CN208333257U - 高抗力防弹抗爆复合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高抗力防弹抗爆复合结构，属于防护结构技术领域。该复合结构由高强防弹侵彻结构层、延性抗爆结构层和异形表面防弹板三部分复合而成，异形表面防弹板、高强防弹侵彻结构层、延性抗爆结构层依次排列设置；高强防弹侵彻结构层由抗侵彻结构层骨架、高强高硬抗侵彻材料、冲击分散吸能层、细密钢筋网四部分组成,抗侵彻结构层骨架由金属栅板、侵彻结构层面板和侵彻结构层底板制成；延性抗爆结构层由延性抗爆结构骨架和内充填的聚氨酯泡沫材料复合成型；延性抗爆结构骨架由内支撑拉筋、延性抗爆结构面板和延性抗爆结构底板构成，异形表面防弹板的表面分布有呈梅花状布置的球缺或半球凸体。本实用新型能够有效的起到防弹抗爆的作用。

Description

高抗力防弹抗爆复合结构

技术领域

本实用新型涉及一种复合结构，特别是一种高抗力防弹抗爆复合结构，属于防护结构技术领域。

背景技术

目前的防弹抗爆复合结构种类较多，常见的有普通高强混凝土、钢结构或高分子高强纤维板结构等。这些防弹抗爆复合结构虽也具有一定的防弹防爆效果，但都存在着防弹抗爆能力不高、单体重量大(主要指钢制防爆防弹结构或墙体)、成本高、耐久性相对较差等问题，而用普通的工程材料板对建筑内、外墙进行防弹防爆加固不仅要求的板材厚度或体积很大、施工用料多等问题，而且防弹抗爆效能很低。因此在军队、公安、外交使领馆、公共防护、维和行动中难以形成真正的实用化推广应用。如CN201952936U公开了一种新型的夹芯式防爆防弹墙，由特高强活性粉末混凝土板或特高强钢纤维混凝土板、岩棉、碳纤维布或芳纶纤维布或混纺型高强纤维布组成，岩棉两侧分别设有特高强活性粉末混凝土板或特高强钢纤维混凝土板，位于背爆面的特高强活性粉末混凝土板或特高强钢纤维混凝土板内均匀分布有钢丝网，且背爆面最外层设有碳纤维布或芳纶纤维布或混纺型高强纤维布，相邻的各层间通过粘合剂粘结，并用螺栓连接固定成墙体，但是其结构和制作工艺复杂，成本高，耐久性较差。CN 202380603U公开了一种具有防弹防爆功能的建筑用板，由特高强钢纤维混凝土层、岩棉层、碳纤维布层、特高强活性粉末混凝土层和玻璃钢格栅组成，所述的特高强钢纤维混凝土层上安装有玻璃钢格栅，该板虽然耐久性好，但是其对于子弹的防弹功能较弱。CN107355026公开了一种轻质耗能防弹防爆墙，包括波形钢板、钢丝网、防弹板、轻质抗裂混凝土和高聚物涂层，所述的波形钢板内外两侧分别设置钢丝网，两侧的钢丝网通过穿过波形钢板的钢丝网连接件连接，波形钢板的内部浇筑轻质耗能材料，波形钢板和钢丝网之间浇筑轻质弹性材料，钢丝网的外侧设有防弹板，防弹板的外侧浇筑轻质抗裂混凝土，轻质抗裂混凝土外侧喷涂高聚物涂层。但是其工艺相对复杂、成本高、单体重量大、耐久性相对较差。同时，现有技术的防弹防爆结构均不具备使子弹、弹片或碎片在防弹防爆结构的表面以及内部发生弹射偏转，进而减少对复合结构本身的侵彻深度，提高防弹抗爆复合结构的抗力的性能。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种高抗力防弹抗爆复合结构，解决了以上现有防弹抗爆复合结构存在的抗力不足和不能对射弹或弹片产生偏航及对爆炸能量不能有效吸能与耗散的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

高抗力防弹抗爆复合结构，该复合结构由高强防弹侵彻结构层、延性抗爆结构层和异形表面防弹板三部分复合而成，异形表面防弹板、高强防弹侵彻结构层、延性抗爆结构层依次排列设置；所述高强防弹侵彻结构层由抗侵彻结构层骨架、高强高硬抗侵彻材料、冲击分散吸能层、细密钢筋网四部分组成，高强高硬抗侵彻材料、细密钢筋网以及冲击分散吸能层由外到内依次排列设置在抗侵彻结构层骨架内；所述抗侵彻结构层骨架由金属栅板、侵彻结构层面板和侵彻结构层底板按照一定的结构受力与构造要求加工制成；所述金属栅板作为侵彻结构层骨架的内支撑，由多根金属棒材按照一定的间距布置加工而成，除了具有支撑结构作用外，还可阻挡侵入的射弹并使其改变侵彻轨迹，防止其进一步深入高强防弹侵彻结构层；所述高强高硬抗侵彻材料由球状或颗粒状抗侵彻材料与无机水泥基胶结材料或改性增韧树脂胶结材料按一定的配比制成；所述高强高硬抗侵彻材料的形状为球形或多凌锥形，用于抗射弹的侵彻并改变射弹的侵彻轨迹；所述细密钢筋网置于高强高硬抗侵彻材料和冲击分散吸能层之间，用于约束受射弹侵彻破坏后的高强高硬抗侵彻材料，使抗侵彻材料的结构整体性更好，从而更利于冲击分散吸能层发挥作用；所述延性抗爆结构层由延性抗爆结构骨架和内充填的聚氨酯泡沫材料复合成型；所述延性抗爆结构骨架由内支撑拉筋、延性抗爆结构面板和延性抗爆结构底板构成，异形表面防弹板的表面分布有呈梅花状布置的球缺或半球凸体，可对射弹产生偏航作用。

进一步地，所述细密钢筋网的网格尺寸为20mm×20mm,采用Ф6钢筋编制而成；所述延性抗爆结构面板的材料为钢板或铝合金板；所述内支撑拉筋和延性抗爆结构面板焊接在一起，所述内支撑拉筋直径为16-30mm，延性抗爆结构面板的厚度为10-40mm。

进一步地，内支撑拉筋采用连接节点呈梅花状布置的棒材或圆管焊接而成，并设置在延性抗爆结构面板和延性抗爆结构底板之间；延性抗爆结构底板与所述抗侵彻结构层骨架的侵彻结构层底板固定连接。

进一步地，所述异形表面防弹板的材料为球墨铸铁或高强防弹钢，所述球缺或半球凸体的间距为2cm-15cm，异形表面防弹板必须与侵彻结构层面板牢固连接。

进一步地，所述高强防弹侵彻结构层和延性抗爆结构层通过侵彻结构层底板和延性抗爆结构底板之间的周边焊接或机械连接及板接触面间的粘结成为一体；所述异形表面防弹板与所述高强防弹侵彻结构层通过焊接或机械装配方式牢固连接。

进一步地，所述金属栅板沿高强防弹侵彻结构层长度方向成连续的蛇形状布置，两相接金属栅板之间及金属栅板与侵彻结构层底板之间牢固焊接。

相对于现有技术，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型根据防护枪弹侵砌和爆炸破坏的需要，设计了一种高抗力防弹抗爆复合结构，其核心实用新型点主要有以下五点：

第一，异形表面钢板的异形截面形状作为第一道防护措施能够有效的对子弹或弹片等起到反弹与偏航的作用，阻挡一部分弹片的影响。

第二，由于抗侵彻材料层的特殊结构和形状，其作为第二道防护措施，能够有效的对射入枪弹或弹片产生反弹偏转，从而减小对结构的损害。

第三，设置内支撑金属格栅，能够有效的阻挡弹片的深入，使其进一步偏转反弹，其作为第三道防护措施。

第四,在抗侵彻材料层中设置的细密钢筋网和冲击分散吸能层，是将射弹对复合结构的侵彻爆炸局部作用转换为对延性抗爆复合结构整体作用(或将射弹产生的局部范围内的冲击动力荷载扩散到较大的作用范围，从而使传播到延性抗爆复合结构上的动荷载相对均匀化)的第四道防护措施。

第五，所述延性抗爆结构层能够有效的吸收爆炸产生的能量，其具有的一定的刚度和阻尼能够有效的阻挡，并吸收子弹或弹片的能量，起到阻尼吸能减缓其运动的作用，其作为第四道防护措施。

上述五道防护措施能够有效的起到防弹抗爆的作用，其工艺相对简单、成本低、耐久性相对较长、适合于长期反复使用。

附图说明

图1是本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构三组成部分示意图；

图2是本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构详细构造示意图；

图3是本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构简化形式一示意图；

图4是本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构简化形式二示意图；

图5是本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构简化形式三示意图；

图6是本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构简化形式四示意图；

图7是本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构简化形式五示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-7所示，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

本实用新型的高抗力防弹抗爆复合结构，如图1所示，由高强防弹侵彻结构层1、延性抗爆结构层2和异形表面防弹板3三部分复合而成，异形表面防弹板3、高强防弹侵彻结构层1、延性抗爆结构层2依次排列设置。见图1。该复合结构基于射弹对目标的冲击侵彻与爆炸动力学原理、科学集成了对射弹冲击侵彻的偏航措施、抗侵彻高性能材料、冲击分散吸能材料及延性抗爆复合结构等关键技术，具有很好的抗射弹侵彻和爆炸能力。如图2所示，所述高强防弹侵彻结构层1由抗侵彻结构层骨架4、高强高硬抗侵彻材料8、冲击分散吸能层9、细密钢筋网10四部分组成，高强高硬抗侵彻材料8、细密钢筋网10以及冲击分散吸能层9由外到内依次排列设置在抗侵彻结构层骨架4内。

所述抗侵彻结构层骨架4由金属栅板5、侵彻结构层面板6和侵彻结构层底板7a按照一定的结构受力与构造要求加工制成。所述金属栅板5作为侵彻结构层骨架4的内支撑，由多根金属棒材按照一定的间距布置加工而成，除了具有支撑结构作用外，还可阻挡侵入的射弹并使其改变侵彻轨迹，防止其进一步深入高强防弹侵彻结构层1，从而使延性抗爆结构层2不易受到侵彻局部破坏。

所述高强高硬抗侵彻材料8由球状或颗粒状抗侵彻材料与无机水泥基胶结材料或改性增韧树脂胶结材料按一定的配比制成，根据防弹等级不同，可选择具有不同抗弹性能的材料。所述球状或颗粒状抗侵彻材料为具有不同抗冲切压剪能力、不同表面光滑度及不同对射弹偏航效果的坚硬材料，无机水泥基胶结材料由砂、水泥和水构成，球状或颗粒状抗侵彻材料与无机水泥基胶结材料各成分重量配比为：球状或颗粒状抗侵彻材料：砂:水泥:水＝11:3:2:1，或者球状或颗粒状抗侵彻材料：砂:硅灰：水泥:水＝20:6:3:3:1，或者球状或颗粒状抗侵彻材料：砂:硅灰：水泥:水＝40:8:4:4:1；所述改性增韧树脂胶结材料与抗侵彻材料重量配比为不1:(8-12)。所述改性增韧树脂胶结材料是一种特制的具有韧性大、强度高、不易冲击碎裂且能在-23C^O-43C^O环境温度下长期使用的专用防弹树脂。

所述高强高硬抗侵彻材料8的形状为球形或多凌锥形，用于抗射弹的侵彻并改变射弹的侵彻轨迹，球形抗侵彻材料的尺寸取值与射弹的几何特征尺寸及材料性能有关，通常经过合理设计的按照两层布置的钢球抗侵彻材料，可对直径约30mm、重量约0.5kg、速度约300-500m/s的半穿甲模型弹产生约10°～60°的轨迹偏转。

所述冲击分散吸能层9为可压碎并具有近似理想弹塑性特性的轻质多孔隙材料，具有很好的吸收射弹侵彻能量和适应高强高硬抗侵彻材料8变形的能力，能够将射弹产生的局部范围内的冲击动力荷载扩散到较大的作用范围，从而使传播到延性抗爆复合结构上的动荷载相对均匀化。根据防弹等级不同，冲击分散吸能层可选择专门研制出的具有不同屈服强度的轻质泡沫混凝土或聚氨酯泡沫材料。

所述细密钢筋网10置于高强高硬抗侵彻材料8和冲击分散吸能层9之间，用于约束受射弹侵彻破坏后的高强高硬抗侵彻材料8，使抗侵彻材料的结构整体性更好，从而更利于冲击分散吸能层9发挥作用。细密钢筋网的网格尺寸为20mm ×20mm,可用Ф6钢筋编制而成。

所述延性抗爆结构层2由延性抗爆结构骨架11和内充填的聚氨酯泡沫材料 14复合成型；所述延性抗爆结构骨架11由内支撑拉筋13、延性抗爆结构面板 12和延性抗爆结构底板7b三者按照一定的结构受力和构造要求加工制成，内支撑拉筋13采用连接节点呈梅花状布置的棒材或圆管焊接而成，并设置在延性抗爆结构面板12和延性抗爆结构底板7b之间。延性抗爆结构底板7b与所述抗侵彻结构层骨架4的侵彻结构层底板7a固定连接。所述延性抗爆结构层2具有轻质高强、延性好等特点，用于承受射弹侵彻爆炸产生的整体破坏作用。延性抗爆结构层2的重量仅是同体积钢筋混凝土结构重量的六分之一，仅是同体积钢结构重量的二十分之一。延性抗爆结构层2在抗弯状态下当延性比达到5以后仍能保持其最大承载力的85％以上残余承载力，表现出极好的延性和抗大变形的能力。

所述异形表面防弹板3的材料为球墨铸铁或高强防弹钢，具有很好的抗射弹冲击侵彻能力。异形表面防弹板3的抗射弹冲击侵彻能力主要源于两方面：一是异形表面防弹板3的材料抗冲切压剪强度很高、硬度很大，另一方面异形表面防弹板3的表面分布有呈梅花状布置的球缺或半球凸体，可对射弹产生偏航作用。球缺或半球凸体的间距为2cm-15cm，取决于需要防护的射弹的几何与材料性能，异形表面防弹板3必须与侵彻结构层面板6牢固连接。

附图3-7是针对防半穿甲弹作用(对目标同时具有冲击侵彻破坏作用和爆炸破坏作用)提出的一般结构形式，实际应用中根据射弹的性质和防护要求不同，可取几种典型的简化形式：

(1)对只需要考虑冲击侵彻作用的射弹,根据射弹的侵彻破坏威力不同,可对所述高抗力防弹抗爆复合结构进行不同的简化,至少可分别取如图3、图4和图5所示的三种不同的简化结构构造形式。

(2)对于需要同时考虑防冲击侵彻和爆炸双重破坏作用的半穿甲射弹，除了可以采用如图2所示的高抗力防弹抗爆复合结构外，根据射弹的破坏威力不同，至少还可以分别取图6和图7所示的两种高抗力防弹抗爆复合结构简化形式。

高强防弹侵彻结构层1和延性抗爆结构层2通过侵彻结构层底板7a和延性抗爆结构底板7b之间的周边焊接或机械连接及板接触面间的粘结成为一体。异形表面防弹板3与所述高强防弹侵彻结构层1通过焊接或机械装配方式牢固连接。该防弹抗爆复合结构基于射弹对目标的冲击侵彻与爆炸动力学原理、科学集成了对射弹冲击侵彻的偏航措施、抗侵彻高性能材料、冲击分散吸能材料及延性抗爆复合结构等关键技术，具有很好的抗射弹侵彻和爆炸能力。

高强防弹侵彻结构层1和延性抗爆结构层2的厚度根据需要防护的射弹种类及侵彻与爆炸破坏威力不同由设计确定。例如：对直径约30mm、重量约0.5kg、速度约300-500m/s的半穿甲模型弹，所述高强防弹侵彻结构层1的厚度为 200-500mm，延性抗爆结构层2的厚度为200-800mm。延性抗爆结构面板12的材料为钢板或铝合金板。内支撑拉筋13和延性抗爆结构面板12焊接在一起，内支撑拉筋13和延性抗爆结构面板12的厚度需要视抗爆等级不同通过抗爆设计确定。内支撑拉筋13直径尺寸为16-30mm，延性抗爆结构面板12的厚度为 10-40mm。金属栅板5沿高强防弹侵彻结构层1长度方向成连续的蛇形状布置，两相接金属栅板5之间及金属栅板与侵彻结构层底板7a之间牢固焊接。

高抗力防弹抗爆复合结构的制作方法，步骤如下：

步骤一：按下列顺序加工制作高强防弹侵彻结构层1

(1)依设计尺寸裁剪下料,准备高强防弹侵彻结构层1所用材料；

(2)将多根金属棒材按照一定的间距焊接成内支撑金属格栅5；

(3)将金属格栅5与侵彻结构层底板7a焊接；

(4)支模打筑冲击分散吸能层9；

(5)在冲击分散吸能层9上铺设细密钢筋网10；

(6)按设计要求打筑高强高硬抗侵彻材料8；

(7)设置侵彻结构层面板6，将其与金属格栅5牢固连接；

(8养护拆模；

(9结构表面及连接处理。

步骤二：按下列顺序加工制作延性抗爆结构层2

(1)将延性抗爆结构面板12、延性抗爆结构底板7b及内支撑拉筋13按设计要求焊接成延性抗爆结构骨架11；

(2)依照材料设计及成型工艺要求，基于聚氨酯材料注塑成型设备，将聚氨酯泡沫材料注入空心的延性抗爆结构骨架11内，从而制作成延性抗爆结构层2；

(3)养护拆模；

(4)结构表面及连接处理。

步骤三：将高强防弹侵彻结构层1和延性抗爆结构层2通过将侵彻结构层底板7a和延性抗爆结构底板7b之间的周边焊接或机械连接及板接触面间的粘结成为一体。

步骤四：在侵彻结构层面板6上外挂或粘贴异形表面防弹板3，从而形成高抗力防弹抗爆复合结构。

上述复合结构制作步骤是针对图2所示的一般结构构造形式表述的，对图3-图7所示的各种结构构造形式的制作加工，可根据各自构造形式不同对上述制作步骤作相应的简化。

上述实施例只是为了更清楚说明本实用新型的技术方案做出的列举，并非对本实用新型的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (6)

1.高抗力防弹抗爆复合结构，其特征在于：该复合结构由高强防弹侵彻结构层(1)、延性抗爆结构层(2)和异形表面防弹板(3)三部分复合而成，异形表面防弹板(3)、高强防弹侵彻结构层(1)、延性抗爆结构层(2)依次排列设置；所述高强防弹侵彻结构层(1)由抗侵彻结构层骨架(4)、高强高硬抗侵彻材料(8)、冲击分散吸能层(9)、细密钢筋网(10)四部分组成，高强高硬抗侵彻材料(8)、细密钢筋网(10)以及冲击分散吸能层(9)由外到内依次排列设置在抗侵彻结构层骨架(4)内；所述抗侵彻结构层骨架(4)由金属栅板(5)、侵彻结构层面板(6)和侵彻结构层底板(7a)按照一定的结构受力与构造要求加工制成；所述金属栅板(5)作为侵彻结构层骨架(4)的内支撑，由多根金属棒材按照一定的间距布置加工而成；所述高强高硬抗侵彻材料(8)的形状为球形或多凌锥形；所述细密钢筋网(10)置于高强高硬抗侵彻材料(8)和冲击分散吸能层(9)之间；所述延性抗爆结构层(2)由延性抗爆结构骨架(11)和内充填的聚氨酯泡沫材料(14)复合成型；所述延性抗爆结构骨架(11)由内支撑拉筋(13)、延性抗爆结构面板(12)和延性抗爆结构底板(7b)构成，异形表面防弹板(3)的表面分布有呈梅花状布置的球缺或半球凸体。

2.根据权利要求1所述的高抗力防弹抗爆复合结构，其特征在于：所述细密钢筋网的网格尺寸为20mm×20mm,采用Ф6钢筋编制而成；所述延性抗爆结构面板(12)的材料为钢板或铝合金板；所述内支撑拉筋(13)和延性抗爆结构面板(12)焊接在一起，所述内支撑拉筋(13)直径为16-30mm，延性抗爆结构面板(12)的厚度为10-40mm。

3.根据权利要求1所述的高抗力防弹抗爆复合结构，其特征在于：内支撑拉筋(13)采用连接节点呈梅花状布置的棒材或圆管焊接而成，并设置在延性抗爆结构面板(12)和延性抗爆结构底板(7b)之间；延性抗爆结构底板(7b)与所述抗侵彻结构层骨架(4)的侵彻结构层底板(7a)固定连接。

4.根据权利要求1所述的高抗力防弹抗爆复合结构，其特征在于：所述球缺或半球凸体的间距为2cm-15cm，异形表面防弹板(3)与侵彻结构层面板(6)牢固连接。

5.根据权利要求1所述的高抗力防弹抗爆复合结构，其特征在于：所述高强防弹侵彻结构层(1)和延性抗爆结构层(2)通过侵彻结构层底板(7a)和延性抗爆结构底板(7b)之间的周边焊接或机械连接及板接触面间的粘结成为一体；所述异形表面防弹板(3)与所述高强防弹侵彻结构层(1)通过焊接或机械装配方式牢固连接。

6.根据权利要求1所述的高抗力防弹抗爆复合结构，其特征在于：所述金属栅板(5)沿高强防弹侵彻结构层(1)长度方向成连续的蛇形状布置，两相接金属栅板(5)之间及金属栅板与侵彻结构层底板(7a)之间牢固焊接。