本發(fā)明涉及一種變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)，屬于社會(huì)公共安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

爆炸恐怖襲擊、涉爆刑事犯罪已成為國(guó)內(nèi)外社會(huì)公共安全的主要威脅之一。爆炸恐怖因其具有行動(dòng)隱蔽、實(shí)施簡(jiǎn)單、毀傷規(guī)模大等特點(diǎn)，易造成持久、廣泛的社會(huì)大眾恐怖心理，已成為當(dāng)今恐怖分子最常用、最普遍的活動(dòng)形式。因此，及時(shí)有效反擊爆炸恐怖襲擊、處置各類爆炸物是公共安全部門所面臨的難題之一。

傳統(tǒng)的爆炸物處置裝置主要包括防爆球、防爆罐(桶)和防爆圍欄/毯。防爆球和防爆罐(桶)雖然能夠處理當(dāng)量較大的爆炸物，但因主要采用金屬合金制成，存在自重過(guò)大，不易移動(dòng)等缺點(diǎn)，處置時(shí)需移動(dòng)爆炸物存在錯(cuò)誤觸發(fā)的可能；處置當(dāng)量不明的爆炸物時(shí)，存在因爆炸威力過(guò)大而自身解體產(chǎn)生更多二次破片的巨大威脅。防爆圍欄/毯雖然自重較低，易搬運(yùn)，但因主要由纖維復(fù)合材料制成，對(duì)大當(dāng)量爆炸物產(chǎn)生的強(qiáng)沖擊波防護(hù)能力較弱。采用柔性輕質(zhì)材料，如液體(水、甘油)、氣凝膠和高性能纖維復(fù)合材料，設(shè)計(jì)新型防爆結(jié)構(gòu)，由此制成的一系列爆炸物處置裝置可避免傳統(tǒng)爆炸物處置裝置的缺點(diǎn)，兼顧其優(yōu)點(diǎn)，具備安全防護(hù)當(dāng)量高、自重低和無(wú)二次傷害等優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)爆炸物內(nèi)爆炸的新型防護(hù)結(jié)構(gòu)需要考慮的載荷包括爆炸產(chǎn)生的沖擊波、破片和高溫爆轟產(chǎn)物。

材料對(duì)沖擊波的削弱能力主要依賴于材料的波阻抗，水與甘油等液體的波阻抗很高，具備與混凝土相當(dāng)?shù)臎_擊波削弱能力。很多研究表明，爆炸沖擊波作用液體墻時(shí)，絕大部分沖擊波被反射回去，透射出液體墻的沖擊波強(qiáng)度很低。與炸藥處于等高的液體部分受到的沖擊波載荷遠(yuǎn)強(qiáng)于處在高于炸藥的液體部分，等厚度的液體墻下端液體容易被沖擊波擊垮而成為防護(hù)缺口，而上端液體較長(zhǎng)時(shí)間保持完整而過(guò)度防護(hù)。因此，設(shè)計(jì)液體墻時(shí)出于高效防護(hù)和減輕自重考慮，應(yīng)當(dāng)采用下端厚上端薄的結(jié)構(gòu)。另外，在利用液體墻防護(hù)內(nèi)爆炸產(chǎn)生的沖擊波時(shí)，需要考慮反射回的沖擊波繞射出水墻的影響。繞射出液體墻的沖擊波具有較高的沖擊波峰值，可能會(huì)對(duì)周圍人員和設(shè)備造成傷害。一種降低繞射沖擊波強(qiáng)度的方法就是增大液體墻與沖擊波的碰撞面積，促進(jìn)兩者的相互作用，從而降低繞射出液體墻的沖擊波能量。氣凝膠與纖維復(fù)合材料的波阻抗雖然相對(duì)于液體較低，但可通過(guò)自身變形吸收沖擊波能量，延緩沖擊波到達(dá)防護(hù)結(jié)構(gòu)外部的時(shí)間。

液體(比如水)可利用自身慣性對(duì)高速破片產(chǎn)生很大的阻力，能在很短的距離內(nèi)衰減破片速度。高性能纖維復(fù)合材料可通過(guò)自身大面積變形高效捕獲低速破片。內(nèi)液體外纖維的組合結(jié)構(gòu)是一種高效防護(hù)破片的合理搭配。

另外，液體(如水)在爆炸條件下能夠解體，形成無(wú)數(shù)的液體顆粒而具備巨大的比表面積，能夠高效地吸收爆炸產(chǎn)物的熱量，降低周圍的溫升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)，可避免因爆炸物當(dāng)量過(guò)大而引起的二次附加傷害；充分考慮防護(hù)機(jī)理的非均勻設(shè)計(jì)一方面能夠安全可靠的防護(hù)爆炸產(chǎn)生的沖擊波、破片和爆轟產(chǎn)物等多種威脅，另一方面能夠很大程度降低自身重量，提高搬運(yùn)時(shí)的機(jī)動(dòng)性，并降低經(jīng)濟(jì)成本。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)，為內(nèi)含空腔的旋轉(zhuǎn)體，由內(nèi)而外包括液體層、氣凝膠層、纖維層。液體層采用水或者甘油封閉在橡膠袋內(nèi)部，由裝置上部的進(jìn)液閥門沖入；其特征在于采用下端厚、上端薄的變厚度結(jié)構(gòu)，并自下而上逐漸向內(nèi)收縮，母線上存在0到2個(gè)向內(nèi)凸起的折點(diǎn)，進(jìn)而提高液體層與沖擊波的碰撞面積；這種結(jié)構(gòu)能夠在提高液體層的爆炸防護(hù)能力的同時(shí)，減輕結(jié)構(gòu)自重。氣凝膠層環(huán)繞于液體層外圍下半部分，進(jìn)一步削弱爆炸沖擊波強(qiáng)度。纖維層采用混雜纖維布，其特征在于由內(nèi)而外分別是芳綸平紋編織布和超高分子量聚乙烯正交布；內(nèi)層芳綸熔點(diǎn)較高，在較高溫度的爆轟產(chǎn)物作用下依然能夠保持高效地破片防護(hù)性能，外層超高分子量聚乙烯正交布熔點(diǎn)較低，在內(nèi)層芳綸布的隔熱下能夠保持很好的力學(xué)性能，通過(guò)大面積變形捕獲破片。外層纖維層特征在于其上端與氣凝膠層等高，下端繞過(guò)氣凝膠層和液體層下端，通過(guò)樹脂膠粘在氣凝膠外圍；上端與氣凝膠層等高的設(shè)計(jì)考慮了爆炸物產(chǎn)生的破片飛散高度遠(yuǎn)低于液體層高度，在滿足捕獲破片需求同時(shí)可降低經(jīng)濟(jì)成本并減輕裝置自重；下端繞過(guò)氣凝膠層和液體層下端是為了增強(qiáng)纖維下端的約束，避免因?yàn)槔w維層下端過(guò)早翻轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)而未能參與破片防護(hù)。

有益效果

本發(fā)明的一種變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)優(yōu)異新穎、經(jīng)濟(jì)成本低、自重輕、作用可靠、通用性強(qiáng)，基于此類結(jié)構(gòu)制成的柔性防爆箱、防爆袋及防爆水墻安全性高，可應(yīng)用于在一些人員聚集區(qū)如車站、地鐵站、市場(chǎng)、商場(chǎng)、超市等隨機(jī)地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)爆炸物時(shí)，將爆炸物采用防爆裝置隔離、并快速安全妥善處置(失效、銷毀)，解決當(dāng)前處置爆炸物所面臨的最大難題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種圓臺(tái)形變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種單內(nèi)凸錐形燒瓶狀變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種適用安全處置500gtnt當(dāng)量爆炸物的基于圓臺(tái)狀變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)制成的樣機(jī)圖。

圖4為高速攝影拍攝的未使用或使用圖3中樣機(jī)處置500g帶殼tnt裝藥的過(guò)程圖

圖中：1-液體層、2-氣凝膠層、3-纖維層、4-進(jìn)液閥門、5-橡膠帶、6-向內(nèi)凸起、7-錦綸外層包裝、a-未使用處置裝置的結(jié)果、b-使用圖3所示圓臺(tái)狀變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)樣機(jī)的結(jié)果。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖3顯示本發(fā)明的一種適用于安全處置500gtnt當(dāng)量爆炸物的圓臺(tái)狀變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)樣機(jī)，外部可見的是錦綸外包裝袋，其內(nèi)部包含了圖1所示的液體層(水)、氣凝膠層和纖維層；液體層結(jié)構(gòu)復(fù)合下厚上薄、自下而上向內(nèi)收縮，纖維層與氣凝膠層等高且僅為裝置整體高度一半，纖維層下端繞過(guò)液體層底部并良好粘接；裝置整體自重為70kg。

對(duì)圖3樣機(jī)進(jìn)行500gtnt含破片裝藥的爆炸試驗(yàn)，并與無(wú)防護(hù)的空爆實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。圖4顯示了兩種工況下高速攝影記錄下的爆炸瞬間畫面，本發(fā)明的變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)樣機(jī)很好地抑制了爆炸產(chǎn)生的高溫氣體產(chǎn)物，未觀察到明顯火光。使用本發(fā)明的裝置處置炸藥，距離爆心1.65m處超壓峰值下降90％，達(dá)到對(duì)人體無(wú)害的水平；未觀察到破片穿透人體等效松木靶板。因此，本發(fā)明的一種變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)能夠安全可靠地處置爆炸物。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)，屬于社會(huì)公共安全防爆領(lǐng)域。所述的變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)是內(nèi)部為空腔的旋轉(zhuǎn)體，結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外包括液體層、氣凝膠層、纖維層。液體由上端進(jìn)液閥門進(jìn)入橡膠袋內(nèi)，液體層自下而上厚度逐漸變薄，并不斷向內(nèi)收縮，母線上存在0至2個(gè)向內(nèi)凸起的折點(diǎn)；氣凝膠層與纖維層等高且低于液體層；纖維層采用芳綸編織布/超高分子量聚乙烯纖維無(wú)緯布的混雜纖維復(fù)合材料，其下端繞過(guò)液體層底部。本發(fā)明變壁厚復(fù)合防爆結(jié)構(gòu)優(yōu)異新穎、自重輕、成本低，基于此結(jié)構(gòu)制成的防爆裝置防爆作用可靠、明顯降低爆炸物爆炸沖擊波、破片和爆轟產(chǎn)物殺傷作用，可應(yīng)用于在一些人員聚集區(qū)如地鐵站、車站、大型市場(chǎng)、商場(chǎng)、超市等地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)不明爆炸物時(shí)進(jìn)行隔離、進(jìn)而快速妥善安全處置(失效或銷毀)，以解決當(dāng)前可靠處置爆炸物所面臨的難題。

技術(shù)研發(fā)人員：黃廣炎;朱煒;劉春美;馮順山;董永香;郭志威;許明明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.23
技術(shù)公布日：2017.11.03