[发明专利]一种基于负泊松比效应的舷间抗冲击防护结构及其应用

说明书

本发明公开了一种基于负泊松比效应的舷间抗冲击防护结构，包括外板、夹芯层和内板，外板与内板相对设置，且外板与内板之间通过夹芯层粘接；夹芯层包括阵列排布的若干手性负泊松比胞元和缓冲填料，缓冲填料填充于手性负泊松比结构的间隙处；每一手性负泊松比胞元均由若干节点环、若干韧带以及刚体金属填料构成，每一节点环与至少三条韧带连接，且节点环中均填充有刚体金属填料。本发明通过在夹芯层中引入阵列排布的手性负泊松比胞元，并用低密度的缓冲填料进行填充，使在承受冲击载荷的时候于冲击方向承受压缩，而在侧面也发生压缩，材料就会向冲击部位附近流动，进而使得结构局部密度增大，显著提升了抵抗损伤的能力。

技术领域

本发明涉及舰船结构抗冲击研究领域，特别是一种基于负泊松比效应的舷 间抗冲击防护结构及其应用。

背景技术

目前，随着人们对海洋资源的探索和开采，关于海洋领土的问题也日益凸 显。大型舰船是保护我国海洋领土的中坚力量之一，加之目前超空泡鱼雷及智 能水雷等先进反舰武器对大型舰船的威胁愈加严重，进一步提高水下爆炸载荷 作用下大型舰船抗爆抗冲击性能，做好大型舰船的防护工作，保证它的持续作 战，是当前海洋军事发展的重点。

大型舰船在受到鱼雷、反舰导弹等攻击的时候，会受到穿甲效应、爆炸碎 片效应、爆炸冲击波效应的多重影响，这是个瞬时且多变的过程。为了提高舰 船的生存能力，对舰船舷侧防护结构的研究从未停止过。传统的舰船舷侧防护 采用厚厚的金属装甲，强度和抗爆抗冲击能力强，一定程度上可以减少舰体中 弹所受到的破坏。但是随着科技水平的提高，各类反舰武器层出不穷，其杀伤 手段比起传统武器来也有很大变化，一方面可以通过末端的高速增加冲击力， 一方面弹头的样式多种多样，既有外爆式，也有内爆式，力求击破舰船外部防 护后，在舰船内部造成更大的毁伤，传统防护手段已显得贫弱不堪。除此之外，传统的舰船防护材料仍有着诸多不足，如重量大、易腐蚀、维护费用高等。为 了保证舰船安全，提高生存能力，亟需开展基于满足抗爆性能的新型舷侧多层 防护结构设计。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于负泊松比效应的舷间抗冲击防护结构及 其应用，用于解决现有技术中舷侧防护结构的防护性能不佳的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于负泊松比效应的舷间抗冲击 防护结构，包括外板、夹芯层和内板，外板与内板相对设置，且外板与内板之 间通过夹芯层粘接；夹芯层包括阵列排布的若干手性负泊松比胞元和缓冲填料， 缓冲填料填充于手性负泊松比结构的间隙处；每一手性负泊松比胞元均由若干 节点环、若干韧带以及刚体金属填料构成，每一节点环与至少三条韧带连接， 且节点环中均填充有刚体金属填料。

优选的，沿外板至内板的方向上，若干节点环以相互平行的若干行形式排 布，且各行中节点环的半径呈逐渐递增趋势排布。

优选的，手性负泊松比胞元中，每一节点环与六条韧带均匀连接，且每一 韧带均位于节点环的切线处。

优选的，手性负泊松比胞元中，每一节点环与四条韧带均匀连接，且每一 韧带均位于节点环的切线处。

优选的，手性负泊松比胞元中，每一节点环与三条韧带均匀连接，且每一 韧带均位于节点环的切线处。

优选的，手性负泊松比胞元和缓冲填料之间通过粘接材料粘接，粘接材料 为环氧树脂。

优选的，外板与内板均具有凯夫拉纤维防护增强表层，外板和内板均通过 粘接材料同夹芯层粘接。

优选的，缓冲填料为乙丙橡胶、聚氨酯中的任意一种或两种，且缓冲填料 的密度小于1g/cm³。

优选的，韧带为碳玻混杂纤维钩织而成。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种基于负泊松比效应的舷间抗冲 击防护结构的应用，该应用基于前述舷间抗冲击防护结构，且该基于负泊松比 效应的舷间抗冲击防护结构应用于舰船舷侧抗爆抗冲击装置。