CN107255430A - 防多发子弹射击的装甲板装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一套伪装、防弹和容易安装拆卸为一体的防多发子弹射击的装甲板装置，该装置包括：最外面蒙皮，具有防弹作用的装甲板以及起安装加紧作用的夹具和螺栓；装甲板为双层陶瓷层并以复合材料作为背板，包括第一层圆柱形陶瓷拼接层，第二层正方形陶瓷拼接层，复合材料背板为超高分子量聚乙烯层合板。最外面蒙皮用来防止陶瓷因子弹射击而向外飞溅且可作为伪装；第一层圆柱形陶瓷拼接层与第二层正方形陶瓷拼接层互为补充，使得两种拼接的陶瓷层的薄弱区相互错开以使装甲板没有薄弱区。本发明不仅增大装甲板的多次防弹能力，而且这种模块化设计使得装甲板在子弹射击而损坏装甲板的情况下，可以直接更换为新的装甲板，具有安装方便的特性。

Description

防多发子弹射击的装甲板装置

技术领域

本发明涉及防弹复合材料领域，尤其涉及一套集伪装、防弹和安装为一体的防多发子弹射击的装甲板装置。

背景技术

自陶瓷复合装甲诞生以来，其在战争中发挥着举足轻重的作用，陶瓷复合装甲正朝着轻量化、高性能和装卸高效率等方向发展。为了避免陶瓷复合装甲在一个射击中损坏的面积过大，提高装甲抗多发子弹打击的防护能力，所以陶瓷层常用尺寸由陶瓷拼接而成，最常使用的陶瓷的基本形状有正方形、正六边形、圆柱形，所以陶瓷层也有相应的形状拼接，但是也随之带来的其他的问题。单层正方形和正六边形陶瓷拼接复合装甲的缺点是其相邻陶瓷拼接界面处的防弹能力很差，是防弹的薄弱区；单层圆柱形陶瓷复合装甲的缺点是在与正方形和正六边形陶瓷具有相同厚度的前提下，其防弹效果不如正方形和正六边形陶瓷复合装甲，并且三颗陶瓷组成的中心为圆心的区域是抗弹的薄弱区，子弹冲击在该位置很容易穿透装甲板。

传统的陶瓷与金属粘接组成复合装甲已经远远不能满足现在实际的需要，这种装甲的质量中，防弹效果不佳，所以必须寻求新的材料来应对目前复杂的战争环境，陶瓷复合装甲的背板对其整体防弹能力的发挥也产生重要的影响。超高分子量聚乙烯纤维具有高强度、高模量、低密度等特性，其本身具有优异的抗弹性能，它相对于金属而言，硬度较低，受到冲击时，容易发生鼓包变形，四边向内紧缩，分层等失效形式，导致其防弹性能严重下降，特别是其受到的作用力的作用面积大，这些失效形式尤为明显。另外，陶瓷复合装甲的安装也是一个很重要的问题，尽量减少安装的时间，且方便更换，占用空间少。

专利号为CN104390522A的中国专利公开了一种陶瓷错开拼接的防弹板，尽管如此，这也仅仅是减少了拼接裂缝。中国专利CN103868413A公开了一种陶瓷在前，复合材料层合板在后的防弹板，但是实际试验表明，背板的凸起鼓包变形很大，导致四周紧缩严重，且不能防住子弹的多次冲击。

发明内容

针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种双层陶瓷层粘接复合材料背板的装甲板，不仅使得装甲板能够很好的匹配装甲车辆，也使得陶瓷面板没有防弹的薄弱区，复合材料背板对双层陶瓷面板的支撑作用大幅度提高，陶瓷复合装甲板的整体防弹性能能够得到明显的提高，同时此种装甲板也方便安装及更换。

本发明专利采取的技术方案为：

一种双层陶瓷复合装甲板装置，包括：最外层的蒙皮1、装甲板2、夹具3和螺栓4；装甲板2为双层陶瓷层并以复合材料作为背板的装甲板，包括第一层圆柱形陶瓷拼接层5，第二层正方形陶瓷拼接层6，复合材料背板为超高分子量聚乙烯层合板7，其中第一层圆柱形陶瓷，第二层正方形陶瓷以及复合材料背板之间用胶粘剂胶结，蒙皮1、装甲板2和夹具5通过螺栓4安装在装甲车上预留的防弹位置；

所述蒙皮1为铁皮，安装在装甲板的最在面，厚度为1～2mm，蒙皮的做成凸形，四边翻开，每边开3个孔用于安装螺栓，突出的略小于夹具内框尺寸，外凸高度略大于两层陶瓷层厚度；

所述陶瓷材料为氧化铝、氮化硅和氮化硼等中至少一种防弹陶瓷；

所述装甲板中的第一层为圆柱形陶瓷拼接层5，高度为6～10mm，直径在Φ35mm以内，圆柱形陶瓷为一端圆头，一端平面；

所述装甲板中的第二层正方形陶瓷拼接层6，厚度与圆柱形陶瓷层的高度相同，也为6～10mm；

所述所述第一层圆柱形陶瓷的平头端向下与第二层正方形陶瓷层粘接，且第一层与第二层拼接后的尺寸要匹配；

所述装甲板中的背板复合材料层合板7为超高分子量聚乙烯层合板，厚度不小于两层陶瓷厚度的总和，面积大于陶瓷拼接层，且面密度不小于10㎏/㎡，四边缘处开螺栓孔，每边开3个孔，中间孔用于减少背板的凸起鼓包变形；

所述胶粘剂为环氧树脂和聚氨酯其中的一种；

所述夹具3为正方形环状，其内框的尺寸比陶瓷拼接层的尺寸大2～4mm，外框的尺寸与背板的尺寸相同，其厚度与蒙皮外凸尺寸相同，其螺栓孔为沉头孔，深度略大于螺栓螺帽的长度；

所述螺栓4为内六角螺栓M8或者M10中的一种。

本发明提供的双层陶瓷复合装甲板，包括：最外面蒙皮1用来防止陶瓷因子弹高速射击而向外飞溅，增加与子弹模式的陶瓷的数量以及相互作用力，且外面涂上伪装油漆与整个装甲车的颜色相协调作为伪装；第一层圆柱形陶瓷拼接层2与第二层正方形陶瓷拼接层3互为补充，使得两种拼接的陶瓷层的薄弱区相互错开，而使得整个装甲板没有薄弱区，同时第一层圆柱形陶瓷拼接层还具有改变子弹弹道的作用，由此来减少子弹的冲击损伤；超高分子量聚乙烯背板4用来支撑陶瓷面板，其四边用夹具5加紧，能发生很大的变形，使得陶瓷与子弹的作用时间更长，且用螺栓4能够减少背板的四个边的紧缩从而减少背板的鼓包现象和陶瓷与背板的脱胶，增大装甲板的多次防弹能力；且这种陶瓷拼接的装甲板可以随着防弹面积的大小而适当的调整装甲板的大小，这种模块化的设计，在子弹射击而损坏装甲板的情况下，可以直接更换为新的装甲板，安装方便，节省时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明专利蒙皮及装甲板装置安装截面示意图；

图2为本发明专利圆柱形陶瓷示意图；

图3为本发明专利双层陶瓷示意图；

图4为本发明专利背板示意图；

图5为本发明专利双层陶瓷复合装甲板示意图；

图6为本发明专利蒙皮示意图；

图7为本发明专利夹具示意图。

具体实施方式

为了进一步的了解本发明，下面对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，不是对本发明专利要求的限制。

如图1所示，一套集伪装、防弹和安装为一体的双层陶瓷/复合材料装甲板装置，其具体结构包括：最外面的蒙皮1，具有防弹作用的装甲板2和起安装作用的夹具3和内六角螺栓4，其中装甲板2是三层结构的层合板，包括：最外面为圆柱形陶瓷拼接层5，中间层正方形陶瓷拼接层6和复合材料支撑背板7。

所述防弹陶瓷为氮化硅陶瓷，第一层与第二层拼接后的尺寸要匹配，使得拼接后的两个陶瓷层的不会出现较大的空缺，故圆柱形陶瓷和正方形陶瓷的尺寸选择需要周密的计算，并且为了减少装甲板第一层圆柱形陶瓷层的防弹薄弱区，圆柱形陶瓷的直径不宜过大，且第一层圆柱形陶瓷的平头端向下与第二层正方形陶瓷层粘接；本发明中选择圆柱形陶瓷的尺寸为Φ13×6mm，一边圆头，一边平头，如图2所示，正方形陶瓷的长宽高尺寸为50×50×6mm,两层陶瓷层如图3所示，这两种尺寸的陶瓷所拼接层的两个防弹层面积相差很小，正方形的底板能把圆柱形的防弹层完全的支撑住，双层陶瓷之间不存在盲点。

所述复合材料层板7为超高分子量聚乙烯层合板，且其尺寸为200×200mm，厚度为12mm，因为在受到冲击载荷时，背板四边中间处最先发生向内紧缩，为了防止产生这种紧缩变形，从而减小背面的鼓包变形和背板和陶瓷层的脱粘，增加装甲的防多发子弹的能力，需要在背板的对称轴上开螺栓孔；为了更好的夹紧装甲板2，在对称轴的两边开两个螺栓孔用于安装螺栓，具体如图4所示，为了使超高分子量聚乙烯层合板具有较大的硬度，故其面密度不小于10㎏/㎡，本发明中选择的面密度为10㎏/㎡。

所述胶粘剂为环氧树脂胶粘剂。

所述双层陶瓷粘接复合材料的复合装甲板如图5所示，第一层陶瓷层与第二层陶瓷层之间，以及第二层陶瓷层与超高分子量聚乙烯层合板之间用环氧树脂胶粘剂粘接；为了保证装甲板制作的优异性，先复合材料的表面被砂纸打磨，且每块碳化硅陶瓷在粘接使用之前都被异丙酮洗干净，然后晾干，首先把正方形陶瓷粘接在背板上，待胶层固化后，在把圆柱形陶瓷并排的粘接在正方形陶瓷层上，为了加强陶瓷和陶瓷之间的粘结力，每个陶瓷间相邻的面上都要涂胶，胶层固化时装甲板被放在室温下对试件施加均匀的压力以确保粘接的一致性，并维持24小时，胶层的厚度控制在0.5mm以内；但值得注意的是,圆柱形陶瓷排列好后，需要注入胶来填充陶瓷之间的缝隙，以尽量减少第一层圆柱形陶瓷层防弹薄弱区，并使得装甲外表美观；当胶完全固话以后，在不损坏胶层和背板的情况下，去除陶瓷面上和背板表面周边多余的固化胶，以防在用夹具盖板加紧试件时，夹紧力施加在背板周边固化的胶上出现局部集中力，导致夹紧力不足；制作完好的装甲板起到防弹的作用，两层陶瓷的尺寸小于背板的尺寸，这样的设计既可以用背板多余的空间来夹紧装甲板，也可以利用螺栓对背板的阻力来减小背板的变形，从而增加装甲板的防弹性能。

为了防止子弹冲击陶瓷面板时陶瓷会向外飞溅，增加破碎陶瓷周围的微压，且为了和整个装甲车的色彩相吻合便于伪装，最外层的蒙皮1是不可缺少的，具体如图6所示，预留出胶层的厚度以及拼接的误差，考虑到“重-效”比，蒙皮不宜太厚，本发明设计为2mm，四面翻边用于开孔夹紧蒙皮，且四面翻边开孔的位置与背板相同，四面翻边相对的长度与背板尺寸一样为200×200mm，且蒙皮的高度略大于装甲板前两层陶瓷的高度为13mm，其中间凹陷处的宽度略大于陶瓷面板的尺寸为152×152mm，在加上蒙皮的厚度4mm，故凹陷处上表面的外围尺寸为156×156mm。

考虑到夹具3的作用，其材料为金属，开孔的位置与背板7相同，且开的孔为沉头孔，深度为10mm，尽量减少安装占用的空间，夹具中间正方形内框的尺寸略大于蒙皮的外凸外围的宽度，为158×158mm，外框尺寸与背板尺寸一样为200×200mm，夹具的高度与蒙皮凹陷上边高度相同为15mm，如图7所示。

为了尽量的减小安装所占用的空间，且考虑到装甲板背板多余的尺寸，本发明中螺栓4选择M8的内六角螺栓，螺栓长度依据安装处的螺栓孔深度而定，安装时不受空间位置的限制，螺栓的作用是加紧夹具并且减小超高分子量聚乙烯层合板的变形。

当装甲板被子弹冲击而失去防弹能力后，可以直接拆卸夹具，换下损坏的蒙皮1和装甲板2，然后在安装在装甲车上，操作简单，且拆装耗时短，夹具可以反复使用。这种模块化的设计并且可以根据装甲车的具体防弹部位而设计装甲板的大小，同时改变蒙皮及夹具的大小。

Claims (10)

1.一套集伪装、防弹和安装为一体的双层陶瓷/复合材料装甲板装置，其特征在于：

最外面的蒙皮，具有防弹作用的装甲板以及起安装加紧作用的夹具和螺栓。

2.根据权利要求1所述的装甲板装置，其特征在于，装甲板是三层结构的层合板，包括：最外面为圆柱形陶瓷拼接层，中间层正方形陶瓷拼接层和超高分子量聚乙烯层合板支撑背板。

3.根据权利要求1所述的装甲板装置，其特征在于，蒙皮外凸且四边翻边，厚度不宜过大。

4.根据权利要求1或2所述的装甲板装置，其特征在于，陶瓷材料为氧化铝、氮化硅和氮化硼等中至少一种防弹陶瓷，并且圆柱形陶瓷一端圆头，一端平头，且直径选择要在Φ35mm以内。

5.根据权利要求1或2所述的装甲板装置，其特征在于，所述第一层圆柱形陶瓷的平头端向下与第二层正方形陶瓷层粘接，且第一层与第二层拼接后的尺寸要匹配，两种陶瓷尺寸的选择要合适。

6.根据权利要求1或2所述的装甲板装置，其特征在于，背板的面积要大于陶瓷层的面积，厚度不小于两层陶瓷层的厚度，背板的四周要开孔，开孔的位置在对称轴上以及对称轴的两边。

7.根据权利要求2所述的装甲板装置，其特征在于，装甲板三层之间用胶粘剂粘接。

8.根据权利要求2所述的装甲板装置，其特征在于，所述装甲板的制作过程：

a)装甲板制作时先把第二层正方形陶瓷层粘接在背板上，在陶瓷和复合材料需要粘接的面上均匀的涂上一层胶，陶瓷间相邻的面上都要涂胶，然后在拼接在背板的正中间，胶层固化时装甲板被放在室温下对试件施加均匀的压力以确保粘接的一致性；

b)待胶层固化后，再把第一层圆柱形陶瓷粘接在第二层正方形陶瓷层上，先在正方形陶瓷面上均匀的涂上一层胶，圆柱形陶瓷间相邻的面上都要涂胶，然后在并排的密布在正方形陶瓷层上，胶层固化时装甲板被放在室温下对试件施加均匀的压力以确保粘接的一致性；

c)待胶层固化后，用胶粘剂填满圆柱形陶瓷拼接的缝隙。

9.根据权利要求1、3和6所述的装甲板装置，其特征在于，夹具为正方形环状，所开的螺栓孔为沉头孔，通过螺栓的预紧力压紧蒙皮和装甲板的背板，另外通过螺栓螺杆的阻挡作用来减少背板的变形和背板和陶瓷之间的脱粘。

10.根据权利要求1所述装甲板装置，其特征在于，当装甲板由于子弹的射击而失去防弹能力后，可以直接拆卸换上新的防弹装甲板和蒙皮。