[發明專利]組合纖維增強復合材料網架結構智能防護門裝置

在審

• 申請號: 202110025961.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112576163A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 張辰龍
• 申請（專利權）人: 吉林省科隆科技開發有限公司
• 主分類號: E06B5/12
• 分類號: E06B5/12;E06B3/70;E06B1/52;E06B7/28
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本發明涉及一種組合纖維增強復合材料網架結構智能防護門裝置，屬于安全防護領域。包括門框、網架、吸能塊和智能監測模塊等，所述網架是由纖維增強復合材料的弦桿和斜桿通過球形節點緊密銜接構成的雙層四角錐系網架，所述網架分別通過斜桿?槽鋼邊框連接球、斜桿?外門板連接球和斜桿?弦桿?內門板連接球，利用螺栓連接固定在門框的槽鋼邊框、外門板和內門板上，并在其連接處設置吸能塊。所述網架屬于高次超靜定結構，整體工作性能好，形狀適應性強，便于工業化生產。在滿足產品輕量化和吸能效果的前提下，可以根據防護門應用的實際情況調節構件尺寸，實用性強。利用智能監測模塊通過網絡實現多臺防護門遠程監測，對防護門工作狀況及安全性進行評估。

技術領域

本發明涉及安全防護領域，特別涉及一種人防防護門的主體結構和吸能元件設計，尤指一種組合纖維增強復合材料網架結構智能防護門裝置。

背景技術

人防又稱民防，是政府動員和組織群眾，采取防空襲，抗災救災措施，實施救援行動，防范和減輕災害危害的活動。人防門就是人民防護工程出入口的門，人防門分類比較鮮明，有普通單、雙扇防護密閉門和密閉門，活門檻單、雙扇防護密閉門和密閉門等多種人防設備。人防門屬于民防防護設備。

隨著科技的發展，更大口徑、更高威力、更高精度的武器不斷出現，這就要求防護工程所應用的防護設備具備更強的防護效果、更輕便簡易的構造，能夠抵擋爆炸性武器甚至核武器沖擊的能力。對于軍用和民用的防護設備，提高防護設備的防護能力要從多方面入手，新型材料的應用可以在保證防護設備強度的前提下，實現設備的輕量化和環境友好；對于防護設備結構的設計可以提高防護設備的防護能力，新型的結構設計可以使防護設備在受到沖擊載荷時整體所受載荷均勻，并且通過吸能元件的應用進一步減少沖擊載荷的作用，避免防護設備出現薄弱點，提高整體防護性能。

在國內，對于人防門及相關防護裝置的研究與設計，仍是鋼筋混凝土或者全鋼材料為主角，以提高人防門整體強度、剛度等作為安全性技術指標，以“硬碰硬”的方式防止爆炸沖擊載荷。因此，傳統人防門不僅笨重，剛性大，沖擊載荷還將會直接傳遞到墻體，產生巨大的支反力，對生命財產安全具有嚴重的危害性，限制了其進一步的推廣與應用。

在國外，主要針對防護設備的材料進行了研究，新加坡學者和澳大利亞學者基于復合材料的優良力學性能，將其應用于沖擊及防爆結構上，研究了層間斷裂韌性在復合材料沖擊能量吸收中起到的作用。美國、歐洲等科學家研究了在高速應力沖擊波作用下，纖維抗沖擊性能與應變速率之間的關系，表明聚乙烯具有最高的變形能量密度，同時對先進材料的分層能、節點能、彎曲能和反彈能的能量吸收機制進行了評價。無論是國內傳統“硬碰硬”方式的人防門，還是國外基于先進材料（拋開結構設計，變形量有限）的人防門，都無法實現大塑性吸能效果及綠色制造的理念。

近幾年來，為提升防爆結構的安全使用性能，研究學者們逐漸將吸能裝置設計在防爆結構上，比如船舶軍艦的防護結構、防爆罐結構等。如在混凝土墻壁或者兩層裝甲鋼板中間添加一層或者幾層多孔吸能材料構成多層復合抗爆結構，實現了防爆和衰減沖擊波的功能，有效保護了主體結構。使用有限元法模擬內置柱殼/組簧和泡沫鋁夾層的防爆罐在爆炸載荷作用下的抗爆性能，定量分析了防爆罐內部各物質、各結構間的能量轉化與吸收，表明泡沫鋁夾層可通過卸載動能和透射應力波的形式吸收、轉移內層鋼板所獲得的沖擊能量。

因此，將吸能減力理念應用于人防門產品的創新性設計中，從網架結構設計出發，并基于先進材料，是當前防爆結構領域的創新性發展思路，是實現大參數吸能，推動新型人防門安全、合理設計和綠色制造的必然選擇。

發明內容

本發明的目的在于提供一種組合纖維增強復合材料網架結構智能防護門裝置，解決了現有技術存在的上述問題。本發明滿足了防護設備的輕量化要求，實現了簡單實用的防護門內部結構，并將吸能元件應用其中。本發明防護門裝置不含筋板，簡化了人防門裝置的結構設計，盡可能地減少了人防門的重量。采用纖維增強復合材料網架作為主體結構，可以在減少防護門重量的同時，滿足甚至提高防護設備抵擋沖擊的能力。在經受沖擊載荷后通過更換吸能塊等部件延長防護門的使用壽命。