JP2022536866A - Prestressed restraint blocks and composite armor structures - Google Patents
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Abstract
【要約】本発明は、予応力拘束ブロックと複合装甲構造を開示し、予応力拘束ブロックは、充填台体と、拘束リングとを含み、前記充填台体は、拘束リング内輪と同じ形状の断面を有し、拘束リングの内輪に固定嵌着されており、前記充填台体の外側壁と拘束リングの内輪壁との間は、錐面嵌合により楔締められており、前記充填台体の外側壁と拘束リングの内輪壁は、それぞれマッチする円錐面、又はマッチする多角形角錐面である。本発明の予応力拘束ブロックは、セラミック、コンクリート又はガラス等の脆性材料に対して、径方向予応力を室温条件下で加えることができ、そして、予応力の大きさを調整制御することができ、様々な寸法の部材の予応力印加に適し、組み立てがより簡単であり、そして損傷又は破壊された部品の交換が簡単であり、武装ヘリコプタ、装甲車、艦船、戦車、航空機洞窟とミサイル井戸カバーなどの様々な防護分野でより広い利用可能性がある。The present invention discloses a prestressed restraint block and a composite armor structure, the prestressed restraint block comprising a filling base and a restraining ring, the filling base having the same cross-section as the inner ring of the restraining ring. and is fixedly fitted to the inner race of the restraint ring, the outer wall of the filling platform and the inner race wall of the restraint ring are wedged by conical fitting, and the filling base has The outer wall and the inner ring wall of the constraining ring are each a matching conical surface or a matching polygonal pyramidal surface. The prestress constraining block of the present invention can apply radial prestress to brittle materials such as ceramics, concrete, or glass under room temperature conditions, and can adjust and control the magnitude of the prestress. , suitable for prestressing members of various dimensions, easier to assemble, and easier to replace damaged or destroyed parts, armed helicopters, armored vehicles, ships, tanks, aircraft caverns and missile well covers, etc. There is wider applicability in various protection areas of
Description
本発明は、装甲技術に属し、具体的には、予応力拘束ブロック及び複合装甲構造に関する。 The present invention belongs to the art of armor, and in particular relates to prestressing restraint blocks and composite armor structures.
セラミック材料を用いた複合装甲の耐貫徹性能は、主として、セラミックの耐圧強度と硬度、粉砕特徴、破片流動摩擦性と砕粒研磨に依存する。セラミックの高耐圧強度は、ある程度で耐貫徹性能を高める。セラミック表面積粉砕領域エネルギー吸収は、セラミック耐貫徹の重要な要素の一つであり、厚くて厳格に拘束されたセラミックブロックの場合、セラミック破片の流動摩擦作用は耐貫徹の最も重要な要素である。研究で、セラミックターゲットに対して側方向拘束を行った後、弾体が拘束セラミックを貫徹する過程では、拘束リングは、セラミックターゲット板に対して拘束力が生じ、このように、セラミック材料の裂け目の拡張を効果的に抑制することができ、それによってセラミック材料の耐貫徹性能を高めることができることが明かされた。研究の進展に伴い、ますます多くの人がセラミックに事前に内部応力を加え、セラミック材料の耐貫徹性能への影響の研究を始めた。 The anti-penetration performance of composite armor using ceramic materials depends primarily on the ceramic's compressive strength and hardness, crushing characteristics, debris flow friction and grain abrasion. The high compressive strength of ceramics enhances puncture resistance to some extent. Ceramic surface area crush area energy absorption is one of the key factors in ceramic penetration resistance, and for thick and rigidly constrained ceramic blocks, the flow friction action of ceramic fragments is the most important factor in penetration resistance. In the research, after laterally restraining the ceramic target, in the process of the bullet penetrating the restraining ceramic, the restraining ring will generate a restraining force against the ceramic target plate, thus the crack of the ceramic material. It is revealed that the expansion of can be effectively restrained, thereby enhancing the anti-penetration performance of ceramic materials. With the progress of research, more and more people started to pre-stress the ceramics and study the impact on the anti-penetration performance of ceramic materials.
複合装甲のセラミック材料に予応力を加えることにより、ターゲット内部の裂け目の発生と拡張を効果的に抑制することができる。高速衝撃でセラミック内部に断裂が生じても、セラミックの各裂けブロックの間は、依然として緊密に押し出されており、裂け目しかなく、拡大しておらず、破砕セラミック領域内部に比較的大きな貫徹抵耐力が存在する。セラミック顆粒と弾丸との逆方向移動は、弾丸質量に対して摩耗作用を発生し、そして相互の摩擦等エネルギー消費メカニズムを作用させ、セラミックの耐貫徹性能を効果的に向上させることができる。 By prestressing the ceramic material of the composite armor, the initiation and expansion of cracks inside the target can be effectively suppressed. Even if the fracture occurs inside the ceramic due to high-speed impact, the gap between each fracture block of the ceramic is still tightly extruded. exists. The reverse movement of the ceramic granules and the bullet will produce an abrasion effect on the bullet mass, and the mutual friction and other energy consumption mechanisms will work, which can effectively improve the penetration resistance of the ceramic.
現在、国内外の学者がセラミックに予応力を加える方法としては、主に機械押出法とホットチャージ法が挙げられ、機械押出法は、セラミック材料の側面から加圧し、セラミック材料内部に対して横方向の押圧予応力を形成し、ホットチャージ法は、セラミック材料と金属材料の拘束構造を高温で互いに固定させ、その後、温度を全体的に下げ、熱膨張係数が比較的大きく、収縮がより速い金属によりセラミックを圧縮して予応力を加え、例えば、出願番号201810777211.4の中国特許出願に拘束セラミック-金属複合防弾装甲板及びその作製方法が開示されている。 At present, the methods of prestressing ceramics by domestic and foreign scholars mainly include the mechanical extrusion method and the hot charging method. Forming a pressing prestress in the direction, the hot charging method makes the constraining structure of ceramic material and metal material fixed to each other at high temperature, and then lowers the overall temperature, the coefficient of thermal expansion is relatively large, and the shrinkage is faster Compressing and pre-stressing the ceramic with metal, for example, a Chinese patent application with application number 201810777211.4 discloses a constrained ceramic-metal composite ballistic armor plate and a method of making the same.
熱冷収縮又は機械的加圧を採用する方式は、いずれもセラミック内部に予応力を発生させることができる。複合装甲についての予応力試験では、安定した予応力が必要であり、かつ予応力の大きさは調整可能であり、実際の試験条件の制限下で、ホットチャージ法は熱処理時に、金属の強度に悪影響を与え、温度を制御してセラミック内部の予応力の大きさを調節することにより、長ロッド弾衝突試験を実現することは困難であるため、試験では機械押出法が用いられることが多い。一方、機械圧力印加装置は、セラミック材料の周りから均一に側方向に加圧することが要求され、セラミック材料と拘束構造との間の組立寸法加工精度に対する要求が高く、かつ複数面に同時に付勢し、設備構造が複雑であるが、実際の工事での応用は困難であり、研究のみに限定されている。 Any method that employs hot and cold shrinkage or mechanical compression can generate prestress inside the ceramic. The prestress test for composite armor requires a stable prestress and the magnitude of the prestress is adjustable. Because it is difficult to achieve long-rod ballistic impact tests by adversely affecting and controlling the temperature to adjust the amount of prestress inside the ceramic, mechanical extrusion methods are often used in the tests. On the other hand, the mechanical pressure applying device is required to apply pressure uniformly laterally from the periphery of the ceramic material. However, although the facility structure is complicated, it is difficult to apply it in actual construction, and it is limited to research only.
本発明によって解決される技術的問題は、既存の複合装甲に予応力を加える機械押出法とホットチャージ法に存在する上記問題点に対して、室温環境下で迅速な組み立てを実現することができる予応力拘束ブロックと複合装甲構造を提供することである。 The technical problem solved by the present invention is that it can realize rapid assembly under room temperature environment for the above problems existing in the mechanical extrusion method and hot charging method of prestressing the existing composite armor. It is to provide a prestressed restraint block and a composite armor structure.
本発明は、以下の技術案によって実現される。 The present invention is realized by the following technical proposals.
予応力拘束ブロックであって、充填台体11と、拘束リング12とを含み、前記充填台体11は、拘束リング12内輪と同じ形状の断面を有し、拘束リング12の内輪に固定嵌着されており、前記充填台体11の外側壁と拘束リング12の内輪壁との間は、錐面嵌合により楔締められており、
前記充填台体11の外側壁と拘束リング12の内輪壁は、それぞれマッチする円錐面、又はマッチする多角形角錐面である。
A pre-stress restraint block comprising a
The outer wall of the
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記充填台体11外側壁の大端部と小端部の直径は、それぞれd1及びd2であり、前記拘束リング12内輪壁の大端部と小端部の直径は、それぞれR1及びR2であり、R2<d2<R1≦d1を満たし、前記充填台体11と拘束リング12の高さは、それぞれh1及びh2であり、ここで、h1≦h2である。
In the prestress restraint block in the above technical solution, the diameters of the large end and the small end of the outer wall of the
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記充填台体11外側壁の錐面傾斜角αの範囲は、1°~10°であり、好ましくは3°~6°であり、前記拘束リング12内輪壁の錐面傾斜角βの範囲は、1°~10°であり、好ましくは3°~6°であり、前記充填台体11の外側壁と拘束リング12の内輪壁との間には、角度差Δαが存在し、Δα=α-β、Δαの値取り範囲は、0°~0.5°であり、好ましくは0°~0.2°である。
In the prestress restraint block in the above technical solution, the range of the cone inclination angle α of the outer wall of the
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記充填台体11の径厚比d1/h1は、0.5~40であり、好ましくは3~12である。
In the prestress restraint block in the above technical solution, the diameter-thickness ratio d 1 /h 1 of the
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記充填台体11は、円錐面又は多角形角錐面外側壁を有する錐台体であり、
又は外部に第1の変径リング14が固定嵌着された円柱体又は角柱体であり、前記第1の変径リング14の外側壁は、円錐面又は多角形角錐面である。
In the prestress restraint block in the above technical solution, the filling truncated
Alternatively, it may be a cylindrical or prismatic body with a first
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記拘束リング12は、円錐面又は多角形角錐面内輪壁を有する変径リング体であり、
又は内部に第2の変径リング13が固定嵌着された円柱リング又は角柱リングであり、前記第2の変径リング13の内輪壁は、円錐面又は多角形角錐面である。
In the prestress restraint block in the above technical solution, the
Or it is a cylindrical ring or a prismatic ring in which the second
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記充填台体11は、少なくとも2層の固定積層された充填ブロックを含む分層構造である。
In the prestress constraining block in the above technical scheme, the
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記充填台体11外表面には、被覆層17が被覆して設けられている。
In the prestress restraint block in the above technical solution, the outer surface of the
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記拘束リング12又は第2の変径リング13内輪壁の小端部には、底板構造が設けられており、前記底板構造は、拘束リング12と一体構成された拘束溝底板16であるか、又は充填台体11小端部の下に敷かれたパッド層15である。
In the prestress restraint block in the above technical solution, a bottom plate structure is provided at the small end of the inner ring wall of the
上記技術案における予応力拘束ブロックにおいて、前記充填台体11は、セラミック、コンクリート又はガラス材料であり、前記拘束リング12は、金属又は繊維強化複合材料である。
In the prestress constraining block in the above technical scheme, the
本発明の予応力拘束ブロックにおいて、前記拘束リング12の内壁には、係止溝18が開設されており、前記係止溝18内には、楔締められた後の充填台体11が拘束リング12内に軸方向に位置制限されるための係止リング19が取り付けられている。
In the prestress constraining block of the present invention, a
本発明による複合装甲構造は、少なくとも一層の装甲板を含み、前記装甲板は、いくつかの本発明の上述した予応力拘束ブロックを含み、前記予応力拘束ブロックは、いくつかの分体の拘束リング12を用いて接合されているか、又は一体化ハニカム構造の拘束リング12を採用している。
A composite armor structure according to the invention comprises at least one armor plate, said armor plate comprising several prestressed restraint blocks of the invention as described above, said prestressed restraint blocks being restrained from several split bodies. It is bonded with
上記技術案における複合装甲構造には、複合装甲の両側表面にそれぞれ貼合わせてカバーする蓋板2と裏板3とをさらに含む。
The composite armor structure in the above technical solution further includes a
本発明の有益効果は、以下のとおりである。 The beneficial effects of the present invention are as follows.
本発明は、セラミック、コンクリート又はガラス等材質の充填台体を金属又は繊維強化複合材料からなる拘束リング内輪に圧入して予応力拘束ブロックを得て、ここで、拘束リングと充填台体との間は、錐面により嵌合楔締められ、フェルール拘束原理により、拘束リング内輪と充填台体との間は、錐面により楔締められ、自己緊締機能を有し、充填台体が拘束リング内輪に押圧されるほど、拘束力の錐面斜面に生じる径方向フェルール力は、垂直圧力が大きくなるほど大きくなり、このように充填台体の強度が大きくなり、拘束リングの弾性回復力は、充填台体に側方向予応力を加え、拘束ブロックの耐貫徹性と耐爆発衝撃性能を増加させる。 In the present invention, a prestressing restraint block is obtained by press-fitting a filling base body made of ceramic, concrete, glass, or other material into a restraining ring inner ring made of metal or fiber-reinforced composite material, where the restraining ring and the filling base body are bonded together. The space is fitted and wedged by a conical surface, and according to the principle of ferrule restraint, the conical surface wedges between the inner ring of the restraining ring and the filling base body, and has a self-tightening function, and the filling base body is wedged by the inner ring of the restraining ring. , the radial ferrule force generated on the conical slant surface of the restraining force becomes greater as the vertical pressure increases, thus the strength of the filling platform increases, and the elastic recovery force of the restraining ring increases with the filling platform Adds lateral prestress to the body to increase the penetration resistance and blast impact resistance of the restraining block.
本発明の予応力拘束ブロックは、セラミック、コンクリート又はガラス等の脆性材料に対して、径方向予応力を室温条件下で非常に簡便に加えることができ、予応力は、充填台体の拘束リング内輪に楔引込んだ深さ又は充填台体と拘束リングとの間の楔締められた錐面傾斜角の大きさによって制御することができ、様々な寸法の充填台体部材の予応力印加に適している。 The prestress constraining block of the present invention can very conveniently apply a radial prestress to brittle materials such as ceramics, concrete or glass under room temperature conditions, the prestress being applied to the constraining ring of the packed platform. It can be controlled by the depth of wedge recess into the inner ring or the magnitude of the wedged cone inclination angle between the filler platform and the restraint ring, and can be used to prestress filler platform members of various sizes. Are suitable.
本発明の予応力拘束ブロックは、ホットチャージ法のように加熱により部材の相対寸法を変更する必要がないため、ホットチャージ法に適用困難な繊維強化複合材料の拘束リング、コンクリート材料又はガラス材料の充填台体の場合、本発明に適用することが可能である。 The prestress constraining block of the present invention does not need to change the relative dimensions of members by heating unlike the hot charging method. It is possible to apply the present invention in the case of a packed bed.
単一予応力拘束ブロックは、より大きな面積の複合装甲構造に組み立て、単層防護装甲板となるように組み立てることができ、又は将単層防護装甲板を位置ずれさせて多層防護装甲板に合成し、弱い部位を減少させ、防護效果をさらに増加させることができる。拘束リングは、全体構造に作製し、拘束リングの全体性と装甲板の抗曲げ能力を向上させることができる。 A single prestressed restraint block can be assembled into a larger area composite armor structure and assembled into a single layer armor plate, or a single layer armor plate can be displaced and combined into a multiple layer armor plate. It can reduce the weak part and further increase the protective effect. Restraint rings can be fabricated into the overall structure to improve the integrity of the restraint rings and the anti-bending ability of the armor plate.
充填台体を拘束リングに装入される過程では、充填台体の小端部外径寸法が拘束リング内輪の大端部口径よりも大きな許容差を有するため、本発明の予応力拘束ブロックは、ホットチャージ法よりも組み立てが簡単であり、台体と拘束リング部材の寸法許容誤差範囲がより大きく、より環境に優しく、損傷又は破壊された部品の交換がより簡単であり、武装ヘリコプタ、装甲車、艦船、戦車、航空機洞窟とミサイル井戸カバーなどの様々な防護分野でより広い利用可能性がある。本発明の予応力方法は、装甲などの防護性材料に応用することに加えて、航空、宇宙器材のセラミック反射ミラー、レンズ、透明窓などの脆性材料部材にも適用可能であり、拘束リングにより予応力を加えることにより、これらの部材の曲げ強度を向上させ、構造の重量を軽減させることができる。 In the process of inserting the packed bed into the restraint ring, the outer diameter of the small end of the packed bed has a larger tolerance than the diameter of the large end of the inner ring of the restraint ring. , easier to assemble than the hot charging method, larger dimensional tolerance range of the base and restraint ring members, more environmentally friendly, easier to replace damaged or destroyed parts, armed helicopters, armored vehicles , ships, tanks, aircraft caverns and missile well cover. In addition to being applied to protective materials such as armor, the prestressing method of the present invention can also be applied to brittle material members such as ceramic reflective mirrors, lenses, and transparent windows for aviation and space equipment. Prestressing can improve the flexural strength of these members and reduce the weight of the structure.
以下、添付図面及び具体的な実施の形態を結び付けながら、本出願についてさらに詳細に説明する。 The present application will now be described in more detail in conjunction with the accompanying drawings and specific embodiments.
<実施例1>
図1-4を参照すると、図中の予応力拘束ブロック1は、充填台体11と、拘束リング12とを含み、充填台体11は、図1の円形断面及び図2の正六角形断面のような拘束リング12内輪と同じ形状の断面を有し、拘束リング12の内輪内に固定嵌着されており、充填台体11の外側壁と拘束リング12の内輪壁との間は、錐面嵌合により相互楔締められており、フェルール拘束原理を利用して、充填台体11が拘束リング12の内輪に圧入される過程では、拘束リング12の弾性回復力が充填台体11に反作用し、充填台体11の外側壁側から充填台体11に押圧予応力を加える。
<Example 1>
1-4, the
本実施例における充填台体11と拘束リング12は、いずれも一体型構造であり、両方の間は、錐面により楔締められており、図1における充填台体11の断面は、円形であり、その外側壁は、一段の円錐面の台体構造であり、拘束リング12の内輪壁も同様に一段の円錐面である。図2における充填台体11断面は、正六角形であり、その外側壁は、一段の六角錐面の変径リング体であり、拘束リング12の内輪壁も同様に一段の六角錐面であり、多角形断面の拘束リング12は、連続した装甲層に接合しやすく、実用的応用では、三角形、四角形、五角形を含むが、それらに限らない他の多角形角錐面を採用してもよい。
The filling
具体的に、図3を参照すると、充填台体11が拘束リング12内部に圧入されて押圧予応力を発生できることを確保するために、充填台体11と拘束リング12との間の寸法は、以下の条件を満たすべきである。
Specifically, referring to FIG. 3, in order to ensure that the filling
充填台体11及び拘束リング12の断面寸法に関しては、充填台体11外側壁が錐面であり、即ち、充填台体11の軸方向両端をそれぞれ大端部及び小端部に設定し、そのうち、充填台体11の大端部直径はd1であり、充填台体11の小端部直径はd2であり、d1>d2、ここでいう直径は、図1の充填台体11断面の外円直径と図2の充填台体11断面の正六角形外接円直径である。同様に、拘束リング12内輪壁は錐面であり、拘束リング12内輪壁の軸方向両端に、それぞれ大端部及び小端部が設定されており、そのうち、拘束リング12の大端部直径はR1であり、拘束リング12の小端部直径はR2であり、R1>R2、ここでいう直径は、図1の拘束リング12内輪壁断面内円直径と図2の拘束リング12内輪壁断面の正六角形外接円直径であり、好ましくは、R2<d2<R1≦d1である。
Regarding the cross-sectional dimensions of the filling
充填台体11と拘束リング12とが楔合する錐面傾斜角寸法に関しては、充填台体11外側壁の錐面傾斜角αの範囲は1°~10°であり、好ましくは3°~6°であり、拘束リング12内輪壁の錐面傾斜角βの範囲は1°~10°であり、好ましくは3°~6°であり、ここでいう錐面傾斜角は、図1の充填台体11外側壁と拘束リング12内輪壁との円錐母線と鉛直方向との夾角又は図2の充填台体11外側壁と拘束リング12内輪壁との角錐稜線と鉛直方向との夾角である。
Regarding the cone inclination angle dimension for wedging the filling
充填台体11と拘束リング12の軸方向寸法に関しては、充填台体11と拘束リング12の軸方向の高さは、それぞれh1及びh2であり、ここで、h1≦h2である。
Regarding the axial dimensions of the filling
予応力拘束ブロックの組み立て方法と予応力の基本原理は、具体的には、以下のとおりである。 Specifically, the method of assembling the prestress restraint block and the basic principle of prestress are as follows.
円形予応力拘束ブロックと六角形予応力拘束ブロックの組み立て概略図は、それぞれ図1及び2に示されるように、円形断面の充填台体11又は六角形断面の充填台体11を対応する拘束リング12内輪に配置し、付勢を容易にするために、一般に、拘束リング12の内輪大端部開口を上向きにし、充填台体11の小端部を拘束リング12の内輪に下向きに圧入した後、充填台体11に対して高度方向に沿って押下推力を加え、拘束リング12の弾性回復力は、充填台体11を内向きに押圧して仮締め、その径方向にプレストレス力を加え、充填台体11の拘束リング12内輪における押下深さが大きいほど、拘束リング12が充填台体11に加える径方向プレストレス力が大きくなり、充填台体を所定位置に圧入されると、予応力拘束ブロックを得る。充填台体11を圧入する方式は、ジャッキ、油圧機又はボルト締めなどの方式を採用してもよく、圧入抵抗を減少させるために、両方の接触錐面に仮潤滑剤を塗布し、所定位置まで圧入した後、潤滑剤を除去してもよい。充填台体11の径方向予応力の大きさは、台体外側壁円錐母線又は角錐稜線と高さとの夾角、及び充填台体の押下深さを設計調整することにより、夾角が一定である場合、拘束リング12が降伏しない又は無破壊の前に、充填台体11の押下深さが大きいほど、予応力が大きくなる。台体と拘束リングは、滑りを防止するために、接着剤で接着してもよく、又は直接接触し、両方の摩擦力によって安定させてもよい。
The assembly schematics of the circular prestress constraining block and the hexagonal prestress constraining block are shown in FIGS. 12 after the inner ring large end opening of the restraining
充填台体11は、セラミック、コンクリート又はガラス材料を採用してもよく、拘束リング12は、金属又は繊維強化複合材料であり、繊維強化複合材料は、繊維強化金属基複合材料又は繊維強化ポリマーを含む。
The filling
コンクリート材質を採用した充填台体11の予応力拘束ブロックの場合、そのまま拘束リング12を枠板として充填台体11の流し込み成形を行うことができ、コンクリートを流し込む前に、予め拘束リング12内側に隔離油を塗布するか、又は隔離フィルムを配置し、拘束リング12の底部にコンクリート成形後の圧入空間を保留し、コンクリートが強度に達するまで、拘束リングの底部を支持又は固定し、充填台体11をさらに拘束リング12内に圧入し、充填台体11に径方向予応力を発生させる。
In the case of a prestress constraining block of the filling
図4を参照すると、充填台体11及び拘束リング12の組み立て過程では、台体を拘束リング内に装入することを容易にするために、充填台体11の底面小端部直径d2<拘束リング12内輪頂部の大端部開口直径R1とする。充填台体11の径厚比又は径高比d1/h1は0.5~40であり、好ましくは3~12である。拘束リング12のリング壁は、可変厚さであってもよく、等しい厚さであってもよく、即ち、拘束リング12の頂部壁厚さt1≦底部壁厚さt2である。充填台体11に加える必要な予応力に基づいて、拘束リング12の壁厚さと降伏強度を決定し、拘束リング12の壁厚さと充填台体11の直径との比t/dが大きいほど、及び拘束リング12の降伏強度が大きいほど、提供可能な拘束予応力の潜在力が大きくなる。充填台体11の上下断面直径の不一致と拘束リング12の高度方向の壁厚の不一致要因の影響を受け、充填台体11の予応力は高度方向に不均一になり、充填台体11の外側壁錐面夾角αと拘束リング12の内輪壁錐面夾角βとの微小差別を設計調整することにより、上下予応力の大きさ変化を調整することができる。充填台体11を拘束リング12内に圧入する過程では、予応力拘束ブロックの予応力は上から下に徐々に増加し、αとβとの間の角度差Δαを適切に大きくすることで、台体の上下予応力の差を減少させることができ、Δαの値取り範囲は0°~0.5°であり、好ましくは0°~0.2°である。α=βの場合、充填台体11を拘束リング12内に装入し、充填台体11の外側壁と拘束リング12内輪壁との接触面が貼り合せられる。充填台体11を拘束リング12内に装入すると、充填台体11外側壁と拘束リング12内輪壁との接触応力は非常に小さくなり、このとき、充填台体11の頂面と拘束リング12の頂面との間の高度差はh3であり、台体の底面と拘束リングの底面との間の高度差はh4である。
Referring to FIG. 4, in the process of assembling the filling
具体的には、図1における充填台体11は、円台体であり、拘束リング12の内輪壁は、円台キャビティである。充填台体11の材質は、セラミック、コンクリート又はガラスのうちの1つであり、拘束リング12における材質は、鋼材、アルミニウム合金、チタン合金又は繊維強化ポリマー材料である。その組み立て方法は、拘束リング12をプラットフォームに置き、拘束リング12の内壁と充填台体11の外側壁にエポキシ樹脂、ガラスゴムを塗布するか、又は欠如にし、充填台体11を拘束リング12内輪内に装入し、推力を加える前に、両方の接触面には接触力がない。円台充填台体の上表面にジャッキ又は圧力機を用いて推力を加え、充填台体11を拘束リング12内輪で押下して、予応力拘束ブロック1を得、充填台体11と拘束リング12との干渉公差により、拘束リング12の弾性回復力が充填台体11を押圧仮締め、その径方向にプレストレス力を加える。
Specifically, the filling
具体的には、図2における充填台体11は、正六角錐台体であり、拘束リング12の内輪壁は、正六角錐台キャビティである。充填台体11の材質は、セラミック、コンクリート又はガラスのうちの1つであり、拘束リング12における材質は、鋼材、アルミニウム合金、チタン合金又は繊維強化ポリマー材料である。その組み立て方法は、拘束リング12をプラットフォームに置き、拘束リング12の内輪壁と充填台体11の外側壁にエポキシ樹脂、ガラスゴムを塗布するか、又は欠如にし、充填台体11を拘束リング12の大端部開口に装入し、推力を加える前に、両方の接触面には接触力がない。充填台体11の上表面にジャッキ又は圧力機を用いて鉛直下向きの推力を加え、充填台体11を拘束リング12内輪で押下して、予応力拘束ブロック1を得る。充填台体11と拘束リング12との干渉公差により、拘束リング12の弾性回復力が充填台体11を押圧仮締め、その径方向にプレストレス力を加える。
Specifically, the filling
<実施例2>
本実施例における充填台体11と拘束リング12のうちの少なくとも1つは、組み合わせ構造を採用している。充填台体11は、第1の変径リング14と、第1の変径リング14内に固定された円柱体又は角柱体からなる組み合わせ台体であってもよい。拘束リング12は、第2の変径リング13と等断面円柱リング又は角柱リングからなる組み合わせ式リング構造であってもよく、第2の変径リング13は、等断面円柱リング又は角柱リングに固定されている。第1の変径リング14と第2の変径リング13の軸線断面は、いずれも楔形断面であり、第1の変径リング14の外側壁と第2の変径リング13の内輪壁は、円錐面又は角錐面になっている。
<Example 2>
At least one of the filling
図5aを参照すると、図中の充填台体11は、実施例1と同様の円錐台体又は角錐台体を採用し、拘束リング12は、内部に第2の変径リング13を固定嵌着した円柱リング又は角柱リングを採用し、第2の変径リング13の内輪壁は、拘束リング12の円錐面又は多角形角錐面内輪壁である。
Referring to FIG. 5a, the filling
図5bを参照すると、図中の充填台体11は、外部に第1の変径リング14を固定嵌着した円柱体又は角柱体を採用し、第1の変径リング14の外側壁は、充填台体11の円錐面又は多角形角錐面外側壁であり、拘束リング12は、実施例1と同様の円錐面又は多角形角錐面内輪壁を有する一体型変径リング体を採用している。
Referring to FIG. 5b, the filling
図5cを参照すると、図中の充填台体11は、外部に第1の変径リング14を固定嵌着した円柱体又は角柱体を採用し、第1の変径リング14の外側壁は、充填台体11の円錐面又は多角形角錐面外側壁であり、拘束リング12は、内部に第2の変径リング13を固定嵌着した円柱リング又は角柱リングを採用し、第2の変径リング13の内輪壁は、拘束リング12の円錐面又は多角形角錐面内輪壁である。
Referring to FIG. 5c, the filling
本実施例における第2の変径リング13は、等断面拘束リング12内壁の傾斜角を調整するために用いられ、第1の変径リング14は、等断面充填台体11外側面の傾斜角を調整するために用いられ、等断面拘束リングと等断面充填ブロックを、変径リングを介してそれぞれ組み合わせ式拘束リング及び組み合わせ式充填台体に変え、形成された組み合わせ式拘束リングと組み合わせ式充填台体の寸法は、実施例1を参照されたい。変径リングは、嵌着、溶接又は接着剤接着の接続手法を採用して台体又は拘束リングと結合固定されている。変径リングの材質は、靭性が比較的良く、剛性が比較的大きい金属又は繊維強化ポリマーなどの弾塑性材料、例えば、アルミニウム合金、低強度鋼を用いてもよく、押圧過程で適量の圧縮変形が生じ、充填ブロックと拘束リングをより貼合わせる。
The second
<実施例3>
図6を参照すると、実施例1に加えて、本実施例では、充填台体11外表面には、被覆層17が被覆して設けられている。実施例では、充填台体11が拘束リング12に圧入される前に、その外表に一層比較的薄い金属を被覆し、例えば、溶融アルミニウム合金又は鉄合金などの金属材料を塗布するか、又はその表面に、繊維強化ポリマー材料、例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維又は超高分子量ポリエチレン繊維強化エポキシ樹脂、繊維強化フェノール樹脂などのポリマー材料を貼り付け被覆することにより、充填台体11の被覆層17を形成する。その後、被覆層17を被覆する充填台体11を拘束リング12の内輪に圧入する。充填台体11の外側に靱性材料を被覆して被覆層17を形成することにより、充填台体11の複数回の耐攻撃能力を増加させることができ、充填台体11の材質が衝撃を受けた後に飛散して二次的損傷を招くことを防止することができる。
<Example 3>
Referring to FIG. 6, in addition to Example 1, in this example, the outer surface of the filling
<実施例4>
図7a及び図7bに示されるように、本実施例における充填台体11は、多層充填材料を採用し、充填台体11は、上から下に順次に積層貼り合せられた第1の充填ブロック111と、中間層113と、第2の充填ブロック112とを含み、第1の充填ブロック111と第2の充填ブロック112は、充填台体と同じ材質から作られたものであり、2塊の充填ブロックの間に中間層又は間隙が存在する。
<Example 4>
As shown in FIGS. 7a and 7b, the filling
組み立てる時に、図7aの方式のように、下方の第2の充填ブロック112を拘束リング12内輪に圧入した後、その表面に中間層113を配置するか、又は欠如にし、その後、第1の充填ブロック111を圧入して予応力拘束ブロック1を得ることができる。図7bの方式のように、まず、第1の充填ブロック111、中間層113及び第2の充填ブロック112を順次に充填台体11に貼合わせた後、充填台体11の全体を拘束リング12内輪に圧入することができる。中間層113の材質は、発泡金属、金属層、黒鉛封じ込め層、ゴム、ポリマー多孔質材料、樹脂接着剤、又は空気層などの材質のうちの少なくとも1つを選んで用いてもよく、発泡金属は、好ましくは発泡アルミニウムである。
When assembling, after pressing the lower
多層充填ブロック構造を採用した充填台体は、充填ブロックの衝撃損傷範囲と破壊程度を減少させることができ、実用的応用では、装甲厚さに応じて二層及びそれ以上の多層充填ブロックで充填してもよく、充填ブロックの材質は、セラミック、コンクリート、ガラス、金属材質のうちの少なくとも1つを選択してもよく、外側に位置する面層は、好ましくはセラミック材料である。 The filling block adopting multi-layer filling block structure can reduce the impact damage range and degree of destruction of the filling block. and the material of the filling block may be selected from at least one of ceramic, concrete, glass and metal materials, and the outer facing layer is preferably of ceramic material.
本実施例では、多層充填材料を採用した充填台体11表面には、実施例4の方式のように、充填台体11全体表面に被覆層17を設けてもよい。
In the present embodiment, a
また、充填台体11は、多角形角錐台体構造を採用する場合、損傷範囲を減少させるために、角錐台体は、複数の小さい角柱体から大角錐充填台体に平面配列組み合わせ、組み合わせた大角錐台体を拘束リング12内に嵌合して予応力を加えてもよい。充填台体11の上表面又は下表面は、平面であってもよいし、球冠状凸部、角錐凸部、又は他の余盛方式に設けられていてもよい。
In addition, when the filling
<実施例5>
拘束リング12には、底板構造が設けられ、図8に示されるように、本実施例における拘束リング12の高さは、充填台体11の厚さよりも大きく、実施例1における拘束リング12底部又は実施例2における第2の変径リング13の底部小端部開口部に、パッド層15が設けられ、充填台体11を拘束リング12内輪に圧入する前に、まず、拘束リング12内輪底部にエネルギ吸収パッド層15を充填し、その後、充填台体11を圧入して予応力を加える。パッド層15は、多孔材料又は発泡金属、例えば、発泡アルミニウムを採用してもよく、又は緩衝材料としてゴムなどのポリマー材料を採用してもよい。
<Example 5>
The constraining
<実施例6>
図9に示されるように、本実施例における拘束リング12の底板構造は、実施例5とは異なり、本実施例における拘束リング12は、拘束リング12と一体構成された拘束溝底板16であり、即ち、拘束溝底板16は、拘束リング12の外壁と一体構成され、拘束溝底板16により拘束リング12の底部小端部を密封し、1つの溝形拘束リングを形成し、充填台体11を拘束リング12に圧入する前に、まず、拘束溝底板16の上表面に比較的薄い発泡アルミニウムパッド層を充填してから充填台体11を圧入してもよく、発泡アルミニウムパッド層により、充填台体11の底面と拘束溝底板16とをより貼合わせるようにする。拘束溝底板16は、ある程度上で予応力拘束ブロックの耐曲げ剛性を増大させ、ある程度上で装甲裏板の役割を果たす。
<Example 6>
As shown in FIG. 9, the bottom plate structure of the
<実施例7>
図10に示されるように、本実施例における拘束リング12は、内輪壁の大端部内側に1輪の係止溝18が設けられ、充填台体11を拘束リング12の内輪に圧入し、所定位置に達した後、拘束リング12の係止溝18内に係止リング19を取り付けて充填台体11に対して軸方向制限を行い、軸向き方向において、充填台体11の大端部寸法が拘束リング12内輪小端部開口よりもはるかに大きいため、楔締後の充填台体11は、拘束リング12の小端部から脱出することができず、拘束リング12の大端部内輪壁に係止リング19を組み立てることにより、充填台体11が衝撃を受ける時に拘束リング12の大端部から滑出することを効果的に防止することができる。
<Example 7>
As shown in FIG. 10, the
係止リング19は、取付けに好都合な弾性開口係止リングを採用し、充填台体11に損傷を受けた後、係止リング19を取り出し、拘束リング内輪の小端部から大端部口に向かって損傷した充填台体11を逆方向に押し出すことにより、新たな充填台体11を交換し、損傷又は破壊された装甲構造を迅速に修復することができる。
The locking
拘束リング12大端部内輪壁に係止溝を加工するため、係止リング19を組み立てた後、充填台体11表面は、拘束リング12の頂面よりも低くなり、さらに、金属板、エポキシ樹脂又はポリウレアなどのポリマー材料により充填し面一にしてもよい。
In order to machine the locking groove in the inner ring wall of the big end of the restraining
本実施例は、実施例1ないし6における予応力拘束ブロックに応用してもよく、そして充填台体と拘束リングとの横方向断面形状に応じて、対応する円形開口係止リング又は多角形係着口係止リングを選んで用いてもよい。 This embodiment may be applied to the prestressed restraint blocks in Examples 1-6, and depending on the transverse cross-sectional shape of the filling platform and restraint ring, a corresponding circular open locking ring or polygonal locking ring may be used. A landing locking ring may be selected and used.
<実施例8>
本実施例は、本発明の複合装甲構造の一つの具体的な実施形態を開示する。図11aに示されるように、この複合装甲構造は、いくつかの予応力拘束ブロック1によって接合された装甲板を一層含み、本実施例における予応力拘束ブロック1は、断面が正六角形である充填台体11と拘束リング12を採用し、横方向に沿って延在して連続する装甲板に舗装している。拘束リング12は、高強度鋼材を採用し、正六角充填台体11は、セラミック、コンクリート又はガラスのうちのいずれか1つ又は複数の材質を採用している。
<Example 8>
This example discloses one specific embodiment of the composite armor structure of the present invention. As shown in Figure 11a, this composite armor structure comprises one layer of armor plates joined by a number of
図11bには、図11aの装甲板を2層含む複合装甲構造が開示されており、装甲板の間の予応力拘束ブロック1の間は、位置ずれて分布し、位置ずれて分離された予応力拘束ブロック1を介して、単層複合装甲構造の予応力拘束ブロック継ぎ目部の防護弱い領域を補強し、複合装甲構造の防護効果を増加させる。実用的応用では、防護要求と装甲全体の厚さに応じて、異なる層数の積層された装甲板を採用してもよい。
FIG. 11b discloses a composite armor structure comprising two layers of the armor plates of FIG. Through the
図11a及び図11bにおける装甲板では、接合された予応力拘束ブロック1は、いずれも分体の拘束リングであり、即ち、全ての拘束リング12と充填台体11とを単独の予応力拘束ブロック1に組み立てた後、全ての予応力拘束ブロック1を接合舗装する。図11cには、別の装甲板の舗装方式が開示されており、即ち、全ての予応力拘束ブロック1の拘束リング12は、一体化ハニカム構造を採用し、全ての拘束リング12は、一体化された連体拘束リング121となるように接続されており、溶接により一緒に固定するか、又は一枚の一体化板構造上に全ての拘束リング12の六角形内輪壁を直接に加工することにより、ハニカム板構造を形成し、その後、全ての充填台体11を対応する拘束リングの内輪に一つずつ組み立て、一体構成された連体拘束リング121により装甲板の全体性を向上させる。
In the armor plates in FIGS. 11a and 11b, the joined prestress restraint blocks 1 are both split restraint rings, i.e. all the restraint rings 12 and the filling
<実施例9>
本実施例は、本発明の複合装甲構造のさらに具体的な実施形態を開示し、実施例7に加えて、本実施例は、装甲板の両側面に、それぞれ蓋板2と裏板3を覆って貼合わせる。そのうち、蓋板2は、装甲外側の美観に用いられ、そして、装甲防護効果をある程度向上させ、裏板3は、装甲内側の耐衝撃強度を向上させる。
<Example 9>
This example discloses a more specific embodiment of the composite armor structure of the present invention. Cover and stick. The
蓋板2又は裏板3の取り付け方式は、接着剤を採用して装甲板の予応力拘束ブロック1に接着したり、又はボルトを採用して蓋板2又は裏板3を装甲板にアンカー固定したりすることができ、そのうち、ボルトは、蓋板2又は裏板3の予備穴を貫通してアンカー固定することができる。
The mounting method of the
蓋板2は、単層、二層又は多層複合板に分けられている。具体的には、図12a、12b及び12cに示されるように、本実施例で選択可能な蓋板2は、単層外装層、外装層+封じ込め層、二層外装層+封じ込め層という3つの形態に分けられている。
The
単層外装層の蓋板2は、図12aに示されるように、第1の外装層21が、好ましくは鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料、又はポリマー材料又は繊維強化ポリマー材料、例えば、ポリウレアコーティング、ポリカーボネートコーティングを採用する。図14a及び図14cにおける複合装甲構造は、蓋板2として、いずれも装甲板の外側表面に第1の外装層21を貼合わせる。
The
外装層+封じ込め層の二層構造の蓋板2は、図12bに示されるように、第1の外装層21が、好ましくは鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料、又はポリマー材料又は繊維強化ポリマー材料、例えば、ポリウレアコーティング、ポリカーボネートコーティングを採用し、封じ込め層22は、黒鉛材料を採用して予応力拘束ブロックに貼合わせる。図14b、図14d及び図14eにおける複合装甲構造は、いずれも装甲板の外側表面に図12bにおける蓋板2を貼合わせ、予応力拘束ブロックの遠端から近端のまでの順に、蓋板2を鋼板の第1の外装層+黒鉛封じ込め層の順に装甲板外側に貼合わせている。
As shown in FIG. 12b, the
二層外装層+封じ込め層という3つの形態の三層構造の蓋板2は、図12cに示されるように、第1の外装層21が、好ましくは鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料、又はポリマー材料又は繊維強化ポリマー材料、例えば、ポリウレアコーティング、ポリカーボネートコーティングを採用し、封じ込め層22は、黒鉛材料を採用して予応力拘束ブロックに貼合わせ、第2の外装層23は、銅合金材料を採用し、予応力拘束ブロックの遠端から近端のまでの順に、三層構造の蓋板2は、一層の鋼板第1の外装層+一層の銅板第2の外装層+黒鉛封じ込め層の順に装甲板外側に貼合わせている。
The
具体的には、図13a、13b及び13cに示されるように、裏板3は、単層、二層又は多層複合板に分けられており、衝突層31、エネルギ吸収層32、抵抗層33の少なくとも一層を含む。図13aにおける裏板3は、単層抵抗層33構造であり、抵抗層33は、鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料のうちの1つ若しくは複数、又はポリマー材料又は繊維強化ポリマー材料を採用し、図14a及び図14bにおける複合装甲構造は、裏板3として、装甲板の内側表面に抵抗層33を直接に貼合わせる。
Specifically, as shown in Figures 13a, 13b and 13c, the
図13bにおける裏板3は、エネルギ吸収層32+抵抗層33の二層構造であり、抵抗層33は、鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料のうちの1つ若しくは複数、又はポリマー材料若しくは繊維強化ポリマー材料を採用し、エネルギ吸収層32は、発泡金属、ゴムのうちの1つ又は複数の材料を採用する。図14c及び図14dにおける複合装甲構造は、装甲板の内側表面に図13bにおける二層裏板3を貼合わせ、エネルギ吸収層32は、装甲板に密着して設けられている。
The
図13cにおける裏板3は、衝突層31+エネルギ吸収層32+抵抗層33の三層構造であり、抵抗層33は、鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料のうちの1つ若しくは複数、又はポリマー材料若しくは繊維強化ポリマー材料を採用し、エネルギ吸収層32は、発泡金属、ゴムのうちの1つ又は複数の材料を採用し、衝突層31は、鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料のうちの1つ若しくは複数、又はポリマー材料若しくは繊維強化ポリマー材料を採用する。図14eにおける複合装甲構造は、装甲板の内側表面に図13cにおける三層裏板3を貼合わせ、衝突層31は、装甲板に密着して設けられている。
The
予応力拘束ブロック1が接合された装甲板は、シェルとして単独で使用してもよいが、より良い防護効果を得るために、その表面に蓋板2と裏板3とを取り付け、蓋板2を予応力拘束ブロックの2つの表面のいずれかの一面に貼合わせ、好ましくは充填台体の大端部に近接した一面に取り付けられ、裏板3は別の面に取り付けられる。蓋板2と裏板3及び予応力拘束ブロックは、樹脂系接着剤で接着してもよく、又はボルトでアンカー固定してもよい。
The armor plate to which the
以上は、本発明のいくつかの具体的な実施の形態にすぎないが、本発明の設計構想がこれに限られず、この構想を用いて本発明を非実質的に変更することは、本発明の保護範囲を侵害する行為であるべきである。本発明の技術的解決手段から逸脱していない内容や、本発明の技術的解決手段によって以上の実施例に対するいかなる簡単な修正や、均等変化及び修飾は、いずれも本発明の技術的解決手段の保護範囲に属する。 The above are only some specific embodiments of the present invention, but the design concept of the present invention is not limited thereto, and it is possible to modify the present invention insubstantially using this concept. should be an act that infringes on the scope of protection of Any content that does not deviate from the technical solution of the present invention, and any simple modification, equivalent change and modification of the above embodiments according to the technical solution of the present invention are all subject to the technical solution of the present invention. Belong to the protection scope.
以下、実施例1における予応力拘束ブロックの予応力の印加及び耐貫徹効果模擬について実験検証を行う。 Experimental verification of the application of prestress and the penetration resistance effect simulation of the prestress restraint block in Example 1 will be performed below.
(1)有限要素モデル
図15を参照して記述されるように、実施例1における充填台体及び拘束リングを具体的な寸法に立案し、充填台体を円台体とし、拘束リングの内輪壁を円台キャビティとした。充填台体の台体高さh1は40mm、拘束リング12の高さh2は50mmであった。充填台体11の母線と拘束リング12内輪壁の母線は、いずれも直線であり、充填台体11の母線と高さとの夾角α=3°、拘束リング12内輪壁の母線と高さとの夾角β=3°であった。充填台体11頂面大端部直径d1は100mm、底面小端部直径d2は95.8mmであった。拘束リング12内輪壁の頂面大端部内径R1は100mm、底面小端部内径R2は94.8mmであった。充填台体11底面小端部外径と拘束リング12底面小端部内径との干渉公差は1mmであり、拘束リングの高さが充填台体の高さよりも大きく、そして拘束リングの内輪壁傾斜角が充填台体の外側壁傾斜角と同じであるため、充填台体を下向きに両方の小端部が面一するまで拘束リングに圧入するにつれて、充填台体11頂面大端部外径と拘束リング12の内輪壁との間には、小端部と同じ干渉公差が生じる可能性がある。拘束リング12の外径は110mm、拘束リング12の頂面壁厚さは5mm、底面壁厚さは7.6mmであった。充填台体11の材質はセラミック、コンクリート又はガラスのうちの1つであり、拘束リング12における材質は、鋼材、アルミニウム合金、チタン合金又は繊維強化ポリマー材料であった。
(1) Finite Element Model As described with reference to FIG. The wall is a circular cavity. The bed height h 1 of the packed bed was 40 mm and the height h 2 of the restraining
予応力拘束ブロックは、明示式有限要素プログラムLS-DYNAを採用してコンクリート円台を鋼拘束リングに圧入する場合の予応力印加と弾丸貫徹の三次元数値モデルを構築した。充填台体と拘束リングの幾何寸法に基づいて、予応力拘束ブロックの有限要素モデルとメッシュ区分を構築し、図16に示されるように、モデルは、円形拘束リング、円台、弾丸、受板とスラストブロックからなり、8結点実体六面体ユニット(*SECTION_SOLID)でモデル化し、対称条件に基づいて、zy平面とzx平面に沿って対称な1/4モデルのみを構築した。円台ユニットと拘束リングユニットの平均寸法は約1.25mm、コンクリート円台のユニット総数は49152個、拘束リングユニット総数は10240個であった。弾丸の平均メッシュ寸法は1.25mmであり、計300個のユニットに分割された。受板の限界条件は、固定であり、拘束リング、円台、受板、スラストブロックの間は、面面接触(キーワード*CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE)を採用し、両方間の静摩擦係数は0.08、動摩擦係数は0.06であった。弾丸とコンクリートとの接触は、キーワード*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACEを採用して実現した。 For the prestress restraint block, an explicit finite element program LS-DYNA was adopted to build a three-dimensional numerical model of prestress application and bullet penetration when a concrete round table is pressed into a steel restraint ring. A finite element model and mesh partition of the prestressed restraint block was constructed based on the geometry of the filling base and restraint ring, and the model consisted of a circular restraint ring, a circle, a bullet, and a backing plate, as shown in FIG. and a thrust block, modeled with an 8-node solid hexahedral unit (*SECTION_SOLID), and based on the symmetry condition, constructed only a 1/4 model that is symmetrical along the zy and zx planes. The average size of the round table unit and the constraining ring unit was about 1.25 mm, the total number of concrete round table units was 49,152, and the total number of constraining ring units was 10,240. The bullet had an average mesh size of 1.25 mm and was divided into a total of 300 units. The limit condition of the backing plate is fixed, and the surface contact (keyword *CONTACT_AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE) is adopted between the restraining ring, the round table, the backing plate and the thrust block, the static friction coefficient between them is 0.08, the dynamic friction coefficient was 0.06. Bullet-to-concrete contact was achieved using the keyword *CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE.
(2)コンクリート材料モデル
コンクリート材料は、HJCモデルを採用し、コンクリート密度は2400kg/m3、強度は170MPaであり、具体的なパラメータは、表1に示されるとおりである。ユニットに歪みが発生して砂時計効果を引き起こし、計算の安定性に影響を与えることを避けるために、*MAT_ADD_EROSION侵蝕破損準則を導入し、最大主歪みでユニットの破損を制御する。模擬過程において、ターゲットのあるユニットの最大主歪みがこの歪み値を超えた場合、このユニットは破損であると考えられ、それを削除し、破損歪みを0.1とした。
(2) Concrete material model Concrete material adopts HJC model, concrete density is 2400 kg/m 3 , strength is 170 MPa, and specific parameters are shown in Table 1. In order to avoid distortions in the unit causing an hourglass effect and affecting the stability of the computation, we introduce the *MAT_ADD_EROSION erosion failure criterion to control the failure of the unit at the maximum principal strain. In the simulation process, if the maximum principal strain of a unit with a target exceeded this strain value, this unit was considered to be a failure and was deleted, with a failure strain of 0.1.
(3)鋼材料モデル
拘束リングと平頭弾の材料は、*MAT_PLASTIC_KINEMATIC材料モデルを採用し、材料モデルの主要パラメータは、表2に示されるとおりである。
(3) Steel material model The material of the restraining ring and the bullet is *MAT_PLASTIC_KINEMATIC material model, and the main parameters of the material model are shown in Table 2.
(4)装荷要件
装荷要件と試験プロトコルは、両段階に分け、第1段階で円台を押下して予応力を加える模擬試験を行い、その後、第2段階で耐貫徹模擬試験を行った。第1段階は、キーワード*BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_SETを採用してスラストブロックに変位を付与し、コンクリート円台を鋼リングの指定深さまで推進し、装荷速率は200mm/sであり、10ms安定し、相応な再起動ファイルを生成した。弾丸は、第1段階で動かず、第1段階終了後、LS-DYNAにおける全再起動機能を使用して第2段階模擬を行い、キーワード*CHANGE_VELOCITY_GENERATIONにより弾丸に速度を付与するとともに、キーワード*STRESS_INITIALIZATIONにより前過程における各部品の応力状態を再起動過程中の相応な部品に伝達する。弾丸は、直径が7.62mm、長さが20mm、初期速度が600m/sである平頭弾であった。
(4) Loading Requirements The loading requirements and the test protocol were divided into two stages. In the first stage, a simulated test was performed to apply prestress by pressing down the round table, and then in the second stage, a simulated penetration test was performed. The first stage adopts the keyword *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_SET to impart displacement to the thrust block, propel the concrete round table to the specified depth of the steel ring, the loading rate is 200mm/s, stabilize for 10ms, and restart accordingly generated the file. The bullet does not move in the first stage, after the first stage, a second stage simulation is performed using the full restart function in LS-DYNA to give the bullet velocity with the keyword *CHANGE_VELOCITY_GENERATION and with the keyword *STRESS_INITIALIZATION. transfers the stress state of each component in the previous process to the corresponding component in the restart process. The bullet was a flathead bullet with a diameter of 7.62 mm, a length of 20 mm and an initial velocity of 600 m/s.
(4)予応力模擬結果と分析
コンクリート材質の充填台体を10mm押下した後、充填台体の円心ユニット予応力-押下深さ関係曲線は、図17に示されるように、押下深さが大きくなるにつれて、円台の内部応力が徐々に大きくなり、押下深さが10mmである場合、円台軸線ユニットの平均径方向応力は169MPaとなることから、本発明が押下深さ又は変位により予応力の大きさを調整することができ、そして、十分な予応力を加えることができることが証明された。
(4) Prestress simulation results and analysis After pressing down the concrete filling platform by 10 mm, the center unit prestress-pressing depth relationship curve of the filling platform is as shown in FIG. As the depth increases, the internal stress of the pedestal gradually increases. When the depression depth is 10 mm, the average radial stress of the pedestal axis unit is 169 MPa. It has been demonstrated that the magnitude of the stress can be adjusted and sufficient prestress can be applied.
(5)貫徹模擬結果分析
充填台体の拘束リング内輪での押下深さは、0~10mmであり、押下変位は、合計10段に分類され、押下深さの増加に伴い、円台の径方向予応力は徐々に大きくなり、600m/sの平頭弾の正面衝撃下で、各段の押下深さの充填台体コンクリート円台の損傷雲画像は、図18に示されるとおりであり、図19に示されるコンクリート円台の貫徹深さと予応力との関係曲線に関連して、予応力の増加に伴い、貫徹深さは徐々に減少し、押下深さが7mmであれば、即ち、充填台体中心に加えた予応力が119MPaである場合、充填台体の貫徹深さは37.5%低下し、最適な耐貫徹性能を達成したことがわかった。一方、予応力のさらなる増大に伴い、その耐貫徹性能が低下した。そのため、本発明の予応力拘束ブロックを用いて合理的な予応力値を加えると、複合装甲部材の耐貫徹性能を大きく向上させることができる。
(5) Penetration simulation result analysis The depression depth of the inner ring of the restraint ring of the filling base body is 0 to 10 mm, and the depression displacement is classified into a total of 10 stages. The directional prestress gradually increases, and under the frontal impact of a 600m/s flat head bullet, the damage cloud image of the packed platform concrete round table at each step depression depth is shown in FIG. 19, the penetration depth gradually decreases as the prestress increases, and if the depression depth is 7 mm, that is, the filling It was found that when the prestress applied to the center of the platform was 119 MPa, the penetration depth of the packed platform was reduced by 37.5%, achieving optimal anti-penetration performance. On the other hand, as the prestress increased further, its penetration resistance decreased. Therefore, if a reasonable prestress value is applied using the prestress restraint block of the present invention, the penetration resistance performance of the composite armor member can be greatly improved.
1 予応力拘束ブロック
11 充填台体
111 第1の充填ブロック
112 第2の充填ブロック
113 中間層
12 拘束リング
121 連体拘束リング
13 第2の変径リング
14 第1の変径リング
15 パッド層
16 拘束溝底板
17 被覆層
18 係止溝
19 係止リング
2 蓋板
21 第1の外装層
22 封じ込め層
23 第2の外装層
3 裏板
31 衝突層
32 エネルギ吸収層
33 抵抗層
REFERENCE SIGNS
Claims (17)
前記充填台体(11)の外側壁と拘束リング(12)の内輪壁は、それぞれマッチする円錐面、又はマッチする多角形角錐面である、ことを特徴とする予応力拘束ブロック。 A prestress constraining block comprising a filling base (11) and a restraining ring (12), said filling base (11) having the same shape cross-section as the inner race of the restraining ring (12) and restraining is fixedly fitted to the inner ring of the ring (12), the outer wall of the filling platform (11) and the inner ring wall of the restraining ring (12) are wedged by conical surface fitting,
The prestress restraint block, characterized in that the outer wall of the filling platform (11) and the inner ring wall of the restraint ring (12) are respectively matching conical surfaces or matching polygonal pyramidal surfaces.
又は外部に第1の変径リング(14)が固定嵌着された円柱体又は角柱体であり、前記第1の変径リング(14)の外側壁は、円錐面又は多角形角錐面であり、前記拘束リング(12)は、円錐面又は多角形角錐面内輪壁を有する変径リング体であり、
又は内部に第2の変径リング(13)が固定嵌着された円柱リング又は角柱リングであり、前記第2の変径リング(13)の内輪壁は、円錐面又は多角形角錐面である、ことを特徴とする請求項1に記載の予応力拘束ブロック。 The filling frustum (11) is a frustum with a conical surface or a polygonal pyramidal surface outer wall,
Or it is a cylindrical or prismatic body with a first variable diameter ring (14) fixedly fitted on the outside, and the outer wall of the first variable diameter ring (14) is a conical surface or a polygonal pyramidal surface. , the restraint ring (12) is a variable diameter ring body having a conical surface or a polygonal pyramid surface inner ring wall,
Or it is a cylindrical ring or a prismatic ring in which the second variable diameter ring (13) is fixedly fitted, and the inner ring wall of the second variable diameter ring (13) is a conical surface or a polygonal pyramidal surface. 2. A prestress restraint block according to claim 1, characterized in that .
前記蓋板(2)は、第1の外装層(21)の単層複合板であり、前記第1の外装層(21)は、前記装甲板の外側面に貼合わせ、又は前記蓋板(2)は、第1の外装層(21)+封じ込め層(22)が順次に配列接着された二層複合板であり、前記封じ込め層(22)の別の表面は、前記装甲板の外側面に貼合わせ、又は前記蓋板(2)は、第1の外装層(21)+第2の外装層(23)+封じ込め層(22)が順次に配列接着された三層複合板であり、前記封じ込め層(22)の他面は、前記装甲板の外側面に貼合わせ、前記第1の外装層(21)は、鋼板、アルミニウム合金、チタン合金材料、ポリウレアコーティング、又はポリカーボネートコーティングを採用し、前記第2の外装層(23)は、銅合金材料を採用し、前記封じ込め層(22)は、黒鉛材料を採用し、前記裏板(3)は、抵抗層(33)の単層構造であり、前記抵抗層(33)は、装甲板の内側面に直接に貼合わせ、又は前記裏板(3)は、エネルギ吸収層(32)+抵抗層(33)が順次に配列接着された二層構造であり、前記エネルギ吸収層(32)の他面は、前記装甲板の内側面に密着し、又は前記裏板(3)は、衝突層(31)+エネルギ吸収層(32)+抵抗層(33)が順次に配列接着された三層構造であり、前記衝突層(31)の他面は、前記装甲板の内側面に密着し、前記抵抗層(33)は、鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料のうちの1つ若しくは複数、又はポリマー材料若しくは繊維強化ポリマー材料を採用し、前記エネルギ吸収層(32)は、発泡金属、ゴムのうちの1つ又は複数材料を採用し、前記衝突層(31)は、鋼板、アルミニウム合金、チタン合金などの金属材料のうちの1つ若しくは複数、又はポリマー材料若しくは繊維強化ポリマー材料を採用する、請求項11に記載の複合装甲構造。 It further includes a cover plate (2) and a back plate (3) that are laminated and covered on both surfaces of the composite armor, or one of the cover plate (2) or the back plate (3) is attached to one surface thereof. Paste one plate of
The cover plate (2) is a single-layer composite plate of the first exterior layer (21), and the first exterior layer (21) is laminated to the outer surface of the armor plate, or the lid plate ( 2) is a two-layer composite plate in which a first armor layer (21) + a containment layer (22) are sequentially arranged and adhered, and another surface of the containment layer (22) is the outer surface of the armor plate. or the lid plate (2) is a three-layer composite plate in which the first exterior layer (21) + the second exterior layer (23) + the containment layer (22) are sequentially arranged and bonded, The other surface of the containment layer (22) is laminated to the outer surface of the armor plate, and the first armor layer (21) adopts steel plate, aluminum alloy, titanium alloy material, polyurea coating, or polycarbonate coating. , the second armor layer (23) adopts a copper alloy material, the encapsulation layer (22) adopts a graphite material, and the back plate (3) is a single-layer structure of a resistive layer (33). and the resistance layer (33) is directly bonded to the inner surface of the armor plate, or the back plate (3) is an energy absorption layer (32) + resistance layer (33) which are sequentially arranged and bonded. The other surface of the energy absorption layer (32) is in close contact with the inner surface of the armor plate, or the back plate (3) is a collision layer (31) + energy absorption layer (32) + It has a three-layer structure in which resistance layers (33) are sequentially arranged and adhered, the other surface of the collision layer (31) is in close contact with the inner surface of the armor plate, and the resistance layer (33) is made of steel plate and aluminum. Employing one or more of metal materials such as alloys, titanium alloys, or polymer materials or fiber reinforced polymer materials, said energy absorbing layer (32) is made of one or more of foam metal, rubber. Composite armor according to claim 11, wherein said impact layer (31) employs one or more of metal materials such as steel plate, aluminum alloy, titanium alloy, or polymer material or fiber reinforced polymer material. structure.
前記拘束リング(12)をプラットフォームに置き、前記拘束リング(12)の内輪壁と充填台体(11)の外側壁に、仮潤滑剤、エポキシ樹脂又はガラスゴムを塗布した後、充填台体(11)を拘束リング(12)の内輪に装入するステップであって、推力を加える前に、両方の接触面には接触力がなく、この時、充填台体(11)の頂面と拘束リング(12)の頂面との間の高度差は、h3であり、台体の底面と拘束リングの底面との間の高度差は、h4である、ステップ2と、
ジャッキ、油圧機又はボルト締結方式を採用して、前記充填台体(11)を高度方向に沿って押下力を加え、拘束リング(12)内部に圧入し、拘束リング(12)の弾性回復力が充填台体(11)を内向きに押圧して仮締め、その径方向にプレストレス力を加え、充填台体(11)の拘束リング(12)内輪における押下深さが大きいほど、拘束リング(12)が充填台体(11)に加える径方向プレストレス力が大きくなり、充填台体(11)を所定位置に圧入されると、予応力拘束ブロック(1)を得る、ステップ3と、
いくつかの前記予応力拘束ブロック(1)を単層装甲板となるように組み立てるか、又は前記単層装甲板を多層装甲板に接着積層し、前記単層装甲板において隣接する予応力拘束ブロック(1)の間は、直接接触、接着剤接合又は溶接のうちの少なくとも1つの接続方式を採用し、前記多層装甲板において隣接する層装甲板の予応力拘束ブロック(1)の間は、位置ずれて分布している、ステップ4とを含む、ことを特徴とする複合装甲構造の作製方法。 A step of making a filling base (11), a restraining ring (12) matching said filling base (11), wherein the diameter of the large end and the small end of the outer wall of said filling base (11) is , d1 and d2 , respectively , the cone inclination angle of the outer wall is α, the height is h1, and the diameters of the large and small ends of the inner ring wall of the restraining ring ( 12 ) are , R 1 and R 2 respectively, the cone inclination angle of the inner ring wall is β, the height is h 2 , the filling platform (11) and the restraining ring (12) are R 2 <d 2 < R 1 ≤ d 1 , α = β, h 1 ≤ h 2 , step 1;
The restraining ring (12) is placed on the platform, and the inner ring wall of the restraining ring (12) and the outer wall of the filling base (11) are coated with temporary lubricant, epoxy resin or glass rubber, and then the filling base (11) is ) into the inner ring of the restraint ring (12), before the thrust is applied, both contact surfaces have no contact force, at this time the top surface of the filling platform (11) and the restraint ring Step 2, wherein the height difference between the top surface of (12) is h3 and the height difference between the bottom surface of the platform and the bottom surface of the restraining ring is h4;
Using a jack, hydraulic machine or bolt fastening method, the filling base (11) is pressed in the direction of altitude and pressed into the restraint ring (12), and the elastic recovery force of the restraint ring (12) is applied. presses the filling base (11) inward to temporarily tighten it, and applies a prestress force in its radial direction. when the radial prestressing force (12) exerts on the filler platform (11) is increased and presses the filler platform (11) into place, obtaining a prestressed restraint block (1), step 3;
Assembling several said prestress restraint blocks (1) into a single ply armor plate or adhesively laminating said single ply armor plate to a multi ply armor plate and adjoining prestress restraint blocks in said single ply armor plate. between (1) adopts at least one connection method of direct contact, adhesive bonding or welding; 4. A method of fabricating a composite armor structure, characterized in that it is staggered and distributed.
前記蓋板(2)と裏板(3)は、樹脂系接着剤を採用して前記装甲板の予応力拘束ブロック(1)に接着したり、又はボルトを採用して前記蓋板(2)及び裏板(3)のうちの1つ又は両方を前記装甲板にアンカー固定し、前記ボルトは、蓋板(2)又は裏板(3)の予備穴を貫通してアンカー固定する、ことを特徴とする請求項13~15のいずれか1項に記載の複合装甲構造の作製方法。 A cover plate (2) and a back plate (3) are laminated on both sides of the armor plate respectively, integrated into a composite armor structure, the cover plate (2) being close to the big end of the filling platform. It is preferably mounted on one side, the backing plate (3) is mounted on another side,
The cover plate (2) and the back plate (3) are bonded to the prestress restraint block (1) of the armor plate by using resin adhesive, or bolts are used to attach the cover plate (2) and one or both of the back plate (3) are anchored to said armor plate and said bolts are anchored through spare holes in cover plate (2) or back plate (3). A method of making a composite armor structure according to any one of claims 13-15.
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