CN113945122A - 一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件 - Google Patents

一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件 Download PDF

Info

Publication number
CN113945122A
CN113945122A CN202111398252.0A CN202111398252A CN113945122A CN 113945122 A CN113945122 A CN 113945122A CN 202111398252 A CN202111398252 A CN 202111398252A CN 113945122 A CN113945122 A CN 113945122A
Authority
CN
China
Prior art keywords
armor
layer
plate
assembly
bulletproof
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111398252.0A
Other languages
English (en)
Inventor
师亚琴
苏罗川
宜晨虹
刘文杰
田立智
李博
张亚军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Fluid Physics of CAEP
Original Assignee
Institute of Fluid Physics of CAEP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Fluid Physics of CAEP filed Critical Institute of Fluid Physics of CAEP
Priority to CN202111398252.0A priority Critical patent/CN113945122A/zh
Publication of CN113945122A publication Critical patent/CN113945122A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/043—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/14—Layered products comprising a layer of metal next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/06—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions for securing layers together; for attaching the product to another member, e.g. to a support, or to another product, e.g. groove/tongue, interlocking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/041—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/04—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B9/047—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising such particular substance as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material made of fibres or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • F41H5/0421—Ceramic layers in combination with metal layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • F41H5/0414—Layered armour containing ceramic material
    • F41H5/0428—Ceramic layers in combination with additional layers made of fibres, fabrics or plastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/558—Impact strength, toughness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2571/00—Protective equipment
    • B32B2571/02—Protective equipment defensive, e.g. armour plates, anti-ballistic clothing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

本发明公开了一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件，所述装甲面层包括抗冲击层，所述抗冲击层为其上设置有孔道的板材；所述孔道一端的孔口位于所述板材的外表面上，孔道另一端的孔口位于所述板材的内表面上。所述装甲组件包括所述装甲面层。本方案不仅能有效抵抗爆炸冲击波和破片群的破坏，同时能够有效降低武器系统的重量。

Description

一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件
技术领域
本发明涉及防护装备技术领域，特别是涉及一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件。
背景技术
随着科学技术水平的日新月异，武器装备中破甲弹、穿甲弹也得到了飞速发展，给其他的武器装备、人员安全带来了巨大的威胁。
破甲弹、穿甲弹爆炸时会产生两种毁伤载荷，即冲击波和高速破片群，关于其对结构的毁伤问题，早期的研究大多解耦成两种毁伤载荷单独施加在结构上的两类问题加以考虑，针对爆炸冲击波的防护，通常依靠延性金属舱壁的塑性变形来吸收冲击波能量，其结构型式也从过去的单一板架型式向夹层结构、点阵结构等复合结构型式发展。针对高速破片的防护，防护材料也从早期的金属材料发展到使用轻质、防弹能力高的非金属材料，如陶瓷、纤维增强复合材料等，结构形式也从单一结构发展为复合装甲结构，以充分发挥材料的不同抗弹特点来提高防护性能。更重要的是，诸多研究表明，冲击波和破片对防护结构的联合毁伤大于单一载荷对防护结构毁伤破坏程度之和。因此，研究新的能够抵御爆炸冲击波和高速破片的联合毁伤破坏的多功能轻质防护装甲，已成为破甲弹、穿甲弹防护领域的迫切任务。
现有技术中，如申请号为CN201911214572.9、CN201922125677.9等专利申请文件，提供了利用层间协同增益实现冲击波与破片防护的技术方案；如申请号为CN201921834773.4的专利申请文件，提供了基于防护板三维结构设计实现破片和爆炸冲击波防护的技术方案；申请号为CN201810344261.3的专利申请文件，提供了利用结构可破坏的防爆装置围挡实现破片和爆炸冲击波防护的技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件，本方案不仅能有效抵抗爆炸冲击波和破片群的破坏，同时能够有效降低武器系统的重量。
针对上述问题，本发明提供的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件通过以下技术要点来解决问题：一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层，包括抗冲击层，所述抗冲击层为其上设置有孔道的板材；
所述孔道一端的孔口位于所述板材的外表面上，孔道另一端的孔口位于所述板材的内表面上。
针对抗冲击波与破片联合毁伤防护，如如上所介绍的，现有技术中除了常见的考虑防护层材料选择以外，出现了基于层间协同增益、防护板三维结构设计以及结构可破坏的防爆装置围挡的技术方案。本方案所提及的基于层间协同增益的技术方案防护，其结构相对复杂且需要触发才能够实现防护；本方案所提及的三维结构设计主要解决多方向有效防护的问题；本方案所提及的可破坏围挡为一种通过自损达到防护目的的技术方案。
针对抗冲击波与破片联合毁伤的目的，本方案提供了一种不仅能有效抵抗爆炸冲击波和破片群的破坏，同时能够有效降低武器装备的重量的技术方案。
本方案的具体结构设计中，通过设置为抗冲击层为具有贯穿其内、外侧孔道的板材，可使得所述板材在面临冲击波和/或破片的冲击时，由于板材并非传统的完整板面结构，在冲击波作用于其上时，冲击波在所述孔道位置发生扰流，板材作为能够衰减冲击波的扰流板或整流板，达到改变冲击波传播路径同并损耗冲击波部分能量的目的；在破片作用于其上时，由于孔道的存在，板材对破片的选择性透过不仅利于维持抗冲击层的结构和完整性维持：在抗冲击层作为装甲组件的层结构时能够分散破片的冲击力，同时在板材整体上因为孔道带来的质地不均匀性可对破片产生进一步的碎裂作用，通过减小单个破片的能量，降低破片的毁伤能力。
如上所述，区别于常见的装甲面层设计或选型中(非自损式装甲面层设计)通常考虑装甲面层的强度、韧性等性能，本方案通过在抗冲击层上设置孔道，不仅能够减轻武器系统的质量，以上孔道的存在对抗冲击波以及破片毁伤均具有良好的效果。
本方案在具体使用时，所述装甲面层本身可作为独立的装甲层使用，亦可根据需要，配合其他装甲层获得装甲组件。同时，装甲面层上的抗冲击层可为单层结构，也可为包括多层抗冲击层的复合结构。
作为包括多层抗冲击层的复合结构的具体运用，为利于抗冲击波性能，优选设置为层叠的抗冲击层任意相邻的两层均间隔设置，且所述间隔为空腔或填充于层与层之间的可变形吸能材料；为便于对间隔内的破片进行清理、对破损层进行置换，设置为：层与层之间的连接关系为可拆卸连接。优选以上可拆卸链接采用螺纹连接，以便于根据需要，在考虑武器装甲重量的基础上设置具体抗冲击层层数。
在具体实施时，考虑到对抗冲击层的材料性能要求，所述抗冲击层优选采用带孔金属板。
作为所述的装甲面层更进一步的技术方案：
作为一种对冲击波扰流作用面积大、对破片碎裂作用面积大的技术方案，设置为：所述孔道为多个，孔道间隔分布于所述板材上。在具体实施时，为利于装甲面层的防护效果，优选设置为抗冲击层被安装为背侧为中空的腔隙(为如上所述的空腔)，考虑破片部分穿过抗冲击层的运用，不宜将抗冲击层设置得较厚且宜设置为抗冲击层为具有弹性且韧性良好的金属材料，此种情况下，采用如上所述的填充可变形吸能材料的技术方案，实际上可变形吸能材料的利用率并不高(被压缩后的吸能材料并不能发挥良好的吸能性能但必然会增加装甲面层的总重量)，同时在破片的作用下易损，基于此，更进一步的，如对所述抗冲击层仅采用在侧面边缘位置设置支撑或约束的形式时，为利于板材的防裂性能，所述孔道设置为板材中部较边缘稀疏或中部的孔道尺寸较边缘位置孔道的尺寸大；在抗冲击层包括分布在边缘内侧的多个支撑点时，为便于所述板材加工，可设置为孔道均匀分布于板材上的方案。同时，为避免在板材上产生应力集中以及便于孔道加工，孔道宜设置为圆孔。
为对装甲面层的面积进行有效利用、利于抗冲击层对冲击波的扰流效果以及对破片的碎裂、部分通过效果、在破片的作用下维持自身结构的完整性，优选设置为所述装甲面层正面面向冲击波和破片来源，故宜设置为：所述孔道的轴线方向沿着所述板材的板厚方向。
为实现对抗冲击层进行架空安装，设置为：还包括支架，所述板材固定于所述支架的一端，支架的另一端设置有用于实现本装甲面层安装的安装座。本方案利用支架两端之间的距离实现所述板材架空安装，在面临冲击波以及破片时，不仅可使得板材能够相对自由的振动实现冲击波吸能，同时后方腔隙可为穿过孔道的破片提供相互撞击的机会以优化破片破裂效果。本方案中将板材和支架设置为相互独立的结构部件，在装甲面层制备时，支架材料根据强度需要，选择高强度钢或高强度合金材料。
本方案还公开了一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，包括装甲面层，所述装甲面层为如上任意一项所述的装甲面层。本方案为包括所述装甲面层的具体运用，如上所述，包括所述装甲面层的装甲组件不仅能有效抵抗爆炸冲击波和破片群的破坏，同时能够有效降低搭载其的武器装备的重量。
作为所述装甲组更进一步的技术方案：
所述装甲面层作为装甲组件迎弹侧的最外层，还包括设置在装甲面层内侧的防弹层；
所述防弹层包括防弹陶瓷以及包覆所述防弹陶瓷的覆板；
所述防弹陶瓷的前端、后端以及侧面均设置有覆板。本方案中，所述装甲面层即作为装甲组件的迎弹层，被运用为装甲组件上靠近冲击波源和破片的一侧，所述防弹层设置在装甲面层的内侧。以上防弹层具体结构设计中，通过设置为包括防弹陶瓷以及覆板，旨在实现：利用防弹陶瓷本身防破片能力强的特点，有效阻隔全部或部分破片穿过；所述覆板作为防弹陶瓷的保护层，以应对防弹陶瓷本身易碎裂的特点，使得防弹陶瓷在碎裂后依然能够维持为陶瓷防弹层，以使得防弹陶瓷依然具有一定的防破片能力。优选的，为维持碎裂陶瓷对破片的磨蚀作用，宜设置覆板为刚度较好的材料。考虑到材料性能和材料重量，如如下所述的面板采用铝合金或纤维增强复合材料、所述的围边采用高强度钢或铝合金，所述第一背板采用铝合金或纤维增强复合材料。考虑到覆板维持所述陶瓷防弹层的能力以及避免防弹陶瓷在覆板内侧因为窜动撞击导致的破裂，设置为防弹陶瓷表面各位置均与覆板的内侧相贴。所述防弹陶瓷可采用碳化硼、氮化硅或氧化铝等具有高硬度、高模量的抗弹陶瓷。
作为一种不仅能够为覆板提供抗变形约束以保护防弹陶瓷，同时可进一步阻止破片向装甲组件后侧运动的技术方案，设置为：还包括设置在所述防弹层背侧的第二背板；
所述覆板的后端面与所述第二背板的前端面相贴。本方案中，所述覆板的后端面与所述第二背板的前端面相贴即旨在实现通过第二背板为覆板提供抗变形支撑。所述第二背板用于对穿过覆板的破片提供阻碍。区别于如仅在防弹陶瓷背侧设置单层防弹层，采用覆板配合第二背板的方案，在进行材料选型时，防弹陶瓷背侧的覆板可优先考虑刚度性能，第二背板可优先考虑韧性，以提升穿过覆板的破片能够被约束在第二背板中的概率。在具体实施时，考虑到材料性能和材料重量，第二背板亦可采用铝合金或纤维增强复合材料。
为进一步强化本装甲组件的冲击波吸能性能，设置为：还包括设置在所述第二背板背侧的能量吸收层，所述能量吸收层与第二背板相间隔。区别于现有技术，本方案中设置为以上能量吸收层与第二背板相间隔设置，这样，考虑到对第二背板的韧性要求，在第二背板产生受压变形时，由于以上间隔的存在，在一定的受压变形量下第二背板并不会导致能量吸收层受压变形，使得能量吸收层的吸能性能能够最大化，达到减少能量吸收层的非必要材料配置，即在考虑吸能效果的前提下，实现装甲组件的减重设计。以上间隔可通过设置位于第二背板与能量吸收层之间、本身呈环状、绕第二背板外沿延伸的隔离板作为隔离元件获得。所述能量吸收层采用金属多孔材料或非金属多孔材料均可。
为使得本装甲组件能够根据需要，选择合理的层配置以及便于对层进行置换、维护，设置为：所述覆板包括设置于防弹陶瓷前端的面板、设置于防弹陶瓷后端的第一背板、作为防弹陶瓷侧面围板的围边；
所述面板、第一背板、围边、第二背板、能量吸收层各自均为独立的结构件；
所述面板、第一背板、围边、第二背板、能量吸收层通过连接螺栓连接为装配体。在具体实施时，为便于拆装以及减小隔层的受力，设置为所述连接螺栓采用能够同时贯穿以上层的拉杆螺栓。
还包括设置在装甲面层内侧的防弹层；
所述装甲组件为包括支架，所述板材固定于所述支架的一端，支架的另一端设置有用于实现本装甲面层安装的安装座的装甲组件；
所述支架作为装甲面层与防弹层的中间连接件；
支架包括呈框体状的框体段，所述装甲面层连接于所述框体段的前端，防弹层连接于所述框体段的后端，所述孔道的后端均位于所述框体段围成的环形区域内。本方案即为一种具体的将抗冲击层架空安装于装甲组件上的技术方案，支架的具体形式设计旨在便于约束穿过板材的破片。优选的，为避免破片在板材的后端堆积影响板材的抗冲击波和破片毁伤效果、增加装甲组件重量，设置为所述框体段为非封闭框体状或其上设置有贯通其内、外侧通孔的完整框体状，框体段周向方向上的非封闭段落、通孔即作为破片排出孔。考虑到对板材的支撑效果，优选采用所提出的完整框体状。
基于以上提出的包括第二背板的装甲组件实现形式，为提升本组件在武器装备上运用的便捷性以及抗毁伤能力以及合理利用第二背板的材料性能，设置为：第二背板的一对相对侧上均设置有安装支耳，所述安装支耳的一端与第二背板的侧面固定连接，安装支耳的另一端为安装支耳上的膨大部，还包括呈条形的滑槽，所述膨大部的尺寸与滑槽上的槽体尺寸匹配，膨大部被配置为作为安装支耳上的滑块，膨大部可嵌入所述槽体中并沿着槽体的长度方向滑动。在具体使用时，滑槽作为装甲组件的安装座，将用于与第二背板各侧安装支耳配合的滑槽安装于武器装备的表面，而后通过滑槽的开口端，实现安装支耳嵌入以及在槽体内的位置调整，最终实现完成装甲组件整体在武器装备上的安装。
优选的，设置为装甲组件中，包括装甲面层、防弹陶瓷、覆板、能量吸收层、安装支耳的装配体为多块，且单根滑槽的长度满足多个所述装配体的安装，这样，可提升装甲组件维护和使用的机动性。
优选的，设置为安装支耳与滑槽配合后，滑槽与第二背板相间隔，同时设置为所述安装支耳为弹性金属板，这样，装甲组件在受到冲击时，可使得滑槽与第二背板之间安装支耳局部段落可产生相对自由的弹性变形，达到利用弹性金属板发生弹性变形缓冲武器装备受力的目的。
更进一步的，考虑到装甲组件减重设计以及各功能层的设置目的，安装支耳不宜与第二背板等厚设计，故为便于装甲组件零件制备，安装支耳与第二背板可采用焊接连接的方式，当安装支耳与第二背板为异种材料时，考虑到焊接位置的连接可靠性，设置为在焊接位置设置侧面分别与第二背板、安装支耳焊接连接的筋板。
本发明具有以下有益效果：
本方案提供了一种不仅能有效抵抗爆炸冲击波和破片群的破坏，同时能够有效降低武器装备的重量的技术方案。
本方案的具体结构设计中，通过设置为抗冲击层为具有贯穿其内、外侧孔道的板材，可使得所述板材在面临冲击波和/或破片的冲击时，由于板材并非传统的完整板面结构，在冲击波作用于其上时，冲击波在所述孔道位置发生扰流，板材作为能够衰减冲击波的扰流板或整流板，达到改变冲击波传播路径同并损耗冲击波部分能量的目的；在破片作用于其上时，由于孔道的存在，板材对破片的选择性透过不仅利于维持抗冲击层的结构和完整性维持：在抗冲击层作为装甲组件的层结构时能够分散破片的冲击力，同时在板材整体上因为孔道带来的质地不均匀性可对破片产生进一步的碎裂作用，通过减小单个破片的能量，降低破片的毁伤能力。
同时本方案提供了一种包括所述装甲面层的装甲组件。
附图说明
图1为本方案所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件一个具体实施例的剖视图；
图2为本方案所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件一个具体实施例中的局部结构剖视图，该剖视图用于示意第二背板、安装支耳、滑槽的配合关系。
附图中的附图标记分别为：1、抗冲击层，2、支架，3、面板，4、围边，5、第一背板，6、第二背板，7、隔离板，8、能量吸收层，9、防弹陶瓷，10～15、螺栓组合件，16、安装支耳，17、滑槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：
实施例1：
如图1所示，一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层，包括抗冲击层1，所述抗冲击层1为其上设置有孔道的板材；
所述孔道一端的孔口位于所述板材的外表面上，孔道另一端的孔口位于所述板材的内表面上。
针对抗冲击波与破片联合毁伤防护，如如上所介绍的，现有技术中除了常见的考虑防护层材料选择以外，出现了基于层间协同增益、防护板三维结构设计以及结构可破坏的防爆装置围挡的技术方案。本方案所提及的基于层间协同增益的技术方案防护，其结构相对复杂且需要触发才能够实现防护；本方案所提及的三维结构设计主要解决多方向有效防护的问题；本方案所提及的可破坏围挡为一种通过自损达到防护目的的技术方案。
针对抗冲击波与破片联合毁伤的目的，本方案提供了一种不仅能有效抵抗爆炸冲击波和破片群的破坏，同时能够有效降低武器装备的重量的技术方案。
本方案的具体结构设计中，通过设置为抗冲击层1为具有贯穿其内、外侧孔道的板材，可使得所述板材在面临冲击波和/或破片的冲击时，由于板材并非传统的完整板面结构，在冲击波作用于其上时，冲击波在所述孔道位置发生扰流，板材作为能够衰减冲击波的扰流板或整流板，达到改变冲击波传播路径同并损耗冲击波部分能量的目的；在破片作用于其上时，由于孔道的存在，板材对破片的选择性透过不仅利于维持抗冲击层1的结构和完整性维持：在抗冲击层1作为装甲组件的层结构时能够分散破片的冲击力，同时在板材整体上因为孔道带来的质地不均匀性可对破片产生进一步的碎裂作用，通过减小单个破片的能量，降低破片的毁伤能力。
如上所述，区别于常见的装甲面层设计或选型中(非自损式装甲面层设计)通常考虑装甲面层的强度、韧性等性能，本方案通过在抗冲击层1上设置孔道，不仅能够减轻武器系统的质量，以上孔道的存在对抗冲击波以及破片毁伤均具有良好的效果。
本方案在具体使用时，所述装甲面层本身可作为独立的装甲层使用，亦可根据需要，配合其他装甲层获得装甲组件。同时，装甲面层上的抗冲击层1可为单层结构，也可为包括多层抗冲击层1的复合结构。
作为包括多层抗冲击层1的复合结构的具体运用，为利于抗冲击波性能，优选设置为层叠的抗冲击层1任意相邻的两层均间隔设置，且所述间隔为空腔或填充于层与层之间的可变形吸能材料；为便于对间隔内的破片进行清理、对破损层进行置换，设置为：层与层之间的连接关系为可拆卸连接。优选以上可拆卸链接采用螺纹连接，以便于根据需要，在考虑武器装甲重量的基础上设置具体抗冲击层1层数。
在具体实施时，考虑到对抗冲击层1的材料性能要求，所述抗冲击层1优选采用带孔金属板。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上做进一步细化和优化：
作为一种对冲击波扰流作用面积大、对破片碎裂作用面积大的技术方案，设置为：所述孔道为多个，孔道间隔分布于所述板材上。在具体实施时，为利于装甲面层的防护效果，优选设置为抗冲击层1被安装为背侧为中空的腔隙(为如上所述的空腔)，考虑破片部分穿过抗冲击层1的运用，不宜将抗冲击层1设置得较厚且宜设置为抗冲击层1为具有弹性且韧性良好的金属材料，此种情况下，采用如上所述的填充可变形吸能材料的技术方案，实际上可变形吸能材料的利用率并不高(被压缩后的吸能材料并不能发挥良好的吸能性能但必然会增加装甲面层的总重量)，同时在破片的作用下易损，基于此，更进一步的，如对所述抗冲击层1仅采用在侧面边缘位置设置支撑或约束的形式时，为利于板材的防裂性能，所述孔道设置为板材中部较边缘稀疏或中部的孔道尺寸较边缘位置孔道的尺寸大；在抗冲击层1包括分布在边缘内侧的多个支撑点时，为便于所述板材加工，可设置为孔道均匀分布于板材上的方案。同时，为避免在板材上产生应力集中以及便于孔道加工，孔道宜设置为圆孔。
实施例3：
本实施例在实施例1的基础上做进一步细化和优化：
为对装甲面层的面积进行有效利用、利于抗冲击层1对冲击波的扰流效果以及对破片的碎裂、部分通过效果、在破片的作用下维持自身结构的完整性，优选设置为所述装甲面层正面面向冲击波和破片来源，故宜设置为：所述孔道的轴线方向沿着所述板材的板厚方向。
实施例4：
本实施例在实施例1的基础上做进一步细化和优化：
为实现对抗冲击层1进行架空安装，设置为：还包括支架2，所述板材固定于所述支架2的一端，支架2的另一端设置有用于实现本装甲面层安装的安装座。本方案利用支架2两端之间的距离实现所述板材架空安装，在面临冲击波以及破片时，不仅可使得板材能够相对自由的振动实现冲击波吸能，同时后方腔隙可为穿过孔道的破片提供相互撞击的机会以优化破片破裂效果。本方案中将板材和支架2设置为相互独立的结构部件，在装甲面层制备时，支架2材料根据强度需要，选择高强度钢或高强度合金材料。
实施例5：
本实施例在以上任意一个实施例的基础上，提供一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，包括装甲面层，所述装甲面层为如上任意一项所述的装甲面层。本方案为包括所述装甲面层的具体运用，如上所述，包括所述装甲面层的装甲组件不仅能有效抵抗爆炸冲击波和破片群的破坏，同时能够有效降低搭载其的武器装备的重量。
实施例6：
本实施例在实施例5的基础上做进一步细化和优化：
所述装甲面层作为装甲组件迎弹侧的最外层，还包括设置在装甲面层内侧的防弹层；
所述防弹层包括防弹陶瓷9以及包覆所述防弹陶瓷9的覆板；
所述防弹陶瓷9的前端、后端以及侧面均设置有覆板。本方案中，所述装甲面层即作为装甲组件的迎弹层，被运用为装甲组件上靠近冲击波源和破片的一侧，所述防弹层设置在装甲面层的内侧。以上防弹层具体结构设计中，通过设置为包括防弹陶瓷9以及覆板，旨在实现：利用防弹陶瓷9本身防破片能力强的特点，有效阻隔全部或部分破片穿过；所述覆板作为防弹陶瓷9的保护层，以应对防弹陶瓷9本身易碎裂的特点，使得防弹陶瓷9在碎裂后依然能够维持为陶瓷防弹层，以使得防弹陶瓷9依然具有一定的防破片能力。优选的，为维持碎裂陶瓷对破片的磨蚀作用，宜设置覆板为刚度较好的材料。考虑到材料性能和材料重量，如如下所述的面板3采用铝合金或纤维增强复合材料、所述的围边4采用高强度钢或铝合金，所述第一背板5采用铝合金或纤维增强复合材料。考虑到覆板维持所述陶瓷防弹层的能力以及避免防弹陶瓷9在覆板内侧因为窜动撞击导致的破裂，设置为防弹陶瓷9表面各位置均与覆板的内侧相贴。所述防弹陶瓷9可采用碳化硼、氮化硅或氧化铝等具有高硬度、高模量的抗弹陶瓷。
作为一种不仅能够为覆板提供抗变形约束以保护防弹陶瓷9，同时可进一步阻止破片向装甲组件后侧运动的技术方案，设置为：还包括设置在所述防弹层背侧的第二背板6；
所述覆板的后端面与所述第二背板6的前端面相贴。本方案中，所述覆板的后端面与所述第二背板6的前端面相贴即旨在实现通过第二背板6为覆板提供抗变形支撑。所述第二背板6用于对穿过覆板的破片提供阻碍。区别于如仅在防弹陶瓷9背侧设置单层防弹层，采用覆板配合第二背板6的方案，在进行材料选型时，防弹陶瓷9背侧的覆板可优先考虑刚度性能，第二背板6可优先考虑韧性，以提升穿过覆板的破片能够被约束在第二背板6中的概率。在具体实施时，考虑到材料性能和材料重量，第二背板6亦可采用铝合金或纤维增强复合材料。
为进一步强化本装甲组件的冲击波吸能性能，设置为：还包括设置在所述第二背板6背侧的能量吸收层7，所述能量吸收层7与第二背板6相间隔。区别于现有技术，本方案中设置为以上能量吸收层7与第二背板6相间隔设置，这样，考虑到对第二背板6的韧性要求，在第二背板6产生受压变形时，由于以上间隔的存在，在一定的受压变形量下第二背板6并不会导致能量吸收层7受压变形，使得能量吸收层7的吸能性能能够最大化，达到减少能量吸收层7的非必要材料配置，即在考虑吸能效果的前提下，实现装甲组件的减重设计。以上间隔可通过设置位于第二背板6与能量吸收层7之间、本身呈环状、绕第二背板6外沿延伸的隔离板7作为隔离元件获得。所述能量吸收层7采用金属多孔材料或非金属多孔材料均可。
为使得本装甲组件能够根据需要，选择合理的层配置以及便于对层进行置换、维护，设置为：所述覆板包括设置于防弹陶瓷9前端的面板3、设置于防弹陶瓷9后端的第一背板5、作为防弹陶瓷9侧面围板的围边4；
所述面板3、第一背板5、围边4、第二背板6、能量吸收层7各自均为独立的结构件；
所述面板3、第一背板5、围边4、第二背板6、能量吸收层7通过连接螺栓连接为装配体。在具体实施时，为便于拆装以及减小隔层的受力，设置为所述连接螺栓采用能够同时贯穿以上层的拉杆螺栓。
实施例7：
本实施例在实施例5的基础上做进一步细化和优化：
还包括设置在装甲面层内侧的防弹层；
所述装甲组件为包括支架2，所述板材固定于所述支架2的一端，支架2的另一端设置有用于实现本装甲面层安装的安装座的装甲组件；
所述支架2作为装甲面层与防弹层的中间连接件；
支架2包括呈框体状的框体段，所述装甲面层连接于所述框体段的前端，防弹层连接于所述框体段的后端，所述孔道的后端均位于所述框体段围成的环形区域内。本方案即为一种具体的将抗冲击层1架空安装于装甲组件上的技术方案，支架2的具体形式设计旨在便于约束穿过板材的破片。优选的，为避免破片在板材的后端堆积影响板材的抗冲击波和破片毁伤效果、增加装甲组件重量，设置为所述框体段为非封闭框体状或其上设置有贯通其内、外侧通孔的完整框体状，框体段周向方向上的非封闭段落、通孔即作为破片排出孔。考虑到对板材的支撑效果，优选采用所提出的完整框体状。
实施例8：
本实施例在实施例6的基础上做进一步细化和优化：
如图2所述，基于以上提出的包括第二背板6的装甲组件实现形式，为提升本组件在武器装备上运用的便捷性以及抗毁伤能力以及合理利用第二背板6的材料性能，设置为：第二背板6的一对相对侧上均设置有安装支耳16，所述安装支耳16的一端与第二背板6的侧面固定连接，安装支耳16的另一端为安装支耳16上的膨大部，还包括呈条形的滑槽17，所述膨大部的尺寸与滑槽17上的槽体尺寸匹配，膨大部被配置为作为安装支耳16上的滑块，膨大部可嵌入所述槽体中并沿着槽体的长度方向滑动。在具体使用时，滑槽17作为装甲组件的安装座，将用于与第二背板6各侧安装支耳16配合的滑槽17安装于武器装备的表面，而后通过滑槽17的开口端，实现安装支耳16嵌入以及在槽体内的位置调整，最终实现完成装甲组件整体在武器装备上的安装。
优选的，设置为装甲组件中，包括装甲面层、防弹陶瓷9、覆板、能量吸收层7、安装支耳16的装配体为多块，且单根滑槽17的长度满足多个所述装配体的安装，这样，可提升装甲组件维护和使用的机动性。
优选的，设置为安装支耳16与滑槽17配合后，滑槽17与第二背板6相间隔，同时设置为所述安装支耳16为弹性金属板，这样，装甲组件在受到冲击时，可使得滑槽17与第二背板6之间安装支耳16局部段落可产生相对自由的弹性变形，达到利用弹性金属板发生弹性变形缓冲武器装备受力的目的。
更进一步的，考虑到装甲组件减重设计以及各功能层的设置目的，安装支耳16不宜与第二背板6等厚设计，故为便于装甲组件零件制备，安装支耳16与第二背板6可采用焊接连接的方式，当安装支耳16与第二背板6为异种材料时，考虑到焊接位置的连接可靠性，设置为在焊接位置设置侧面分别与第二背板6、安装支耳16焊接连接的筋板。
在具体运用时，抗冲击层1、支架2、面板3、围边4、第一背板5、第二背板6、隔离板7、螺栓组合件、安装支耳16、滑槽17等层结构件或构件，在采用金属材料和复合材料时，根据各个部件的功能需要，在考虑强度韧性等材料性能需求时，宜采用轻质的高性能材料。同时，以上层结构件或构件根据武器装备防护面的形状进行匹配性设计即可，并不局限于特定形状；本装甲组件的具体安装方式也不局限于以上提供的挂装方式。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层，包括抗冲击层(1)，其特征在于，所述抗冲击层(1)为其上设置有孔道的板材；
所述孔道一端的孔口位于所述板材的外表面上，孔道另一端的孔口位于所述板材的内表面上。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层，其特征在于，所述孔道为多个，孔道间隔分布于所述板材上。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层，其特征在于，所述孔道的轴线方向沿着所述板材的板厚方向。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层，其特征在于，还包括支架(2)，所述板材固定于所述支架(2)的一端，支架(2)的另一端设置有用于实现本装甲面层安装的安装座。
5.一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，包括装甲面层，其特征在于，所述装甲面层为权利要求1至4中任意一项所述的装甲面层。
6.根据权利要求5所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，其特征在于，所述装甲面层作为装甲组件迎弹侧的最外层，还包括设置在装甲面层内侧的防弹层；
所述防弹层包括防弹陶瓷(9)以及包覆所述防弹陶瓷(9)的覆板；
所述防弹陶瓷(9)的前端、后端以及侧面均设置有覆板。
7.根据权利要求6所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，其特征在于，还包括设置在所述防弹层背侧的第二背板(6)；
所述覆板的后端面与所述第二背板(6)的前端面相贴。
8.根据权利要求7所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，其特征在于，还包括设置在所述第二背板(6)背侧的能量吸收层(8)，所述能量吸收层(8)与第二背板(6)相间隔。
9.根据权利要求8所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，其特征在于，所述覆板包括设置于防弹陶瓷(9)前端的面板(3)、设置于防弹陶瓷(9)后端的第一背板(5)、作为防弹陶瓷(9)侧面围板的围边(4)；
所述面板(3)、第一背板(5)、围边(4)、第二背板(6)、能量吸收层(8)各自均为独立的结构件；
所述面板(3)、第一背板(5)、围边(4)、第二背板(6)、能量吸收层(8)通过连接螺栓连接为装配体。
10.根据权利要求5所述的一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲组件，其特征在于，还包括设置在装甲面层内侧的防弹层；
所述装甲组件为权利要求4所述的装甲组件；
所述支架(2)作为装甲面层与防弹层的中间连接件；
支架(2)包括呈框体状的框体段，所述装甲面层连接于所述框体段的前端，防弹层连接于所述框体段的后端，所述孔道的后端均位于所述框体段围成的环形区域内。
CN202111398252.0A 2021-11-19 2021-11-19 一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件 Pending CN113945122A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111398252.0A CN113945122A (zh) 2021-11-19 2021-11-19 一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111398252.0A CN113945122A (zh) 2021-11-19 2021-11-19 一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113945122A true CN113945122A (zh) 2022-01-18

Family

ID=79338433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111398252.0A Pending CN113945122A (zh) 2021-11-19 2021-11-19 一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113945122A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103180685B (zh) 具有条形保护元件的装甲板及吸收弹丸能量的方法
US7954418B2 (en) Composite containment of high energy debris and pressure
EP1925903B1 (en) Armor
US6601497B2 (en) Armor with in-plane confinement of ceramic tiles
Wang et al. Design and characteristics of hybrid composite armor subjected to projectile impact
EP1071916B1 (en) Composite armor panel
US8402876B2 (en) Ballistic lightweight ceramic armor with cross-pellets
WO2009061539A2 (en) Synergistically-layered armor systems and methods for producing layers thereof
US10928164B2 (en) Ballistic multilayer arrangement
US9091509B2 (en) Armor assembly
CN112848554A (zh) 一种高韧性纤维增强泡沫铝梯度抗爆复合结构
CN216245850U (zh) 一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件
US20120186434A1 (en) Ballistic Lightweight ceramic armor with resistant devices based on geometric shapes
CN209945152U (zh) 一种防弹装甲和具有其的车辆
US8151686B2 (en) Armor module
CN110952687A (zh) 一种抗冲击墙体
Horsfall et al. Structural ballistic armour for transport aircraft
CN113945122A (zh) 一种抗冲击波与破片联合毁伤的装甲面层及装甲组件
CN113758375B (zh) 一种双切削消能防护结构以及消能防弹板
CN102853723A (zh) 一种新型轻质复合夹芯防护装置
EP2898286B1 (en) Armor system
US8069770B1 (en) Modular spaced armor assembly
KR102457446B1 (ko) 전투차량용 장갑체
CN221037096U (zh) 一种轻质高抗弹性能防弹材料、防弹插板及防弹制品
CN113310354B (zh) 一种防护型车用轻质复合防弹装甲板及其制备、安装方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination