Пуленепробиваемое стекло: технология, изготовление, стандарты

Пуленепробиваемое стекло: технология, изготовление, стандарты

Несложно представить линию фронта, будучи даже в условиях современного «цивилизованного» мира. Опасных зон, где приходится уклоняться от пуль, существует в этом мире немало. В таких условиях требуется специальная помощь, которую современные технологии готовы предложить. Однако не только от пули снайпера может потребоваться защита, но также в иных случаях, когда становится актуальной необходимость рассеивать энергию движения. В любом случае, идея пуленепробиваемого стекла видится вполне подходящей. Поэтому рассмотрим (на всякий «пожарный»), что представляет собой пуленепробиваемое стекло, какую обеспечивает защиту, как производится и другие моменты.

Немного общего представления о движении

Каждому когда-то приходилось ловить быстро летящий в воздухе мяч. Хитрость этого простого способа гашения энергии заключается в том, когда по вектору движения летящего объекта рука смещается, мягко останавливая летящий мяч.

Тем самым уменьшается сила препятствия (руки). В результате удар мячом воспринимается совершенно безболезненно. Выражаясь научным языком — сила мяча, воздействующая на ладонь руки, равна моменту скорости движения.

Полёт пули сквозь обычное стекло
Проход пули сквозь обычное стекло неизбежно сопровождается разрушением последнего. Причём пуля не утрачивает никакой энергии движения в этом случае сопротивления

Однако в отличие от ладони руки, кусок стекла не обладает свойствами синхронного перемещения. Если произвести выстрел из огнестрельного оружия по куску обычного стекла, становится очевидным, что этот предмет не в состоянии сгибаться и поглощать энергию.

В итоге стекло попросту разрушается, а пуля преодолевает препятствие практически без потери импульса. Вот почему обычное стекло не способно защищать от пуль, и в таких случаях, требуется пуленепробиваемая конструкция, более эффективная в плане поглощения энергии движения.

Принцип действия пуленепробиваемого стекла

Обычное  и пуленепробиваемое стекло – это два совершенно разных предмета. Во всяком случае, отличается одна конструкция от другой кардинально. Между тем пуленепробиваемое стекло не является полностью пуленепробиваемой конструкцией. Ограничения, конечно же, существуют, так как существует различное по силе отдачи огнестрельное оружие.

Слоёная структура пуленепробиваемого стекла
Примерно такой выглядит структура усиленного стекла, которая уже трудно поддаётся разрушению пулям достаточно большого калибра, выпущенным из огнестрельного оружия высокой мощности

Пуленепробиваемое стекло составляется из нескольких слоёв прочного прозрачного материала с «прослойками», изготовленными на основе различных видов пластиков. Некоторые конструкции пуленепробиваемых стекол содержат последний внутренний слой, сделанный из поликарбоната (жёсткий тип пластика) или пластиковой плёнки.

Этим слоем предотвращается эффект «откола» (когда осколки стекла или пластика откалываются от удара пули). Такой «сэндвич» слоёв называется ламинатом. Своеобразный пуленепробиваемый ламинат на порядок толще обычного стекла, но при этом имеет относительно небольшой вес.

Энергопоглощающее свойство конструкции

Когда пуля поражает пуленепробиваемое стекло, ударная энергия распространяется на существующие слои. Поскольку энергия распределяется между различными слоями пуленепробиваемого стекла и пластика прослоек, распространение силы происходит на большой площади, что сопровождается быстрым поглощением энергии.

Пробой пистолетной пулей
Эффект на пуленепробиваемом стекле самой простой конфигурации, полученный от удара пули, выпущенной из пистолета с малого расстояния. Как видно на картинке, структура получила повреждения, но не разрушилась и не пропустила пулю

Движение пули замедляется до такого уровня энергии, когда силы преодолеть преграду полностью утрачиваются и не способны нанести значительный урон. Пуленепробиваемые стеклянные панели, конечно же, повреждаются, но пластиковые слои не позволяют разрушаться панелям на мелкие осколки. Поэтому пуленепробиваемое стекло следует рассматривать, скорее, как энерго-поглощающий объект, чтобы ясно понимать действие этого защитного устройства.

Как изготавливается пуленепробиваемое стекло?

Традиционное исполнение пуленепробиваемого стекла, как уже отмечалось, представлено чередующимися стеклянными панелями (толщина 3–10 мм) и пластиком. При этом пластик присутствует в виде тонкой плёнки (толщина 1-3 мм), изготовленной на основе поливинилбутираля (ПВБ). Современные прочные виды пуленепробиваемого стекла представляют подобного рода «сэндвич», содержащий:

  • акриловое стекло,
  • ионопластичный полимер (например, SentryGlas),
  • этиленвинилацетат или поликарбонат.

При этом толстые слои стекла и пластика разделены более тонкими плёнками из различных пластичных материалов, подобных поливинлбутиролю или полиуретану.

Структура трёхслойного пуленепробиваемого стекла
Структура трёхслойной конструкции из ряда первых изделий: 1, 2 – обычное стекло; 3 – поливинилацетатная смола, смешанная с пластификатором поликарбонат гликоля

Для того чтобы изготовить простое пуленепробиваемое стекло на основе ПВБ, тонкую плёнку ПВБ помещают между более толстым стеклом, формируя таким способом ламинат. Сформированный ламинат нагревается и сжимается до момента начала плавления пластика, благодаря чему образуется спайка со стеклянной панелью.

Как правило, этот процесс выполняется в условиях вакуума, чтобы предотвратить попадание воздуха между слоями. Проникновение воздуха внутрь прослойки способствует ослаблению конструкции ламината, оказывает влияние на оптические свойства (искажает проходящий свет).

Затем устройство помещается в автоклав и доводится до полной готовности в условиях более высокой температуры (150°C) и давления (13-15 АТИ). Основная сложность этого процесса заключается в обеспечении правильного слипания слоёв пластика и стекла. Необходимо убрать воздух из пространства между слоями, исключить возможную деформацию пластика от перегрева и превышения давления.

Где используется пуленепробиваемое стекло?

Продукт изготавливается многообразием форм и размеров, что позволяет обеспечить различные уровни защиты применительно к чрезвычайным ситуациям. Чаще всего использование пуленепробиваемых стекол видится характерным явлением в банковской сфере.

Кассовые помещения обычно комплектуются пуленепробиваемыми окнами, а также применяются пуленепробиваемые ящики обмена документами и деньгами.

Пуленепробиваемое стекло в кассах банка
Защита банковских касс многослойной стеклянной структурой обеспечивает повышенный уровень безопасности. Это одна из тех сфер, где пуленепробиваемые конструкции используются достаточно часто

Качество защиты зависит от толщины изделия. Чем толще стекло (чем больше слоёв), тем лучше обеспечивается поглощение энергии, соответственно, возрастает уровень защиты. Базовое пуленепробиваемое стекло имеет толщину 30-40 мм, но при необходимости этот параметр допустимо увеличить вдвое.

Единственная проблема — увеличение толщины пуленепробиваемого стекла неизбежно приводит к увеличению веса. Возможно, это незначительная проблема для оснащения кассы банка, но становится существенной проблемой, к примеру, в случае производства пуленепробиваемого остекления автомобилей.

Увеличение толщины пуленепробиваемого стекла также приводит к снижению фактора прозрачности, поскольку свет «приглушается» дополнительными слоями конструкции. Иногда такая конструкция создаёт дополнительные сложности, например, в машине, когда пуленепробиваемое стекло ухудшает водителю обзорную видимость.

Стандарты для промышленных изделий

Существуют разные стандарты конструкций в мировом ассортименте. Так, применительно к применению в США, эффективность пуленепробиваемого стекла обычно характеризуется стандартом 0108 Национального института юстиции (NIJ).

Этот стандарт определяет свойства баллистически стойких защитных материалов. Документом перечислены семь видов брони, разбитых на пять основных типов: (I, II- A, II, III-A, III, IV и «Special»).

Таблица видов пуленепробиваемых стекол
Таблица конфигурации изделий, исходя из уровня баллистики, показывающая – атаку какого типа оружия способна выдерживать конструкция

Высшая классификация (тип IV) выдерживает одно попадание пули, выпущенной из бронебойной винтовки 30-го калибра. При этом масса пули составляет 10,8 г, а измеренная скорость полёта равна 868 ± 15 м/с.

Великобританией также разработана собственная стандартизация, где основным выступает стандарт BS EN 1063: 2000. Документ определяет девять различных типов пуленепробиваемого стекла, где отмечены продукты:

  • BR1 (для пистолетов и винтовок),
  • BR2–4 (для пистолетов),
  • BR5–7 (для винтовок),
  • SG1–2 (для ружей).

Другие страны Европы пользуются стандартом CEN 1063.

Завершающий исторический штрих

Современное пуленепробиваемое стекло конструктивно представляет прототип многослойного безопасного стекла. Такого типа конструкцию впервые удалось создать химику из Франции — Эдуарду Бенедикту (1878–1930 гг.).

Изобретатель получил патент на предложенную идею в 1909 году. Оригинальная версия продукта основывается на целлулоиде (разновидность пластика), зажатого между двумя стеклянными панелями.

Идея использования поливиниловых пластиков в составе многослойных конструкций нашла признание в 1936 году. Предложение на такую форму изготовления исходило от Эрла Фикса, представителя компании «Pittsburgh Plate Glass Company».


На основе информации: Explainthatstuff


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *