[发明专利]一种盾状尾节式仿生变向防弹头盔

说明书

一种盾状尾节式仿生变向防弹头盔，从头盔的外表层到内表层依次包括四个盾状尾节表层、仿生变向层和内部缓冲层，四个盾状尾节表层平稳过度到防弹头盔外围迎弹面上，盾状尾节表层、仿生变向层和内部缓冲层通过热压罐成型法360°等静压成型，盾状尾节表层为通过3D打印技术中的激光选区烧结技术将氧化铝陶瓷打印成两个盾状尾节对称拼接结构，本发明借鉴了雀尾螳螂虾的鳌棒结构和盾状尾节结构，盾状尾节表层在与弹丸撞击中盾状尾节龙骨状突起向内弯曲吸收大量能量，同时起到改变弹丸方向、降低冲击动能的作用，极大的增加了防弹插板抗穿透能力，多层结构整体刚度大，受到弹丸冲击时整体变形量小，重量较轻，便于携带和佩戴，增加了舒适性。

技术领域

本发明涉及防弹装备技术领域，特别涉及一种盾状尾节式仿生变向防弹头盔。

背景技术

防弹头盔是一种单兵作战头部安全防护的重要装备，目前传统的防弹头盔均采用UHMWPE纤维复合材料或芳纶纤维复合材料采用热压成型制备，该单一材质的防弹头盔鉴于材质自身的物理特性存在诸多问题，例如UHMWPE纤维复合材料的高温蠕变问题严重，弹丸侵彻防护过程的整体变形量较大；芳纶纤维复合材料的抗紫外老化问题严重，影响整体头盔的使用寿命和安全性。为了改善这些问题，研究者尝试采用碳纤维与以上纤维复合组成叠层组合结构的防弹头盔以解决防弹和服役过程中的刚性和耐老化问题，得到了较好的效果，然而这些头盔的防护级别一直得不到有效提升，仅仅停留在手枪弹丸的防御水平。而面对冲锋枪或者自动步枪或半自动步枪的弹丸侵撤，则没有较有效的防护性能。

螳螂虾尾部向上卷起的盾状结构被称为“尾节”，可以保护其免受竞争对手强有力的“肘击”。

微型甲壳类动物螳螂虾是海洋中最活跃的动物之一，它们总是在栖息地互相攻击。然而，这种生物却拥有动物王国中最致命的武器之一，即被称为“dactyl club”(类似胳膊肘)的附体，它可以轻易敲碎蛤壳，因此非常危险。

不过万物总是相生相克，当你遭到完美武器攻击时该如何保护自己？答案就是使用完美盾牌，螳螂虾就是如此。它们的尾部进化出特殊的盾牌，叫做“尾节”(telson)，可以应对同类的攻击。

螳螂虾的盾状尾节是个多尺度结构，外部有脊，内部则像螺旋楼梯。研究人员已经解开了尾节的秘密，并基于这种特殊构造开发出一种新型轻质、耐冲击材料，可用于体育、航天和许多其他领域。

研究人员称，有些种类的螳螂虾栖息在珊瑚礁洞穴中，因其拥有强有力的“dactylclub”，为此又被送绰号“锤击者”。由于适合居住的洞穴数量有限，为此螳螂虾之间的争夺非常激烈。在此过程中，螳螂虾利用它们的尾节来保护自己免受毁灭性打击。

研究人员对两种类型的尾节型建筑及其内部结构进行研究，并对每种类型的结构进行了机械测试。他们在特殊的屏蔽层中发现了一种螺旋状结构，它可以防止裂缝扩大，并最终吸收撞击产生的大量能量，以避免建筑受到灾难性的破坏。

这种螺旋状或扭曲的胶合板状结构，与研究人员之前在“锤击者”的dactyl club中发现的结构也十分相似，这种结构可以让螳螂虾在不伤害自身的情况下击穿蛤壳。

研究人员表示：“十多年来，我们始终在研究螳螂虾的这种致命武器。我们意识到，如果这些生物以如此惊人的力量相互攻击，尾节就必须充当起完美盾牌的角色。最有效的材料结构(螺旋状)再加上巧妙的几何结构，这是大自然发现的另一个成功的解决方案。”

研究人员还通过对尾节进行机械测试，以及对其结构进行3D打印复制，揭示了一种名为“龙骨状突起”的高度弯曲脊功能。他们表示:“当我们观察龙骨状突起时，很明显，它们会使尾节沿着长轴变硬。然而，我们发现，当外力垂直于长轴施加压力时，龙骨状突起也允许尾节向内弯曲。这使我们能够发现这些脊状结构的隐藏功能，即在撞击中吸收大量能量。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中所述的问题和不足，提供一种盾状尾节式仿生变向防弹头盔。