CN109269350A - 陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，由前面板、前低波阻弹性层、陶瓷填充体、后低波阻弹性层和后面板组成。前面板用于吸收爆炸冲击波能量；前、后低波阻弹性层用于粘接前、后面板，固定陶瓷填充体，衰减爆炸冲击能量与载荷，提高前、后面板的抗爆吸能能力；陶瓷填充体紧密镶嵌固定于前、后低波阻弹性层中，用于侵蚀、墩粗、碎裂高速破片，改变其侵彻方向，分散其冲击动能；后面板用于支撑陶瓷填充体，延迟其发生破碎的时间，吸收爆炸冲击波能量和高速破片、陶瓷碎片的残余动能。该结构充分利用了陶瓷材料抗侵彻和前、后低波阻弹性层衰减爆炸冲击能量与载荷的特性，可以抵御导弹战斗部近距离爆炸下所形成的冲击波和高速破片的联合毁伤。

Description

陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构

技术领域

本发明属于抗爆抗冲击防护结构，尤其涉及一种抗冲击波和破片联合作用的陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，用于抵御导弹战斗部近距爆炸下所形成的联合毁伤。

背景技术

随着科技发展，现代导弹不仅装药威力不断增加，而且具有极强的机动突防能力和精确制导能力，其往往可距目标结构很近距离下爆炸以实现对目标结构最大程度的毁伤破坏。

导弹战斗部近炸会产生爆炸冲击波和高速破片两种毁伤元素。其中爆炸冲击波是一种典型的面冲击载荷，需要吸能结构吸收其冲击能量，或者采用波阻匹配形式阻隔其冲击能；而高速破片则属点冲击载荷，能量密集度高，需要波阻抗大或高密度的介质将其耗散成面载荷，再采用吸能结构吸收。

采用低波阻的弹性层和高强度金属材料或纤维增强复合材料形成夹芯结构可以有效阻隔、吸收爆炸冲击波的能量，抵御爆炸冲击波的破坏作用。目前，最典型的低波阻弹性材料有聚脲，聚脲弹性体由半预聚体、端氨基聚醚、胺扩链剂等原料组成，造价低廉，质量轻，具有良好的耐磨、耐冲击性、延伸性等综合力学性能。采用喷涂技术成型，涂覆后可快速固化，对金属和非金属具有很强的粘附力特性，不易脱落。基于这些优良特性，聚脲弹性体近年来作为一种新兴的防护材料被研究人员应用于防护工程领域。2000年，美国海军在舰艇上涂覆聚脲弹性体以提高爆炸防护能力。2005年，美国陆军研究实验室发现在车辆底部和头盔内侧喷涂聚脲弹性体可有效减少爆炸冲击波对车辆和人员的伤害。由此可知，聚脲弹性体涂覆结构方式可有效提高结构的抗爆性能。

陶瓷材料可以有效侵蚀、墩粗、碎裂爆炸产生的高速破片，分散其的冲击动能，提高背板的吸能能力。因此，在低波阻弹性层中填充抗弹陶瓷体，并以其为芯层，制作陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，可以充分利用两者在抗爆和抗弹方面的性能特点，抵御导弹战斗部近炸冲击波和高速破片。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，其目的在于抵御导弹战斗部近距离爆炸下所形成的冲击波和破片的联合毁伤。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，由前面板、前低波阻弹性层、陶瓷填充体、后低波阻弹性层和后面板组成。

所述前面板，用于吸收爆炸所产生的冲击波能量，并将其转化为变形能；所述前低波阻弹性层，用于粘接前面板和陶瓷填充体，提高前面板的抗爆能力，减缓前面板对陶瓷填充体的冲击，削弱作用于陶瓷填充体的冲击能量；所述陶瓷填充体，紧密镶嵌固定于前、后低波阻弹性层中，可分为头部和柱体部分，头部朝向前面板一侧，用于改变高速破片侵彻方向，侵蚀、墩粗、碎裂爆炸产生的高速破片，分散高速破片的冲击动能；所述后低波阻弹性层，用于粘接陶瓷填充体和后面板，衰减作用于后面板的冲击能量与载荷，提高后面板的吸能能力；所述后面板，一方面用于支撑陶瓷填充体，延迟陶瓷填充体发生破碎的时间，从而充分侵蚀、墩粗和碎裂高速破片，另一方面用于吸收爆炸冲击波能量和高速破片及陶瓷填充体碎片的残余动能。

在上述方案中，所述前面板、后面板可以采用高强度合金材料、纤维增强复合材料；所述高强度合金材料优选为高强钢、高强钛合金、高强铝合金；所述纤维增强复合材料优选为玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、高强聚乙烯纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料。

在上述方案中，所述前低波阻弹性层、后低波阻弹性层可以采用聚脲，优选为芳香族聚脲、脂肪族聚脲、聚天门冬氨酸酯聚脲。

在上述方案中，所述陶瓷填充体可以采用抗弹陶瓷，所述抗弹陶瓷优选为氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氮化硼陶瓷。

在上述方案中，所述陶瓷填充体头部的形状优选为球头、锥头、棱锥头，所述陶瓷填充体柱体部分的形状优选为三棱柱、四棱柱体、六棱柱体。

在上述方案中，所述聚脲敷设时需使用专用喷涂设备，优选为美国Gusmer公司的H-20/35主机及CX-7/GX-8喷枪、美国Graco公司Reactor主机和Fusion喷枪、美国Glas-Craft公司的MH主机和LS喷枪。

本发明的有益效果：

本发明中，将陶瓷材料的抗侵彻和低波阻弹性体提高爆炸防护能力相结合，利用弹性体对金属、非金属强粘附力的特性，通过弹性体涂覆过程中同时在其内部填充陶瓷抗侵彻体，使结构不仅具有良好的爆能力，而且具有优异的抗弹性能，可以用于抵御导弹战斗部近距离爆炸下所形成的冲击波和破片联合毁伤。

附图说明

图1是本发明主视图。

图2是图1中A向视图。

图3是图2中B处横剖图。

图4是图2中C处局部放大图。

图5是图4中D向视图。

图6是图4中E向视图。

图7是实施例二图2中C处局部放大图。

图8是图7中F向视图。

图9是图7中G向视图。

具体实施方式

实施例一：参见图1～图6，本发明所述的陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，由前面板(1)、前低波阻弹性层(2)、陶瓷填充体(3)、后低波阻弹性层(4)和后面板(5)。所述前面板(1)、后面板(4)采用高强钢。所述前低波阻弹性层(2)、后低波阻弹性层(4)均采用芳香族聚脲，通过H-20/35主机及CX-7/GX-8喷枪敷设，快速固化后约束陶瓷填充体(3)。所述陶瓷填充体(3)头部形状为圆锥形，柱体部分为六棱柱。

在战斗部近炸高速破片(6)和冲击波(7)的联合作用下，高速破片(6)将迅速穿透前面板(1)和前低波阻弹性层(2)，作用到陶瓷填充体(3)头部，发生侵蚀、墩粗、碎裂和速度方向的改变。冲击波将在前面板(1)发生反射和透射，并将冲击能量传递到前面板(1)，由于前低波阻弹性层(2)的波阻抗远小于前面板(1)，传递到陶瓷填充体(3)的载荷和能量将大大衰减。剩余冲击能量和高速破片(6)及陶瓷填充体(3)碎片的残余动能经后低波阻弹性层(4)的再次衰减，传递到后面板(5)，并转化为后面板(5)的变形能，从而实现抵御战斗部近炸高速破片(6)和冲击波(7)的联合作用。

实施例二：参见图7～图9，本实施例与实施例一的结构基本相同，不同之处在于陶瓷填充体(3)头部形状为半球体，柱体部分为六棱柱。

Claims (6)

1.陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构由前面板、前低波阻弹性层、陶瓷填充体、后低波阻弹性层和后面板组成；所述前面板，用于吸收爆炸所产生的冲击波能量，并将其转化为变形能；所述前低波阻弹性层，用于粘接前面板和陶瓷填充体，提高前面板的抗爆能力，减缓前面板对陶瓷填充体的冲击，削弱作用于陶瓷填充体的冲击能量；所述陶瓷填充体，紧密镶嵌固定于前、后低波阻弹性层中，可分为头部和柱体部分，头部朝向前面板一侧，用于改变高速破片侵彻方向，侵蚀、墩粗、碎裂爆炸产生的高速破片，分散高速破片的冲击动能；所述后低波阻弹性层，用于粘接陶瓷填充体和后面板，衰减作用于后面板的冲击能量与载荷，提高后面板的吸能能力；所述后面板，一方面用于支撑陶瓷填充体，延迟陶瓷填充体发生破碎的时间，从而充分侵蚀、墩粗和碎裂高速破片，另一方面用于吸收爆炸冲击波能量和高速破片及陶瓷填充体碎片的残余动能。

2.如权利要求1所述的陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，其特征在于所述前面板、后面板可以采用高强度合金材料、纤维增强复合材料；所述高强度合金材料优选为高强钢、高强钛合金、高强铝合金；所述纤维增强复合材料优选为玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、高强聚乙烯纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料。

3.如权利要求1所述的陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，其特征在于所述前低波阻弹性层、后低波阻弹性层可以采用聚脲，优选为芳香族聚脲、脂肪族聚脲、聚天门冬氨酸酯聚脲。

4.如权利要求1所述的陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，其特征在于所述陶瓷填充体可以采用抗弹陶瓷，所述抗弹陶瓷优选为氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、氮化硼陶瓷。

5.如权利要求1所述的陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，其特征在于所述陶瓷填充体头部的形状优选为球头、锥头、棱锥头，所述陶瓷填充体柱体部分的形状优选为三棱柱、四棱柱体、六棱柱体。

6.如权利要求3所述的前低波阻弹性层、后低波阻弹性层，其特征在于所述聚脲敷设时需使用专用喷涂设备，优选为美国Gusmer公司的H-20/35主机及CX-7/GX-8喷枪、美国Graco公司Reactor主机和Fusion喷枪、美国Glas-Craft公司的MH主机和LS喷枪。