專利名稱:屏障的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屏障，并且更具體地說，涉及適于減輕爆炸效果的屏障。
技術(shù)背景
已知的是，如果將爆炸裝置引爆，則可能因生成的爆炸波的效應(yīng)和/或因已爆炸裝置的碎片的沖擊而將附近另一爆炸裝置引爆。在存在許多彼此靠近的爆炸物或爆炸裝置的情況下，重要的是保護(hù)盡可能多的物品不受被附近爆炸引爆的風(fēng)險。
當(dāng)爆炸裝置被引爆時，存在三種可以使另一裝置引爆的稱為殉爆(Sympathetic Explosion)的原理機(jī)制。第一，因第一裝置的爆炸而造成的爆炸波可以利用足夠的力沖擊附近裝置而引爆它或至少破壞它。然而，該爆炸波快速減弱，使得裝置被引爆的風(fēng)險隨著距離而快速下降。第二，已爆炸裝置的碎片和附近的任何物品都可以變?yōu)閺脑撗b置向外發(fā)射的拋射體。這些稱為入射物質(zhì)(incident material)的碎片可以利用足夠能量沖擊一裝置以引爆該裝置。該入射物質(zhì)還可以對裝置造成破壞，這會使裝置變得不穩(wěn)定且易于引爆。第三，爆炸波可以提升和/或運(yùn)送其路徑中的物體，因而這些物體自身變?yōu)榭梢云茐幕蛞渌b置的拋射體。
爆炸裝置可以是從簡單焰火到包含爆炸物質(zhì)的高技術(shù)軍用導(dǎo)彈或炸彈的任何物體。這種爆炸裝置的引爆是因通過包含在裝置內(nèi)的爆炸物質(zhì)傳播的沖擊波而造成的。爆炸力沿與爆炸物的通常被成形為遵循該裝置內(nèi)輪廓的表面垂直的方向釋放。
當(dāng)爆炸裝置是炸彈時，該炸彈通常具有一外殼，該外殼具有第一端部和遠(yuǎn)離第一端部的第二端部。第一端部是基板，而第二端部通常成形為改進(jìn)炸彈的空氣動力特性。該外殼容納有爆炸物質(zhì)。
來自1000磅(454. 55kg)炸彈的碎片預(yù)期在不被減弱的情況(即，在未使用屏障的爆炸)下側(cè)向(side on)行進(jìn)至1. 3km的半徑，并且一端向前地(end on)(相對于基板) 行進(jìn)至1. 65km的半徑。可以預(yù)想到，希望防止碎片行進(jìn)該距離。
之前用于減弱這種1000磅(454. 55kg)炸彈的試驗(yàn)已經(jīng)表明，第二個這種爆炸裝置(下面稱為受體(acceptor)炸彈)可能因來自下面稱為供體(donor)炸彈的被引爆爆炸裝置的貫穿高速碎片、來自入射物質(zhì)的貫穿高速碎片或者來自隨后被驅(qū)動的減弱屏障的沖擊而啟動。因而，必須將入射物質(zhì)減慢至它們在接觸爆炸裝置時不引爆爆炸裝置的速度。 對當(dāng)前碎片攻擊文獻(xiàn)的回顧顯示將大約600m/s (7. 4kJ能量)的碎片撞擊速度作為閾值，低于該閾值對于任何供體炸彈都預(yù)期不會發(fā)生殉爆。對于利用環(huán)繞爆炸物的Imm厚度鋁屏的實(shí)驗(yàn)來說，該閾值顯現(xiàn)出上升至800m/s(13kJ)。因而，對于所有隨后的研究來說，本發(fā)明人已經(jīng)將大約600m/s-800m/s用作屏障必須延緩入射物質(zhì)的速度的目標(biāo)。
已知的是，在存儲爆炸物或存在發(fā)生爆炸的可能性的情況下使用屏障。這種屏障可以是反應(yīng)式的，例如反應(yīng)式裝甲，或者是不具有主動部件的被動式。在過去已經(jīng)采用了混凝土來制成被動屏障，以經(jīng)受爆炸(如炸彈引爆)的破壞力。然而，由混凝土制成的屏障構(gòu)造費(fèi)時而且一旦構(gòu)成即為永久性的。例如在發(fā)生沖突的情況下，需要四處運(yùn)輸諸如導(dǎo)彈的爆炸裝置，從而已經(jīng)建造的混凝土屏障變得無用而需要在別處建造其它屏障。很明顯，這一做法需要很多時間和材料。該問題的一個解決手段是采用充水屏障。在現(xiàn)有技術(shù)中已知用水來減弱沖擊。充水屏障可包括一個或多個放在爆炸裝置與待保護(hù)物品之間的填充有水的容器。因?yàn)槠琳峡稍谑褂煤笠瞥?，所以充水屏障克服了前述問題。然而，這種屏障需要建在水源充足的地方。在水源不足的區(qū)域就需要運(yùn)輸水來填充容器。這些屏障通常體積較大， 從而帶來運(yùn)輸問題并且增加了它們的使用成本。而且，將容器充水和倒空的動作會很費(fèi)時。 一旦水屏障處于適當(dāng)位置，其就通過用作屏蔽物而防止沖擊波和顆粒引爆附近的爆炸物。 然而，生成的爆炸波和沖擊波能移動該屏障，并使其沖擊待保護(hù)的物品，從而可能導(dǎo)致對物品造成物理破壞而使其引爆或者變得易于引爆。
推薦使供體炸彈與任何屏障之間具有至少Im的最小隔開距離，以確保武器碎片在屏障因爆炸沖擊而破壞之前撞擊該屏障。這是針對專利申請no. PCT/GB2006/004722中公開的復(fù)合屏障的情況。該申請中的屏障和當(dāng)前屏障為同一發(fā)明人所發(fā)明。它包括能夠在其有效期間無害地分解的便攜式屏障。該屏障適用于隔開大約1米或以上的情況，并且已經(jīng)在試驗(yàn)中被證實(shí)可減輕各種軍火的引爆效果。利用這種屏障，炸彈的碎片在該炸彈與屏障之間的距離大于或等于1米的情況下超過沖擊波，由此，屏障在該沖擊波破壞該屏障之前作用于碎片。然而，當(dāng)屏障與爆炸之間的距離小于1米時，該屏障首先必須處理沖擊波， 這在一些情況下可能開始?xì)幕蚱茐脑撈琳?，由此致使待保護(hù)物品易受到爆炸波和任何入射物質(zhì)的沖擊。而且，在屏障與爆炸之間的距離小于1米的情況下，屏障本身可能對待保護(hù)物品存在沖擊威脅。
典型軍用戰(zhàn)斗機(jī)下的炸彈之間的距離小于1米，并且通常僅大約0. 78m,由此，需要使用不同屏障來保護(hù)這些裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供這樣一種屏障，其簡單、節(jié)省成本、快速且容易就地安置并移除，該屏障較小、相對較輕以及便攜，并且其即使在爆炸波于入射物質(zhì)之前或者與入射物質(zhì)同時抵達(dá)的較小隔開距離的情況下也提供了足夠的爆炸屏蔽，并且如果爆炸其本身也不會變?yōu)槟軌蛞ㄑb置的拋射體。
因此，本發(fā)明提供了一種被動屏障，其用于在隔開距離減小的情況下減輕爆炸波并且使入射物質(zhì)減速以降低殉爆的風(fēng)險，其構(gòu)造成重定向入射爆炸波的力并且減小任何入射物質(zhì)的動量，其中該屏障由減震泡沫材料構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的屏障將碎裂(fragment)，這意味著當(dāng)該屏障在爆炸力下移動時，其分解并且分裂成較小的塊，這些塊的重量不足以引爆附近裝置，因?yàn)榧词顾鼈兣鲎惨谎b置， 也不具有足夠大的質(zhì)量來造成破壞。該屏障可以被設(shè)計成在受體裝置的靈敏性需要的情況下完全阻止入射物質(zhì)。另外，該屏障不總是必須完全阻止拋射體，而是將拋射體的速度減慢至它們不再存在殉爆威脅而降低最可靠情況可能性的程度。
根據(jù)本發(fā)明的屏障例如可以被用于其中爆炸裝置之間的距離小于1米的飛機(jī)下。 由于用于構(gòu)造該屏障的優(yōu)選材料的原因，該屏障能夠快速分解，由此可以被用于該屏障與爆炸裝置之間的距離小于1米的情況。
有利的是，該屏障由聚氨酯泡沫構(gòu)成。更有利的是，泡沫是剛性聚氨酯泡沫，甚至更加有利的是，從General Plastics生產(chǎn)的作為閉孔剛性聚氨酯泡沫的用于封裝目的的 Last-a-Foam FR3700系列中選擇。為屏障選定的泡沫的密度取決于其要防御的爆炸裝藥。
屏障可以根據(jù)其希望用途而以任何尺寸形成。例如，有利的是，屏障的尺寸與待保護(hù)裝置或待防御裝置相比相同或更大，以確保能夠保護(hù)這些裝置/物品。而且，如果該屏障大于待保護(hù)物品，則屏障的準(zhǔn)確放置可能不那么至關(guān)緊要。這在確保準(zhǔn)確定位的時間很少的情況下(如在沖突情況下或剛剛才認(rèn)識到威脅的情況下)當(dāng)然有利。然而，該屏障可以小于爆炸裝置，只要它保護(hù)住被評估為易損壞的區(qū)域即可。
屏障的形狀還取決于其預(yù)期用途。例如，在一優(yōu)選用途中，該屏障被用于在典型的軍用戰(zhàn)斗機(jī)下保護(hù)一個炸彈不受另一炸彈影響，因?yàn)椴恢肋@兩個炸彈中的哪一個(如果有一個)可能引爆。在這種情況下，該屏障最接近炸彈的側(cè)面被設(shè)置成重新定向入射爆炸波的力。在爆炸裝置待放置成保護(hù)非爆炸裝置或物體(如車輛或人)的情況下，僅需要將該屏障設(shè)置成在接近爆炸裝置的側(cè)面上重定向入射爆炸波的力。在這些實(shí)施方式中的任一個中，可以將該屏障設(shè)置成通過使接近待保護(hù)物品的側(cè)面傾斜來重定向爆炸波的力。例如， 如果需要將該屏障上方和下方的爆炸波以相同程度重定向，則形成與待保護(hù)裝置的中心線對準(zhǔn)的頂點(diǎn)。如果需要使爆炸波相對于爆炸裝置上傾或下傾，則該屏障接近該裝置的側(cè)面從該屏障的頂部起分別向外或向內(nèi)傾斜。該屏障遠(yuǎn)離爆炸裝置的側(cè)面可以具有任何形狀， 如平坦、彎曲或傾斜。這樣成形屏障確保使爆炸波繞該屏障偏轉(zhuǎn)，以減小其上的爆炸載荷， 由此減小該屏障的質(zhì)量在待保護(hù)物品處被驅(qū)動的速度，從而減小在隔開距離非常小的情況下受體軍火被實(shí)質(zhì)性破壞的可能性。
有利的是，該屏障在與第一爆炸裝置垂直的截面中為大致菱形形狀。該屏障的形成菱形截面的外部可以是平坦、凹入、凸出或任何其它構(gòu)造。最有利的是，將該屏障成形為使全部四個內(nèi)角都大約為90°。菱形形狀被認(rèn)為將來自爆炸的爆炸波繞該屏障重定向。爆炸波的載荷從頂點(diǎn)沿該屏障偏轉(zhuǎn)，使得該爆炸波的壓力在比利用平坦表面的情況下更大的區(qū)域上分布。與利用具有平坦表面的屏障相比，在偏轉(zhuǎn)同樣大的爆炸力時，剩余的移動該屏障的力較小。而且盡管本發(fā)明人不希望通過理論來限制，但相信菱形形狀使已爆炸裝置的碎片按不同速度移動，由此碎片和屏障不按相同速度一起移動。
該屏障將特別用于隔開距離減小的情況下，例如用于典型軍用戰(zhàn)斗機(jī)下。該屏障可以從飛機(jī)的中央吊架懸掛，以將它中央定位在兩個炸彈之間。另選的是，該屏障可以被安裝或支撐在框架、保持架中或輪子上，由此可以將它調(diào)整到適當(dāng)位置。優(yōu)選的是，該屏障被安裝或支撐在能夠快速且容易地調(diào)整到適當(dāng)位置的框架中。該框架可以具有高度調(diào)節(jié)裝置，以使其可以裝配在空載或滿載飛機(jī)下，使得屏障本身與爆炸裝置或待保護(hù)物品對準(zhǔn)。這可以通過承載該框架的彈簧或通過頂托(jacking)或其它這種高度調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)。該框架還可以包括用于將其保持在適當(dāng)位置的制動或阻塞裝置。該框架可以由任何合適材料制成，以用于多種環(huán)境條件下。該屏障還可以被用于保護(hù)不同飛機(jī)上的武器。此外，該屏障可以被放置在需要其的地方。
在另一實(shí)施方式中，該屏障可以具有用于支撐該屏障并且保護(hù)其不受較小沖擊破壞的外殼。還有利的是，該外殼為不透水的。該外殼可以封閉整個屏障或者可以局部地包圍該屏障，以在一些程度上保護(hù)其不受使用環(huán)境和天氣的影響。該外殼可以繞該屏障緊密裝配，或者可以存在形成在該外殼與該屏障之間的氣隙，如圖4所示的方形構(gòu)造所顯見的那樣。已經(jīng)表明，即使在該屏障與外殼之間存在較小氣隙，對該屏障的性能也不存在影響。 用于該外殼的優(yōu)選材料為聚乙烯，但可以使用任何合適材料。而且，有利的是，聚乙烯大約為IOmm厚。該屏障外殼可以包括能支撐該屏障的加強(qiáng)裝置。具有外殼的該屏障可以被安裝或支撐在框架或保持架中，如前所述。
盡管可以靠近爆炸物和爆炸裝置(如炸彈和導(dǎo)彈)采用本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這種用途。該屏障可以被放置在潛艇中的魚雷之間、運(yùn)送爆炸裝置的固定車輛之間或者民用或軍用爆炸物倉庫中。該屏障還可以在用于運(yùn)輸和/貯存爆炸物的車輛中使用。該屏障還可以被用于包圍一個或多個車輛以向它們提供增強(qiáng)的保護(hù)。該屏障還可以被用于封裝爆炸物或爆炸裝置以進(jìn)行運(yùn)輸和貯存。這些用途完全是為了例示，而非對本發(fā)明的用途的范圍進(jìn)行限制。


下面，參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述
圖1是從飛機(jī)的中央吊架懸掛的根據(jù)本發(fā)明的屏障的端視圖。
圖2是定位在兩個炸彈之間的屏障的平面圖。
圖3示出了本發(fā)明的具有外殼的屏障。
圖4示出了本發(fā)明的具有方形外殼的屏障。
圖5a至5d示出了用于定向爆炸波的不同構(gòu)造的屏障。
具體實(shí)施方式
圖1示出了從飛機(jī)12下側(cè)懸掛的屏障10，其定位在兩個炸彈14之間。該屏障具有有利的菱形截面構(gòu)造，其將向任一炸彈14提供保護(hù)/或保護(hù)任一炸彈14不被引爆。
圖2是從上方看到的屏障10的平面圖，其中間定位在兩個炸彈14之間。該屏障 10居中于與該屏障的側(cè)面11平行的兩個炸彈14之間，并且對準(zhǔn)以使炸彈的前部16和尾部18通過該屏障10彼此屏蔽。將該屏障中間地放置在兩個炸彈之間，以分別保護(hù)這兩個炸彈。在典型軍用戰(zhàn)斗機(jī)下，炸彈之間的距離(χ)僅為0.78米。
圖3示出了被外殼20包圍的屏障10，該外殼20成形為緊密遵循該屏障的輪廓(虛線所示)。該外殼緊密裝配，但為了附圖清楚起見而被示出具有較小氣隙。
圖4示出了具有方形外殼22的屏障10。由于外殼22的方形形狀與屏障10的菱形形狀的相對性，因而存在環(huán)繞該屏障的氣隙。
圖5a示出了具有接近爆炸裝置14'的傾斜側(cè)面13的屏障10'。該傾斜側(cè)面的頂點(diǎn)24與裝置14'的中心線26對準(zhǔn)。
圖5b示出了具有向上定向爆炸波(如虛線所示)的斜面28的屏障10"?？梢詫⒃撈琳?0"倒轉(zhuǎn)，以使該斜面28向下重定向爆炸波。
圖5c和5d示出了具有凹入和凸出構(gòu)造但仍維持大致菱形截面的屏障10的外部。
試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了根據(jù)本發(fā)明的屏障在被用于防御引爆1000磅(454.55kg)炸彈時的成功。該試驗(yàn)設(shè)定成復(fù)制屏障在典型軍用戰(zhàn)斗機(jī)下的使用，該典型軍用戰(zhàn)斗機(jī)的炸彈之間的間隔為0. 78m并且在兩個炸彈之間的中間具有菱形截面的屏障。1000磅炸彈中的一顆充有混凝土，以成為受體炸彈，使得可以分析隔開距離、屏障厚度、質(zhì)量以及對充有混凝土的炸彈的物理破壞的效果，并且在控制引爆裝藥炸彈之后進(jìn)行記錄，以了解對該裝置所造成的破壞程度。對具有不同標(biāo)稱壓碎強(qiáng)度的聚氨酯屏障進(jìn)行測試，如表1所示。
權(quán)利要求
1.一種被動屏障，該被動屏障用于在隔開距離減小的情況下減輕爆炸波并使入射物質(zhì)減速以降低殉爆的風(fēng)險，其構(gòu)造成重定向入射爆炸波的力并且減小任何入射物質(zhì)的動量， 其中該屏障由減震泡沫材料構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的屏障，其中，所述屏障由減震聚氨酯泡沫材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的屏障，其中，所述屏障由剛性聚氨酯泡沫制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的屏障，其中，所述屏障具有大致菱形截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的屏障，其中，所述屏障的壓碎強(qiáng)度為5MPa到17.5MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的屏障，其中，用于減輕隔開1米以下的1000磅(454.55kg)炸彈的爆炸的泡沫壓碎強(qiáng)度為17. 5MPa。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求
所述的屏障，其中，所述屏障具有外殼。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的屏障，其中，所述外殼繞所述屏障的至少一部分延伸。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的屏障，其中，所述外殼遵循所述屏障的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的屏障，其中，所述外殼為長方體。
11.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的屏障，其中，所述外殼由聚乙烯制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求
7所述的屏障，其中所述外殼還包括加強(qiáng)裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的屏障，其中，所述屏障從飛機(jī)的中央吊架懸掛。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的屏障，其中，所述屏障被安裝或支撐在框架或保持架中。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的屏障，其中，所述屏障通過底座、保持架或者通過懸掛保持在適當(dāng)位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的屏障，其中，所述屏障還包括用于輔助定位的輪子。
17.一種利用根據(jù)任一前述權(quán)利要求
所述的屏障的方法，該方法包括將所述屏障定位在爆炸裝置與待保護(hù)物品之間。
專利摘要
本發(fā)明涉及被動屏障(10)，該被動屏障用于在隔開距離減小的情況下減輕爆炸波并使入射物質(zhì)減速以降低殉爆的風(fēng)險。該屏障構(gòu)造成重定向入射爆炸波的力并且減小任何入射物質(zhì)的動量，其中該屏障由減震泡沫材料構(gòu)成。
文檔編號F41H5/04GKCN101583770 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200780046882
公開日2011年8月24日 申請日期2007年12月17日
發(fā)明者伊恩·巴恩斯, 布林·托馬斯 申請人:英國國防部導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3),