CN211876867U - 一种碳纤维复合防弹护板 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种碳纤维复合防弹护板，包括由若干层碳纤维布逐层叠加形成的碳纤维层，碳纤维布的表面均浸润凝固有非牛顿液体材料，还包括防护壳，防护壳包裹碳纤维层并一体形成多边形板状结构，防护壳各条边缘中心均垂直开设半圆沉槽，防护壳相邻边缘相交形成的尖角处均垂直开设四分之一圆沉槽。本实用新型将剪切增稠型非牛顿流体材料浸透碳纤维纺织布并多层叠加，在外部套接防护壳，防护壳上开设多个模块化的沉槽，制得的防弹护甲轻质易用，且弹片和弹丸的阻隔效果优秀，能针对不同的使用环境定制不同的模块，实现快速拆装，防护壳防水耐磨，可有效保护碳纤维层，各相邻碳纤维布之间设有夹角，提高材料的抗拉强度和动能吸收能力。

Description

一种碳纤维复合防弹护板

技术领域

本实用新型涉及防弹护甲技术领域，尤其是一种碳纤维复合防弹护板。

背景技术

现有的防弹护板通常采用凯夫拉防弹材料，凯夫拉防弹材料也译作克维拉或凯芙拉，是美国杜邦公司研制的一种芳纶纤维材料产品的品牌名，化学名为聚对苯二甲酰对苯二胺。凯夫拉材料的出现代替了原有的尼龙及玻璃纤维防弹材料，在同等条件下，防护能力相较尼龙和玻璃纤维防弹材料至少可增加一倍，并且有很好的柔韧性，穿着舒适。用这种材料制作的防弹衣只有2～3公斤重，穿着行动方便，所以得到了广泛的采用。但是随着科学技术的发展，对防弹材料有了更高的要求，一方面希望新的材料具有比凯夫拉防弹材料更优异的防弹性能，另一方面也能突破凯夫拉防弹材料的限制，以更低廉的成本和更便捷的方式快速量产。而且在常规防弹领域，对普通枪械弹丸和破碎弹片的隔阻作用是评价防弹材料的一个关键要点，例如中小型舰艇关键部件(如发动机、燃油箱、航电设备箱、供电通信线缆束、乘员座舱等)的局部防弹防护，采用现有材料往往会增加重量，较大改变装置的厚度，且成本较高，需要改善。

实用新型内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种碳纤维复合防弹护板，实现对弹片和弹丸的高阻滞效果，且能实现模块化拼接和安装。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种碳纤维复合防弹护板，包括由若干层碳纤维布逐层叠加形成的碳纤维层，碳纤维布的表面均浸润凝固有非牛顿液体材料，还包括防护壳，防护壳包裹碳纤维层并一体形成多边形板状结构，防护壳各条边缘中心均垂直开设半圆沉槽，防护壳相邻边缘相交形成的尖角处均垂直开设四分之一圆沉槽。

其进一步技术方案在于：

碳纤维层由4～6层碳纤维布逐层叠加形成，位于底层的碳纤维布水平设置；

位于上方的碳纤维布以下方碳纤维布的经线方向为基准，旋转18.5°～21.5°敷设；

位于上方的碳纤维布以下方碳纤维布的纬线方向为基准，旋转18.5°～21.5°敷设；

防护壳包括一组上下平行设置的防护外板和若干根连接条，沿两块防护外板的各组平行边缘垂直固接连接条，防护外板和连接条围合形成一体式壳状结构；

防护壳为环氧基长纤玻璃钢结构，防护外板和连接条的厚度均为2～2.5毫米，各防护外板与碳纤维层接触的一侧表面还均布半球状凸起，各半球状凸起的直径1.5～2.5毫米，相邻半球状凸起的间隔为8～10毫米；

非牛顿液体材料为二氧化硅和聚二乙醇的混合形成的剪切增稠材料；

防护壳为矩形结构，多块防弹护板沿横向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件；

防护壳为矩形结构，多块防弹护板沿纵向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件；

防护壳为矩形结构，多块防弹护板沿横向和纵向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件，四个相邻尖角的四分之一圆沉槽也拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构合理，安装方便，将剪切增稠型非牛顿流体材料浸透碳纤维纺织布并多层叠加，在外部套接防护壳，防护壳上开设多个模块化的沉槽，制得的防弹护甲轻质易用，且弹片和弹丸的阻隔效果优秀，能针对不同的使用环境定制不同的模块，实现快速拆装，同时表面的防护壳防水耐磨，可以有效保护内部的碳纤维层，部分碳纤维层上设置有一定角度的倾斜或纹理，提升材料的各向异性，提高材料的抗拉强度和动能吸收能力。

本实用新型相较现有技术还具有如下具体优势：

叠加式碳纤维层：碳纤维层采用不同的安装角度，在受到弹片或弹丸冲击时可以更好的分散和吸收弹片或弹丸的动能，提高材料的阻弹能力，同时碳纤维材料浸润非牛顿流体，形成剪切增稠材料，相较纯碳纤维材料造价大幅下降且阻弹效果提升；

防护壳：防护壳采用长纤玻璃钢，可以根据使用条件进行模块化定制，易于拼接和安装，且防护壳能有效保护内部叠加形成的碳纤维层，防水耐磨，可以广泛适用于各类工况；

固定方式：本实用新型各模块拼接时采用螺钉或尼龙卡扣固定，安装简易便捷。

附图说明

图1为本实用新型的局部剖面结构示意图(碳纤维层夹角未表示)。

图2为图1的俯视图(碳纤维层夹角未表示)。

图3为本实用新型按3×3形式拼接的整体结构图。

图4为本实用新型的碳纤维层叠加方式示意图(沿经线方向旋转)。

其中：1、碳纤维层；2、半圆沉槽；3、防护壳；4、四分之一圆沉槽；5、连接件；

301、防护外板；302、连接条。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的碳纤维复合防弹护板，包括由若干层碳纤维布逐层叠加形成的碳纤维层1，碳纤维布的表面均浸润凝固有非牛顿液体材料，还包括防护壳3，防护壳3包裹碳纤维层1并一体形成多边形板状结构，防护壳3各条边缘中心均垂直开设半圆沉槽2，防护壳3相邻边缘相交形成的尖角处均垂直开设四分之一圆沉槽4。

碳纤维层1由4～6层碳纤维布逐层叠加形成，位于底层的碳纤维布水平设置。位于上方的碳纤维布以下方碳纤维布的经线或纬线方向为基准，旋转18.5°～21.5°敷设。防护壳3包括一组上下平行设置的防护外板301和若干根连接条302，沿两块防护外板301的各组平行边缘垂直固接连接条302，防护外板301和连接条302围合形成一体式壳状结构。防护壳3为环氧基长纤玻璃钢结构，防护外板301和连接条302的厚度均为2～2.5毫米，各防护外板301与碳纤维层1接触的一侧表面还均布半球状凸起，各半球状凸起的直径1.5～2.5毫米，相邻半球状凸起的间隔为8～10毫米。非牛顿液体材料为二氧化硅和聚二乙醇的混合形成的剪切增稠材料。防护壳3为矩形结构，多块防弹护板可沿横向或纵向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽2拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件5。也可沿横向和纵向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽2拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件5，四个相邻尖角的四分之一圆沉槽4也拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件5。

本实用新型的具体工作过程如下：

碳纤维层1中的各层碳纤维布的中心重合，碳纤维布绕着共同的中心旋转敷设。本实用新型采用模块化拼装的方式覆盖安装于需要保护的部位，本实施例中采用的护板共九块，各护板的长和宽均为300毫米。各护板的防护壳的外周各边中心设置半圆形沉槽，四角设置四分之一圆形沉槽，以3×3的方式(即三行三列的拼装方式)进行拼接。两条重合的边缘上，相对设置的半圆形沉槽拼接形成完整的安装孔，四个拼接固定的角上，相对设置的四分之一圆形沉槽也拼接形成完整的安装孔，通过螺钉或者尼龙卡扣即可将各护板拼接形成一体式的防弹护甲。

当受到弹片或弹丸冲击时，首先接触到长纤玻璃钢制成的防护壳，初步吸收弹体的动能，穿过防护壳后，弹体依次冲击各叠加的防护层，由于各防护层具有不同的布基纹理角度，射入的弹体受剪切增稠效果的影响，动能大幅降低。对高弹道角(入射角40°～90°)弹丸或弹片，本模块以快速吸能阻隔效应形成防弹效果；对低弹道(入射角0°～40°)或快速旋转弹丸或弹片，本模块以大概率反弹弹丸弹片和横向释能形成防弹功效。本实施例中采用的SFT(剪切增稠液体)为二氧化硅和聚二乙醇(PEG)的混合物，其为一种非牛顿流体材料，SFT的剪切增稠忒性能在受到冲击后以毫秒级的时间响应快速聚拢分散相的二氧化硅粒子，同时在空间尺度上将浸润中的碳纤维包裹固定，从而大幅度提高碳纤维材料整体结构的抗拉强度。通过SFT材料浸润方式获得的碳纤维布的碳纤维密度要求可以大幅降低，节约成本，同时制得的材料的抗冲击强度远大于凯夫拉材料。本实施例中，四层碳纤维布叠加后的强度可达到十四层同厚度凯夫拉材料叠加后的强度，从而有效改善防弹护甲的厚度，降低防弹护甲对待保护装置原结构的影响，降低占用空间。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，本实用新型所限定的范围参见权利要求，在本实用新型的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：包括由若干层碳纤维布逐层叠加形成的碳纤维层(1)，所述碳纤维布的表面均浸润凝固有非牛顿液体材料，还包括防护壳(3)，所述防护壳(3)包裹碳纤维层(1)并一体形成多边形板状结构，所述防护壳(3)各条边缘中心均垂直开设半圆沉槽(2)，所述防护壳(3)相邻边缘相交形成的尖角处均垂直开设四分之一圆沉槽(4)。

2.如权利要求1所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：所述碳纤维层(1)由4～6层碳纤维布逐层叠加形成，位于底层的碳纤维布水平设置。

3.如权利要求2所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：位于上方的碳纤维布以下方碳纤维布的经线方向为基准，旋转18.5°～21.5°敷设。

4.如权利要求2所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：位于上方的碳纤维布以下方碳纤维布的纬线方向为基准，旋转18.5°～21.5°敷设。

5.如权利要求1所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：所述防护壳(3)包括一组上下平行设置的防护外板(301)和若干根连接条(302)，沿两块防护外板(301)的各组平行边缘垂直固接连接条(302)，所述防护外板(301)和连接条(302)围合形成一体式壳状结构。

6.如权利要求5所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：所述防护壳(3)为环氧基长纤玻璃钢结构，所述防护外板(301)和连接条(302)的厚度均为2～2.5毫米，各防护外板(301)与碳纤维层(1)接触的一侧表面还均布半球状凸起，各半球状凸起的直径1.5～2.5毫米,相邻半球状凸起的间隔为8～10毫米。

7.如权利要求1所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：所述防护壳(3)为矩形结构，多块防弹护板沿横向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽(2)拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件(5)。

8.如权利要求1所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：所述防护壳(3)为矩形结构，多块防弹护板沿纵向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽(2)拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件(5)。

9.如权利要求1所述的一种碳纤维复合防弹护板，其特征在于：所述防护壳(3)为矩形结构，多块防弹护板沿横向和纵向阵列拼接形成一体式结构，两条相邻边缘中心的半圆沉槽(2)拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件(5)，四个相邻尖角的四分之一圆沉槽(4)也拼合形成圆形安装通孔，各圆形安装通孔内设置连接件(5)。

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