[发明专利]一种波纹环形柔性复合防爆装置

权利要求书

1.一种波纹环形柔性复合防爆装置，其特征在于：包括共轴嵌套的内筒状结构和外筒状结构；内筒状结构包括截面为梯形的内纤维波纹板（1）和填充在内纤维波纹板（1）胞元中的内柔性泡沫（2）；外筒状结构包括截面为倒梯形的外纤维波纹板（3）和填充在外纤维波纹板（3）胞元中的外柔性泡沫（4）；内纤维波纹板（1）和外纤维波纹板（3）的胞元个数相同；

复合防爆装置的高度与外径的比值为0.6:1~1.5:1，内径与外径的比值为0.5:1~0.9:1；

所述内纤维波纹板（1）完全展开后形成的圆筒外径为内筒状结构外径的1.5~2.5倍；所述外纤维波纹板（3）完全展开后形成的圆筒外径为外筒状结构外径的1.5~2.5倍；

的取值为0.6~4.8，的取值为0.6~4.8，的取值为0.8~2，的取值为0.8~2，的取值为1.1~1.8；的取值为0.75~1.2；

其中，为内纤维波纹板（1）单个胞元的波纹腹板宽度，为内纤维波纹板（1）单个胞元的波纹翼缘宽度，为内纤维波纹板（1）波纹高度；为外纤维波纹板（3）单个胞元的波纹腹板宽度，为外纤维波纹板（3）单个胞元的波纹翼缘宽度，为外纤维波纹板（3）波纹高度；

所述防爆装置在爆炸冲击波及破片加载下的防护过程如下：

第一阶段：冲击波到达内筒状结构，冲击波在空气与内筒状结构的交界面处发生反 射透射，以应力波的形式继续传播入内筒状结构中；其中内纤维波纹板（1）的波速更高，应力波在内纤维波纹板（1）内部更快地传播至更大的面积，内柔性泡沫（2）与内纤维波纹板（1）形成多个分界面，这些分界面提高了应力波反射透射次数，增大了内柔性泡沫（2）内部的应力波传播效率，爆炸冲击能在内纤维波纹板（1）和内柔性泡沫（2）中被大量耗散；

第二阶段：冲击波通过内筒状结构的能量耗散后，衰减为峰值压力较低、持续时间更长的扰动，这些扰动推动外筒状结构中的外纤维波纹板（3）向远离爆源的方向扩展，从初始的波纹折叠结构膨胀为半径更大的环形防护网，同时外筒状结构中的外柔性泡沫（4）在外纤维波纹板（3）的径向约束下，进一步被冲击扰动压实，外筒状结构实现二次冲击能耗散；

第三阶段：破片在爆炸冲击能的驱动下飞散到外纤维波纹板（3）处，此时外纤维波纹板（3）由于第二阶段的预先扰动已经获得了可观的初始速度，此速度与对应破片的径向飞散速度的方向一致，因而两者之差的相对速度为外纤维波纹板（3）需防护的破片速度；同时由于冲击波衰减速度较快，扩展后的外纤维波纹板（3）环所处位置的冲击波强度已衰减70%及以上，此刻的外纤维波纹板（3）受到冲击波预加载破坏程度较低，可以较好地发挥其自身的抗破片侵彻的性能优势；

综上，所述防爆装置实现了对爆炸冲击波和破片载荷进行时空解耦化的载荷针对性防护。

2.如权利要求1所述的一种波纹环形柔性复合防爆装置，其特征在于：所述内纤维波纹板（1）和外纤维波纹板（3）的材质分别为超高分子量聚乙烯、芳纶纤维、碳纤维或防弹纤维。

3.如权利要求1所述的一种波纹环形柔性复合防爆装置，其特征在于：所述内柔性泡沫（2）和外柔性泡沫（4）的材质为多孔多聚物泡沫。

4.如权利要求1所述的一种波纹环形柔性复合防爆装置，其特征在于：所述内柔性泡沫（2）和外柔性泡沫（4）的材质分别为聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯或酚醛。

5.如权利要求1所述的一种波纹环形柔性复合防爆装置，其特征在于：所述内纤维波纹板（1）与内柔性泡沫（2）的质量比为0.6:1~0.9:1；所述外纤维波纹板（3）与外柔性泡沫（4）的质量比为0.6:1~0.9:1。

6.如权利要求1所述的一种波纹环形柔性复合防爆装置，其特征在于：所述内纤维波纹板（1）和外纤维波纹板（3）的总质量与爆炸物的TNT当量之比为25:1~35:1。

7.如权利要求1所述的一种波纹环形柔性复合防爆装置，其特征在于：所述内纤维波纹板（1）与外纤维波纹板（3）的质量比为1:1~1:10。