[发明专利]一种基于动量偏转的爆炸防护结构及方法

说明书

本发明公开了一种基于动量偏转的爆炸防护结构及方法。本发明在常规防爆装备中引入可偏转的质量块，从而在爆炸过程中引入向心力，改变质量块的动量方向，使得动量无害化；同时该向心力又会对防护设备施加一个向下的作用力，抑制防护设备向上跳飞。本发明防护结构与方法是基于物理规律与材料/结构力学分析提出来的，可有效提高防护设备的安全性与破片防护的可靠性。

技术领域

本发明涉及爆炸防护技术领域，具体涉及一种基于动量偏转的爆炸防护结构及方法，适用于警用、军用、公共安全爆炸防护。

背景技术

近些年来爆炸恐怖袭击事件在国际上频发，给人民生命财产安全带来了巨大的威胁。为了减少爆炸物对周围人员与设施的危害，常在公共场合搭建用于隔档炸弹爆炸的防爆挡墙或布设用于处置疑似爆炸物的防爆容器。

为了提高这些防爆装备的机动性，目前的结构设计多趋向轻量化。基于轻质结构的防爆装备虽具有机动性好、应急响应速度快的优点，但存在以下两点不足：(1)防爆装备因为质量下降在爆炸载荷作用下会提取更多动能，提取更多动能固然有利于削弱爆炸载荷，但一些易碎防爆结构因此会产生诸多高速飞散的碎片，这些碎片因为密度低可能不会具有杀伤性，但依然会向周围环境释放具有潜在二次危害性的冲量；(2)防爆装备在爆炸载荷作用下容易发生向上跳起，从而在装备底部形成破片防护缺口，进而出现破片泄漏；这种危险在爆炸物位于地面时格外明显，一些防爆装备如基于纤维复合材料的防爆围栏多采用内外围栏设计以应对跳飞问题，但这种分离式结构又会拖慢应急响应速度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于动量偏转的爆炸防护结构及方法，一方面可以在不抑制动量提取效应的同时减少二次动能危害，另一方面可以有效抑制防爆装备的跳飞现象。

本发明的基于动量偏转的爆炸防护结构，包括多个质量块，所述质量块通过丝束安装在防护层的背爆面。

较优的，质量块为内部封装有易碎材料的高分子聚合物。

较优的，质量块设置在纤维镂空网兜内，所述纤维镂空网兜与丝束连接。

较优的，所述易碎材料为各颗粒材料、液体或其混合物。

较优的，易碎材料为高分子聚合物颗粒、高分子聚合物泡沫、细沙、无机盐粉末中的一种或其混合；或者为粘度系数低于2MPa·s的液体或液体混合物；或者为上述材料的混合物。

较优的，丝束为聚合物纤维或碳纤维制成。

较优的，质量块均匀布置在防爆装备的背爆面。

较优的，质量块沿着防护层高度方向分布数目≥5，沿着周向分布≥10。

较优的，质量块的总重占防护结构的总重的1/4～1/3。

较优的，还包括高波速结构材料层，所述高波速结构材料层设置在防爆层的背爆面或穿插在防爆层内部结构中，所述丝束一端与质量块连接，另一端与高波速结构材料层连接。

本发明还提供了一种基于动量偏转的爆炸防护方法，在防护层的背爆面设置多个质量块，所述质量块通过丝束与防护层的背爆面连接。

较优的，所述质量块为内部封装有易碎材料的高分子聚合物。

较优的，采用纤维镂空网兜包裹所述质量块；所述丝束与纤维镂空网兜连接。

较优的，所述易碎材料为高分子聚合物颗粒、高分子聚合物泡沫、细沙、无机盐粉末中的一种或其混合；或者为粘度系数低于2MPa·s的液体或液体混合物；或者为上述材料的混合物。

较优的，质量块的总重占防护结构的总重的1/4～1/3。

较优的，在防护层中间或背爆面设置高波速结构材料层，所述丝束固定在高波速结构材料层上。

有益效果：