一种多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构

技术领域

本发明属于防弹技术领域，特别是涉及一种多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构。

背景技术

防弹的原理包括分散能量、弹性变形、陶瓷和金属板抗冲击吸收能量、层叠设计等。采用分散能量的结构在防弹靶板领域应用普遍，最为常见的如采用陶瓷金属复合结构利用陶瓷的高强度来发挥抗冲击力的能力。

如CN201402101Y公开的一种密实层和多孔层复合的结构，依靠密实层的自身强度来抵抗冲击，虽然能够利用陶瓷本身的强度来抵抗冲击并消耗部分能量，但在中高速冲击工况下弹头的方向难以偏转，会使得弹头仍然具有很高的冲击破坏能力；并且依靠孔内填充少量金属，利用金属的延性来吸收部分剩余能量，然而，孔内的少量金属很难拥有预想的能量吸收能力，从而难以达到预想的能量吸收效果；又如CN110438362B公开的一种密排陶瓷球、陶瓷柱增强铝基复合材料结构，利用陶瓷的强度抵抗冲击，利用陶瓷的形状偏转弹片；但该方案仅仅通过陶瓷本身形状恐难以达到预想的效果；并且该方案的陶瓷相具有很高的强度，能够提供较好的抗冲击能力，但由两固相的简单复合必然使得结构的体积以及质量的增加，同时更多的材料用量也必然导致成本的提升。综上，上述结构均起到了优化抗冲击性能的效果，然而简单复合难免带来体积增大、质量增加、制造成本增加的弊端，从而影响结构在实际中的应用。

发明内容

本发明提供了一种多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构，利用陶瓷球的强度破碎、钝化销蚀弹头，并构造一种月牙空腔结构来加大弹头偏转的同时减小结构的体积和质量，从而降低成本，由陶瓷和空腔外部的铝基金属结构能够较好的发挥金属的延性，吸收更大偏转角度后的弹头的能量，从而解决了背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构，采用由外向内依次设置的第一层陶瓷铝基复合板、第二层陶瓷铝基复合板、第一金属铝板、第三层陶瓷铝基复合板、第二金属铝板复合而成；

所述第一层陶瓷铝基复合板包括第一铝板本体，设置于第一铝板本体内并通过第一容纳腔容纳填充的第一陶瓷球；

所述第二层陶瓷铝基复合板包括第二铝板本体，设置于第二铝板本体内并通过第二容纳腔容纳填充的第二陶瓷球，第二容纳腔内经填充第二陶瓷球后留出多余的月牙形空腔；

所述第三层陶瓷铝基复合板结构与第二层陶瓷铝基复合板相同，且第二陶瓷球与月牙形空腔的布置方式与第二层陶瓷铝基复合板相比呈90°旋转布置。

进一步地，所述第一陶瓷球、第二陶瓷球均采用碳化硼陶瓷球。

进一步地，所述第一金属铝板、第二金属铝板采用7075铝合金材质。

进一步地，所述第一层陶瓷铝基复合板、第二层陶瓷铝基复合板、第一金属铝板、第三层陶瓷铝基复合板、第二金属铝板之间采用焊接、胶水粘接或周侧通过夹具夹装，固定形成一体。

本发明相对于现有技术包括有以下有益效果：

(1)多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构，利用陶瓷球的强度破碎、钝化销蚀弹头，并构造一种月牙空腔结构来加大弹头偏转的同时减小结构的体积和质量，从而降低成本；

(2)由陶瓷和空腔外部的铝基金属结构能够较好的发挥金属的延性，吸收更大偏转角度后的弹头的能量，提高了抗弹能力。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构的层结构示意图；

图2为具体实施例1的一种第一层陶瓷铝基复合板的剖面图；

图3为具体实施例1的一种第二层陶瓷铝基复合板的剖面图；

图4为具体实施例1的一种第三层陶瓷铝基复合板的剖面图；

图5为具体实施例1中对比例均质靶与本方案抗弹结构的弹头效果比对效果图；

图6为具体实施例2的一种第二层陶瓷铝基复合板的剖面图；

图7为具体实施例2的一种第二层陶瓷铝基复合板的主视图；

图8为具体实施例3的一种第二层陶瓷铝基复合板的剖面图；

图9为具体实施例3的一种第二层陶瓷铝基复合板的主视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一层陶瓷铝基复合板，2-第二层陶瓷铝基复合板，3-第一金属铝板，4-第三层陶瓷铝基复合板，5-第二金属铝板，6-第一陶瓷球，7-第一铝板本体，8-第二铝板本体，9-第二陶瓷球，10-月牙形空腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“由外向内”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

具体实施例1：

请参阅图1-5所示，本发明的一种多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构，采用由外向内依次设置的第一层陶瓷铝基复合板1、第二层陶瓷铝基复合板2、第一金属铝板3、第三层陶瓷铝基复合板4、第二金属铝板5复合而成；

第一层陶瓷铝基复合板1包括第一铝板本体7，设置于第一铝板本体7内并通过第一容纳腔容纳填充的第一陶瓷球6；

第二层陶瓷铝基复合板2包括第二铝板本体8，设置于第二铝板本体8内并通过第二容纳腔容纳填充的第二陶瓷球9，第二容纳腔内经填充第二陶瓷球9后留出多余的月牙形空腔10；如图3展示了月牙形空腔10与第二陶瓷球9的分布情形；

第三层陶瓷铝基复合板4结构与第二层陶瓷铝基复合板2相同，且第二陶瓷球9与月牙形空腔10的布置方式与第二层陶瓷铝基复合板2相比呈90°旋转布置，其余特征一致；

第一金属铝板3、第二金属铝板5采用7075铝合金材质；第一陶瓷球6、第二陶瓷球9均采用直径6mm的碳化硼陶瓷球；第一铝板本体7内的第一陶瓷球6呈侧部相贴合布置，即各第一陶瓷球6之间的间距为0，且第二层陶瓷铝基复合板2、第三层陶瓷铝基复合板4内的第二陶瓷球9之间间距也为0；该多尺度陶瓷月牙空腔增强铝基抗弹结构表面光滑。

其中，第一层陶瓷铝基复合板1、第二层陶瓷铝基复合板2、第一金属铝板3、第三层陶瓷铝基复合板4、第二金属铝板5的厚度分别为7mm、7mm、3mm、7mm、3mm。

其中，第一铝板本体7内的第一陶瓷球6、第二层陶瓷铝基复合板2以及第三层陶瓷铝基复合板4内的第二陶瓷球9均呈六方形布置。

其中，第一层陶瓷铝基复合板1、第二层陶瓷铝基复合板2、第一金属铝板3、第三层陶瓷铝基复合板4、第二金属铝板5之间采用焊接、胶水粘接或周侧通过夹具夹装，固定形成一体。

其中，第一层陶瓷铝基复合板1、第二层陶瓷铝基复合板2、第三层陶瓷铝基复合板4均采用厚度一半的铝基板在挖除一半的容纳腔后拼接形成整体，第一陶瓷球6与第二陶瓷球9在拼接前填充。

该抗冲击结构的图2结构能够利用陶瓷的高强度抵抗冲击，消耗部分能量，弹头会有磨蚀和钝化；同时由于陶瓷球的形状影响，弹头将会产生偏转。此后，该抗冲击结构的图3结构和图4结构不仅具有与图2结构相同的功能，同时由于月牙形空腔10的存在，也可以对弹体产生偏转；该冲击结构的金属铝板能够充分发挥金属的延性，吸收部分能量；

抗冲击过程中，弹体首先冲击图2结构，该部分结构中的陶瓷球的高强度可以抵抗冲击，消耗部分能量，弹头也会有磨蚀和钝化；同时由于陶瓷球的形状影响，弹头将会产生偏转，这就使得弹体对后续结构的打击能力有所降低；

弹体穿过图2结构后，继续冲击图3结构，由于图2结构的陶瓷作用，此时弹体速度有所降低，冲击角度有所偏转。弹体在该图3结构的作用下速度继续减小，能量降低，并且在陶瓷和月牙空腔的双重作用下继续偏转。

图4结构同理；

采用以上结构的好处是：空腔不仅可以偏转弹体，降低弹体对后续结构的打击能力，同时，空腔结构减少了材料的使用，能够使得结构更加轻质，成本更加低廉；

通过对均质铝板和该抗冲击结构分别进行抗弹性能试验，将实验结果进行处理并分析。均质结构的弹头没有发生偏转。该抗冲击结构弹头偏转约20°，防护系数约为1.62，结果示意图如图5所示。该结构能够较好地偏转弹体，起到优异的抗冲击效果。

具体实施例2：

本具体实施例相对于具体实施例1的区别在于：第一层陶瓷铝基复合板1内的第一容纳腔、第二层陶瓷铝基复合板2内的第二容纳腔以及第三层陶瓷铝基复合板4内的容纳腔不止设置有一层，而是两层，具体如图6-7所示；对应的容纳腔内填充的陶瓷球设置有两层；并且对应的各陶瓷球之间并不直接接触，即对应间距大于0；

本具体实施例中，第一层陶瓷铝基复合板1、第二层陶瓷铝基复合板2、第三层陶瓷铝基复合板4均采用四个总厚度1/4的铝基板在挖除一半的容纳腔后拼接形成整体或两个总厚度1/4的铝基板+中间厚度1/2的铝基板进行拼接而成，第一陶瓷球6与第二陶瓷球9在拼接前填充。

具体实施例3：

本具体实施例相对于具体实施例2的区别在于：第一层陶瓷铝基复合板1内的第一容纳腔、第二层陶瓷铝基复合板2内的第二容纳腔以及第三层陶瓷铝基复合板4内的容纳腔不止设置有一层，而是三层，具体如图8-9所示；对应的容纳腔内填充的陶瓷球设置有三层；并且对应的各陶瓷球之间并不直接接触，即对应间距大于0；

本具体实施例中，第一层陶瓷铝基复合板1、第二层陶瓷铝基复合板2、第三层陶瓷铝基复合板4均采用六个总厚度1/6的铝基板在挖除一半的容纳腔后拼接形成整体或两个总厚度1/6的铝基板+两个中间厚度1/3的铝基板进行拼接而成，第一陶瓷球6与第二陶瓷球9在拼接前填充；对应的陶瓷球采用椭圆形陶瓷球。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。