[發明專利]一種一體化復合填充點陣夾層構成的彈體結構

有效

• 申請號: 202010541317.1
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111775511B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 袁武;宋宏偉;王江濤;馬特;黃晨光
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B32B1/08
• 分類號: B32B1/08;B32B3/20;B32B3/22;B32B33/00;B32B27/20;B32B27/28;B32B9/00;B32B9/04;B32B3/28;B32B27/12;B32B15/08;B32B15/18;F42B5/26
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明提供一種一體化復合填充點陣夾層構成的彈體結構，包括：外殼體，為圓柱形空心直管；內殼體，為圓柱形空心直管，且套在外殼體內；點陣柱殼，由點陣結構形成的空心圓柱形夾層，且安裝在外殼體和內殼體之間；填充材料，根據彈體不同的功能需求填充在點陣柱殼內的材料；涂層，利用不同材料涂覆在外殼體的表面，滿足彈體不同場景下的環境適應性要求。本發明將具高比剛度、比強度的輕質點陣柱殼作為彈體主承力結構，可有效降低結構重量；根據不同的服役環境，在點陣柱殼內填充輕質多功能材料，同時在外殼體表面噴涂匹配的功能涂層，通過不同的組合形式可提高彈體結構的環境適應性。

技術領域

本發明涉及軍事領域，特別涉及一種能夠提高激光防護性能及承載能力的一體化復合填充點陣夾層構成的彈體結構。

背景技術

隨著武器裝備的升級換代，彈體結構服役過程中經常要面臨高能激光武器、高能微波武器、高速碎片沖擊等威脅，從而對結構的多功能性提出了嚴峻的挑戰。

然而，現有彈體主承力結構往往采用單層加筋殼體，承載能力較弱，且結構形式與功能單一，可設計性不強。

發明內容

本文發明的目的是提供一種能夠提高激光防護性能及承載能力的一體化復合填充點陣夾層構成的彈體結構。

具體地，本發明提供一種一體化復合填充點陣夾層構成的彈體結構，包括：

外殼體，為圓柱形空心直管；

內殼體，為圓柱形空心直管，且套在外殼體內；

點陣柱殼，由點陣結構形成的空心圓柱形立體夾層，且安裝在外殼體和內殼體之間；

填充材料，根據彈體不同的抵抗要求填充在點陣柱殼內的材料；

涂層，利用不同材料涂覆在外殼體的表面，滿足彈體不同情況下的抗性要求。

在本發明的一個實施方式中，所述點陣柱殼為采用高溫合金材料GH625、不銹鋼材料、鋁合金材料或碳纖維復合材料制成的金字塔型點陣結構。

在本發明的一個實施方式中，所述填充材料包括隔熱型材料和燒蝕型材料。

在本發明的一個實施方式中，所述隔熱型材料為液態的多孔陶瓷填充至點陣柱殼內固化后形成。

在本發明的一個實施方式中，所述燒蝕型材料由碳顆粒和硅樹脂材料混合而成，密度為1.0g/cm³，其中碳顆粒的質量占比為40％。

在本發明的一個實施方式中，所述涂層包括用于防范高能連續激光輻照的鋁反射涂層。

在本發明的一個實施方式中，所述外殼體的直徑大于0.5米，長度大于0.5米。

在本發明的一個實施方式中，所述點陣柱殼與所述填充材料之間通過彈性模量的匹配，進而提高點陣柱殼的抗軸壓屈曲與內壓強度。

在本發明的一個實施方式中，所述匹配過程如下：首先獲取點陣柱殼的彈性模量E_c和剪切模量G_c：

其中E_s為母材彈性模量；

在點陣柱殼內填充填充材料后的剪切模量與彈性模量通過下式計算：

單位面積夾層柱殼臨界屈曲載荷表示為：

其中υ為材料泊松比，c₁為邊界條件和芯層構型的控制參數，