[发明专利]一种多级拓扑蜂窝材料填充柔性夹芯防爆圆筒

说明书

本发明属于防爆产品技术领域，本发明提供一种多级拓扑蜂窝材料填充柔性夹芯防爆圆筒，包括：在防爆圆筒中靠近爆心位置的外周填充多级蜂窝拓扑材料，在所述多级蜂窝拓扑材料外设有泡沫缓冲材料，在所述泡沫缓冲材料两侧均使用柔性纤维复合材料作为保护体。本申请通过结构性材料的提前介入，快速衰减爆轰产物压力，最大限度降低爆轰产物的有效作用范围，并同时降低冲击波峰值超压和毁伤范围，避免产生二次杀伤；尽早衰减破片初始动能，更大限度地降低弹药所携带的破片杀伤威力。

技术领域

本发明属于防爆产品技术领域，尤其涉及一种多级拓扑蜂窝材料填充柔性夹芯防爆圆筒。

背景技术

近年来，世界各地恐怖活动日益频繁，恐怖分子异常猖獗，严重威胁广场、火车站、机场等公共场所的安全。为及时处理爆炸物或可疑爆炸物，车站、机场等公共场所一般布置能够处理紧急情况的防爆罐。防爆罐是指限制结构内部爆炸所产生的爆轰产物、爆炸冲击波和破片，有效保护人员、设备和环境安全的爆炸防护设备。

现有技术方案：现有的防爆罐普遍为刚性结构体，一般采用较厚的高强度钢作为壳体材料，利用壳体的高阻抗反射大部分冲击波，将爆炸能量进行分散转移，具有较好的防护性能。但同时也存在防爆罐重量大、不能进行快速转移和方便携带的问题，且内部爆炸容易造成防爆罐壳体破裂而对周围目标造成二次伤害。一些学者基于此问题对防爆罐材料进行了改良，专利一种变截面梯度泡沫夹芯圆筒防爆结构提出了采用夹芯多孔结构，专利一种圆柱形高分子材料复合柔性防爆罐及其制备方法提出了高分子增强复合材料的柔性，或专利一种刚柔结合防爆结构及制备方法提出了刚柔结合型防爆罐壳体，进一步衰减了冲击波压力，降低二次伤害风险，提高了防爆罐的防护性能。

尽管如此，高能炸药爆炸所产生的爆轰产物压力极高(约20～40GPa)，炸药爆炸所产生的爆轰产物的作用范围是装药半径的10-15倍，在有限空间内对材料的破坏效果明显，且爆轰产物在无障碍时的膨胀与收缩脉动过程有利于冲击波传播。而现有的防爆罐设计均未考虑对爆轰产物的有效阻隔。另外，仅依靠壳体材料对弹药爆炸产生的破片动能衰减效果也有限。

发明内容

现有技术方案没有解决在有限爆炸空间内对爆轰产物压力及破片动能的迅速衰减，导致防爆罐的防护效果仍然有限。本申请通过结构性材料的提前介入，快速衰减爆轰产物压力，最大限度降低爆轰产物的有效作用范围，并同时降低冲击波峰值超压和毁伤范围，避免产生二次杀伤；尽早衰减破片初始动能，更大限度地降低弹药所携带的破片杀伤。

本申请的目的在于提供一种多级拓扑蜂窝材料填充柔性夹芯防爆圆筒，在防爆圆筒中靠近爆心位置的外周填充多级蜂窝拓扑材料，在所述多级蜂窝拓扑材料外设有泡沫缓冲材料，在所述泡沫缓冲材料两侧均使用柔性纤维复合材料作为保护体。

作为优选，所述多级蜂窝拓扑材料的结构为一级蜂窝、二级蜂窝或更高级蜂窝中的一种。

作为优选，所述多级拓扑蜂窝材料是指在普通六边形蜂窝材料的六个角上增加更小尺寸的几何六边形结构而形成的多级结构。增加一级结构叫做一级蜂窝，增加两级结构叫做二级级蜂窝，增加几级结构就叫做几级蜂窝。

作为优选，所述多级蜂窝拓扑材料选择铝合金、钢、钛合金中的一种或几种材料制备而成。多级蜂窝拓扑材料为延性较好、强度较大的金属材料，如铝合金、钢、钛合金等。

作为优选，所述柔性纤维复合材料是由EF80柔性环氧树脂基质与纤维复合材料增强体制备而成。其在爆炸载荷和弹道侵彻条件下的变形性能和吸能效果较传统硬质纤维复合材料更加优异。所述柔性纤维复合材料较传统硬质热固性纤维复合材料具有更好的柔韧性和抗侵彻性能，依靠自身的大变形对破片动能和冲击波能量的吸收效果更好。

作为优选，所述纤维复合材料增强体选择碳纤维、玻璃纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的一种。

作为优选，所述泡沫缓冲材料为闭孔型或开孔型金属泡沫、聚氨酯泡沫。

与传统方案相比，本申请提供的方案的基础是：