[发明专利]分级耗能复合抗爆防护装甲及其制备

说明书

本发明提供了分级耗能复合抗爆防护装甲及其制备。所述防护装甲依次由防护金属板I、聚脲涂层、能量处理层和防护金属板II组成。能量处理层由粘弹阻尼层、高强度弹簧和金属吸能管组成，粘弹性阻尼层包括粘弹性阻尼层I、粘弹性阻尼层II和粘弹性阻尼层III。粘弹性阻尼层I位于聚脲涂层的内侧，粘弹性阻尼层II位于防护金属板II的内侧，粘弹性阻尼层III位于吸能管内部。高强度弹簧的一端固定在粘弹性阻尼层I中，另一端通过粘弹性阻尼材料III固定在金属吸能管中。金属吸能管远离高强度弹簧的一端固定在粘弹性阻尼层II中。所述防护装甲实现了同等防护等级下的轻量化，克服了传统结构一次性防护的缺陷，提高了被防护结构的安全性。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种防爆装甲，具体地说，涉及一种军用防护领域的分级耗能复合抗爆防护装甲。

背景技术

近年来，随着武器装备技术的迅速发展，国际政治形势的变化，各国军队在反恐作战中经常遭受恐怖分子汽车炸弹、地雷、简易爆炸装置(IDE)的攻击，来自这些武器爆炸所带来的冲击波会对车辆及内部乘员造成严重损伤。

防爆结构的研究主要集中在两个方面，一方面是基于材料本身的吸能特性，也就是利用材料变形吸收能量或提高材料损耗因子的原理研究新材料。如通过加装附加防爆装甲实现对军用运输车的防护。这种方法可以有效的提高车辆的安全性，但附加装甲会大幅度增加运输车辆自重，从而使车辆的机动性大幅度下降，其运载量也受到一定限制。另一方面是利用反动量原理抵抗来袭爆炸波，设计复杂的结构。比如通过采用V形车底结构分散爆炸冲击能量，减小车身底部爆炸冲击压力，从而提高车辆的防地雷能力。目前，越来越多的现代防地雷车辆均采用类似的车底结构，然而由于军用车辆对野外通过性有较髙要求，车身底部安装V形防护结构往往导致离地间隙减小，从而使得车辆重心位置往往较高，造成车辆操作稳定性降低。而针对车厢内人员，目前大多采用优化座椅的方式，设计耗能座椅对乘客进行保护。

为了解决上述问题，发明专利201510211687.8公开了“一种防爆炸波复合装甲结构”，所述复合装甲结构从外向内依次包括超材料层、结合层、吸能缓冲层；其中，超材料层与吸能缓冲层通过结合层优化结合，其中超材料层为金属-非金属球体系统组成的微结构。每一个微结构是一个冲击振动吸收器，其内部共振器的共振频率与爆炸冲击波特定频率接近，使来袭冲击波从反射。因此，该发明所述的防爆结构一方面通过超材料层的微结构设计，可以阻挡爆炸波中超压峰值附近区域的冲击波；另一方面通过吸能缓冲层吸收爆炸压力波，从而提高了结构的防爆能力。然而，对于爆炸所带来的大变形，结构只能通过吸能缓冲层的压溃变形而达到吸能效果，因而该结构只能抵抗单次爆炸；一旦吸能层吸能破坏后，该结构的吸能作用将大幅度下降。此外，对于接触式爆炸以及高速撞击等高应变率的应力集中作用，超材料层极容易发生脆性破坏，从而使结构的防护性能大幅度下降。

此外，传统吸能管通过压溃变形，能够吸收一定的能量，但由于其本身吸能原理的限制，吸能管只能进行单次防护。高强度弹簧往通常作为车辆的减振装置，其吸能效果较差，一般用于提高车辆稳定性，而未见用于吸能。传统聚脲材料则多用于基材的防护领域，多用于防水、防腐以及车辆耐磨等领域。三者的应用领域差别较大，目前尚没有三者结合组成吸能或耗能结构的相关报道。

发明内容

针对现有技术中防爆装甲所存在的问题，本发明提供了分级耗能复合抗爆防护装甲。所述防护装甲不仅实现了同等防护等级下的轻量化，而且克服了传统结构一次性防护的缺陷，大幅度提高了被防护结构的安全性。

本申请的技术方案：