[發明專利]一種基于負泊松比效應的舷間抗沖擊防護結構及其應用

在審

• 申請號: 202011467488.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112623137A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王獻忠;李寧;夏瑀;陳立
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B63B59/00
• 分類號: B63B59/00;F16F15/08;F16F15/02
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

本發明公開了一種基于負泊松比效應的舷間抗沖擊防護結構，包括外板、夾芯層和內板，外板與內板相對設置，且外板與內板之間通過夾芯層粘接；夾芯層包括陣列排布的若干手性負泊松比胞元和緩沖填料，緩沖填料填充于手性負泊松比結構的間隙處；每一手性負泊松比胞元均由若干節點環、若干韌帶以及剛體金屬填料構成，每一節點環與至少三條韌帶連接，且節點環中均填充有剛體金屬填料。本發明通過在夾芯層中引入陣列排布的手性負泊松比胞元，并用低密度的緩沖填料進行填充，使在承受沖擊載荷的時候于沖擊方向承受壓縮，而在側面也發生壓縮，材料就會向沖擊部位附近流動，進而使得結構局部密度增大，顯著提升了抵抗損傷的能力。

技術領域

本發明涉及艦船結構抗沖擊研究領域，特別是一種基于負泊松比效應的舷 間抗沖擊防護結構及其應用。

背景技術

目前，隨著人們對海洋資源的探索和開采，關于海洋領土的問題也日益凸 顯。大型艦船是保護我國海洋領土的中堅力量之一，加之目前超空泡魚雷及智 能水雷等先進反艦武器對大型艦船的威脅愈加嚴重，進一步提高水下爆炸載荷 作用下大型艦船抗爆抗沖擊性能，做好大型艦船的防護工作，保證它的持續作 戰，是當前海洋軍事發展的重點。

大型艦船在受到魚雷、反艦導彈等攻擊的時候，會受到穿甲效應、爆炸碎 片效應、爆炸沖擊波效應的多重影響，這是個瞬時且多變的過程。為了提高艦 船的生存能力，對艦船舷側防護結構的研究從未停止過。傳統的艦船舷側防護 采用厚厚的金屬裝甲，強度和抗爆抗沖擊能力強，一定程度上可以減少艦體中 彈所受到的破壞。但是隨著科技水平的提高，各類反艦武器層出不窮，其殺傷 手段比起傳統武器來也有很大變化，一方面可以通過末端的高速增加沖擊力， 一方面彈頭的樣式多種多樣，既有外爆式，也有內爆式，力求擊破艦船外部防 護后，在艦船內部造成更大的毀傷，傳統防護手段已顯得貧弱不堪。除此之外，傳統的艦船防護材料仍有著諸多不足，如重量大、易腐蝕、維護費用高等。為 了保證艦船安全，提高生存能力，亟需開展基于滿足抗爆性能的新型舷側多層 防護結構設計。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于負泊松比效應的舷間抗沖擊防護結構及 其應用，用于解決現有技術中舷側防護結構的防護性能不佳的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于負泊松比效應的舷間抗沖擊 防護結構，包括外板、夾芯層和內板，外板與內板相對設置，且外板與內板之 間通過夾芯層粘接；夾芯層包括陣列排布的若干手性負泊松比胞元和緩沖填料， 緩沖填料填充于手性負泊松比結構的間隙處；每一手性負泊松比胞元均由若干 節點環、若干韌帶以及剛體金屬填料構成，每一節點環與至少三條韌帶連接， 且節點環中均填充有剛體金屬填料。

優選的，沿外板至內板的方向上，若干節點環以相互平行的若干行形式排 布，且各行中節點環的半徑呈逐漸遞增趨勢排布。

優選的，手性負泊松比胞元中，每一節點環與六條韌帶均勻連接，且每一 韌帶均位于節點環的切線處。

優選的，手性負泊松比胞元中，每一節點環與四條韌帶均勻連接，且每一 韌帶均位于節點環的切線處。

優選的，手性負泊松比胞元中，每一節點環與三條韌帶均勻連接，且每一 韌帶均位于節點環的切線處。

優選的，手性負泊松比胞元和緩沖填料之間通過粘接材料粘接，粘接材料 為環氧樹脂。

優選的，外板與內板均具有凱夫拉纖維防護增強表層，外板和內板均通過 粘接材料同夾芯層粘接。

優選的，緩沖填料為乙丙橡膠、聚氨酯中的任意一種或兩種，且緩沖填料 的密度小于1g/cm³。

優選的，韌帶為碳玻混雜纖維鉤織而成。

為解決上述技術問題，本發明還提供了一種基于負泊松比效應的舷間抗沖 擊防護結構的應用，該應用基于前述舷間抗沖擊防護結構，且該基于負泊松比 效應的舷間抗沖擊防護結構應用于艦船舷側抗爆抗沖擊裝置。