CN113635638A - 一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法 - Google Patents

一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法，属于实验防护领域。本发明贴合包覆在导线外侧，主要由内聚脲层、外聚脲层、编织玻璃纤维网格布层制备，所述内聚脲层、编织玻璃纤维网格布层、外聚脲层从内到外依次排列，形成柔性防护层。所述柔性防护层由固定装置锁住固定。聚脲以及玻璃纤维网格布层均能很好的起到防止破片侵彻的作用，其中内外聚脲层能够起到减缓破片冲击的作用，而玻璃纤维网格布层能够起到和好的耐高温作用。内外聚脲层与玻璃纤维网格布组成的聚脲‑编织玻璃纤维网格布复合材料，能够有效地提升保护装置的加固性能，能够有效的提高实船打靶实验导线的抗破片性能。本发明还具有较好的耐高温性和可变性的优点。

Description

一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法
技术领域
本发明涉及一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法，属于实验防护领域。
背景技术
反舰导弹作为打击船舰类目标的主要武器，在海战中占据着举足轻重的地位，而实船打靶实验的开展，将会反舰导弹的爆炸威力和船舰毁伤效果的评估提供重要的实践支撑。在实船打靶实验过程中，需要各类不同的实验设备来获得相关实验数据。因此，船舰不可避免的要布置大量导线。在实验过程中，船舰结构会会发生破坏，舱体的破片会朝不同方向飞散，这些破片有可能使得船舰中的导线受到破坏，进而影响实验结果。所以必须对实船打靶实验中的导线进行防护，而通常的防护装置，由于其本身属于刚性结构，无法根据导线的走向而改变结构，同时在收到冲击产生的高温伤害时，也不能起到很好的耐高温作用。同时，也需要在设计过程中，确定设计内容的具体防护参数。对于聚脲涂层，目前已有较多的喷涂厚度经验，但是对于玻璃纤维网格布层，需要一种计算方法来准确表示其厚度。
发明内容
本发明的目的是提供一种实船打靶实验导线防护装置，贴合包覆在导线外侧，提高对实船打靶实验导线的防护能力，尤其能够提高对破片的防护；此外，该防护装置具有较好的耐高温性和可变性的优点。本发明还公开实船打靶实验导线防护装置制作方法，用于制作所述实船打靶实验导线防护装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明公开的一种实船打靶实验导线防护装置，贴合包覆在导线外侧，主要由柔性防护层和固定装置组成。所述柔性防护层主要由内聚脲层、外聚脲层、编织玻璃纤维网格布层制备，所述内聚脲层、编织玻璃纤维网格布层、外聚脲层从内到外依次排列，形成柔性防护层。所述柔性防护层由固定装置锁住固定。
所述内聚脲层、外聚脲层、编织玻璃纤维网格布层均能起到防止破片侵彻的作用。
所述内聚脲层、外聚脲层还用于减缓破片冲击的作用，起到少量吸收动能作用。
所述玻璃纤维网格布层的主要作用是对入射速度进行衰减，且起到耐高温作用。
由于聚脲具有弹性模量高、抗拉强度大和延展性好的优点，在与玻璃纤维网格布的组合后为柔性防护层，能够实现形状的改变，能够使用多种不同的导线布置状况。
作为优选，所述柔性防护层由固定装置锁住固定为圆形。
作为优选，所述内聚脲层通过调节固定装置尺寸调节，调节范围为10mm-100mm。
作为优选，所述聚脲为双组分聚脲，双组分聚脲是由异氰酸酯组份与氨基化合物组份反应生成的一种弹性体物质。
作为优选，所述编织玻璃纤维网格布层由多层玻璃纤维网格布组成，通过生产模具固定后进行聚脲的注塑成型。
作为优选，玻璃纤维网格布层的厚度通过下述方法得到：
破片速度的计算公式为：
Figure BDA0003248275300000021
式中，E为战斗部装药的特征能量。计算时，
Figure BDA0003248275300000022
其中De为装药爆速,C和M分别是TNT和壳体的质量。
破片经空气中衰减以及穿过其他防护钢板后速度发生衰减，接近本导线防护装置时速度为vi，vi＝εv0，ε为速度衰减的系数。
聚脲层的速度衰减由能量吸收率确定，计算公式为：
Figure BDA0003248275300000023
式中，vr为等效破片穿过内外聚脲层后的剩余速度，dr为聚脲层厚度，Eα为面密度吸收能，mp为破片设计质量。
玻璃纤维网格布层的速度衰减由破片极限贯穿公式确定，计算公式为：
Figure BDA0003248275300000024
式中，d为破片直径；ρt为玻璃纤维网格布密度；ρp为破片材料密度，σt为玻璃纤维网格布的强度极限，θ为破片入射角，
根据初速度和速度衰减，推算出玻璃纤维网格布的厚度计算式为：
Figure BDA0003248275300000025
本发明公开的一种实船打靶实验导线防护装置的制作方法为：
步骤1：根据战斗部爆炸公式，计算破片剩余速度。计算公式为：
Figure BDA0003248275300000026
步骤2：计算破片在每一层的速度衰减。其中，聚脲层通过能量吸收计算，玻璃纤维网格布层通过破片极限贯穿公式计算。聚脲层和玻璃纤维网格布层速度衰减的计算公式分别为：
Figure BDA0003248275300000031
Figure BDA0003248275300000032
步骤3：根据破片接触到导线时速度衰减为0，计算出玻璃纤维网格布的厚度。
Figure BDA0003248275300000033
步骤4：采用设计模具生产柔性防护面板，设计模具中间设有卡扣，保证碳纤维网格布在模具中的固定，进行聚脲注塑。
步骤5：将生产出的柔性防护层进行不同尺寸的切割，根据不同的导线尺寸，缠绕后环形固定装置固定，完成所述一种实船打靶实验导线防护装置制作。
本发明公开的一种实船打靶实验导线防护装置的工作方法为：根据实验需要，制作并布设好实船打靶实验导线防护装置。当进行实船打靶实验时，内聚脲层、外聚脲层能够吸收能量，减少冲击毁伤，同时，内外聚脲层与玻璃纤维网格布组成的聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料，能够有效地提升保护装置的加固性能，能够有效的提高实船打靶实验导线的抗破片性能。
在冲击带来的高温条件下，与传统保护橡胶管相比，玻璃纤维网格布层具有更好的耐高温性能以及韧性，能够更好的减少破片侵彻。
有益效果
1、本发明公开的一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法，所述一种实船打靶实验导线防护装置主要由柔性防护层和固定装置组成。所述柔性防护层主要由内聚脲层、外聚脲层、编织玻璃纤维网格布层制备，所述内聚脲层、编织玻璃纤维网格布层、外聚脲层从内到外依次排列，形成柔性防护层。所述柔性防护层由固定装置锁住固定。聚脲以及玻璃纤维网格布层均能很好的起到防止破片侵彻的作用，其中内外聚脲层能够起到减缓破片冲击的作用，而玻璃纤维网格布层能够起到和好的耐高温作用。内外聚脲层与玻璃纤维网格布组成的聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料，能够有效地提升保护装置的加固性能，能够有效的提高实船打靶实验导线的抗破片性能。
2、本发明公开的一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法，由于聚脲具有弹性模量高、抗拉强度大和延展性好的优点，在与玻璃纤维网格布的组合后为柔性防护层，可以实现形状的改变，能够使用多种不同的导线布置状况。
3、本发明公开的一种实船打靶实验导线防护装置及制作方法，通过能量吸收和弹道计算，在聚脲层厚度有较多经验公式的前提下，获得导线防护装置中玻璃纤维网格布的准确厚度，实现经济、可靠防护。
附图说明
图1为本发明制备后的剖视图；
其中：1-外聚脲层；2-编制玻璃纤维网格布层；3-内聚脲层
图2为本发明用于固定柔性防护层的装置，结合部位由螺栓固定，共有20mm、40mm、60mm、8mm、100mm五种不同直径的尺寸；
图3为本发明用于制备柔性防护层的生产模具；
图4为本发明固定后的剖面图；
图5为本发明玻璃纤维网格布层厚度计算以及制备的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例用于说明本次发明，但不用来限制本次发明范围。
以下参考图1-5对本次发明进行说明。
如图1所示，本实施例公开的一种实船打靶实验导线防护装置，所述导线防护装置由外聚脲层1、玻璃纤维网格布层2、内聚脲层3由外到内依次排列，上述分层均为平行设置，由此设置，导线防护装置具有较强的抗破片侵彻性能以及较好的耐高温性能。
参照图5，设计和制造上述导线防护装置，提出了一种计算导线防护装置层厚的计算方法，并设计了生产装置和固定装置。
步骤1：根据战斗部爆炸公式，计算破片剩余速度。
步骤2：计算破片在每一层的速度衰减。其中，聚脲层通过能量吸收计算，玻璃纤维网格布层通过破片极限贯穿公式计算。
步骤3：根据破片接触到导线时速度衰减为0，计算出玻璃纤维网格布和聚脲层的厚度。
步骤4：采用设计模具生产柔性防护面板，设计模具中间设有卡扣，保证碳纤维网格布在模具中的固定，进行聚脲注塑。
步骤5：将生产出的柔性防护层进行不同尺寸的切割，根据不同的导线尺寸，缠绕后用图2所示环形固定装置固定。
内外聚脲层可以起到吸收能量，减少冲击毁伤，同时，内外聚脲层与玻璃纤维网格布组成的聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料，可以有效地提升保护装置的加固性能。因此可以有效的提高保护装置的抗破片性能。
在冲击带来的高温条件下，与传统保护橡胶管相比，玻璃纤维网格布层3具有更好的耐高温性能以及韧性，能够更好的减少破片侵彻。
下面结合实例对本发明在进行实船打靶实验时的防护进行计算。实施例为某战斗部爆炸产生破片对舱体进行破坏。该破片战斗部的炸药当量为40.1kg，爆炸所产生的破片设计质量为0.045kg，壳体质量为21.5kg。玻璃纤维网格布密度为2.45g·m-3，破片密度为8.7g·m-3，破片直径为40mm。a和b的值分别为4.55和0.64，玻璃纤维网格布的强度极限为3430。聚脲层的厚度根据经验防护层厚度取2mm
步骤1：根据战斗部爆炸公式，计算破片剩余速度，
根据步骤1公式，计算出破片的初始速度为2089m/s。取破片侵彻前倍其他防护层衰减的速度为70％，到达此导线防护装置时的速度为626m/s。
步骤2：计算破片在每一层的速度衰减。其中，聚脲层通过能量吸收计算，玻璃纤维网格布层通过破片极限贯穿公式计算。入射角度cosθ值取0.5，计算得经聚脲层衰减后速度为：552m/s，聚脲层对速度的衰减在10％左右，复合预期值。
步骤3，根据破片接触到导线时速度衰减为0，计算出玻璃纤维网格布和聚脲层的厚度。
根据步骤3推导公式，计算出玻璃纤维网格布层的厚度为10.0mm。
步骤4：采用设计模具生产柔性防护面板，设计模具中间设有卡扣，保证碳纤维网格布在模具中的固定，进行聚脲注塑。
将生产出的柔性防护层进行不同尺寸的切割，根据不同的导线尺寸，缠绕后用图2所示环形固定装置固定。共可生产20mm、40mm、60mm、80mm、100mm多种不同尺寸。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。材料参数通过实验计算，结合仿真分析，获得材料在本发明需求内的本构模型，结合计算公式及进行实船打靶试验时对于导线的经验防护措施，确保本发明所采用计算公式及通过实验或调研获得的材料参数满足实际需求，保证在此导线防护装置在实船打靶实验中的实际应用。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：贴合包覆在导线外侧，主要由柔性防护层和固定装置组成；所述柔性防护层主要由内聚脲层、外聚脲层、编织玻璃纤维网格布层制备，所述内聚脲层、编织玻璃纤维网格布层、外聚脲层从内到外依次排列，形成柔性防护层；所述柔性防护层由固定装置锁住固定；
所述内聚脲层、外聚脲层、编织玻璃纤维网格布层均能起到防止破片侵彻的作用；
所述内聚脲层、外聚脲层还用于减缓破片冲击的作用，起到少量吸收动能作用；
所述玻璃纤维网格布层的主要作用是对入射速度进行衰减，且起到耐高温作用；
由于聚脲具有弹性模量高、抗拉强度大和延展性好的优点，在与玻璃纤维网格布的组合后为柔性防护层，能够实现形状的改变，能够使用多种不同的导线布置状况。
2.如权利要求1所述的一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：所述柔性防护层由固定装置锁住固定为圆形。
3.如权利要求1所述的一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：所述内聚脲层通过调节固定装置尺寸调节，调节范围为10mm-100mm。
4.如权利要求1所述的一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：所述聚脲为双组分聚脲，双组分聚脲是由异氰酸酯组份与氨基化合物组份反应生成的一种弹性体物质。
5.如权利要求1所述的一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：所述编织玻璃纤维网格布层由多层玻璃纤维网格布组成，通过生产模具固定后进行聚脲的注塑成型。
6.如权利要求1所述的一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：玻璃纤维网格布层的厚度通过下述方法得到，
破片速度的计算公式为：
Figure FDA0003248275290000011
式中，E为战斗部装药的特征能量；计算时，
Figure FDA0003248275290000013
其中De为爆速,C和M分别是TNT和壳体的质量；
破片经空气中衰减以及穿过其他防护钢板后速度发生衰减，接近本导线防护装置时速度为vi，vi＝εv0，ε为速度衰减的系数；
聚脲层的速度衰减由能量吸收率确定，计算公式为：
Figure FDA0003248275290000012
式中，vr为等效破片穿过内外聚脲层后的剩余速度，dr为聚脲层厚度，Eα为面密度吸收能，mp为破片设计质量；
玻璃纤维网格布层的速度衰减由破片极限贯穿公式确定，计算公式为：
Figure FDA0003248275290000021
式中，d为破片直径；ρt为玻璃纤维网格布密度；ρp为破片材料密度，σt为玻璃纤维网格布的强度极限，θ为破片入射角，
根据初速度和速度衰减，推算出玻璃纤维网格布的厚度计算式为：
Figure FDA0003248275290000022
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：制作方法为：
步骤1：根据战斗部爆炸公式，计算破片剩余速度；计算公式为：
Figure FDA0003248275290000023
步骤2：计算破片在每一层的速度衰减；其中，聚脲层通过能量吸收计算，玻璃纤维网格布层通过破片极限贯穿公式计算；聚脲层和玻璃纤维网格布层速度衰减的计算公式分别为：
Figure FDA0003248275290000024
Figure FDA0003248275290000025
步骤3：根据破片接触到导线时速度衰减为0，计算出玻璃纤维网格布的厚度；
Figure FDA0003248275290000026
步骤4：采用设计模具生产柔性防护面板，设计模具中间设有卡扣，保证碳纤维网格布在模具中的固定，进行聚脲注塑；
步骤5：将生产出的柔性防护层进行不同尺寸的切割，根据不同的导线尺寸，缠绕后环形固定装置固定，完成所述一种实船打靶实验导线防护装置制作。
8.如权利要求7所述的一种实船打靶实验导线防护装置，其特征在于：工作方法为，根据实验需要，制作并布设好实船打靶实验导线防护装置；当进行实船打靶实验时，内聚脲层、外聚脲层能够吸收能量，减少冲击毁伤，同时，内外聚脲层与玻璃纤维网格布组成的聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料，能够有效地提升保护装置的加固性能，能够有效的提高实船打靶实验导线的抗破片性能；
在冲击带来的高温条件下，与传统保护橡胶管相比，玻璃纤维网格布层具有更好的耐高温性能以及韧性，能够更好的减少破片侵彻。
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