【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于一種近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，特別涉及一種液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
1、近場爆炸防護(hù)是爆炸防護(hù)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。近場爆炸防護(hù)的難點(diǎn)在于其具有極大的不確定性和復(fù)雜性。這需要研究人員不斷深入理解爆炸現(xiàn)象，提高預(yù)測和評估能力，優(yōu)化防護(hù)設(shè)計(jì)，提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，以及做好綜合性的防護(hù)措施，以應(yīng)對近場爆炸的威脅。近場爆炸的防護(hù)設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要綜合考慮多種因素，如爆炸物的類型、位置、爆炸威力，以及防護(hù)設(shè)施的結(jié)構(gòu)、材料、位置等。近場爆炸的瞬間性使得防護(hù)設(shè)施必須具有高度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，來應(yīng)對爆炸產(chǎn)生的沖擊波、破片和爆轟產(chǎn)物，以限制爆炸對輕裝甲裝備的損傷和破壞范圍。
2、早期近場防護(hù)材料為低碳鋼(密度大、質(zhì)量重，被破壞后會(huì)產(chǎn)生飛片)，在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)展了合金鋼、鋁合金。使用金屬材料、陶瓷材料等材料復(fù)合形成夾層板的模式來作為近場爆炸防護(hù)裝置，但是現(xiàn)有的近場爆炸防護(hù)裝置存在效能不足(隨著武器的發(fā)展，普通金屬無法防護(hù)目標(biāo))、適應(yīng)性不強(qiáng)(無法適應(yīng)多樣的環(huán)境)、維護(hù)保養(yǎng)困難(金屬材料需要定期維護(hù))、破片容易產(chǎn)生二次破片等問題。為了解決這些問題，需要加強(qiáng)爆炸防護(hù)技術(shù)的研究和開發(fā)，提高防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)水平和適應(yīng)性，同時(shí)降低其成本和維護(hù)保養(yǎng)難度，實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化以便更好地推廣和應(yīng)用。申請?zhí)枮?01710483227.x的專利公開了一種變壁厚纖維復(fù)合柔性防爆結(jié)構(gòu)，為空心旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，雖然裝置采用了液體、氣凝膠和纖維結(jié)構(gòu)，但是裝置上半部分采用橡膠層-液體層-橡膠層，下半部分采用纖維層-氣凝膠層-液體層-纖維層，上半部分防護(hù)能
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是針對目前爆炸防護(hù)裝置適用范圍有限、近場爆炸下防護(hù)能力不足即無法有效防護(hù)沖擊波、破片和爆轟產(chǎn)物的聯(lián)合載荷、與被防護(hù)物拓?fù)淦ヅ湫圆罴斑m用能力差等問題，提供一種液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，提高近場爆炸防護(hù)能力、被防護(hù)結(jié)構(gòu)匹配能力、提高近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能以及極近場下對輕裝甲裝備防護(hù)的能力。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：
3、本專利技術(shù)液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)整體呈長方體，由復(fù)合纖維箱體、防爆液層、防爆凝膠層、超彈性體涂層四部分組成。防爆液層和防爆凝膠層灌注在復(fù)合纖維箱體內(nèi)部，超彈性體涂層噴涂在復(fù)合纖維箱體外部。
4、液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)長度為l，l大于被防護(hù)物的長度，滿足300mm<l<3000mm；寬度為w，w大于被防護(hù)物的寬度，滿足300mm<l<3000mm；厚度為t，t根據(jù)抗爆的需求來定，滿足50mm<l<500mm。
5、復(fù)合纖維箱體2為長方體，長度為l，0.92l<l<0.98l，寬度為w，0.92w<w<0.98w，復(fù)合纖維箱體的高為t，0.92t<t<0.98t。復(fù)合纖維箱體的內(nèi)部挖去兩個(gè)立方體空間，形成第一溶液腔體和第二溶液腔體。間隔兩個(gè)腔體的纖維板依次為迎爆面纖維板復(fù)合板、隔間纖維板復(fù)合板和背爆面纖維復(fù)合板。迎爆面纖維板復(fù)合板厚度為t1、隔間纖維板復(fù)合板厚度為t2和背爆面纖維復(fù)合板厚度為t3。隔間纖維復(fù)合板較迎爆面和被爆面纖維復(fù)合板薄，迎爆面纖維復(fù)合板和被爆面纖維復(fù)合板厚度相等，t2<t1＝t3。
6、復(fù)合纖維箱體的材料為超高分子量纖維復(fù)合材料，密度在0.8g/cm3到1.5g/cm3之間，抗拉強(qiáng)度大于800mpa。
7、第一溶液腔體是由迎爆面纖維板復(fù)合板、隔間纖維板復(fù)合板隔離出的腔體，長度為l1，0.7l<l1<0.9l，寬度為w1，0.7w<w1<0.9w，第一溶液腔體的厚度為t1，0.2t<t1<0.4t。第一溶液腔體中填充防爆液，填充的防爆液成為防爆液層。防爆液為一種水基材料，例如水、甘油、剪切增稠液中的任意一種，密度在1.0g/cm3到1.3g/cm3之間。當(dāng)爆炸沖擊波作用到第一溶液腔體上時(shí)，防爆液會(huì)形成防爆液墻，爆炸沖擊波遇到防爆液墻時(shí)，大部分沿爆炸沖擊波來的方向反射回去，只有少數(shù)強(qiáng)度很低的沖擊波從防爆液墻透射出去，使得破壞力大大降低。防爆液可利用自身慣性對高速破片產(chǎn)生很大的阻力，在很短的距離內(nèi)極大衰減破片飛散速度，以減小破壞力。
8、第二溶液腔體是由隔間纖維板復(fù)合板和背爆面纖維復(fù)合板隔離出的腔體，長度為l2，0.7l<l2<0.9l，寬度為w2，0.7w<w2<0.9w，第二溶液腔體的厚度為t2，0.2t<t2<0.4t。第二溶液腔體中填充防爆凝膠，填充的防爆凝膠成為防爆凝膠層。防爆凝膠為高聚物凝膠，密度在1.3g/cm3到2.0g/cm3之間，抗拉強(qiáng)度不小于1mpa，吸水率在50％以上。當(dāng)爆炸載荷作用到第二溶液腔體上時(shí)，沖擊波在防爆凝膠中傳播會(huì)產(chǎn)生彌散效應(yīng)，削弱沖擊波強(qiáng)度。遠(yuǎn)距離低速破片作用到防爆凝膠上，防爆凝膠起緩沖作用；隔間纖維復(fù)合板與背爆面纖維復(fù)合板對防爆凝膠的耦合作用起到增韌的作用，提高對近距離高速破片的防護(hù)效果。
9、復(fù)合纖維箱體的整個(gè)外表面噴涂超彈性體(如聚脲、碳納米管、高分子材料中的任意一種)，形成超彈性體涂層，厚度為(t-t)/2，0.02t<(t-t)/2<0.08t。超彈性體抗拉強(qiáng)度大于30mpa，斷裂伸長率大于100％。當(dāng)爆炸沖擊波到達(dá)超彈性體涂層上時(shí)，超彈性體涂層可以削弱沖擊波的強(qiáng)度，通過改變微觀結(jié)構(gòu)來吸收爆炸產(chǎn)生的能量。本專利技術(shù)中，復(fù)合纖維箱體的厚度t＝t1+t2+t3+t1+t2，超彈性體涂層厚度為(t-t)/2。
10、可以將本專利技術(shù)放置在武器裝備附近，或者懸掛在重點(diǎn)裝備上。當(dāng)爆炸物爆炸后，會(huì)產(chǎn)生沖擊波、破片和爆轟產(chǎn)物的聯(lián)合載荷。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)抗爆防護(hù)的過程主要分為以下三個(gè)階段：
11、第一階段，當(dāng)爆炸物在本專利技術(shù)周圍爆炸時(shí)，沖擊波、破片和爆轟產(chǎn)物會(huì)首先作用到復(fù)合纖維箱體迎爆面的超彈性體涂層和迎爆面纖維復(fù)合板上，超彈性體拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率高，迎爆面纖維復(fù)合板的抗彎曲和拉伸強(qiáng)度高，可以有效衰減沖擊波和防護(hù)破片。質(zhì)量大、速度高的破片會(huì)穿過迎爆面的超彈性體涂層1和迎爆面纖維復(fù)合板，作用到第一溶液腔體上。
12、第二階段，第本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)整體呈長方體，由復(fù)合纖維箱體(2)、防爆液層(3)、防爆凝膠層(4)、超彈性體涂層(1)四部分組成；防爆液層(3)和防爆凝膠層(4)灌注在復(fù)合纖維箱體(2)內(nèi)部，超彈性體涂層(1)噴涂在復(fù)合纖維箱體(2)外部，超彈性體抗拉強(qiáng)度大于30MPa，斷裂伸長率大于100％，起衰減沖擊波和防護(hù)破片的作用；液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)長度為L，L大于被防護(hù)物的長度，滿足300mm<L<3000mm；寬度為W，W大于被防護(hù)物的寬度，滿足300mm<L<3000mm；厚度為T，滿足50mm<T<500mm；
2.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復(fù)合纖維箱體(2)的長度l滿足0.92L<l<0.98L，寬度w滿足0.92W<w<0.98W，復(fù)合纖維箱體(2)的厚度t滿足0.92T<t<0.98T；所述迎爆纖維板復(fù)合板(21)的厚度T
3.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復(fù)合纖維箱體(2)采用的超高分子量纖維復(fù)合材料要求密度在0.8g/cm3到1.5g/cm3之間，抗拉強(qiáng)度大于800MPa。
4.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一溶液腔體(23)的長度l1滿足0.7l<l1<0.9l，寬度w1滿足0.7w<w1<0.9w，第一溶液腔體(23)的厚度t1滿足0.2t<t1<0.4t。
5.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述防爆液為水、甘油、剪切增稠液中的任意一種。
6.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二溶液腔體(24)的長度l2滿足0.7l<l2<0.9l，寬度w2滿足0.7w<w2<0.9w，第二溶液腔體(24)的厚度t2滿足0.2t<t2<0.4t。
7.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述防爆凝膠為由聚丙烯酸、聚丙烯酰胺為主要成分的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述超彈性體涂層(1)的厚度滿足0.02T<(T-t)/2<0.08T。
9.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述超彈性體為聚脲、碳納米管和高分子材料中的任意一種。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)整體呈長方體，由復(fù)合纖維箱體(2)、防爆液層(3)、防爆凝膠層(4)、超彈性體涂層(1)四部分組成；防爆液層(3)和防爆凝膠層(4)灌注在復(fù)合纖維箱體(2)內(nèi)部，超彈性體涂層(1)噴涂在復(fù)合纖維箱體(2)外部，超彈性體抗拉強(qiáng)度大于30mpa，斷裂伸長率大于100％，起衰減沖擊波和防護(hù)破片的作用；液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)長度為l，l大于被防護(hù)物的長度，滿足300mm<l<3000mm；寬度為w，w大于被防護(hù)物的寬度，滿足300mm<l<3000mm；厚度為t，滿足50mm<t<500mm；
2.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復(fù)合纖維箱體(2)的長度l滿足0.92l<l<0.98l，寬度w滿足0.92w<w<0.98w，復(fù)合纖維箱體(2)的厚度t滿足0.92t<t<0.98t；所述迎爆纖維板復(fù)合板(21)的厚度t1、隔間纖維復(fù)合板(22)的厚度t2和背爆面纖維復(fù)合板(25)的厚度t3滿足t2<t1＝t3。
3.如權(quán)利要求1所述的液-凝膠梯度流體填充纖維復(fù)合柔性近場爆炸防護(hù)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述復(fù)合纖維箱體(2)采用的超高分子量纖維復(fù)合材料要求密度在0.8g/cm...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐鵬林，梁民族，李翔宇，周猛，宋靜靜，林玉亮，張玉武，陳榮，
申請(專利權(quán))人：中國人民解放軍國防科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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