一种爆炸容器X光照相窗口防护结构的制作方法

本实用新型涉及爆炸容器应用领域，具体涉及一种爆炸容器X光照相窗口防护结构。

背景技术：

爆炸容器是实验室内进行爆轰研究的关键设备，而X光照相是目前诊断容器内爆轰动作过程的最有效手段。通常地，外部X光通过穿透容器上单独设计的照相窗口实现对容器内实验过程的拍照功能。因此，照相窗口除了需保证其光学穿透性，即在光路方向满足低面密度的要求之外，还需抵御容器内产生的高速破片群和空气冲击波联合作用。

目前，美国、英国的容器照相窗口防护结构均采用轻金属/陶瓷的叠层复合体,即通过前端较厚的轻金属层实现空气冲击波的防护，再通过后端的陶瓷层实现高速破片的防护。需要指出的是，陶瓷因其较高的硬度被广泛认为是防护高速破片的理想材料，但因其缺乏足够的韧性使其在空气冲击波防护上劣势明显；而对于空气冲击波防护，三明治夹芯板被认为是目前最优良的材料，其通过内部高韧性芯体的大范围溃缩实现吸能防护(其比能量吸收效率远高于轻金属材料)，但其较低的硬度又极大限制了其对高速破片侵彻的防护，这也使得其目前没有应用于照相窗口防护领域。因此，如果将轻质的陶瓷和三明治夹芯板进行优化组合，使其分别发挥在高速破片和空气冲击波防护上的巨大优势，实现对高速破片和空气冲击波作用的联合防护，将极大提高照相窗口的防护能力，同时降低窗口面秘密，大力提升X光照相质量。

技术实现要素：

[要解决的技术问题]

本实用新型的目的是解决上述技术问题，提供一种爆炸容器X光照相窗口防护结构。该爆炸容器X光照相窗口防护结构合理的结合了轻质的陶瓷和三明治夹芯板，并对轻质的陶瓷和三明治夹芯板进行了改进，以使该爆炸容器X光照相窗口防护结构在降低照相窗口面密度的同时还能极大提升其防护能力，实现X光照相质量的提高。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本实用新型采取以下技术方案：

一种爆炸容器X光照相窗口防护结构，它包括前端的抗破片侵彻组件和后端的抗空气冲击波组件两部分，所述抗破片侵彻组件和抗空气冲击波组件之间还设置有转换层；所述抗破片侵彻组件为铝壳体包裹陶瓷的叠层复合体；所述抗空气冲击波组件为三明治夹芯板；所述转换层是由石墨烯材料制备而成。

本实用新型更进一步的技术方案，所述铝壳体包裹陶瓷的叠层复合体中包裹的陶瓷为氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷或碳化硅陶瓷。

本实用新型更进一步的技术方案，所述三明治夹芯板为波纹夹芯板或蜂窝夹芯板。

本实用新型更进一步的技术方案，所述抗破片侵彻组件的厚度＞抗空气冲击波组件的厚度＞转换层的厚度。

本实用新型更进一步的技术方案，所述爆炸容器X光照相窗口防护结构整体为圆柱体、正方体或长方体。

本实用新型的爆炸容器X光照相窗口防护结构，其主要包括前端的抗破片侵彻组件和后端的抗空气冲击波组件两部分，两部分之间设计有转换层，能将破片对前端组件的点作用转化为对后端组件的面作用，从而充分利用各组件的吸能优势。

所述抗破片侵彻组件和抗空气冲击波组件之间还设置有转换层，该转换层使抗破片侵彻组件和抗空气冲击波组件联合作用，实现照相窗口的防护。

本实用新型与现有技术相比，具有以下的有益效果：

与现有X光照相窗口防护结构即轻金属/陶瓷的叠层复合体相比，本实用新型的窗口防护系统除了前端铝壳体包裹陶瓷的破片防护组件外，还引入了目前对空气冲击波防护最为有效的三明治夹芯板作为后端组件，并且通过石墨烯转换层将高速破片对前端组件的点作用转换为对三明治夹芯板的面作用，充分利用各组分的吸能优势。一方面，该结构中所用材料均具有低密度、高强度的特点，能实现照相光路面密度的降低；另一方面，结构前端的陶瓷能实现对破片的有效防御，而后端的三明治夹芯板增加了结构整体的韧性，能通过其芯体的整体溃缩实现对空气冲击波的防御；此外，中间的石墨烯转换层能快速将破片对结构的点作用转换为面作用，提升结构整体的吸能效率。因此，本实用新型的爆炸容器X光照相窗口防护结构在降低照相窗口面密度的同时还能极大提升其防护能力，为X光照相质量的提高奠定了基础。

附图说明

图1为本实用新型爆炸容器X光照相窗口防护结构的切面示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的实施例对本实用新型作进一步的阐述和说明。

实施例：

一种如图1所示的爆炸容器X光照相窗口防护结构，它包括前端的抗破片侵彻组件1和后端的抗空气冲击波组件3两部分，所述抗破片侵彻组件和抗空气冲击波组件之间还设置有转换层2；所述抗破片侵彻组件为铝壳体包裹陶瓷的叠层复合体；所述抗空气冲击波组件为三明治夹芯板；所述转换层是由石墨烯材料制备而成。

本实用新型更进一步的技术方案，所述铝壳体包裹陶瓷的叠层复合体中包裹的陶瓷4为氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷或碳化硅陶瓷。

本实用新型更进一步的技术方案，所述三明治夹芯板为波纹夹芯板或蜂窝夹芯板。

本实用新型更进一步的技术方案，所述抗破片侵彻组件的厚度＞抗空气冲击波组件的厚度＞转换层的厚度。

本实用新型更进一步的技术方案，所述爆炸容器X光照相窗口防护结构整体为圆柱体、正方体或长方体。

本实用新型结构通过低密度的前端破片防护组件和后端冲击波防护组件联合工作，实现照相窗口防护。对于作用于防护结构的高速破片，其将首先接触前端的硬质陶瓷，陶瓷在自身碎裂的同时也能使破片钝化、碎裂；同时，外层的铝壳使得这些碎片不能四处飞散，而是整体作用于中间的石墨烯转换层，石墨烯层显著的横观各向同性特征使得局部的应力波以极快的速度传递到整个石墨烯面层。最后实现对三明治夹芯板的整体压缩，从而最大限度发挥结构的吸能能力。计算表明，石墨烯层的面内应力波传播速度高达22km/s。对于作用于防护结构的空气冲击波，由于后端的三明治夹芯板是整个结构中韧性最高的部分，因此空气冲击波将整体压缩夹芯板，通过其溃缩吸收冲击能量。

本实用新型的结构吸能特点为：(1)高速破片能首先接触到硬质陶瓷，使其碎裂、钝化，以降低其破坏能力；(2)在使破片钝化碎裂的过程中，陶瓷自身的大范围碎裂能吸收较大部分能量；(3)陶瓷整体被包括在铝壳内，碎裂后不能四处飞散，碎片间的快速相互摩擦也能带走部分能量；(4)石墨烯转换层将破片侵彻的点作用转换为对后端夹芯板的面作用，从而降低作用力；(5)三明治夹芯板的大范围溃缩能吸收较大部分能量。

尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，上述实施例仅为本实用新型较佳的实施方式，本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。