爆炸現場存在高壓沖擊波、高速破片、高溫火焰等毀傷源,對排爆作業人員的生命安全造成致命威脅。作為排爆人員的最后一道防線,排爆服需有效抵御爆炸多毀傷源,保障排爆人員的生命安全和作業效率。而現行排爆服防護不全面、舒適性差、工效性差,核心技術被國外封鎖,開發國產自主可控、高性能的排爆服勢在必行。
本成果從一線排雷作業需求和突破國際技術壁壘出發,結合爆炸載荷時序防護和耦合防護特性,研制了面向爆炸場景的沖擊波、破片一體化防護結構,研究針對沖擊波的高效吸能多孔材料,獲得關鍵設計策略和參數,實現防爆削波能力提升40%;基于高性能機織物及其復合材料,借助粒子改性及梯度復合方法,實現破片抵御,綜合抗彈性能提升25%;通過波阻抗匹配設計及梯度阻抗削波技術,研發多材料梯度復合防護結構,通過分布式泄能和全局式吸能實現爆炸多源毀傷一體化防護,結構面密度減輕20%。基于抗多荷載耦合損傷分級防護策略開展綜合設計,關鍵部位針對性增強,次要部位降級防護,減重賦能使作業人員行動速度上升80%,滿足工效性和輕量化需求。
圖1.裝備防護性、舒適性、工效性三提升
針對現行排爆服舒適性差的問題,本成果結合國人身體結構特點,開發滿足國人身材特點的排爆服裝備,重點改善人機工效,膝蓋、手肘處采用搭接式設計,提升了關節彎曲靈活性。各硬質插板基于亞洲人平均體型進行曲度與形狀設計,以保證貼合人體;防護插板采用模塊化設計,上衣防護插板分為頸部、胸部、襠部三塊,胸部和襠部插板使用搭接方式連接,方便彎折和移動,提升彎腰、下蹲等動作的舒適性、靈活性。
圖2.排爆服舒適性測試
為提高一線排爆人員工作效率,本項目在開發設計之初,便系統研究多功能與電控系統集成方案,實現多功能的便捷操作控制。多功能電控系統是為排爆作業研制的一款嵌入排爆服、頭盔內的控制系統。控制系統主要由遠程監控裝置、攝錄裝置、通風裝置、制冷裝置、電源模塊組成,根據每個裝置和模塊功能需求,考慮各個模塊實現的控制方案;從控制需求和實現的控制方案劃分為臂式控制器模塊、音頻控制器模塊、主控板控制器模塊、電源模塊、遠程監控模塊以及各個模塊的外設功能模塊。
圖3.通訊于控制系統實物圖
成果實現了個體防爆裝備的自主創新跨越,突破了輕量化爆炸防護技術,并得到體系化應用。形成的排爆服廣泛應用于軍警排彈排爆實戰一線,守護作業人員生命安全,衍生的系列防爆裝備還保障了建黨百年、二十大會議和元首出訪等重大活動,產生顯著的經濟效益和社會效益。
擬應用于公安、武警、空軍、陸軍、海軍等隊伍,參與軍警常態化排雷排爆訓練和反恐處突演練,協助邊境地雷、戰場未爆彈和城市疑似爆炸物的排除。
經調研,國內市場總排爆服需求約為1000套每五年。與國內外知名競品對比,本產品具有以下優勢:
1、質量優勢:由于技術的改良創新,目前產品在防護性能、輕量化和功能集成方面遠勝過市場上同類產品且存在技術壁壘。
2、價格優勢:由于使用材料和配件均國產可控、有關材料經團隊自主改良且團隊已形成排爆服一體化研發生產體系,本產品價格顯著低于國內市場同類競品。
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