[发明专利]陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构

说明书

本发明涉及陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，由前面板、前低波阻弹性层、陶瓷填充体、后低波阻弹性层和后面板组成。前面板用于吸收爆炸冲击波能量；前、后低波阻弹性层用于粘接前、后面板，固定陶瓷填充体，衰减爆炸冲击能量与载荷，提高前、后面板的抗爆吸能能力；陶瓷填充体紧密镶嵌固定于前、后低波阻弹性层中，用于侵蚀、墩粗、碎裂高速破片，改变其侵彻方向，分散其冲击动能；后面板用于支撑陶瓷填充体，延迟其发生破碎的时间，吸收爆炸冲击波能量和高速破片、陶瓷碎片的残余动能。该结构充分利用了陶瓷材料抗侵彻和前、后低波阻弹性层衰减爆炸冲击能量与载荷的特性，可以抵御导弹战斗部近距离爆炸下所形成的冲击波和高速破片的联合毁伤。

技术领域

本发明属于抗爆抗冲击防护结构，尤其涉及一种抗冲击波和破片联合作用的陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，用于抵御导弹战斗部近距爆炸下所形成的联合毁伤。

背景技术

随着科技发展，现代导弹不仅装药威力不断增加，而且具有极强的机动突防能力和精确制导能力，其往往可距目标结构很近距离下爆炸以实现对目标结构最大程度的毁伤破坏。

导弹战斗部近炸会产生爆炸冲击波和高速破片两种毁伤元素。其中爆炸冲击波是一种典型的面冲击载荷，需要吸能结构吸收其冲击能量，或者采用波阻匹配形式阻隔其冲击能；而高速破片则属点冲击载荷，能量密集度高，需要波阻抗大或高密度的介质将其耗散成面载荷，再采用吸能结构吸收。

采用低波阻的弹性层和高强度金属材料或纤维增强复合材料形成夹芯结构可以有效阻隔、吸收爆炸冲击波的能量，抵御爆炸冲击波的破坏作用。目前，最典型的低波阻弹性材料有聚脲，聚脲弹性体由半预聚体、端氨基聚醚、胺扩链剂等原料组成，造价低廉，质量轻，具有良好的耐磨、耐冲击性、延伸性等综合力学性能。采用喷涂技术成型，涂覆后可快速固化，对金属和非金属具有很强的粘附力特性，不易脱落。基于这些优良特性，聚脲弹性体近年来作为一种新兴的防护材料被研究人员应用于防护工程领域。2000年，美国海军在舰艇上涂覆聚脲弹性体以提高爆炸防护能力。2005年，美国陆军研究实验室发现在车辆底部和头盔内侧喷涂聚脲弹性体可有效减少爆炸冲击波对车辆和人员的伤害。由此可知，聚脲弹性体涂覆结构方式可有效提高结构的抗爆性能。

陶瓷材料可以有效侵蚀、墩粗、碎裂爆炸产生的高速破片，分散其的冲击动能，提高背板的吸能能力。因此，在低波阻弹性层中填充抗弹陶瓷体，并以其为芯层，制作陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，可以充分利用两者在抗爆和抗弹方面的性能特点，抵御导弹战斗部近炸冲击波和高速破片。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，其目的在于抵御导弹战斗部近距离爆炸下所形成的冲击波和破片的联合毁伤。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：陶瓷体填充弹性夹芯复合防护结构，由前面板、前低波阻弹性层、陶瓷填充体、后低波阻弹性层和后面板组成。

所述前面板，用于吸收爆炸所产生的冲击波能量，并将其转化为变形能；所述前低波阻弹性层，用于粘接前面板和陶瓷填充体，提高前面板的抗爆能力，减缓前面板对陶瓷填充体的冲击，削弱作用于陶瓷填充体的冲击能量；所述陶瓷填充体，紧密镶嵌固定于前、后低波阻弹性层中，可分为头部和柱体部分，头部朝向前面板一侧，用于改变高速破片侵彻方向，侵蚀、墩粗、碎裂爆炸产生的高速破片，分散高速破片的冲击动能；所述后低波阻弹性层，用于粘接陶瓷填充体和后面板，衰减作用于后面板的冲击能量与载荷，提高后面板的吸能能力；所述后面板，一方面用于支撑陶瓷填充体，延迟陶瓷填充体发生破碎的时间，从而充分侵蚀、墩粗和碎裂高速破片，另一方面用于吸收爆炸冲击波能量和高速破片及陶瓷填充体碎片的残余动能。

在上述方案中，所述前面板、后面板可以采用高强度合金材料、纤维增强复合材料；所述高强度合金材料优选为高强钢、高强钛合金、高强铝合金；所述纤维增强复合材料优选为玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、高强聚乙烯纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料。