CN112895624A - 复合防爆板和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合防爆板和具有其的车辆，所述复合防爆板包括：面板、背板、强化结构、发泡层，所述背板与所述面板沿所述面板的厚度方向层叠布置；所述强化结构与所述背板相连以强化所述背板；所述发泡层设于所述面板和所述背板之间。通过上述技术方案，可以提高复合防爆板的结构强度，且兼具轻量化、易成形便于装卸的特点，提高复合防爆板的灵活性和实用性。

Description

复合防爆板和车辆
技术领域
本发明涉及防爆车辆技术领域，尤其涉及一种复合防爆板和具有其的车辆。
背景技术
各种特种车辆，如民用运钞车、危化品运输车、军用通讯车、侦察车、弹药车、轻型装甲车等，为防护6Kg级别爆炸物在车底的近距爆炸，相关技术中，一般在车底安装近20毫米厚的均质高强钢板，既笨重，又不易成形出适应车底的形状，且装卸不方便。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种复合防爆板，可以提高复合防爆板的结构强度同时具备轻量化、且易成形便于装卸，提高复合防爆板的灵活性和实用性。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆。
根据本发明实施例的复合防爆板，包括：面板、背板、强化结构、发泡层，所述背板与所述面板沿所述面板的厚度方向层叠布置；所述强化结构与所述背板相连以强化所述背板；所述发泡层设于所述面板和所述背板之间。
根据本发明实施例的复合防爆板，可以提高复合防爆板的结构强度，且兼具轻量化、易成形便于装卸的特点，提高复合防爆板的灵活性和实用性。
另外，根据本发明上述实施例的复合防爆板还可以具有如下附加的技术特征：
一些实施例中，所述强化结构设于所述背板的内侧面。
一些实施例中，所述强化结构包括：多个强化筋、盖板，多个所述强化筋固定连接于所述背板的内侧面上；所述盖板盖在多个所述强化筋上，且所述盖板与多个所述强化筋固定连接。
一些实施例中，所述强化筋包括主体部和支撑部，所述主体部和所述支撑部连接于所述背板的内侧面，且所述支撑部相对于所述背板内侧面的高度低于所述主体部相对于所述背板内侧面的高度以形成缺口，所述盖板的边缘嵌入所述缺口内。
一些实施例中，所述主体部包括第一支部和第二支部，所述第一支部和所述第二支部连接成V型，且多个所述强化筋的主体部的开口相互背离，所述支撑部连接于所述第一支部和所述第二支部的连接处。
一些实施例中，所述强化结构包括呈两行两列的矩阵布置的四个所述强化筋，且所述主体部中的第一支部和第二支部相互垂直，所述盖板连接于四个所述强化筋之间。
一些实施例中，所述盖板与所述背板的内侧面间隔开，所述发泡层的一部分填充到所述背板和所述盖板之间。
一些实施例中，所述强化结构与所述背板通过焊接连接为一体。
一些实施例中，所述复合防爆板还包括：封装结构，所述封装结构包覆由所述面板、所述背板以及所述发泡层组合而成的组件的外侧，所述封装结构将所述组件封装为一体结构。
根据本发明实施例的车辆，包括：底盘、车身，所述底盘上设有前述的复合防爆板，且所述面板面向所述车辆的外侧；所述车身设于所述底盘上。
附图说明
图1是本发明一个实施例的复合防爆板的结构示意图。
图2是本发明一个实施例的复合防爆板的结构示意图。
图3是本发明一个实施例的复合防爆板的结构示意图(无封装结构)。
图4是本发明一个实施例的复合防爆板制备时发泡层未发泡时的结构示意图。
图5是本发明一个实施例中背板与强化筋的结构示意图，强化筋处于未与背板连接的状态。
图6是本发明一个实施例中背板与强化筋的结构示意图，其中强化筋与背板连接。
图7是本发明一个实施例中背板与强化结构的结构示意图，其中盖板处于未盖在多个强化筋上的状态。
图8是本发明一个实施例中背板与强化结构的结构示意图，其中盖板的边缘嵌入主体部与支撑部形成的缺口内。
图9是本发明一个实施例中背板与面板间的发泡层发泡后的结构示意图。
图10是本发明一个实施例中复合防爆板的结构示意图(无封装结构)。
附图标记：
复合防爆板100，面板1，发泡层2，强化结构3，强化筋31，主体部311，第一支部3111，第二支部3112，支撑部312，盖板32，背板4，封装结构5，模具6。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
结合图1至图10，根据本发明实施例的复合防爆板100，包括：面板1、背板4、强化结构3和发泡层2，其中复合防爆板100具有面板1和背板4，发泡层2布置于面板1和背板4之间，用以吸收冲击产生的能量，且使复合防爆板100具有良好的成形性；强化结构3用于支撑抵御冲击，以加强复合防爆板100的结构强度。
具体而言，背板4与面板1沿面板1的厚度方向(参照附图1中的方向A-A)层叠布置，也就是说，面板1具有一定的厚度，可以提高复合防爆板100的强度，在面板1的厚度方向上设置背板4，进一步加强了复合防爆板100的结构强度。进一步地，复合防爆板100还具有强化结构3，强化结构3与背板4相连以强化背板4。根据前述方案，在背板4上设置与背板4相连的强化结构3，从而加强结构强度。进一步地，发泡层2设于面板1和背板4之间，由此，当复合防爆板100收到冲击时，发泡层2可以吸收能量，以增加复合防爆板100的防爆性能；此外，在发泡层2的发泡材料发泡时可以将面板1、强化结构3和背板4复合成为一个整体，各层材料间不需要粘接，具有良好的成形性，便于制备，可根据待安装设备的形状弯曲或成形出匹配的形状，提高复合防爆板100的灵活性和实用性。
结合图3，根据本发明实施例的复合防爆板100，面板1和背板4沿厚度方向布置，背板4与强化结构3相连以强化背板4，将发泡层2设于面板1与背板4之间，由此可以提高复合防爆板100防爆性能和结构强度，且强化结构3可以加强结构强度，发泡层2的发泡材料在发泡过程中将面板1、加强结构和背板4复合为一个整体，使得复合防爆板100具有轻量化、易成形便于装卸的特点，提高复合防爆板100的灵活性和实用性。
在实际使用时，例如将复合防爆板100应用于车辆上，可以将背板4安装于车辆底部，复合防爆板100可根据车辆底部空间形状弯曲或成形出匹配的形状，以提高安装稳定性，面板1面向车辆的外侧。当车辆受到冲击时，背板4受到冲击后，将冲击传递到背板4，当冲击力足以导致面板1和背板4发生变形时，发泡层2会提供维持面板1和背板4形状的缓冲力，从而吸收车辆所受的冲击。另外，背板4可以抵御一部分冲击，发泡层2可以吸收能量，以减弱冲击力，加强结构保持背板4结构稳定，当能量传递到背板4时，能量和冲击力已经大幅削弱。根据本发明实施例的复合防爆板100，能够对车内人员和设备起到有效防护作用。
可选地，强化结构3设于背板4的内侧面，而背板4与面板1沿面板1的厚度方向层叠布置，即强化结构3设于面板1与背板4之间，或者说强化结构3设于背板4的面向面板1的表面，由此强化结构3可以起到一定的支撑作用。另外，发泡层2布置于面板1和背板4之间，因此发泡层2还可以包裹强化结构3，以增加结构稳定性。可选地，强化结构3也可以设于背板4的外侧面，以分散背板4所受到的冲击力，避免冲击力由背板4直接到达设备与复合防爆板100连接的表面。
另外，将强化结构3设于背板4的内侧面，在提高背板4的结构强度的同时，可以起到一定的抗冲击作用，并提高了发泡层2的抗冲击能力，从而进一步地提高复合防爆板100的抗冲击能力。
结合图7和图8，可选地，强化结构3包括：多个强化筋31和盖板32，多个强化筋31固定连接于背板4的内侧面上；盖板32盖在多个强化筋31上，且盖板32与多个强化筋31固定连接。根据前述，强化结构3设置在面板1与背板4之间，也就是多条强化筋31连接于背板4内侧，盖板32盖在多条强化筋31上，即盖板32位于强化筋31与面板1之间，可以进一步起到支撑作用。具体地，强化结构3包括多个强化筋31和盖板32，多个强化筋31固定连接于背板4的内侧面上，因此可以提高面板1与背板4之间的支撑力，提高结构强度；盖板32盖在强化筋31上，盖板32与多个强化筋31固定连接。强化结构3的多条强化筋31与盖板32固定连接，使得强化筋31与盖板32形成整体结构，盖板32可以将多条强化筋31连接起来，当强化结构3遇到冲击力时，力可以被分散，以提高防爆效果。另外，在面板1与强化筋31之间设置盖板32可以提高面板1与强化结构3之间的支撑力。
根据本发明实施例的复合防爆板100，多条强化筋31可以均匀分布于背板4的四周，以提高复合防爆板100边缘位置的结构强度，盖板32设置于复合防爆板100的中心部位，盖板32与多条强化筋31固定连接，提高了复合防爆板100中间部位的结构前强度，同时可以分散力的作用。可选地，强化筋31与背板4之间的固定连接，可以通过一体构成的方式，以提高连接的稳定性和牢固性，即在生产时直接构造出带有强化筋31结构的背板4，或者也可以将强化筋31固定安装于背板4上，以降低生产成本。
结合图5至图8，可选地，强化筋31包括主体部311和支撑部312，主体部311和支撑部312连接于背板4的内侧面，且支撑部312相对于背板4内侧面的高度低于主体部311相对于背板4内侧面的高度以形成缺口，盖板32的边缘嵌入缺口内。也就是说，强化筋31由主体部311和支撑部312组成，主体部311和支撑部312可以形成缺口，将盖板32的边缘嵌入缺口内，换言之，盖板32的形状可以根据强化的条数设置，例如背板4上固定连接了四条强化筋31，就形成了四个缺口，可以将盖板32设置为四边形每个角嵌入缺口中，可以提高盖板32安装的稳定性。可选地，盖板32也可以是其他形状，从而设置相应的强化筋31与盖板32固定连接，也可以仅将盖板32的两端的边缘嵌入缺口内或者多个边缘均嵌入缺口内，本发明不限于此。
结合图5和图6，具体地，支撑部312与主体部311相连，支撑部312的高于低于主体部311，这样在支撑部312与主体部311连接的位置形成了高度差，构成缺口，多个主体部311与支撑部312之间均具有缺口，盖板32可以被构造成适于嵌入多个缺口之间。
结合图6和图7，可选地，主体部311包括第一支部3111和第二支部3112，第一支部3111和第二支部3112连接成V型，可以向不同方向提供支撑力，以提高结构稳定性，且多个强化筋31的主体部311的开口相互背离，支撑部312连接于第一支部3111和第二支部3112的连接处。由此，冲击力可以沿主体部311向不同方向分散，以避免受力集中。举例而言，主体部311的第一支部3111和第二支部3112的开口可以朝向背板4的边缘，主体部311的开口又相互背离，因此，主体部311的开口朝向背板4的各个边缘，支撑部312朝向开口方向的反向，用于连接背盖板32，背板32可以用于支撑未设置强化筋31的区域，以提高强化结构3的结构稳定性。可选地，第一支部3111与第二支部3112的长度相同，提高结构平衡性。当然第一支部3111与第二支部3112的长度也可以不同。
可选地，强化结构3包括呈两行两列的矩阵布置的四个强化筋31，且主体部311中的第一支部3111和第二支部3112相互垂直，盖板32连接于四个强化筋31之间。
结合图5和图6，举例而言，背板4为长方形板状结构，强化筋31由第一支部3111、第二支部3112和支撑部312构成，强化筋31呈两行两列的矩阵布置四个，强化筋31主体部311的V形开口为90度，主体部311的开口端分别朝向背板4的四个角，主体部311的闭口端朝向背板4的中心处。支撑部312与主体部311的闭口端相连，因此，四个支撑部312之间形成矩形结构，支撑部312与主体部311构成的缺口，可以用于嵌入矩形盖板32。由此，四个强化筋31与背板4中心及背板4边缘的距离相同，两个相邻的强化筋31之间距离相同，可以使力被均匀分散，提高耐冲击性和结构稳定性。
可选地，盖板32与背板4的内侧面间隔开，发泡层2的一部分填充到背板4和盖板32之间，即发泡层2充分填补了面板1与背板4之间的空隙，可以避免冲击力从盖板32直接传递到背板4。结合图3，冲击力由面板1逐渐传向背板4，其中，在复合防爆板100内的中部，面板1与发泡层2的接触面积、盖板32以及背板4与发泡层2的接触面积，从下向上依次减小，在复合防爆板100内部形成阶梯式结构。这样，当复合防爆板100遇到冲击时，冲击力由面板1传递至发泡层2，发泡层2层层压缩吸收能量，当压缩到强化结构3的高度时，强化结构3支撑抵御爆炸冲击，并在后续变形过程中，背板4和盖板32之间的发泡层2依然能吸收能量，以至于当能量传递到背板4时，能量和冲击力已大幅减弱，从而进一步提高防爆性能。
可选地，发泡层2可以由铝粉和发泡剂构成，即形成泡沫铝吸能层，通过加热使发泡层2填充面板1、强化结构3及背板4间的空隙，将面板1、强化结构3、背板4连接成一体。
可选地，强化结构3与背板4通过焊接连接为一体，以提高连接强度，且便于制造和安装。
可选地，复合防爆板100还包括：封装结构5，封装结构5包覆由面板1、背板4以及发泡层2组合而成的组件的外侧，封装结构5将组件封装为一体结构。例如，在复合防爆板100的各面均匀喷涂一层1-2mm厚度的聚脲层作为整体封装层，既遮盖层间结构，还可根据需要改变颜色，与车体匹配，外表美观。其中聚脲层具有较高的控冲磨性，涂层无缝易于获取等优点，当然也可以选择其他材料作为封装结构，以加强结构强度、提升美观性。可选地，封装结构也可以是均匀涂刷在复合防爆板100的各面或者通过其他方式将复合防爆板100封装起来。
根据本发明实施例的车辆，包括：底盘和车身，车身设于底盘上；底盘上设有前述的复合防爆板100，且面板1面向车辆的外侧。具体而言，复合防爆板100与车辆底盘的连接方式，可根据车辆底盘上安装点的位置焊接相应的安装卡扣、锁紧装置或其他连接方式，使背板4可以在车辆底盘上安装和卸下。
车辆的地盘上安装来复合防爆板100后，当车辆遇到爆炸时，爆炸的能量由封装结构5、面板1传递到发泡层2，发泡材料开始层层压缩吸收能量泡沫铝吸能层的闭孔铝气泡一起压缩变形并吸收大部分能量，当压缩到强化结构3的高度时，强化结构3可以支撑抵御爆炸冲击，并在后续变形过程中，与发泡层2的发泡材料一起压缩变形并吸收大部分能量，当能量传递到背板4时，能量和冲击力已被大幅削弱，从而对车内人员和设备起到很好的防护作用，以提高车辆的安全性。
下面参照附图描述本发明一个具体实施例的复合防爆板100。
结合图1至图10，本发明提供的复合防爆板100包括：面板1、背板4、发泡层2、强化结构3和封装结构5，其中，强化结构3又包括：强化筋31和盖板32，强化筋31由主体部311和支撑部312构成，主体部311包括第一支部3111和第二支部3112。
具体地，面板1为防弹钢面板(HB500以上级别)、发泡层2为泡沫铝吸能层、强化结构3的材料厚度与面板1一致、背板4为防爆钢背板(1500Mpa以上)，封装结构5为聚脲封装层。防弹钢面板、泡沫铝吸能层、强化结构、防爆钢背板及聚脲封装层组成泡沫铝冶金连接多层复合结构。在发泡层2发泡的过程中将面板1、强化结构3和背板4复合为一个整体，各层材料间不需要粘接，因此，具有良好的成形性，可根据车辆底部空间形状弯曲或成形出匹配的形状，防爆板的各面均匀喷涂一层1-2mm厚度的聚脲层作为整体封装结构5，既遮盖层间结构，还可根据需要改变颜色，与车体匹配，外表美观。
结合图3至图10，在实际制备过程中，先将强化结构3与背板4焊接为一体，然后将面板1和焊接了强化结构3的背板4放入模具中，两者间填充按比例配置的铝粉混合发泡剂的原料，将其放置在可拆卸的石墨模具中，石墨模具型腔高度控制整体发泡高度，用感应加热面板1、背板4间的铝粉混合发泡剂原料，控制加热时间和温度，铝粉发泡填充面板1、强化结构3及背板4间的空隙，将面板1、强化结构3、背板4连接成一体，发泡结束后，取出成形的泡沫铝复合板，自然冷却到室温，然后在复合板各表面均匀喷涂一层聚脲层，即形成本发明实施例所述的复合防爆板100。其中，所述支撑部312与所述主体部311相连部分尺寸可以为1500×1500×55mm样件，根据本发明实施例的复合防爆板100，在靶场6Kg TNT爆炸试验条件中可以顺利通过试验。
根据本发明的一个具体实施例，在实际使用时，爆炸的能量由聚脲封装层、防弹钢面板传递到泡沫铝吸能层，闭孔铝气泡开始层层压缩吸收能量，当压缩到强化结构的高度时，强化结构开始支撑抵御爆炸冲击，并在后续变形过程中，与泡沫铝吸能层的闭孔铝气泡一起压缩变形并吸收大部分能量，最后能量传递到防爆钢背板时，能量和冲击力已经被大幅削弱了。
根据本发明实施例的复合防爆板100，可以抵抗6KgTNT级别爆炸物近距离爆炸，复合防爆板100厚度约20mm，面密度为157Kg/m2。经实施样件验证，可以防住6KgTNT级别爆炸物近距离爆炸的厚度约50mm，且厚度主要分布在泡沫铝(密度约0.4-0.5g/cm3)吸能层上，面密度约120Kg/m2，重量减轻约20％以上，因此，复合防爆板100具有防爆性能好，轻量化且易成形便于装卸的优点，提高了复合防爆板100的灵活性和实用性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种复合防爆板，其特征在于，包括：
面板；
背板，所述背板与所述面板沿所述面板的厚度方向层叠布置；
强化结构，所述强化结构与所述背板相连以强化所述背板；
发泡层，所述发泡层设于所述面板和所述背板之间。
2.根据权利要求1所述的复合防爆板，其特征在于，所述强化结构设于所述背板的内侧面。
3.根据权利要求2所述的复合防爆板，其特征在于，所述强化结构包括：
多个强化筋，多个所述强化筋固定连接于所述背板的内侧面上；
盖板，所述盖板盖在多个所述强化筋上，且所述盖板与多个所述强化筋固定连接。
4.根据权利要求3所述的复合防爆板，其特征在于，所述强化筋包括主体部和支撑部，所述主体部和所述支撑部连接于所述背板的内侧面，且所述支撑部相对于所述背板内侧面的高度低于所述主体部相对于所述背板内侧面的高度以形成缺口，所述盖板的边缘嵌入所述缺口内。
5.根据权利要求4所述的复合防爆板，其特征在于，所述主体部包括第一支部和第二支部，所述第一支部和所述第二支部连接成V型，且多个所述强化筋的主体部的开口相互背离，所述支撑部连接于所述第一支部和所述第二支部的连接处。
6.根据权利要求5所述的复合防爆板，其特征在于，所述强化结构包括呈两行两列的矩阵布置的四个所述强化筋，且所述主体部中的第一支部和第二支部相互垂直，所述盖板连接于四个所述强化筋之间。
7.根据权利要求3所述的复合防爆板，其特征在于，所述盖板与所述背板的内侧面间隔开，所述发泡层的一部分填充到所述背板和所述盖板之间。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的复合防爆板，其特征在于，所述强化结构与所述背板通过焊接连接为一体。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的复合防爆板，其特征在于，所述复合防爆板还包括：
封装结构，所述封装结构包覆由所述面板、所述背板以及所述发泡层组合而成的组件的外侧，所述封装结构将所述组件封装为一体结构。
10.一种车辆，其特征在于，包括：
底盘，所述底盘上设有根据权利要求1-9中任一项所述的复合防爆板，且所述面板面向所述车辆的外侧；
车身，所述车身设于所述底盘上。
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