双锥台嵌挤预应力约束遮弹层制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，主要由双锥台填充块和与其匹配约束的套箍装配而成。采用两个对扣的套箍分别装配在双锥台填充块的两锥台面上，套箍的内圈和对应锥台的外锥面之间通过锥面配合楔紧，两锥台的套箍之间固定连接。本实用新型专利技术在室温条件下对陶瓷、混凝土、玻璃等脆性材料施加径向预应力或者三向预应力非常简便，适合各种尺寸的防护构件施加预应力，还可以采用更加轻质高强的纤维增强聚合物作为约束材料，在一定程度上减少套箍壁厚的不均匀性，节省材料，并且具有限位的作用，当预应力约束块任意一面受到冲击时，两个对扣的套箍均能有效防止锥台从套箍中脱出。脱出。脱出。

【技术实现步骤摘要】
双锥台嵌挤预应力约束遮弹层


[0001]本技术涉及一种双锥台嵌挤预应力约束遮弹层。

技术介绍

[0002]随着反装甲武器装备的不断升级和发展，以及人工智能自动瞄准枪械的开发和应用，对坦克、步兵战车、防弹车等装甲设备的防护性能以及防护结构提出更为严峻地挑战，研发更轻盈、更有效的防护装甲和防护结构任重道远。自 Wilkins等人对陶瓷薄板、有限厚度的铝背板进行小长径比穿甲弹试验这一开创性研究工作以来，在过去的几十年里，陶瓷装甲的抗弹性能研究一直受到大家的关注。由于陶瓷材料(如Al2O3、B4C、SiC、TiB2和AlN等)具有低密度、高硬度、高抗压强度等特点，能够有效地钝化和磨蚀弹丸，结合韧性背板对碎片动能的吸收，显著提高了装甲的抗侵彻性能，使得陶瓷复合装甲得到广泛地应用。然而，由于陶瓷为低韧性和低抗拉强度的脆性材料，其在弹体的冲击下很容易出现崩塌和飞溅等现象，如果采用韧性材料对其进行约束，这种现象可以得到显著的改善。
[0003]研究表明，高强度、高硬度分块陶瓷靶在侧向板的约束下，弹丸侵彻过程中产生的约束力有效遏制陶瓷靶的裂纹扩展，提高陶瓷靶的抗侵彻性能。随着研究的深入，陶瓷靶在侧向板约束的基础上进一步施加双轴预应力(围压)，其静态、动态强度以及硬度都随着预应力的增大而增大。施加在陶瓷靶上的预应力可以抵消弹丸局部冲击瞬态拉应力，有效抑制靶体内部裂纹萌生和扩展。即使在高速冲击下陶瓷内部发生断裂或者破碎，但各裂块之间挤压紧密，只有裂纹而没有扩容，使得破碎陶瓷区域内部存在更大的侵彻阻力，十分有效的提高陶瓷的抗侵彻和抗冲击性能。
[0004]而目前分块陶瓷预应力约束主要采用机械挤压法和热装法。机械挤压法是在陶瓷面板面内方向推动侧向板直接挤压陶瓷板的侧面，对陶瓷施加横向预应力；热装法是将存在盈差的陶瓷块和金属约束环在高温下装配，热膨胀系数较大、收缩更快的金属在整体降温后压缩陶瓷施加预应力，如申请号为 201810777211.4的中国专利申请公开的一种约束陶瓷
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金属复合防弹装甲板及其制备方法。但这些方法对陶瓷材料施加预应力比较困难，对耐热性能较差的混凝土和玻璃等脆性材料进行分块预应力约束更为困难。
[0005]申请号为202010591444.2的中国专利技术专利申请公开了一种用于复合装甲结构的预应力约束块，通过单锥台填充体与约束环锥面配合而楔紧，对填充体施加径向预应力，可以在室温条件下实现对陶瓷、混凝土或者玻璃等填充材料施加预应力。但是由于单锥台填充体从约束环的大端口推入后，如果单锥台没有得到有效的固定，在冲击荷载作用下，填充台体容易松动，可能从约束环的大端口移动或者弹出，造成预应力损失，对抗多发打击性能造成不利影响。而且对于外侧面与端面垂直的约束环(套箍)，其侧壁由大端口至小端口逐渐增厚，约束环越高，两个端口的壁厚差距越大。因此对于较厚的约束块，约束环的大端口与小端口壁厚差距过大，将会造成材料的浪费和预应力分布过度不均匀。

技术实现思路

[0006]本技术解决的技术问题是：针对现有防弹装甲结构存在的上述问题，提供一种新型的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层。
[0007]本技术采用如下技术方案实现：
[0008]双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，包括双锥台填充块以及对双锥台填充块进行嵌挤的套箍，所述双锥台填充块包括同轴的两个反向锥台，所述双锥台填充块的两个反向锥台以大端面相连接，构成中间大两端小的双平截头体，两个反向锥台的外锥面上分别环绕套装有套箍，所述套箍具有与对应锥台的外锥面相同形状的内圈，所述套箍的内圈和对应锥台的外锥面之间通过锥面配合楔紧；两个锥台的套箍之间固定连接。
[0009]作为本技术的一种优选方案，所述套箍为筒形套箍，所述筒形套箍具有两端开口的连续贯穿筒腔，所述筒形套箍与对应锥台楔紧到位后，对应锥台的小端端面与筒形套箍的筒腔端面平齐。
[0010]作为本技术的又一种优选方案，所述套箍为槽式套箍，所述槽式套箍的筒腔大端开口，小端通过面板封闭，所述槽式套箍与对应锥台楔紧到位后，对应锥台的小端端面与面板抵接。
[0011]上述方案中的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，进一步的，所述双锥台填充块的两个反向锥台的小端与面板之间垫设容留层或缓冲垫层。
[0012]作为本技术的又一种优选方案，所述套箍为卡边套箍，所述卡边套箍的筒腔大端开口，小端圆周设置环形卡边，所述槽式套箍与对应锥台楔紧到位后，对应锥台的小端端面通过环形卡边限位。
[0013]在本技术的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层中，优选的，所述双锥台填充块分别对应两个反向锥台的套箍之间通过焊接或粘结固定。
[0014]上述方案中的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，进一步的，楔紧的所述双锥台填充块和套箍外设置包裹层。
[0015]在本技术的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层中，优选的，所述套箍周向延伸设置锚固板，同一双锥台填充块上分别对应两个反向锥台的套箍锚固板上设有一一对应的螺孔，所述套箍之间通过穿过锚固板上螺孔的螺栓固定连接。
[0016]上述方案中的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，进一步的，若干所述套箍排列设置在约束框架上，两组约束框架上对应的套箍分别套装在若干锥台填充块的两个反向锥台上，所有套箍通过约束框架上设置的锚固板进行固定连接。
[0017]上述方案中的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，进一步的，所述双锥台填充块的锥台外侧壁和套箍的内圈壁分别为相匹配的圆锥面，或相匹配的多边形棱锥面，所述双锥台填充块朝外的锥台小端面为平面或外凸面。
[0018]上述方案中的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，进一步的，所述双锥台填充块表面包裹纤维增强聚合物或者金属薄板形成表面加固层。
[0019]本技术将两个对扣的套箍配合双锥台填充块，将双锥台填充块推入上下的套箍内，两者通过锥面配合相互楔紧，套箍施加锥台填充块侧面的预应力随着推入深度的增大而增大。然而双套箍预应力约束双锥台填充块在受到高速冲击后，两个套箍之间的接缝非常容易形成约束块的薄弱带，继而引发断裂破坏，因此为了防止填充块在接缝处破坏，最
好通过冷焊接或者粘结包裹层连接两个套箍，使两个套箍连为整体起到更好的约束作用。除了通过焊接或者粘结的方法，还可以通过螺栓锚固方式连接套箍，而通过螺栓的松紧可以更为方便的调整预应力的大小，容易实现三向预应力约束。采用螺栓锚固连接一般需要在套箍外侧设置螺孔的锚固板，用于锚固各个组件。所述的焊接可以采用激光、电弧等冷焊技术快速焊接，以减少温度对套箍强度的影响。
[0020]对于不同的套箍种类有不同的约束效果，本技术采用的套箍种类有筒形套箍、槽式套箍、卡边套箍。筒形套箍存在侧板而无面板，能够提供侧向预应力约束；槽式套箍是筒形套箍自带面板一体式约束构件，跟另一个槽式套箍组合使用，可以实现三向预应力约束；卡边套箍是将槽式套箍的面板中心区域开小于面板尺寸的孔，在套箍小端形成圆环卡边，主要提供侧向预应力约束，留有一圈卡边用于支撑和固定约束锥台填充块，增加锥台填充块的抗弯和抗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，其特征在于：包括双锥台填充块以及对双锥台填充块进行嵌挤的套箍，所述双锥台填充块包括同轴的两个反向锥台，所述双锥台填充块的两个反向锥台以大端面相连接，构成中间大两端小的双平截头体，两个反向锥台的外锥面上分别环绕套装有套箍，所述套箍具有与对应锥台的外锥面相同形状的内圈，所述套箍的内圈和对应锥台的外锥面之间通过锥面配合楔紧；两个锥台的套箍之间固定连接。2.根据权利要求1所述的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，其特征在于：所述套箍为筒形套箍，所述筒形套箍具有两端开口的连续贯穿筒腔，所述筒形套箍与对应锥台楔紧到位后，对应锥台的小端端面与筒形套箍的筒腔端面平齐。3.根据权利要求1所述的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，其特征在于：所述套箍为槽式套箍，所述槽式套箍的筒腔大端开口，小端通过面板封闭，所述槽式套箍与对应锥台楔紧到位后，对应锥台的小端端面与面板抵接。4.根据权利要求3所述的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，其特征在于：所述双锥台填充块的两个反向锥台的小端与面板之间垫设容留层或缓冲垫层。5.根据权利要求3所述的双锥台嵌挤预应力约束遮弹层，其特征在于：所述套箍为卡边套箍，所述卡边套箍的筒腔大端开口，小端圆周设置环形卡边，所述槽式套箍与对应锥台楔紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子国，孙宇雁，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：新型
国别省市：