[發明專利]一種基于動量偏轉的爆炸防護結構及方法

在審

• 申請號: 202010081956.4
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111207645A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 黃廣炎;朱煒;馮順山;劉彥;王偉;卞曉兵;王博
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;北京理工艾爾安全科技有限公司
• 主分類號: F42D5/045
• 分類號: F42D5/045
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發明公開了一種基于動量偏轉的爆炸防護結構及方法。本發明在常規防爆裝備中引入可偏轉的質量塊，從而在爆炸過程中引入向心力，改變質量塊的動量方向，使得動量無害化；同時該向心力又會對防護設備施加一個向下的作用力，抑制防護設備向上跳飛。本發明防護結構與方法是基于物理規律與材料/結構力學分析提出來的，可有效提高防護設備的安全性與破片防護的可靠性。

技術領域

本發明涉及爆炸防護技術領域，具體涉及一種基于動量偏轉的爆炸防護結構及方法，適用于警用、軍用、公共安全爆炸防護。

背景技術

近些年來爆炸恐怖襲擊事件在國際上頻發，給人民生命財產安全帶來了巨大的威脅。為了減少爆炸物對周圍人員與設施的危害，常在公共場合搭建用于隔檔炸彈爆炸的防爆擋墻或布設用于處置疑似爆炸物的防爆容器。

為了提高這些防爆裝備的機動性，目前的結構設計多趨向輕量化。基于輕質結構的防爆裝備雖具有機動性好、應急響應速度快的優點，但存在以下兩點不足：(1)防爆裝備因為質量下降在爆炸載荷作用下會提取更多動能，提取更多動能固然有利于削弱爆炸載荷，但一些易碎防爆結構因此會產生諸多高速飛散的碎片，這些碎片因為密度低可能不會具有殺傷性，但依然會向周圍環境釋放具有潛在二次危害性的沖量；(2)防爆裝備在爆炸載荷作用下容易發生向上跳起，從而在裝備底部形成破片防護缺口，進而出現破片泄漏；這種危險在爆炸物位于地面時格外明顯，一些防爆裝備如基于纖維復合材料的防爆圍欄多采用內外圍欄設計以應對跳飛問題，但這種分離式結構又會拖慢應急響應速度。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于動量偏轉的爆炸防護結構及方法，一方面可以在不抑制動量提取效應的同時減少二次動能危害，另一方面可以有效抑制防爆裝備的跳飛現象。

本發明的基于動量偏轉的爆炸防護結構，包括多個質量塊，所述質量塊通過絲束安裝在防護層的背爆面。

較優的，質量塊為內部封裝有易碎材料的高分子聚合物。

較優的，質量塊設置在纖維鏤空網兜內，所述纖維鏤空網兜與絲束連接。

較優的，所述易碎材料為各顆粒材料、液體或其混合物。

較優的，易碎材料為高分子聚合物顆粒、高分子聚合物泡沫、細沙、無機鹽粉末中的一種或其混合；或者為粘度系數低于2MPa·s的液體或液體混合物；或者為上述材料的混合物。

較優的，絲束為聚合物纖維或碳纖維制成。

較優的，質量塊均勻布置在防爆裝備的背爆面。

較優的，質量塊沿著防護層高度方向分布數目≥5，沿著周向分布≥10。

較優的，質量塊的總重占防護結構的總重的1/4～1/3。

較優的，還包括高波速結構材料層，所述高波速結構材料層設置在防爆層的背爆面或穿插在防爆層內部結構中，所述絲束一端與質量塊連接，另一端與高波速結構材料層連接。

本發明還提供了一種基于動量偏轉的爆炸防護方法，在防護層的背爆面設置多個質量塊，所述質量塊通過絲束與防護層的背爆面連接。

較優的，所述質量塊為內部封裝有易碎材料的高分子聚合物。

較優的，采用纖維鏤空網兜包裹所述質量塊；所述絲束與纖維鏤空網兜連接。

較優的，所述易碎材料為高分子聚合物顆粒、高分子聚合物泡沫、細沙、無機鹽粉末中的一種或其混合；或者為粘度系數低于2MPa·s的液體或液體混合物；或者為上述材料的混合物。

較優的，質量塊的總重占防護結構的總重的1/4～1/3。

較優的，在防護層中間或背爆面設置高波速結構材料層，所述絲束固定在高波速結構材料層上。

有益效果：