[发明专利]一种舰船舷侧柔性抗破片侵彻层及制作方法

权利要求书

1.一种舰船舷侧柔性抗破片侵彻层，其特征在于：采用玻璃纤维网格布层与聚脲层交替分布，所述玻璃纤维网格布层层数为a，所述聚脲层层数为b，聚脲层和玻璃纤维网格布层的数量关系为a＝b-1；聚脲层的厚度为玻璃纤维网格布层的1.5倍；

所述玻璃纤维网格布层、聚脲层均能起到防止破片侵彻的作用；

所述玻璃纤维网格布层与聚脲层交替分布，利用所述聚脲和玻璃纤维网格布的复合材料提升舰船舷侧的防护效果，加强舷侧液舱对于破片侵彻的防护，降低破片动能；

所述柔性抗破片侵彻层在外部发生爆炸时，有效的提升船舰舷侧防护的可靠性和安全性，保护空舱-液舱-空舱不受破坏，降低舰船维修成本；

所述玻璃纤维网格布层还用于对入射速度进行衰减，且起到耐高温作用；

所述聚脲层还用于减缓破片冲击的作用，起到少量吸收动能作用，在提升防护能力的同时，减少防护涂层的厚度与成本；

所述玻璃纤维网格布的单个网孔尺寸应大于或等于5mm*5mm，且单个玻璃纤维层的网格布数目应为3-5层，以保证层与层之间的连接性；

所述舰船舷侧柔性抗破片侵彻层的制作方法为：

步骤1：根据导弹战斗部爆炸破片形成理论，计算爆炸产生破片的速度和质量；玻璃纤维网格布层的厚度通过下述方法得到，

破片的速度计算公式为：

式中，E为战斗部装药的特征能量；计算为其中De为装药爆速,C和M分别是TNT和壳体的质量；

破片的质量计算公式为：

式中，Bx为炸药的爆炸常数，h_s和d_i分别是战斗部壳体的平均厚度和平均内径；破片的初始动能计算式为：

柔性防护层的能量吸收率为：

式中，E_a为柔性抗破片侵彻层吸收的能量；v_r为破片的剩余速度；

步骤2：根据柔性抗破片侵彻层目标能量吸收率，确定破片穿过柔性抗破片侵彻层的能量耗散，计算破片的剩余速度；根据目标能量吸收率值，计算出破片经过柔性抗破片侵彻层后的剩余速度为：

对于抗侵彻层的抗冲击性能，采用面密度确定其能量吸收能力，柔性抗破片侵彻层整体面密度为：

d＝∑h_i×ρ_i

式中，d为面密度，h_i为第i层材料板的厚度，单位是m，ρ_i为第i层材料板的密度，单位是kg·m^-3

步骤3：根据复合材料分层面密度计算公式，确定由聚脲和玻璃纤维网格布组成的复合抗侵彻层的面密度；面密度吸收能为E_α,计算公式为：

步骤4：根据破片的初始速度和剩余速度，结合经验面密度吸收能，得出面密度吸收能与层厚度的关系计算式；由于共有a聚脲层和b层玻璃纤维网格布层，且聚脲层厚度设置为玻璃纤维网格布层的1.5倍，所以计算公式为：

式中h₁为聚脲层的厚度，ρ₁为聚脲层的密度，h₂为玻璃纤维网格布层的厚度，ρ₂为玻璃纤维网格布层的密度；

由总层厚h，以及h₁＝1.5h₂计算出聚脲与玻璃纤维网格布层的层数为：

步骤5：根据层厚、层数与总厚度的关系，结合面密度吸收能计算式，联合推导出聚脲和玻璃纤维网格布的层数与单层层厚；根据面密度吸收能，得出厚度计算公式为:

为实现保证舰船防护能力的基础上，尽可能减轻涂层厚度，以达到减轻自重和减小体积的目的，同时通过后续提升涂层厚度进一步提升防护等级，柔性扛侵彻层总厚度h在满足最高防护等级的前提下，其值应不超过目前最高防护等级涂层厚度的90％；

步骤6：根据步骤5确定的聚脲和玻璃纤维网格布的层数与单层层厚，制作舰船舷侧柔性抗破片侵彻层。

2.如权利要求1所述的一种舰船舷侧柔性抗破片侵彻层，其特征在于：所述聚脲层的总面积应大于玻璃纤维网格布层，以保证此抗侵彻层的连接性。

3.如权利要求1所述的一种舰船舷侧柔性抗破片侵彻层，其特征在于：工作方法为，当舰船舷侧受到攻击时，其设置的聚脲以及玻璃纤维网格布的复合材料可以有效的提升舰船舷侧的防护效果，可以很好的加强舷侧液舱对于破片侵彻的防护，降低破片动能；因此，在液舱外板上增加柔性抗破片侵彻层，在外部发生爆炸时，防止破片的侵彻，有效的提升船舰舷侧防护的可靠性和安全性；有效保护空舱-液舱-空舱不受破坏，从而降低舰船受爆后的维修成本；同时，由于聚脲的加入，能够减少爆炸过程中破片的飞散；

玻璃纤维增强的聚脲层起到吸收能量、减少碎片飞散的作用；聚脲层与玻璃纤维网格布组成的增强聚脲-玻璃纤维网格布复合材料，能够有效地提升舰船舷侧的抗破片侵彻性能，同时可以起到降低涂层厚度，减少加工成本的作用。