钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构的制作方法

本发明涉及舰船上层建筑舱壁结构，尤其涉及一种用于抵御反舰导弹战斗部爆炸产生高速破片的承载/防护一体化的舱壁结构。

背景技术：

反舰导弹战斗部爆炸后产生的大量高速破片对舰船上层建筑里的重要设备和人员安全构成巨大威胁，上层建筑的装甲防护日益受到关注。传统的舰船上层建筑为钢结构，重量大、抗冲击吸能特性一般。纤维增强复合材料具有低密度、高比刚度、高比强度、抗冲击能力强等众多优良特性，并且可设计性好、成型方便和可维修性能优异。在满足结构强度和刚度的要求下，纤维增强复合材料可设计成舰船上层建筑舱壁结构。高强聚乙烯纤维增强复合材料是目前投入使用抗弹性能最优异的纤维增强复合材料，但高强聚乙烯纤维复合材料不耐高温，持续的高温会使高强聚乙烯纤维软化烧蚀、从而降低其抗弹性能。可将高强聚乙烯纤维增强材料和隔热材料组合使用。高强聚乙烯纤维增强材料和隔热材料之间的粘结强度与高强聚乙烯纤维增强材料板层间强度相比为弱连接，弱连接界面的抗剪强度低。在高速破片撞击时，靶板弱连接界面容易发生失效从而降低舱壁结构的整体防护性能。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述背景技术存在的不足，提出一种用于上层建筑舱壁结构的钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构，由夹芯板和帽形加强筋组成。所述夹芯板由前面板、缓冲隔热层、高强聚乙烯纤维抗弹层、吸能隔热层、后面板和约束纤维钉组成。所述前、后面板位于夹芯板最外层，提供结构所需的刚度与强度，并具有一定的抗高速破片侵彻能力；所述缓冲隔热层位于前面板与高强聚乙烯纤维抗弹层之间，用于保护高强聚乙烯纤维抗弹层免受高温影响并在高速破片撞击时产生预变形，提高夹芯板抗侵彻性能；所述高强聚乙烯纤维抗弹层用于吸收高速破片动能，抵御高速破片侵彻；所述吸能隔热层位于高强聚乙烯纤维抗弹层与后面板之间，用于保护高强聚乙烯纤维抗弹层能够在高温下保持抗弹性能，并为高强聚乙烯纤维抗弹层变形提供空间；所述约束纤维钉用于贯穿夹芯板，提高夹芯板的层间强度，减少弱界面层间失效，使夹芯板能够充分发挥抗侵彻性能以便更有效抵御高速破片侵彻；所述帽形加强筋用于提高舱壁结构的强度与刚度。

在上述方案中，所述前、后面板可以采用纤维增强复合材料；所述纤维增强复合材料优选为高强度玻璃纤维、高强度碳纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维增强复合材料。

在上述方案中，所述缓冲隔热层、吸能隔热层可以采用容重轻、导热系数小的隔热材料。所述隔热材料优选为气凝胶毡、pvc泡沫、酚醛泡沫塑料和纳基隔热软毡。

在上述方案中，所述高强聚乙烯纤维抗弹层的形状可以采用平板。所述平板优选为方形平板、矩形平板、正六边形平板。

在上述方案中，所述约束纤维钉的材料可以采用纤维增强复合材料。所述纤维增强复合材料优选为高强度玻璃纤维、高强度碳纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维增强复合材料。

在上述方案中，所述约束纤维钉的形状可以采用柱形。所述柱形优选为圆柱形、方柱形和棱柱形。

在上述方案中，所述帽形加强筋的可采用纤维增强复合材料。所述纤维增强复合材料优选为高强度玻璃纤维、高强度碳纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维增强复合材料。

在上述方案中，所述帽形加强筋位于前面板前方或后面板后方，用于提高钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构的强度和刚度。

本发明的钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构充分利用纤维增强复合材料低密度、高比强度、高比刚度和良好的抗冲击性能，利用了高强聚乙烯纤维增强复合材料优异性能同时解决了其不耐高温问题，利用约束纤维钉贯穿提高复合结构的层间强度。在满足舱壁结构刚度和强度要求的同时，大大提高了舱壁结构的承载能力以及抗侵彻性能。

附图说明

图1是本发明钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构主视图。

图2是图1中a-a剖视图。

图3是图1中b-b、c-c剖视图。

图中1-前面板；2-缓冲隔热层；3-高强聚乙烯纤维抗弹层；4-吸能隔热层；5-后面板；6-约束纤维钉；7-帽形加强筋。

具体实施方式

参见图2，本发明所述的钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构由夹芯板和帽形加强筋组成。所述夹芯板由前面板(1)、缓冲隔热层(2)、高强聚乙烯纤维抗弹层(3)、吸能隔热层(4)、后面板(5)和约束纤维钉(6)组成。所述前面板(1)、后面板(5)可以采用纤维增强复合材料，所述纤维增强复合材料可以采用高强度玻璃纤维、高强度碳纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维增强复合材料；所述缓冲隔热层(2)、吸能隔热层(4)可以采用容重轻、导热系数小的隔热材料，所述隔热材料可以采用气凝胶毡、pvc泡沫、酚醛泡沫塑料和纳基隔热软毡。所述高强聚乙烯纤维抗弹层(3)的形状可以采用平板，如方形平板、矩形平板、正六边形平板，最好采用矩形平板。所述约束纤维钉(6)的材料可以采用高强度玻璃纤维、高强度碳纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维。所述约束纤维钉(6)的的形状可以采用柱形。所述柱形优选为圆柱形、方柱形和棱柱形。帽形加强筋(7)可采用纤维增强复合材料。所述纤维增强复合材料优选为高强度玻璃纤维、高强度碳纤维、玄武岩纤维及其混杂纤维增强复合材料。所述缓冲隔热层(2)紧密粘贴于前面板(1)与高强聚乙烯纤维抗弹层(3)之间，所述吸能隔热层(4)紧密粘贴于高强聚乙烯纤维抗弹层(3)和后面板(5)之间。所述帽形加强筋(7)可位于前面板前方或后面板后方，用于提高钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构的强度和刚度。所述约束纤维钉(6)贯穿前面板(1)、缓冲隔热层(2)、高强聚乙烯纤维抗弹层(3)、吸能隔热层(4)和后面板(5)。

技术特征：

技术总结
本发明涉及钉扎型承载/防护一体化高强聚乙烯复合装甲舱壁结构，由夹芯板和帽形加强筋组成。所述夹芯板由前面板、缓冲隔热层、高强聚乙烯纤维抗弹层、吸能隔热层、后面板和约束纤维钉组成。所述前、后面板位于夹芯板两侧，提供结构所需的刚度与强度和一定的抗高速破片侵彻能力；所述缓冲隔热层、吸能隔热层位于面板与高强聚乙烯纤维抗弹层之间，用于保护高强聚乙烯纤维抗弹层免受高温影响；所述高强聚乙烯纤维抗弹层用于抵御高速破片侵彻；所述约束纤维钉用于贯穿夹芯板，提高夹芯板的层间强度，减少弱界面层间失效，使夹芯板能够充分发挥抗侵彻性能以便更有效抵御高速破片侵彻；所述帽形加强筋用于提高舱壁结构的强度与刚度。

技术研发人员：侯海量;方志威;李永清
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：2017.06.19
技术公布日：2019.01.04