CN207156605U - 一种舰用轻型装甲复合纤维混杂结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种舰用轻型复合装甲纤维混杂结构，包括高强玻纤布、芳纶布和树脂薄膜，纤维混杂结构为由玻纤布混杂结构和芳纶布混杂结构组成，玻纤布混杂结构的铺敷结构由若干组树脂薄膜+玻纤单向布0°+树脂薄膜+玻纤单向布90°组成；芳纶布混杂结构的铺敷结构由若干个树脂薄膜+芳纶单向布0°+树脂薄膜+芳纶单向布90°组成。本实用新型本专利的有益效果是，相比原来正交编织纤维布制备混杂结构轻型装甲产品，单向纤维布制备混杂结构轻型装甲的防护性能提升约12.3%，纤维布仅编织方式不同，装甲厚度、面密度、成本均变化不大。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料的加工和应用技术。
背景技术
目前船用复合材料轻质防弹装甲主要采用芳纶纤维、高强玻璃纤维等与热塑性树脂薄膜复合。
船用轻型复合装甲与船体钢板共同组成舰用防护结构，主要防御导弹爆炸产生的小质量高速破片。考虑舰用材料的防火、阻燃以及烟雾毒性要求，舰用轻型复合装甲通常选用高强玻纤织物、芳纶织物等制作。对于玻纤/芳纶混杂结构轻型复合装甲，迎弹面为玻纤层，利用其整体强度和刚度抵御破片的开坑冲击；背弹面为芳纶层，利用其分层及拉伸变形吸能，兜住破片。
在纤维和树脂薄膜体系已定型情况下，正交编织纤维布与树脂的组织结构经过多年研究，优化设计已进入瓶颈。
发明内容
本实用新型发明提供了一种舰用轻型装甲复合纤维混杂结构。
一种舰用轻型复合装甲纤维混杂结构，包括高强玻纤布、芳纶布和树脂薄膜，纤维混杂结构为由玻纤布混杂结构和芳纶布混杂结构组成，
玻纤布混杂结构的铺敷结构由若干组：树脂薄膜+玻纤单向布0°+树脂薄膜+玻纤单向布90°组成；
芳纶布混杂结构的铺敷结构由若干组：树脂薄膜+芳纶单向布0°+树脂薄膜+芳纶单向布90°组成。
进一步地，上述纤维混杂结构最外层均为树脂薄膜，所述玻纤布混杂结构的铺敷厚度∶芳纶布混杂结构铺敷厚度=1∶1。
本实用新型的有益效果是：在现有纤维和树脂体系下，将纤维织物形式由正交编织布替换为单向布0°/90°正交铺层。就防弹机理而言，弹丸击中织物后会在弹着点区域产生一个径向的振动波，通过纱线高速扩散；当振动波到达纱线的交织点时，一部分会沿着原纱线反射回去，形成反射波；反射波与原来的入射波产生叠加，增大了纱线受到的拉伸作用，对材料的防弹性能产生不利影响。因此，单向、没有交织点的材料具有较优的抗冲击性能。
附图说明
图1 本实用新型的纤维混杂结构示意图；
图2、本实用新型的单向布0°正交铺层结构示意图；
图3、本实用新型的单向布90°正交铺层结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
具体地：
（1）将高强玻纤丝和芳纶丝分别制作成一定面密度的单向纤维布（参见图2和图3）；
（2）按模具尺寸将单向高强玻纤布和单向芳纶布裁剪为标准规格，确保外表面层平滑无缺陷，裁剪边缘的侧表面整齐；
（3）高强玻纤单向布、芳纶单向布、树脂薄膜铺敷方式：树脂薄膜+玻纤单向布0°+树脂薄膜+玻纤单向布90°+……树脂薄膜+玻纤单向布0°+树脂薄膜+玻纤单向布90°+树脂薄膜+芳纶单向布0°+树脂薄膜+芳纶单向布90°+……树脂薄膜+芳纶单向布0°+树脂薄膜+芳纶单向布90°+树脂薄膜，保证玻纤单向布、芳纶单向布临近铺层均有1层树脂薄膜，相邻布层采取0°/90°交叉铺层的方式，纤维布最表层均应铺有1层树脂薄膜，高强玻纤布、芳纶布铺层厚度约1：1；
其应按顺序铺敷于模具中，并抹平；
（4）预成型：合模 3-5 秒后开启，观察纤维布铺层在合模过程中是否发生整体位移或各层间位移过大，及时调整并做好校准工作；
（5）模压成型：逐步升温升压，至200-210℃，加压至18-20Mpa，保温保压10-20min；
（6）冷却开模：保持恒定压力，通入冷却液；待温度降至80℃以下，开模，取出板材。
本发明在仅通过改变纤维编织方式情况下，能有效提升其防弹性能。
在制作成本及原纤维组成材料不变的前提下，对原产品的防护性能进行提升改进。利用单向布比正交编制布利于扩散弹丸冲击振动波的机理，将原产品的玻纤/芳纶正交编织布全部替换为单向布。
在纤维含量及面密度不变的前提下，通过实弹反复多次测试，得到如下结果：
| 靶板类型 | 靶板厚度 | 面密度 | V0 |
| 正交布编织靶板 | 8.5mm | 14.5Kg/m2 | 901 m/s |
| 单向布编织靶板 | 8.5mm | 14.5Kg/m2 | 955 m/s |
说明：1）表中靶板测试防御对象为：45钢制作的3.3g立方块破片；
2）V0：指对于某一种枪弹类型，受试样品形成穿透概率为0的最高速度。
3）对于某一种枪弹类型，防弹能力可采用吸能来量化，E=1/2m破片 V0 2（E指吸能，m破片指破片质量）。
4）E单向/E正交=1/2m（955 m破片/s）2/[1/2m(901 m破片/s）2]=9552/9012=1.123，单向布编织，吸能提升：（1.123-1）/1×100%=12.3%。
注：E单向指单向布编织靶板防弹吸能能力，E正交指正交布编织靶板防弹吸能能力。
相比原来正交编织纤维布制备混杂结构轻型装甲产品，单向纤维布制备混杂结构轻型装甲的防护性能提升12.3%，纤维布仅编织方式不同，装甲厚度、面密度、成本均变化不大。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种舰用轻型装甲复合纤维混杂结构，包括高强玻纤布、芳纶布和树脂薄膜，其特征在于，纤维混杂结构为由玻纤布混杂结构和芳纶布混杂结构组成，
所述玻纤布混杂结构的铺敷结构由若干组树脂薄膜+玻纤布0°+树脂薄膜+玻纤布90°组成；
所述芳纶布混杂结构的铺敷结构由若干个树脂薄膜+芳纶布0°+树脂薄膜+芳纶布90°+树脂薄膜组成。
2.如权利要求1 所述的纤维混杂结构，其特征在于，所述纤维混杂结构最外层均为树脂薄膜，所述玻纤布混杂结构的铺敷结构∶芳纶布混杂结构=1∶1。
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| CN201720610834.3U CN207156605U (zh) | 2017-05-27 | 2017-05-27 | 一种舰用轻型装甲复合纤维混杂结构 |
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| CN201720610834.3U CN207156605U (zh) | 2017-05-27 | 2017-05-27 | 一种舰用轻型装甲复合纤维混杂结构 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110341265A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-10-18 | 中电建路桥集团有限公司 | 一种吸能复合材料 |
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2017
- 2017-05-27 CN CN201720610834.3U patent/CN207156605U/zh active Active
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