Пуленепробиваемое стекло
Пуленепробиваемое стекло , баллистическое стекло , прозрачная броня или пуленепробиваемое стекло — прочный и оптически прозрачный материал, особенно устойчивый к пробиванию снарядов. Как и любой другой материал, он не является полностью непроницаемым. Обычно оно изготавливается из комбинации двух или более видов стекла: твердого и мягкого. [1] Более мягкий слой делает стекло более эластичным, поэтому оно может сгибаться, а не разбиваться. Показатель преломления для всех стекол, используемых в пуленепробиваемых слоях, должен быть почти одинаковым, чтобы стекло оставалось прозрачным и обеспечивало четкий, неискаженный обзор через стекло. Толщина пуленепробиваемого стекла варьируется от 3 ⁄ 4 до 3 + 1 ⁄ От дюйма (от 19 до 89 мм). [2] [3]
Пуленепробиваемое стекло используется в окнах зданий, требующих такой безопасности, таких как ювелирные магазины и посольства, а также в военных и частных транспортных средствах.
Строительство
[ редактировать ]
Пулестойкое стекло изготавливается из слоев многослойного стекла . Чем больше слоев, тем большую защиту обеспечивает стекло. Когда необходимо снижение веса, поликарбонат ( термопластик ) ламинируется на безопасную сторону, чтобы предотвратить растрескивание . Цель состоит в том, чтобы создать материал, который по внешнему виду и прозрачности будет напоминать стандартное стекло, но с эффективной защитой от стрелкового оружия. Поликарбонатные конструкции обычно состоят из таких продуктов, как Armormax, Makroclear, Cyrolon: мягкое покрытие, которое заживает после царапин (например, эластомерные полимеры на основе углерода) или твердое покрытие, предотвращающее появление царапин (например, полимеры на основе кремния). [4]
Пластик в конструкциях ламината также обеспечивает устойчивость к физическому воздействию тупых и острых предметов. Пластик мало что дает пуленепробиваемости. Стекло, которое намного тверже пластика, сплющивает пулю, а пластик деформируется с целью поглотить остальную энергию и предотвратить проникновение. Способность слоя поликарбоната останавливать снаряды различной энергии прямо пропорциональна его толщине. [5] а пуленепробиваемое стекло такой конструкции может иметь толщину до 3,5 дюймов. [3]
Слои ламинированного стекла состоят из стеклянных листов, склеенных между собой поливинилбутиралем, полиуретаном, Sentryglas или этиленвинилацетатом. При химической обработке стекло становится намного прочнее. Эта конструкция регулярно использовалась на боевых машинах со времен Второй мировой войны. Обычно он толстый и очень тяжелый. [6]
| Толщина и вес образцов для пуленепробиваемых стекол [7] [8] [9] | |||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Угроза остановлена | Стеклянный ламинат | Поликарбонат | Акрил | Стеклоплакированный поликарбонат | Оксинитрид алюминия | ||||||||||||||||
| Уровень защиты | (пример) | Толщина | Масса | Толщина | Масса | Толщина | Масса | Толщина | Масса | Толщина | Масса | ||||||||||
| в. | мм | фунт/кв. футов | кг/м 2 | в. | мм | фунт/кв. футов | кг/м 2 | в. | мм | фунт/кв. футов | кг/м 2 | в. | мм | фунт/кв. футов | кг/м 2 | в. | мм | фунт/кв. футов | кг/м 2 | ||
| UL 752 уровень 1 | 9 мм 3 выстрела | 1.185 | 30.09 | 15.25 | 74.46 | 0.75 | 19.05 | 4.6 | 22.46 | 1.25 | 31.75 | 7.7 | 37.6 | 0.818 | 20.78 | 8.99 | 43.9 | ||||
| UL 752 уровень 2 | .357 Магнум 3 выстрела | 1.4 | 35.56 | 17.94 | 87.6 | 1.03 | 26.16 | 6.4 | 31.25 | 1.375 | 34.92 | 8.5 | 41.50 | 1.075 | 27.3 | 11.68 | 57.02 | ||||
| UL 752 уровень 3 (приблизительно NIJ IIIA [10] ) | .44 Magnum 3 выстрела (5 выстрелов для NIJ IIIa) | 1.59 | 40.38 | 20.94 | 102.24 | 1.25 | 31.75 | 7.7 | 37.6 | 1.288 | 32.71 | 14.23 | 69.47 | ||||||||
| UL 752 уровень 4 | .30-06 1 выстрел | 1.338 | 35.25 | 14.43 | 69.47 | ||||||||||||||||
| UL 752 уровень 5 | 7,62 мм 1 выстрел | ||||||||||||||||||||
| UL 752 уровень 6 | .357 Magnum недозарядил 5 выстрелов | ||||||||||||||||||||
| UL 752 уровень 7 | 5,56х45 5 выстрелов | ||||||||||||||||||||
| UL 752, уровень 8 (приблизительно NIJ III) | 7,62-мм НАТО 5 выстрелов | 2.374 | 60.3 | 26.01 | 126.99 | 18.25 | |||||||||||||||
| UL 752 уровень 9 | .30-06 М2 АП 1 выстрел | ||||||||||||||||||||
| UL 752 уровень 10 | .50 BMG 1 выстрел | 1.6 | 40.6 | 30.76 | 150.1 | ||||||||||||||||
9 мм 124 г @ 1175–1293 кадров в секунду (1400–1530 кадров в секунду для уровня 6), 357M 158 г @ 1250–1375 кадров в секунду, 44M 240 г @ 1350–1485 кадров в секунду, 30-06 180 г @ 2540–2794 кадров в секунду, 5.56NATO 5 5гр@3080-3388фпс, 7.62НАТО 150гр@ 2750-3025 кадров в секунду. Для всех рейтингов в приведенной выше таблице; все свинцовые FMJ в медной оболочке, за исключением 44 мг — это свинцовый полурезак для газовой проверки, а 30-06 — мягкая точка сердечника LEAD.
Стандарты испытаний
[ редактировать ]
Пулестойкие материалы испытываются с использованием пистолета, стреляющего снарядом с заданного расстояния в материал по определенной схеме. Уровни защиты основаны на способности цели остановить снаряд определенного типа, движущийся с определенной скоростью. Эксперименты показывают, что поликарбонат разрушается при более низких скоростях с снарядами правильной формы по сравнению с снарядами неправильной формы (например, с осколками), а это означает, что испытания с снарядами правильной формы дают консервативную оценку его устойчивости. [11] Когда снаряды не проникают, можно измерить глубину вмятины, оставшейся от удара, и связать ее со скоростью снаряда и толщиной материала. [5] Некоторые исследователи разработали математические модели, основанные на результатах такого рода испытаний, чтобы помочь им разработать пуленепробиваемое стекло, способное противостоять конкретным ожидаемым угрозам. [12]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]На свойства пуленепробиваемого стекла могут влиять температура и воздействие растворителей или УФ-излучения , обычно солнечного света. Если слой поликарбоната находится под слоем стекла, он имеет некоторую защиту от УФ-излучения благодаря стеклу и связующему слою. Со временем поликарбонат становится более хрупким, поскольку это аморфный полимер (который необходим для того, чтобы он был прозрачным), который движется к термодинамическому равновесию. [4]
Воздействие снаряда на поликарбонат при температуре ниже −7 °C иногда приводит к образованию сколов — кусков поликарбоната, которые откалываются и сами становятся снарядами. Эксперименты показали, что размер скола зависит от толщины ламината, а не от размера снаряда. Откол начинается в поверхностных дефектах, вызванных изгибом внутреннего слоя поликарбоната, и трещины движутся «назад» к ударной поверхности. Было высказано предположение, что второй внутренний слой поликарбоната может эффективно противостоять проникновению сколов. [4]
достижения 2000-х годов
[ редактировать ]В 2005 году сообщалось, что военные исследователи США разрабатывают класс прозрачной брони, включающей оксинитрид алюминия (АЛОН) в качестве внешнего слоя «защитной пластины». Производитель ALON продемонстрировал, что традиционное стекло/полимер требует в 2,3 раза большей толщины, чем у ALON, для защиты от снаряда .50 BMG . [13] ALON намного легче и работает намного лучше, чем традиционные стекло/полимерные ламинаты. «Стекло» из оксинитрида алюминия может победить такие угрозы, как калибра .50, используя материал, который не является непомерно тяжелым. бронебойные снаряды [14] [15]
Шпинельная керамика
[ редактировать ]Определенные виды керамики также можно использовать для прозрачной брони из-за ее повышенной плотности и твердости по сравнению с традиционным стеклом. Эти типы синтетической керамической прозрачной брони позволяют создать более тонкую броню с эквивалентной останавливающей способностью традиционному многослойному стеклу. [16]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Как делают баллистическое стекло» . Продукты безопасности Insulgard . 08.07.2020 . Проверено 11 мая 2021 г.
- ^ Бертино, А.Дж., Бертино П.Н., Судебная медицина: основы и расследования, Cengage Learning, 2008, стр. 407
- ^ Jump up to: а б «Пулестойкое стекло и ламинат: защита военных транспортных средств Хамви» . Usarmorllc.com. 31 декабря 2013 г. Архивировано из оригинала 1 мая 2014 г. Проверено 4 августа 2014 г.
- ^ Jump up to: а б с Уолли, С.М.; Поле JE; Блэр, ПВ; Милфорд, Эй Джей (11 марта 2003 г.). «Влияние температуры на ударные характеристики ламинатов стекло/поликарбонат» (pdf-1,17 Мб) . Международный журнал ударной инженерии . 30 (30?). Elsevier Science Ltd: 31–52. дои : 10.1016/S0734-743X(03)00046-0 . Проверено 15 сентября 2013 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б Гуннарссон, Калифорния; и др. (июнь 2009 г.). «Деформация и разрушение поликарбоната при ударе в зависимости от толщины» (PDF) . Материалы ежегодной конференции Общества экспериментальной механики (SEM), 1–4 июня 2009 г., Альбукерке, Нью-Мексико, США . Общество экспериментальной механики, Inc. Архивировано из оригинала (pdf-443Kb) 4 октября 2013 г. Проверено 15 сентября 2013 г.
- ^ Шах, QH
- ^ Спецификации компании от Total Security Solutions и/или Pacific Bulletproof. Проверено 9 мая 2011 г.
- ^ Nationwide Structures Inc. «Баллистические диаграммы» . Nationwidestructures.com . Проверено 4 августа 2014 г.
- ^ «Испытание прозрачной брони 50 калибра ALON® от Surmet» . Ютуб. 14 марта 2011 г. Проверено 4 августа 2014 г.
- ^ UL 752, уровень 3, пуленепробиваемое стекловолокно, щелкните нижнюю диаграмму.
- ^ Чандал Д., Крайслер Дж. Численный анализ баллистических характеристик прозрачной поликарбонатной пластины толщиной 6,35 мм. Институт оборонных исследований, Валькартье, Квебек, Канада. ДРЕВ-ТМ-9834, 1998 г.
- ^ Cros PE, Rota L, Contento CE, Schirer R, Fond C. Экспериментальный и численный анализ ударных свойств поликарбонатного и полиуретанового вкладыша Phys IV, Франция 10: Pr9-671 - Pr9-676, 2000.
- ^ Испытание ALON® Transparent Armor 50 Caliber от Surmet
- ^ Лундин, Лаура (17 октября 2005 г.). «ВВС испытывают новую прозрачную броню» . Научно-исследовательская лаборатория ВВС по связям с общественностью . Проверено 16 февраля 2021 г.
- ^ «Прозрачная броня на основе сапфира защищает солдат от снайперов» . Фокс Ньюс. 18 октября 2018 года . Проверено 16 февраля 2021 г.
- ^ «Керамическая прозрачная броня может заменить «пуленепробиваемое стекло» » . Архивировано из оригинала 30 августа 2011 года.