CN212512712U - 一种周向约束增强抗侵彻性能的防护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种周向约束增强抗侵彻性能的防护结构。防护结构由基础钢板、陶瓷板和聚乙烯板组成。其中基础钢板为一块加工有若干个等六边形斜壁面凹坑的大面积高强度钢板，等六边形斜壁面凹坑用于安置陶瓷板和聚乙烯板，凹坑底部的钢板作为防护结构的一部分也可以有效拦截弹体。本发明提出的防护结构由层材料特性不同的板材组成，其中陶瓷板为迎弹面，可有效破碎弹头并吸收部分能量，放置在凹坑顶部；聚乙烯板为中间支撑和缓冲层，为陶瓷板提供支撑，并有效吸收弹体能量和破碎陶瓷板的能量，放置在凹坑底部。本发明公布的防护结构，实现了模块化三层复合防护结构的一体化设计及其对弹体的高效防护，应用前景较好。

Description

一种周向约束增强抗侵彻性能的防护结构

技术领域

本实用新型涉及防护结构领域，具体为一种周向约束增强抗侵彻性能的防护结构。

背景技术

现代战争中，毁伤技术与防护技术的发展总是相互联系和相互制约的。随着弹药毁伤技术的进一步发展，对弹药武器的防护技术也提出了更高的要求，防护装甲也由最初的均质装甲逐渐发展为复合装甲、爆炸反应装甲、模块化高性能防护装甲等。

张晓晴等(张晓晴,杨桂通,黄小清.弹体侵彻陶瓷/金属复合靶板问题的研究,工程力学,2006,23(4)：155-159)对弹体侵彻陶瓷/金属复合靶的问题开展了研究，指出陶瓷面板主要起破碎弹体作用，而金属背板主要通过变形吸收弹体剩余能量，同时陶瓷板后的金属板还起支撑作用，延迟陶瓷板自身的破碎，并延长弹体与陶瓷板的作用时间。仅在陶瓷板后添加支撑板就可以进一步提升其抗侵彻性能，如果进一步增加对侵彻过程中陶瓷面板的周向约束，其抗侵彻性能也将进一步增大。大量研究结果也表明，陶瓷板后设置聚乙烯板作为支撑缓冲层，其作用相比金属板更好。

为了实现对常规穿甲弹(如7.62mm和12.7mm口径穿甲弹)的高效防护，并充分利用不同材料在弹体防护中的优势，提出了一种由三种材料构成的兼具模块化和一体化功能的新型防护结构。

实用新型内容

本实用新型拟解决的技术问题主要包括以下两个方面：

1、通过结构优化设计进一步提升结构的防护性能；

2、解决复合防护结构轻便性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种周向约束增强抗侵彻性能的防护结构，包括基础钢板、陶瓷板和聚乙烯板，在弹体侵彻过程中，所述基础钢板能为所述陶瓷板和聚乙烯板提供周向约束和支撑，同时所述基础钢板作为防护结构的一部分也能致偏或直接拦截来袭弹体，所述基础钢板是通过在一块厚度均匀的大面积高强度钢板上加工出若干个间隔距离相同的六边形斜壁面凹坑所得，其中凹坑壁面的倾斜角度α为5-10°，相邻所述六边形斜壁面凹坑之间间隔为防护弹体直径的1/3-1/4，所述六边形边长为防护目标直径的20-30倍。

优选的，所述基础钢板的总厚度为所述陶瓷板的厚度、所述聚乙烯板的厚度和所述基础钢板上凹坑底部剩余钢板厚度之和。

优选的，所述陶瓷板作为迎弹面放置在所述基础钢板上六边形斜壁面凹坑的顶部。

优选的，所述聚乙烯板作为防护结构的支撑和缓冲层放置在所述基础钢板上六边形斜壁面凹坑的底部。

优选的，所述陶瓷板和聚乙烯板与所述基础钢板之间通过树脂结合在一起。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.通过在单一大面积钢板上加工多个间隔距离相同的六边形斜壁面凹坑的方式，实现了模块化三层复合防护结构的一体化设计及其对弹体的高效防护；

2.根据防护目标的不同，可通过总面密度灵活调整三层防护板的厚度分布，有效减小整个防护结构的重量，为这种防护结构的大范围应用创造了条件，便于推广和应用；

3.本实用新型结构简单，设计合理，便于使用，提高了稳定性和新颖性，大大增加了实用性。

附图说明

图1为本实用新型整体结构俯视图；

图2为本实用新型整体结构剖视图。

图中：1基础钢板、2陶瓷板、3聚乙烯板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型公开了一种周向约束增强抗侵彻性能的防护结构，包括基础钢板1、陶瓷板2和聚乙烯板3，三种材料的安置顺序固定，材料间通过树脂连接。基础钢板1是通过在一块厚度均匀的大面积钢板上加工出若干个间隔距离相同的六边形斜壁面凹坑所得，六边形斜壁面为侵彻过程中的陶瓷板2和聚乙烯板3提供周向约束和支撑，凹坑底部的钢板用于拦截剩余弹体，凹坑之间的间隔用于致偏来袭弹体，根据防护目标口径的不同，基础钢板1上六边形斜壁面凹坑的坑壁面倾斜角度α可取5-10°，相邻六边形斜壁面凹坑之间间隔的宽度d可取防护目标直径的1/3-1/4，而六边形边长可取防护目标直径的20-30倍。基础钢板1选用屈服强度大于700MPa的钢材制成。聚乙烯板3作为防护结构的中间层放置在基础钢板1上六边形斜壁面凹坑的底部。陶瓷板2作为迎弹面，放置在基础钢板1上六边形斜壁面凹坑的顶部，且陶瓷板2选用碳化硼制备。基础钢板1的总厚度h为陶瓷板2的厚度h2、聚乙烯板3的厚度h3和基础钢板1上凹坑底部剩余钢板厚度h1之和，即h＝h1+h2+h3，如图2所示。而h1、h2和h3的比例有防护结构的总面密度决定，即ρ1*h1+ρ2*h2+ρ3*h3≤ρs总(ρs总为要求的最大总面密度，ρ1和h1分别为钢板的材料密度和六边形斜壁面凹坑底部钢板的厚度，ρ2和h2分别为陶瓷板的密度和厚度，ρ3和h3分别为聚乙烯板的密度和厚度)；同时，要求得到h＝h1+h2+h3尽量小。

下面结合具体的实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

以7.62mm口径穿甲弹为防护目标，要求总面密度(ρs总)不大于2.5g/cm³。基础钢板1选用4340钢制备，其密度ρ1＝7.83g/cm³；陶瓷板2的密度ρ2＝2.5g/cm³；聚乙烯板3的密度ρ3＝0.98g/cm³。将上述材料密度和总面密度值带入公式ρ1*h1+ρ2*h2+ρ3*h3≤ρs总，并兼顾h＝h1+h2+h3最小化可得，h1＝1.5mm，h2＝3.7mm，h3＝4mm。同时，取基础钢板1上六边形斜壁面凹坑的坑壁面倾斜角度α＝10°，相邻六边形斜壁面凹坑之间间隔的宽度d＝2.5mm(d约为防护弹体直径的1/3)，六边形边长为200mm(约为防护弹体直径的26倍)。

实施例2

以12.7mm口径穿甲弹为防护目标，要求总面密度(ρs总)不大于2.5g/cm³。基础钢板1选用4340钢制备，其密度ρ1＝7.83g/cm³；陶瓷板2的密度ρ2＝2.5g/cm³；聚乙烯板3的密度ρ3＝0.98g/cm³。将上述材料密度和总面密度值带入公式ρ1*h1+ρ2*h2+ρ3*h3≤ρs总，并兼顾h＝h1+h2+h3最小化可得，h1＝2.5mm，h2＝8mm，h3＝10mm。同时，取基础钢板1上六边形斜壁面凹坑的坑壁面倾斜角度α＝8°，相邻六边形斜壁面凹坑之间间隔的宽度d＝3mm(d约为防护弹体直径的1/4)，六边形边长为300mm(约为防护弹体直径的24倍)。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种周向约束增强抗侵彻性能的防护结构，包括基础钢板(1)、陶瓷板(2)和聚乙烯板(3)，其特征在于：在弹体侵彻过程中，所述基础钢板(1)能为所述陶瓷板(2)和聚乙烯板(3)提供周向约束和支撑，同时所述基础钢板(1)作为防护结构的一部分也能致偏或直接拦截来袭弹体，所述基础钢板(1)是通过在一块厚度均匀的大面积高强度钢板上加工出若干个间隔距离相同的六边形斜壁面凹坑所得，其中凹坑壁面的倾斜角度α为5-10°，相邻所述六边形斜壁面凹坑之间间隔为防护弹体直径的1/3-1/4，所述六边形边长为防护目标直径的20-30倍。

2.根据权利要求1所述的周向约束增强抗侵彻性能的防护结构，其特征在于：所述基础钢板(1)的总厚度为所述陶瓷板(2)的厚度、所述聚乙烯板(3)的厚度和所述基础钢板(1)上凹坑底部剩余钢板厚度之和。

3.根据权利要求1所述的周向约束增强抗侵彻性能的防护结构，其特征在于：所述陶瓷板(2)放置在所述基础钢板(1)上六边形斜壁面凹坑的顶部。

4.根据权利要求1所述的周向约束增强抗侵彻性能的防护结构，其特征在于：所述聚乙烯板(3)作为防护结构的支撑和缓冲层放置在所述基础钢板(1)上六边形斜壁面凹坑的底部。

5.根据权利要求1所述的周向约束增强抗侵彻性能的防护结构，其特征在于：所述陶瓷板(2)和聚乙烯板(3)与所述基础钢板(1)之间通过树脂结合在一起。

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