CN114111454A - 带有倒置锥体的复合装甲结构及制作方法和安装方法 - Google Patents

带有倒置锥体的复合装甲结构及制作方法和安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有倒置锥体的复合装甲结构，包括上面板、位于上面板下表面的锥体、下面板、位于下面板上表面的动能吸收层以及包裹在四周的封装外壳，其中上面板和锥体为一体成型结构，且锥头朝向下面板；所述动能吸收层与上面板的锥体之间间隔有一段用于保障侵彻体充分偏转的间隙层。本发明提出一种利用诱导偏航+间隙促偏+末端吸能的联合防弹机制的装甲结构，其中开始朝下设置的锥体诱导弹体偏航，中间设置间隙层放大偏航进一步促使弹道完整偏航并增大受力面积，最后设置动能吸收层延长弹体路径有效吸收弹体剩余动能。

Description

带有倒置锥体的复合装甲结构及制作方法和安装方法
技术领域
本发明涉及适用于装甲防护和船舶建造的装甲结构，尤其涉及一种带有倒置锥体的复合装甲结构及制作方法和安装方法。
背景技术
现有技术一直对高速侵彻现象开展大量研究，减小被防护结构的破坏，抵抗高速弹体的侵彻。随着技术的不断发展和防护需求的提升，以单一金属为代表的传统均质装甲的抗冲击性能已经远远不能满足需求，因此各类新型复合材料和复合装甲结构不断涌现。
复合装甲结构是由两层以上不同性能的防护材料组成的非均质防护结构，主要可分为金属与金属、金属与非金属和间隔装甲三类，其防弹性能一般高于均质装甲。现有复合装甲防弹技术的提高主要依赖于基础材料的力学性能提升和装甲结构的优化，现有的典型技术方案有：
1、通过在结构表面设置各种坚硬凸起以改变弹体的冲击方向、增加侵彻路径。如专利CN103868413A在陶瓷平面板块上设置陶瓷曲面凸起，通过陶瓷的高硬度的特点提供强大的阻力，虽能在一定程度上强制改变弹体航向，但缺点是陶瓷易破碎并飞溅，一方面容易造成二次伤害，另一方面受冲击后破坏面积大，存在无法承受二次打击的问题。暴露在外部的凸起占用外部空间，结构表面凹凸不平，工程上装卸与使用较为不便且不美观，因此其在有空间限制的场合较难投入使用。
2、通过设置真空层来隔绝弹体冲击前板而产生的热量，削减应力波的传递效率。如专利CN208520264U通过设置真空层可有效避免热量的扩散，削弱应力波的传递；但该专利并未对真空层的具体参数及对提高防弹效果进行详细描述，实际上由于前面板均为平面板，真空层对弹体的运动不能产生明显影响，因此该真空层的作用十分单一，能起到的防弹效果也非常有限。
3、通过在传统三明治结构的芯层中插入若干斜向肋板使弹体角度发生偏转，改变其运动路径。如专利CN109178195A在上面板与下面板内侧均布若干相互平行的斜向肋板，虽可以一定程度上改变弹体冲击方向，但肋板相互平行只能使弹体朝一侧偏转，并不利于结构的整体防护；该防护板各肋板通过芯材包裹，芯材一定程度上会抑制弹体产生的偏转，不能使弹体偏转效果最大化。
由上述可知，目前的复合装甲结构虽种类及功能繁多，但各技术方案依然存在较多局限和缺点。
因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种带有倒置锥体的复合装甲结构，该复合装甲结构首先在上面板背面锥体，锥体均朝下布置使弹体侵入后诱导其改变运动方向，增加弹体侵彻路径，促进动能消耗；然后增设一段间隙，放大弹体侵入锥体后而产生的偏转；最后设置一定厚度的动能吸收层，抵御产生较大偏转的弹体，增大受力面积，使弹体在动能吸收层中不停地运动直到速度降至最低。
本发明的第二目的是提供一种带有倒置锥体的复合装甲结构的制作方法。
本发明的第三目的是提供一种带有倒置锥体的复合装甲结构的安装方法。
技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种带有倒置锥体的复合装甲结构，包括上面板、位于上面板下表面的锥体、下面板、位于下面板上表面的动能吸收层以及包裹在四周的封装外壳，其中上面板和锥体为一体成型结构，且锥头朝向下面板；所述动能吸收层与上面板的锥体之间间隔有一段用于保障侵彻体充分偏转的间隙层。
其中，所述锥体为棱锥，棱锥的高度为0.2～0.3倍的侵彻体长度，棱锥的斜面与上面板之间的斜向夹角大于15°且小于75°。
优选的，所述锥体为圆锥，圆锥的高度为0.2～0.3倍的侵彻体长度，圆锥的母线与上面板之间的斜向夹角大于15°且小于75°。
再者，所述上面板为方形结构面板，锥体的排列方式为相同锥体排与排交叉布置，其中第一排若干个锥体沿上面板一条直边方向排列布置，第二排锥体与第一排平行布置且锥体的中心点在第一排两个锥体对称轴的延长线上，依次按照排与排交叉布置于上面板表面。
进一步，所述间隙层的厚度为0.7～0.8倍的侵彻体长度。
优选的，所述封装外壳包括一面开口的盒状结构以及与盒状结构相适配的盖板，盒状结构与盖板之间可拆卸连接，盒状结构内设有用于定位上面板的第一挡块和用于定位动能吸收层的第二挡块。
再者，所述封装外壳靠近上面板一侧面为用于迎向侵彻体的外侧面。
进一步，所述动能吸收层为由高分子粘弹性材料制成的整块板片。
本发明一种带有倒置锥体的复合装甲结构的制作方法，所述封装外壳选用轻质高强且不易变形的金属合金，含锥体的上面板选用高强高韧的金属塑性材料，动能吸收层选用高分子粘弹性材料，下面板选用韧性高的材料；封装外壳浇筑成型，含锥体的上面板通过熔化后的塑性材料一体浇筑成型或者含锥体的上面板通过机加工在上面板上加工出锥体；动能吸收层与下面板胶结；然后将含锥体的上面板、胶结有动能吸收层的下面板依次插入封装外壳的盒状结构内，盖上盖板即制作完成。
本发明一种带有倒置锥体的复合装甲结构的安装方法，相邻复合装甲结构之间通过工字构件相连接，工字构件包括构成工字状结构的下构件和顶板，其中下构件包括底板、位于底板上的立板和位于立板上的挂勾，顶板上开设连接孔和螺栓孔，挂勾插入顶板的连接孔内；其中底板上表面和顶板下表面内涂胶，相邻的复合装甲结构插入从工字状结构的两侧开口处插入顶板和底板形成的凹槽内，在顶板预设的螺栓孔用铆接或螺栓与复合装甲结构连接固定，再通过挂勾悬挂于上层建筑外部。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)、本发明提出一种利用诱导偏航+间隙促偏+末端吸能的联合防弹机制的装甲结构，其中开始朝下设置的锥体诱导弹体偏航，中间设置间隙层放大偏航进一步促使弹道完整偏航并增大受力面积，最后设置动能吸收层延长弹体路径有效吸收弹体剩余动能；本发明的联合防弹机制不仅有效区别于外部陶瓷凸起强制弹体偏航的原理且利于工程上的安装与使用，还突破了传统三明治夹层板防护性能的局限性，便于抵御弹体的高速冲击；
(2)、本发明位于上面板背面的锥体均朝下布置，并隐藏于整体装甲结构中，相较于暴露在外部的异形结构而言，其优势在于结构表面平整光滑，给装甲结构在工程上的安装、使用带来极大的便利，提高该结构在工程上的适应性；
(3)、本发明相较于利用外部高硬度的陶瓷凸起提供强大阻力而强制弹体偏航而言，本发明需让弹体穿过锥体，利用弹体受力不均而诱导弹体偏航；陶瓷平面板及凸起受弹体冲击后会直接破碎，而非脆性锥体受弹体冲击后不仅可使弹体偏航，也能降低毁伤创面，利于抵抗二次打击；装甲结构中锥体的存在使弹体角度发生偏转，因此在弹体速度高于弹道极限速度时，装甲结构被弹体击穿后，由于锥体的作用弹道的直线运动路线被改变，子弹击穿装甲结构后将改变飞行轨迹，有利于对装甲结构后目标的保护；
(4)、本发明装甲结构中由于间隙层的存在，因弹体在间隙层内不受任何阻力，可以放大弹体穿过锥体后产生的偏转，弹体偏转的程度越大，冲击后方动能吸收层的受力面积就越大甚至弹体侧向冲击动能吸收层而迅速削弱弹体的速度以达到较好的防御效果；此外间隙层还具有隔热、消声及削弱应力波传递效率等辅助作用；
(5)、本发明装甲结构中的锥体可使得弹体向四周偏转，并非单一方向偏转；本发明结构中的锥体和间隙层的结合使得弹体先产生足够大的偏转；当弹体斜侵彻装甲结构时，就会打到锥体从而降低弹体的动能，因此本发明的弹体偏航部件具有偏航率高、防护严密的特点；
(6)、本发明装甲结构中的动能吸收层必须与锥体和间隙层联合使用才能有效延长弹体在装甲结构中穿梭的路径以达到优异的吸能防御效果，而传统单一芯材的夹层结构不能有效改变弹头的冲击方向，削弱弹头的冲击锋芒；
(7)、本发明相较于其他密实性装甲板材，由于间隙层的存在，降低了整个结构的面密度，因此在保证防弹能力的同时可减轻重量；相较于其他弹体偏航装甲板材，使弹体偏航的部件易加工制作、生产成本低、可大批量生产并广泛应用于船舶，装甲车等防护领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明中侵入弹体与锥体接触时的受力示意图；
图4为本发明实施例1和实施例2中四棱锥体布置示意图
图5为本发明实施例3中圆锥体布置示意图；
图6为本发明实施例4和实施例5中三棱锥体布置示意图；
图7～图10为本发明实施例2中弹体侵彻装甲结构的过程示意图；
图11为本发明中封装外壳的主视图；
图12为本发明中工字构件的下构件的结构示意图；
图13为本发明中工字构件的下构件的侧视图；
图14为本发明中工字构件的顶板的结构示意图；
图15为本发明装甲结构的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明一种带有倒置锥体的复合装甲结构，包括封装外壳1、上面板2、锥体3、间隙层4、动能吸收层5和下面板6，其中上面板2、锥体3、间隙层4、动能吸收层5和下面板6均位于封装壳体1内，被封装壳体1包裹着。封装外壳1可采用铝合金，封装外壳1包括盒状结构101和盖板，盒状结构101为一侧面开口的结构，盖板与盒状结构101的开口处相适配，盖板与盒状结构101之间可拆卸式连接。如图11所示，盒状结构101的内腔设置有第一挡块102和第二挡块103，第一挡块102用于定位带锥体3的上面板2，第二挡块103用于定位动能吸收层5。
含锥体3的上面板2可选用高强钢、高强铝合金、装甲钢等高强高韧的金属等塑性材料，提供足够的防弹阻力，锥体可使弹头的侵彻阻力不均匀，诱导弹体偏转；锥体3均匀铺设于上面板2的下表面，上面板2和锥体3为一体成型结构，且锥体3锥头朝向下面板6，锥体为棱锥，棱锥的高度为0.2～0.3倍的侵彻体长度，棱锥的斜面与上面板之间的斜向夹角大于15°且小于75°。锥体为圆锥，圆锥的高度为0.2～0.3倍的侵彻体长度，圆锥的母线与上面板之间的斜向夹角大于15°且小于75°；本发明使锥体体积质量适中，不至于过分增加装甲结构的重量；使锥体各方向的倾斜角度适中，不至于使锥体过于尖锐和平钝，有效诱导弹体产生偏航；如果锥体过于尖锐，则锥体根部材料较少，锥体越容易被破坏，无法提供足够的接触力使弹体偏航；如果锥体过于平钝，则与平面板的差异越小，不能有效诱导弹体偏航。上面板2和下面板6选用方形结构面板，锥体3的排列方式为相同锥体排与排交叉布置，其中第一排若干个锥体沿上面板一条直边方向排列布置，第二排锥体与第一排平行布置且锥体的中心点在第一排两个锥体对称轴的延长线上，依次按照排与排交叉布置于上面板2表面，从而降低弹体头部打到锥体之间衔接处的概率，增加其抗弹性能。如果锥体的排布位于装甲结构边缘，而边缘处由于空间限制而无法布置完整的锥体，则只布置部分的锥体；边缘处的部分锥体是指能够被边缘限制空间所能接受的最大部分。本发明在上面板背面铺设锥体诱导弹体偏航的主要原理为：当弹体垂直打进锥体时，由于锥体表面具有一定斜度而使弹体表面所受的压力不均，弹体穿过锥体时会形成一定的偏转；当弹体斜向打进装甲结构时，面板会与弹体形成一定的角度，因此只要弹体侵入装甲结构后就会改变方向进而打到锥体，弹体偏航后，弹体法向的速度分量将大大减少因而减弱了冲击能力。
动能吸收层5是为了使弹体在装甲结构运动过程中能有效的吸收弹体的能量，可选用聚氨酯、尼龙等低价高性能的高分子粘弹性材料，动能吸收层5位于下面板6的上表面，动能吸收层5的材质可选用高分子粘弹性材料；动能吸收层5可通过粘接的方式固定于下面板6的上表面，下面板6选用Q235、Q255和Q275等塑性好、韧性好的金属材料；动能吸收层5的上表面与锥体3之间间隔有一段间隙层4，间隙层4的厚度为0.7～0.8倍的侵彻体长度，该段间隙层构成用于保障侵彻体充分偏转的弹道偏转放大层；若间隙层距离过小，弹体头部接触动能吸收层时，弹体的尾部仍处于锥体中，导致弹体偏转不充分从而降低整个结构的防弹性能；若间隙层距离过大，弹体的头部和尾部都基本处于间隙环境中，弹体的偏转已经形成，此时增大间隙无法大幅度提升整个结构的防弹性能并且会大大增加抗弹结构的体积，不利于结构的应用。动能吸收层厚度的选取应满足不仅可以使弹体在动能吸收层中拥有较长的侵彻路径，更好地吸收弹体的动能，还能使装甲结构的质量体积适中，以满足工程应用在空间上的要求。
本发明作为装甲设备的外部防护层时，其中封装外壳靠近上面板一侧面为用于迎向侵彻体的外侧面。
本发明含锥体3的上面板2为一个整体首先抵御弹体冲击，在弹体贯穿锥体3的过程中，上面板2会受到牵连并发生二次变形以消耗弹体能量。如图3所示，为锥体诱导弹体偏航的受力示意原理图，弹体侵入锥体时由于锥体斜面的存在而使弹体左右两端受力不均，进而诱导弹体偏转。如图7所示，弹体7垂直高速打进装甲结构并与上面板2接触，由于弹体7的冲击使得上面板2被穿透，弹体7的速度开始减小；随后弹体7与锥体3接触，在接触之前弹体仍处于垂直状态；如图8所示，由于锥体3的斜面倾斜角度，弹体7对锥体3的侵彻属于斜侵彻，弹体左右两端受力不均，所以弹体7运动状态开始转变并发生顺时针转动且弹体7开始产生横向速度并发生横向位移；然后弹体头部优先进入间隙层4，由于该层并未填充功能性材料，不仅使弹头偏转不受任何阻力，还能一定程度上减轻装甲结构的重量；当弹体尾部从锥体中穿出时，弹体的偏转达到最大；最后在动能吸收层5阻碍弹体7运动过程中，动能吸收层5与弹体7的接触面积增大，侵彻路径也加长，可以消耗更多的能量，使得装甲结构最大化的提高其防弹性能。如图9和图10所示，弹体7穿过锥体3并产生偏转，通过间隙层4的放大偏转作用后，将增加在动能吸收层5中的运动路径，在穿透动能吸收层5并与动能吸收层5摩擦耗能后，此时弹体7的速度会大大降低；弹体7接触了下面板6也会收到挤压的作用产生抵抗变形应力，然后弹体7的速度将降至最低甚至运动至零。
本发明将诱导弹体偏航的朝下锥体、放大偏航的间隙层和动能吸收层结合在一起使用，不仅有效区别于外部陶瓷凸起强制弹体偏航的原理且利于工程上的安装与使用，还突破了传统三明治夹层板防护性能的局限性；对于抵御弹体的高速冲击，该装甲结构依次起到为诱导偏转，后放大偏航并增大受力面积，最后延长弹体路径、有效吸收动能等联合防冲击作用；这使得装甲结构整体防弹性能大幅提高且利于抵抗多次打击，由于有间隙层的存在，在保证相同防弹能力的前提下，该结构的面密度能够大幅降低，同时兼具保温，隔热和隔声等辅助作用。
本发明一种带有倒置锥体的复合装甲结构的制作方法，包括如下步骤：封装外壳选用轻质高强且不易变形的金属合金，含锥体的上面板选用高强高韧的金属塑性材料，动能吸收层选用高分子粘弹性材料，下面板选用韧性高的材料；封装外壳浇筑成型，含锥体的上面板通过熔化后的塑性材料一体浇筑成型或者含锥体的上面板通过机加工在上面板上加工出锥体；动能吸收层与下面板胶结；然后将含锥体的上面板、胶结有动能吸收层的下面板依次插入封装外壳的盒状结构内，第一挡块用于定位带锥体的上面板，第二挡块用于定位带动能吸收层的下面板，盖上盖板即制作完成。
如图15所示，本发明一种带有倒置锥体的复合装甲结构的安装方法，包括如下步骤：相邻复合装甲结构之间通过工字构件相连接，如图12和图13所示，工字构件8包括构成工字状结构的下构件801和顶板802，其中下构件801包括底板803、位于底板上的立板804和位于立板上的挂勾805，如图14所示，顶板802上开设连接孔806和螺栓孔807，挂勾805插入顶板的连接孔806内；其中底板上表面和顶板下表面内涂胶，相邻的复合装甲结构插入从工字状结构的两侧开口处插入顶板和底板形成的凹槽内，在顶板预设的螺栓孔用铆接或螺栓与复合装甲结构连接固定，再通过挂勾悬挂于上层建筑外部。工字构件采用高强度钢，可直接与船舶钢板焊接。由装甲结构的厚度和所需满足的结构强度决定连接构件凹槽宽度和板厚。本发明装甲结构可代替传统船舶上层建筑的钢板，将使船舶自重得到降低，船舶自重的降低将使船舶的装载能力得到提升，提高船舶运输效率。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例1中带有倒置锥体的复合装甲结构包括封装外壳1、上面板2、锥体3、间隙层4、动能吸收层5和下面板6，如图4所示，其中锥体3为四棱锥，锥体3排与排之间错位放置，上面板2和锥体3通过模具浇注形成一体结构。动能吸收层5由成品嵌入封装外壳内，上面板2与封装外壳1的连接方式、动能吸收层5与下面板6及下面板与封装外壳1的连接方式均可采用胶接并在封装外壳1内腔卡槽内并通过第一挡块102和第二挡块103限位，使得装甲结构的各单元结构结合形成一体。
其中封装外壳1选用7075铝合金，上面板2、锥体3和下面板6均选用Q235，动能吸收层5选用尼龙。在长宽尺寸一致前提下，通过改变厚度而使得钢板、普通无锥体三明治结构和实施例1中装甲结构质量一样，即面密度相同。钢板尺寸为160mm×160mm×10mm，选用Q235。普通无锥体三明治结构尺寸为160mm×160mm×33.4mm，其中上面板和下面板选用Q235，厚度为3mm，尼龙芯材厚度为27.4mm。实施例1中的装甲结构尺寸为160mm×160mm×40mm，其中上面板和下面板厚度均为3mm，锥体尺寸16mm×16mm×6mm，间隙层厚度为20mm，动能吸收层厚度为14mm。
使用7.62mm的钢芯尖头弹以800m/s的初速度分别对钢板、普通无锥体三明治结构和实施例1的装甲结构这三个靶板进行弹道性能测试，其中弹体垂直射入靶板且弹体长度为28mm，贯穿三靶板后弹丸的剩余速度如表1所示：
表1
Figure BDA0003376766580000081
由表1中数据可得，实施例1中的装甲结构抗弹体冲击后弹体的剩余速度均低于钢板和普通三明治结构，靶板吸能均高于钢板和普通三明治结构。由此可见，在相同面密度下，本实施例1中装甲结构的防弹性能明显优于钢板或普通无锥体三明治防护结构。
实施例2
如图2和图4所示，本实施例2中带有倒置锥体的复合装甲结构包括封装外壳1、上面板2、锥体3、间隙层4、动能吸收层5和下面板6，其中锥体为四棱锥，锥体3排与排之间错位放置，上面板2和锥体3通过模具浇注形成一体结构。动能吸收层5由成品嵌入封装外壳内，上面板2与封装外壳1的连接方式、动能吸收层5与下面板6及下面板与封装外壳1的连接方式均可采用胶接并在封装外壳1内腔卡槽内并通过第一挡块102和第二挡块103限位，使得装甲结构的各单元结构结合形成一体。
其中封装外壳1选用7075铝合金，上面板2和锥体3均选用603装甲钢，动能吸收层5选用尼龙，下面板6选用Q235。本实施例2中的装甲结构尺寸为160mm×160mm×40mm，其中上面板和下面板厚度均为3mm，锥体尺寸16mm×16mm×6mm，间隙层厚度为20mm，动能吸收层厚度为24mm。使用7.62mm的钢芯尖头弹以600m/s的初速度垂直侵彻装甲结构，可使弹体速度降至零，防弹效果优异。
实施例3
如图2和图5所示，本实施例3中带有倒置锥体的复合装甲结构包括封装外壳1、上面板2、锥体3、间隙层4、动能吸收层5和下面板6，其中锥体为圆锥，锥体3排与排之间错位放置，锥体3是在上面板2表面通过机加工形成的。动能吸收层5由成品嵌入封装外壳内，上面板2与封装外壳1的连接方式、动能吸收层5与下面板6及下面板与封装外壳1的连接方式均可采用胶接并在封装外壳1内腔卡槽内并通过第一挡块102和第二挡块103限位，使得装甲结构的各单元结构结合形成一体。
其中封装外壳1选用7075铝合金，上面板2、锥体3和下面板6均选用Q235，动能吸收层5选用尼龙。装甲结构尺寸为160mm×160mm×50mm，其中上面板和下面板厚度均为3mm，锥体尺寸底边R7mm×高6mm，间隙层厚度为20mm，动能吸收层厚度为24mm，结构总重量为2.27kg。
设置普通无锥体防护结构尺寸为160mm×160mm×50mm，其中上面板和下面板选用Q235，厚度为3mm，尼龙芯材厚度为44mm，结构总重量为2.48kg，比实施例3中的装甲结构提高了9.25％。
使用7.62mm的钢芯尖头弹以800m/s的初速度分别对上述普通无锥体防护结构和实施例3的装甲结构进行弹道性能测试，其中弹体垂直射入靶板且弹体长度为28mm，弹道测试结果如表2所示：
表2
Figure BDA0003376766580000091
Figure BDA0003376766580000101
由表2中数据可得，在弹体800m/s的初速度侵彻的情况下，普通无锥体防护结构的吸能量均小于实施例3中的装甲结构。在尺寸大小相同的情况下，装甲结构的重量又远小于普通无锥体防护结构，故本发明实施例具有优异的抗弹能力且能减轻重量。
实施例4
如图2和图6所示，本实施例4中带有倒置锥体的复合装甲结构包括封装外壳1、上面板2、锥体3、间隙层4、动能吸收层5和下面板6，其中锥体为三棱锥，锥体3排与排之间错位放置，锥体3是在上面板2表面通过机加工形成的。动能吸收层5由成品嵌入封装外壳内，上面板2与封装外壳1的连接方式、动能吸收层5与下面板6及下面板与封装外壳1的连接方式均可采用胶接并在封装外壳1内腔卡槽内并通过第一挡块102和第二挡块103限位，使得装甲结构的各单元结构结合形成一体。
其中封装外壳1选用7075铝合金，上面板2、锥体3和下面板6均选用Q235，动能吸收层5选用尼龙。装甲结构尺寸为160mm×160mm×50mm，其中上面板和下面板厚度均为3mm，锥体尺寸底边8mm×高6mm，间隙层厚度为20mm，动能吸收层厚度为24mm。
使用7.62mm的钢芯尖头弹以不同的初速度分别对实施例4中的装甲结构进行弹道性能测试，其中弹体垂直射入靶板且弹体长度为28mm，弹道测试结果如表3所示，表中吸能效率为装甲结构吸收的能量与弹体初动能之比：
表3
Figure BDA0003376766580000102
Figure BDA0003376766580000111
由表3中数据可得，在弹体以600-1100m/s初速度侵彻的情况下，实施例4中的装甲结构吸能效率逐渐降低，且降低幅度加大；当弹体初速度小于900m/s时，其吸能效率可保持在75％以上，具有较优的吸能防御效果。若面对较高弹速如1000m/s以上的冲击，则需加厚动能吸收层来提高装甲结构的吸能效率。
由表3中数据可得，在弹体以600-1100m/s初速度侵彻的情况下，实施例4中的装甲结构的锥体诱导弹体偏转的角度逐渐降低，且降低幅度先大后小；弹体速度越大，锥体提供诱导偏转接触力的时间就越短，越不能产生较大偏转。本实施例中当弹体速度超过900m/s时，诱导弹体偏转的角度小于15°，因此若面对较高弹速如900m/s以上的冲击，则需增大锥体的大小来诱导足够的偏航。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：包括上面板、位于上面板下表面的锥体、下面板、位于下面板上表面的动能吸收层以及包裹在四周的封装外壳，其中上面板和锥体为一体成型结构，且锥头朝向下面板；所述动能吸收层与上面板的锥体之间间隔有一段用于保障侵彻体充分偏转的间隙层。
2.根据权利要求1所述的带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：所述锥体为棱锥，棱锥的高度为0.2～0.3倍的侵彻体长度，棱锥的斜面与上面板之间的斜向夹角大于15°且小于75°。
3.根据权利要求1所述的带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：所述锥体为圆锥，圆锥的高度为0.2～0.3倍的侵彻体长度，圆锥的母线与上面板之间的斜向夹角大于15°且小于75°。
4.根据权利要求1所述的带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：所述上面板为方形结构面板，锥体的排列方式为相同锥体排与排交叉布置，其中第一排若干个锥体沿上面板一条直边方向排列布置，第二排锥体与第一排平行布置且锥体的中心点在第一排两个锥体对称轴的延长线上，依次按照排与排交叉布置于上面板表面。
5.根据权利要求1所述的带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：所述间隙层的厚度为0.7～0.8倍的侵彻体长度。
6.根据权利要求1所述的带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：所述封装外壳包括一面开口的盒状结构以及与盒状结构相适配的盖板，盒状结构与盖板之间可拆卸连接，盒状结构内设有用于定位上面板的第一挡块和用于定位动能吸收层的第二挡块。
7.根据权利要求1所述的带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：所述封装外壳靠近上面板一侧面为用于迎向侵彻体的外侧面。
8.根据权利要求1所述的带有倒置锥体的复合装甲结构，其特征在于：所述动能吸收层为由高分子粘弹性材料制成的整块板片。
9.一种根据权利要求1至8任一所述的带有倒置锥体的复合装甲结构的制作方法，其特征在于：所述封装外壳选用轻质高强且不易变形的金属合金，含锥体的上面板选用高强高韧的金属塑性材料，动能吸收层选用高分子粘弹性材料，下面板选用韧性高的材料；封装外壳浇筑成型，含锥体的上面板通过熔化后的塑性材料一体浇筑成型或者含锥体的上面板通过机加工在上面板上加工出锥体；动能吸收层与下面板胶结；然后将含锥体的上面板、胶结有动能吸收层的下面板依次插入封装外壳的盒状结构内，盖上盖板即制作完成。
10.一种根据权利要求1至8任一所述的带有倒置锥体的复合装甲结构的安装方法，其特征在于：相邻复合装甲结构之间通过工字构件相连接，工字构件包括构成工字状结构的下构件和顶板，其中下构件包括底板、位于底板上的立板和位于立板上的挂勾，顶板上开设连接孔和螺栓孔，挂勾插入顶板的连接孔内；其中底板上表面和顶板下表面内涂胶，相邻的复合装甲结构插入从工字状结构的两侧开口处插入顶板和底板形成的凹槽内，在顶板预设的螺栓孔用铆接或螺栓与复合装甲结构连接固定，再通过挂勾悬挂于上层建筑外部。
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