. 가장 중요한 것은 특정 보호 수준을 달성하려면 특정 부피를 특정 무기고량으로 둘러싸야 하며 경사진 것은 표면 대 부피 비율을 감소시켜 주어진 부피에 대해 상대적으로 덜 상대적인 질량을 허용하거나 주어진 중량에 대해 더 많은 보호를 허용할 수 있다는 사실에 기초한다. 만약 공격이 모든 방향에서 똑같이 일어날 가능성이 있다면, 이상적인 형태는 구체일 것이다; 왜냐하면 수평적 공격은 사실 예상되기 때문이다. 그 이상은 주멸적인 회전운동이 된다. 평평한 판이나 주물 갑옷을 구부리는 것은 디자이너들이 이러한 이상에 접근할 수 있게 해준다. 실용적인 이유로 이 메커니즘은 단방향 정면 공격이 가장 가능성이 높다는 가정 하에 기울어지기 충분한 공간이 있고 장갑의 상당 부분이 집중된 차량 전면에 가장 많이 적용된다. M1 에이브람스의 선체 설계에서 볼 수 있는 것과 같은 간단한 쐐기는 이미 자주 적용되는 좋은 근사치가 되어 있다.

두 번째 메커니즘은 경사진 갑옷에 맞은 샷이 충격 시 굴절, 리코체트 또는 산산조각 날 가능성이 더 높다는 것이다. 현대 무기와 무기의 기술은 2차 세계 대전에서 경사형 무기가 차량 설계에 통합되는 주된 동기였던 이 두 번째 이익을 크게 감소시켰다.

코사인 법칙

지정된 정상 두께로 특정 장갑판을 꺾어 시야(LOS) 두께를 증가시킴으로써 한 지점까지 보호가 증가된 것은 장갑 차량 설계에서 고려되지 않지만, 설계된 차량의 보호 수준을 결정할 때 매우 중요하다. 수평 위치의 차량에 대한 LOS 두께는 단순한 공식으로 계산할 수 있으며, 코사인 규칙을 적용한다. 코사인 규칙은 무선의 정상 두께를 수직도에서 발사체 이동까지의 기울기의 코사인(수평면에 있는 것으로 가정)으로 나눈 값과 같다.

${\displaystyle T_{L}={\frac {T_{N}}{cos(\theta )}}$

어디에

• ${\displaystyle T_{}}$ ${\displaystyle L_{}}$ ${\$: 시력 두께 선
• ${\displaystyle T_{}}$ N ${\$$T_{N}$ : 정상두께
• ${\displaystyle \theta }$ $[\displaystyle \theta$ : 수직으로부터의 경사형 장갑판 각도

예를 들어, 60°의 코사인 is이 as이기 때문에, 아머는 수직 선물로부터 60°의 시야 두께의 두 배를 수평으로 이동하는 발사체에 60도 뒤로 기울어졌다. AFV에 대한 갑옷 두께 또는 압연 균질 갑옷 동등성(RHAe) 값이 갑옷의 경사 없이 제공될 때, 제공된 수치는 일반적으로 이 경사 효과를 고려하는 반면, 값이 "y도 x 단위" 형식일 때는 경사 효과를 고려하지 않는다.

편향

경사진 갑옷은 면적 밀도가 일정하게 유지되더라도 깨지기 쉬운 운동에너지의 침투기를 산산조각 내거나 그 관통기가 표면 정상에서 멀어지는 등의 메커니즘에 의해 보호력을 높일 수 있다. 이러한 효과는 발사체의 절대 중량이 낮고 폭에 비해 짧을 때 가장 강하다. 제2차 세계대전의 날카로운 포탄들, 확실히 초기의 포탄들은 이러한 자질을 가지고 있었고 따라서 그 시기에는 기울어진 포탄들이 오히려 효율적이었다. 그러나 60년대에 롱 로드 침투제가 도입되었고, 발사체는 매우 길쭉하고 질량이 매우 밀도가 높다. 긴 로드 침투기와 같은 경사형 두께의 균일 플레이트를 타격하면, 처음에 무어의 LOS 두께에 침투한 후 무어의 정상 두께 쪽으로 구부러지고 무기의 LOS와 정상 두께 사이의 길이와 경로를 취한다. 또한 기형 침투기는 매우 큰 직경의 발사체 역할을 하는 경향이 있고, 이것은 남은 갑옷의 길이를 늘여서 그것이 더 쉽게 고장을 일으키게 한다. 후자의 영향이 강하게 발생하는 경우(현대식 침투기의 경우 일반적으로 55°~65° 기울기) 동일한 면적 밀도의 수직 장착 장갑에 의해 더 나은 보호가 제공될 수 있다. 경사진 갑옷의 원리의 중요성을 감소시키는 또 다른 발전은 70년대에 세라믹 갑옷의 도입이었다. 세라믹 아머는 일정한 면적 밀도에서 보다 수직으로 장착할 때 가장 좋으며, 세라믹 아머는 정상적인 두께가 감소하기 때문에 경사진 대로 얇아지고 세라믹 파열이 일찍 일어나야 하기 때문이다.^[1]

경사진 갑옷은 또한 발사체를 리코케트하게 만들 수 있지만, 이 현상은 훨씬 더 복잡하고 아직 완전히 예측할 수 없다. 높은 로드 밀도, 충격 속도 및 길이 대 지름 비율은 긴 로드 발사체에 대해 높은 임계 리코체트 각도(리코체트가 시작될 것으로 예상되는 각도)에 기여하는 요인이지만,^[2] 다른 공식은 동일한 상황에 대해 서로 다른 임계 리코체트 각도를 예측할 수 있다.

편향의 기본 물리적 원리

실제 발사체와 그것이 부딪히는 무기의 동작은 예측하기 매우 어려운 물질 구조와 연속체 역학을 포함하는 많은 효과와 메커니즘에 의존한다. 따라서 몇 가지 기본 원칙만 사용해도 가능한 결과의 전체 범위에 대한 좋은 설명이 되는 모델이 되지 않을 것이다. 그러나 많은 조건에서 이들 요인의 대부분은 무시할 수 있는 효과에 불과하지만 그 중 몇 가지가 방정식을 지배한다. 따라서 매우 단순한 모델이 만들어질 수 있다. 이는 경사형 장갑 설계의 이러한 측면 뒤에 숨겨진 기본적인 물리적 원리에 대한 일반적인 아이디어와 이해를 제공한다.

발사체가 매우 빠르게 움직여서 과속 상태일 경우, 발사체와 장갑이 모두 녹아서 액체처럼 작동하는 충격에 의해 장갑 물질의 강도는 무시할 수 있으며, 단지 그것의 면적 밀도만이 중요한 요소가 된다. 이 제한 사례에서, 타격 후의 발사체는 목표 물질에 대한 추진력 전달을 멈출 때까지 계속 침투한다. 이 이상적인 경우에는 단지 운동량, 면적 횡단면, 밀도 및 LOS 두께만 관련이 있다. HEAT 탄약의 형상전하 폭발로 인해 관통하는 금속제트의 상황은 이 이상에 대한 좋은 근사치를 형성한다. 따라서 각도가 너무 극심하지 않고 발사체가 매우 조밀하고 빠르면 경사진 효과는 거의 없고 관련 편향은 일어나지 않는다.

다른 극단에서는 발사체가 가볍고 느릴수록 관련성이 높아진다. 전형적인 제2차 세계 대전 아머-피에르킹 포탄은 탄환형이었으며, 형태의 충전 제트기보다 속도가 훨씬 낮았다. 충격으로 인해 발사체와 장갑이 완전히 녹지는 않을 것이다. 이 조건에서 장갑 재료의 강도는 관련 요소가 된다. 발사체가 매우 가볍고 느릴 경우 장갑의 강도로 인해 탄성 변형만 초래될 수 있으며, 발사체가 목표물에 손상되지 않고 격파된다. 경사진 것은 모든 운동 에너지가 기울어진 장갑에 대한 충격으로 목표물에 전달되지 않기 때문에 발사체가 더 높은 속도에 도달해야 함을 의미한다. 그 이유는 경사진 장갑에 대한 충격으로 기울어진 장갑에 대한 충격으로 인해 모든 운동 에너지가 목표물에 전달되지 않기 때문이다. 탄성 충돌 과정의 발사체는 2 ${\displaystyle }$ ${\displaystyle \alpha}$의 각도로 굴절되지만($$여기서 $\alpha {\displaystyle }$ ${\displaystyle \alpha }$은(여기서 α {\displaystyle \alpha}은) 발사체의 초기 방향과 방향 사이의 각도를 나타낸다$$) 발사체일 때 방향 변화는 사실상 감속 부분으로 나눌 수 있다. 플레이트에 수직인 방향으로 이동할 때 정지되며(그리고 약 $\alpha {\displaystyle }$ ${\displaystyle \alpha }$의 각도로 편향된 후 플레이트를 따라 이동함),$$ 탄성 가속 프로세스, 발사체가 플레이트 밖으로 가속할 때(플레이트를 따라 회전하는 것은 무시할 수 있는 마찰 때문에 불변으로 간주됨). 따라서 플레이트에 의해 축적된 최대 에너지는 충돌 사건의 감속 단계에서 계산할 수 있다.

탄성변형만 일어나고 대상은 고체라는 가정 하에 마찰은 무시한 채 발사체에 맞으면 표적이 흡수하는 에너지의 비율을 계산하기 쉬운데, 이 경우 보다 복잡한 편향 효과도 무시하면 충격이 튕겨 나가거나(탄성 케이스) 미끄러져(이상화)가 된다. 비탄성 케이스) 장갑판

이 매우 단순한 모델에서 표적에 투영된 에너지의 부분은 기울기 각도에 따라 달라진다.

${\displaystyle E_{d}/E_{k}={sin^{2}(\alpha )}}}}$

어디에

• ${\displaystyle E_{}}$ ${\displaystyle d_{}}$ ${\$: 대상에게 전달되는 에너지
• ${\displaystyle {Ek}_{}}$ ${\$: 발사체의 입사 운동 에너지
• ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle \alpha$ : 발사체 초기 방향에서 경사형 장갑판의 각도

그러나 실제로 AP 쉘은 관련 힘이 소성 변형 한계에 도달할 정도로 강력했으며 플레이트의 탄성은 에너지의 작은 부분만 축적할 수 있었다. 이 경우 갑옷 판이 항복하고 많은 에너지와 힘이 변형에 의해 소비될 것이다. 따라서 이는 편향의 약 절반을 가정할 수 있으며(${\displaystyle }$ ${\displaystyle$ $\alpha$ $}$이(가) 2α {\displaystyle \alpha$$}이(가) 아닌 단지 $\alpha {\displaystyle }$ ${\$displaystyle $\alpha$ $\})$ 발사체는 튕겨 나가기 보다는 미끄러지기 전에 플레이트에 홈을 형성하게 된다. 가소성 표면 마찰도 소성 변형 에너지에 비해 매우 낮아 방치할 수 있다. 이는 위의 공식이 소성 변형 사례에도 주로 유효하다는 것을 의미하지만 게이지가 판에 홈을 파서 표면 각도 $\alpha {\displaystyle }$ ${\displaystyle \alpha }$을(를) 더 크게 고려해야 한다$$.

이는 타겟으로 전달된 에너지가 타겟을 손상시키기 위해 사용됨을 의미할 뿐만 아니라, 공식에서$$ 유효 각도$\alpha {\displaystyle }$ {\$displaystyle$ \alpha $}$이(가) 현재 갑옷 경사 각도보다 높기 때문에 이 에너지가 더 높을 것임을 의미한다. 대체해야 하는 적절한 실제 $\alpha {\displaystyle }$ ${\displaystyle \alpha$ $\}$의 값은 이 단순한 원리에서 도출할 수 없으며 보다 정교한 모델이나 시뮬레이션에 의해서만 결정될 수 있다.

반면에, 이와 매우 동일한 변형은 또한 갑옷 판의 기울기와 결합하여 갑옷의 침투를 감소시키는 효과를 야기할 것이다. 편향은 더 작은 소성 변형 조건 하에서 이루어지지만, 그럼에도 불구하고 굴곡 발사체의 진로를 변경하여 새로운 장갑 표면과 발사체의 초기 방향 사이의 각도를 증가시킬 것이다. 따라서 발사체는 더 많은 무기를 통해 스스로 작동해야 하며, 절대적인 측면에서 더 많은 에너지가 대상에 흡수될 수 있지만, 더 쉽게 패배할 수 있으며, 그 과정은 이상적으로 완전한 리코케트로 끝난다.

과거적용

경사진 갑옷의 개념에 대한 가장 초기 문서화된 예들 중 하나는 레오나르도 다 빈치의 전투 차량 도면에 있다. 경사갑옷은 실제로 19세기 초 CSS 버지니아와 같은 남부연합 철갑판에 사용되었고, 제1차 세계대전의 첫 번째 프랑스 전차 슈나이더 CA1에 부분적으로 구현되었지만, 경사갑옷이 완비된 최초의 탱크는 프랑스 SOMUA S35와 르노 R35와 같은 다른 현대 프랑스 전차였다.Ch는 선체와 터렛을 완전히 주조했다. 또한 미하일 코슈킨이 이끄는 하르코프 기관차 공장의 소련 탱크 설계팀에 의해 유명한 소련의 T-34 전투 탱크에 더 큰 영향을 끼치는데 사용되었다. 이때 더욱 효과적인 대전차포가 투입되는 것에 대한 기술적 대응이었다.

T-34는 독일의 2차 대전차 탱크 설계에 큰 영향을 미쳤다. 기갑 4호나 타이거와 같은 전후 또는 초기의 전쟁 디자인은 팬더, 타이거 2호, 자그드판저, 헤처와 같은 1941년 이후의 자동차들과 분명히 다르다. 예를 들어, 모든 것이 기울어진 갑옷을 가지고 있었다. 이것은 특히 독일 탱크 장갑이 일반적으로 주조되지 않고 용접판으로 구성되었기 때문에 명백하다.

경사갑옷은 제2차 세계대전 이후 매우 유행이 되었고, 그것의 가장 순수한 표현은 아마도 영국 치프테인일 것이다.^{[citation needed]} 그러나 최신 주력전차는 긴 막대 침투기를 꺾기 어려워 관통기를 비껴내기보다 변형·절단하려는 천공성 복합형 기갑장치를 사용한다. 이 탱크들은 외관이 더 막힌다. 예로는 레오파드 2와 M1 에이브람스를 들 수 있다. 예외는 이스라엘 메르카바다.

참조