Как делают бронированные стекла?

Как делают бронированные стекла?

Бронированное стекло: конструкция, виды, особенности

Уже давно бронированное стекло стало неотъемлемым элементом защиты дома, витрин магазинов, автомобилей от злоумышленников или от вооруженного нападения. Такой элемент конструкции очень часто называют прозрачной броней. Бронированные стекла нашли широкое применение и в жизни обычного человека, и в силовых и охранных структурах. Их значение в современном мире нельзя недооценить.

Конструкция бронированных окон

Бронированные стекла представляют собой светопрозрачные изделия, защищающие людей и материальное имущество, ценности от кражи, поражения, порчи, а также оберегающие от проникновения в помещение снаружи через оконный проем. В состав таких изделий входят два элемента:

  1. Бронированное стекло. Представляет собой несколько слоев прозрачных стекол, которые склеены между собой полимерным материалом, отвердевающим под солнечными лучами. Чем больше толщина изделия, тем выше уровень защиты.
  2. Рама. Изготавливается из алюминиевого или стального профиля, очень редко из дерева. Для придания системе защитных свойств она усиливается пластинами из термоупрочненной стали. Такие накладки должны надежно перекрывать стык рамы и стекла.

Масса готовых бронированных конструкций может составлять более 350 кг на один квадратный метр. Это в десять раз больше, чем вес обычного стеклопакета. Чтобы компенсировать массу, оконные рамы оснащаются электроприводами.

Виды бронированных стекол

Бронированное стекло классифицируют по способности стойко противостоять определенному типу разрушающего воздействия.

  1. Окна, обладающие антивандальной защитой.
  2. Изделия, устойчивые к взлому.
  3. Конструкции, защищающие от огнестрельного оружия.

В отдельную группу выносят автомобильные защитные конструкции, так как к ним предъявляются особые требования. Класс безопасности бронированных стекол и требования к их изготовлению определены ГОСТ 51136-97 и ГОСТ 51136-2008. Каждый тип прозрачной защиты устанавливается для защиты в конкретных условиях.

Антивандальные стекла

Антивандальные окна защищают людей от осколков при попытке злоумышленниками разбить его. Они представляют собой многослойный стеклопакет с воздушной камерой, где наклеена специальная бронированная пленка на стекло. Пленка, в свою очередь, изготавливаются из пластика толстого сечения. Осколки «приклеиваются» к ней, благодаря чему они не разлетаются в разные стороны.

Взломоустойчивые стекла

Взломоустойчивое бронированное стекло отличается от антивандальной разновидности лишь стойкостью к разрушающему воздействию. Такое изделие обеспечивает защиту от многократных ударов кувалдой или молотком, способно выдержать таран автомобилем. Чаще всего такие конструкции применяются для защиты банковских учреждений, магазинов, заведений с большим оборотом денежных средств, а также стеллажей для хранения наркотических препаратов.

Пулестойкие стекла

Пуленепробиваемое стекло обеспечивает защиту от сквозного пробития пулями или их осколками. Они представляют собой усиленные многослойные конструкции, скрепленные специальным полимерным материалом. Устанавливаются подобные конструкции на объектах, где высок риск вооруженного нападения: в отделениях МВД, на постах охраны, контрольно-пропускных пунктах и в иных подобных местах.

Бронированные стекла для автомобиля

В автомобиль устанавливаются усиленные боковые задние и лобовые стекла. Их главной отличительной чертой является срок службы. Если стандартное бронированное окно способно прослужить несколько десятков лет, то продукция для автомобиля служит не более 5-6 лет. Связано это с характером нагрузок, которым подвергаются стекла ежедневно.

Разновидности и краткий обзор бронированных стекол

В зависимости от толщины бронированное стекло обеспечивает защиту автомобиля или помещения от физического проникновения или от пуль крупнокалиберного оружия. Для предотвращения взлома машины применяется также бронестекло, которое может быть получено при помощи укрепляющих пленок.

Конструкция бронированного стекла

Классическое бронированное изделие состоит из нескольких слоев стекла, склеенных между собой специальными пленками на полимерной основе или жидким полимерным составом.
Используя стекло с увеличенной прозрачностью (путем внесения химических добавок), возможно изготовление бронестекла с внешним видом, неотличимым от обычного. Если один из листов изделия имеет зеркальную поверхность, то весь пакет стекол будет с отражающими характеристиками. Допускается нанесение тонирующей пленки или напыления на одно из стекол пакета.

Виды бронированных стекол

В зависимости от прочности стекло может подразделяться на несколько групп (по мере роста защищенности):

— антивандальные;- бронестекла, препятствующие взлому;- стекла, обеспечивающие защиту от пуль стрелкового оружия.
Толщина изделий может различаться:- минимальная толщина бронестекла — 10 мм;
— максимальные толщины могут составлять 90 мм и больше.

Антивандальные стеклаИзделия этого типа относятся к международной классификации А1-А3. Конструкция представляет собой стандартное стекло любой толщины с наклеенной на него прозрачной пленкой на полимерной основе. Изредка применяется нанесение между двумя листами стекла гелевых составов, которые при застывании образуют защитный слой. Стекла такого вида называются триплексом и применяются для изготовления лобового остекления автомобилей. Плюсом использования гелей является хорошая адгезия разнородных материалов и повышенная прочность.

При ударе по антивандальному стеклу оно разбивается, но осколки не разлетаются вокруг и остаются держаться на пленке. При достаточно сильных ударах возможны отрывы осколков вместе с пленкой.

Взломоустойчивые стеклаИзделия взломоустойчивой конструкции отличаются от антивандальных увеличенной стойкостью к ударам. Стекла способны выдерживать многократные удары кувалдой или таран автомобилем.

Пр системе стандартов, принятой в России, стекла имеют класс защиты:
— Б1;

Сфера применения — изготовление витрин в банковских учреждениях, а также ювелирных магазинах и аптеках (для обеспечения сохранности наркотических веществ).

Пулестойкие или пуленепробиваемые стекла делятся на пять классов по устойчивости к попаданиям — В1-В6 или 1-6 классы. Такие изделия защищают от поражения пулями или осколками.

Бронестекла подобного типа используются для:
— пунктов обмена валюты или выдачи денежных средств;

— рабочих мест операторов, имеющих наличные денежные средства (банки, заправочные станции);

— автомобилей (служб инкассации или для перевозки высокопоставленных лиц);

— пропускных постов в учреждениях МВД или ФСБ.

Определение пулестойкости выполняется контрольным обстрелом, при этом патроны оружия снаряжаются стандартной или бронебойной пулей. На автомобилях устанавливаются лобовое, а также заднее и боковые бронированные изделия. При этом механизм подъема и опускания отсутствует или имеется возможность ограниченного опускания стекла на двери водителя (в пределах 70-100 мм).

Полноценные бронированные изделия характеризуются высокой стоимостью и большим весом, поэтому не имеют широкого распространения. Основным способом повышения прочностных характеристик автомобильных стекол является наклейка бронирующей пленки. Для разрушения стекла необходима поперечная деформация поверхности, которая приведет к образованию трещин. При приложении усилия, перпендикулярного поверхности пленки, она не прогибается на большую глубину. Соответственно, не деформируется и слой стекла, расположенный под изделием. Стандартное стекло с пленкой не пробивается камнями и не прокалывается колющими предметами.

Для того чтобы защищать стандартные стекла автомобилей, применяют прозрачные пленки с толщинами (микрон):
— 112;

Пуленепробиваемое стекло: технология, изготовление, стандарты

Главная страница » 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.

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.

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.

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 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.

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 использованию 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»).

В зависимости от толщины бронированное стекло обеспечивает защиту автомобиля или помещения от физического проникновения или от пуль крупнокалиберного оружия. Для предотвращения взлома машины применяется также бронестекло, которое может быть получено при помощи укрепляющих пленок.

Конструкция бронированного стекла

Классическое бронированное изделие состоит из нескольких слоев стекла, склеенных между собой специальными пленками на полимерной основе или жидким полимерным составом.
Используя стекло с увеличенной прозрачностью (путем внесения химических добавок), возможно изготовление бронестекла с внешним видом, неотличимым от обычного. Если один из листов изделия имеет зеркальную поверхность, то весь пакет стекол будет с отражающими характеристиками. Допускается нанесение тонирующей пленки или напыления на одно из стекол пакета.

Виды бронированных стекол

В зависимости от прочности стекло может подразделяться на несколько групп (по мере роста защищенности):

— антивандальные;- бронестекла, препятствующие взлому;- стекла, обеспечивающие защиту от пуль стрелкового оружия.
Толщина изделий может различаться:- минимальная толщина бронестекла — 10 мм;
— максимальные толщины могут составлять 90 мм и больше.

Антивандальные стеклаИзделия этого типа относятся к международной классификации А1-А3. Конструкция представляет собой стандартное стекло любой толщины с наклеенной на него прозрачной пленкой на полимерной основе. Изредка применяется нанесение между двумя листами стекла гелевых составов, которые при застывании образуют защитный слой. Стекла такого вида называются триплексом и применяются для изготовления лобового остекления автомобилей. Плюсом использования гелей является хорошая адгезия разнородных материалов и повышенная прочность.

При ударе по антивандальному стеклу оно разбивается, но осколки не разлетаются вокруг и остаются держаться на пленке. При достаточно сильных ударах возможны отрывы осколков вместе с пленкой.

Взломоустойчивые стеклаИзделия взломоустойчивой конструкции отличаются от антивандальных увеличенной стойкостью к ударам. Стекла способны выдерживать многократные удары кувалдой или таран автомобилем.

Пр системе стандартов, принятой в России, стекла имеют класс защиты:
— Б1;

— Б2;

— Б3.

Сфера применения — изготовление витрин в банковских учреждениях, а также ювелирных магазинах и аптеках (для обеспечения сохранности наркотических веществ).

Пулестойкие стекла

Пулестойкие или пуленепробиваемые стекла делятся на пять классов по устойчивости к попаданиям — В1-В6 или 1-6 классы. Такие изделия защищают от поражения пулями или осколками.

Бронестекла подобного типа используются для:
— пунктов обмена валюты или выдачи денежных средств;

— рабочих мест операторов, имеющих наличные денежные средства (банки, заправочные станции);

— автомобилей (служб инкассации или для перевозки высокопоставленных лиц);

— пропускных постов в учреждениях МВД или ФСБ.

Определение пулестойкости выполняется контрольным обстрелом, при этом патроны оружия снаряжаются стандартной или бронебойной пулей. На автомобилях устанавливаются лобовое, а также заднее и боковые бронированные изделия. При этом механизм подъема и опускания отсутствует или имеется возможность ограниченного опускания стекла на двери водителя (в пределах 70-100 мм).

Пленка

Полноценные бронированные изделия характеризуются высокой стоимостью и большим весом, поэтому не имеют широкого распространения. Основным способом повышения прочностных характеристик автомобильных стекол является наклейка бронирующей пленки. Для разрушения стекла необходима поперечная деформация поверхности, которая приведет к образованию трещин. При приложении усилия, перпендикулярного поверхности пленки, она не прогибается на большую глубину. Соответственно, не деформируется и слой стекла, расположенный под изделием. Стандартное стекло с пленкой не пробивается камнями и не прокалывается колющими предметами.

Для того чтобы защищать стандартные стекла автомобилей, применяют прозрачные пленки с толщинами (микрон):
— 112;

Прозрачная броня

Испытания стеклоблока поверхностной плотностью 116 кг/м² при толщине 55,6 мм по требованиям стандарта НАТО STANAG 4569, уровень 2. Три поражения пулей БЗ патрона 7,62х39 мм без пробития. Результат: полная потеря прозрачности. Слово «Броня» имеет и другие значения.

Прозрачная броня (или бронестекло) — броня, получаемая соединением слоёв силикатного стекла (закалённого, отпущенного, упрочнённого химическим травлением) со слоями полиуретанов, метилметакрилатов и поликарбонатов. Назначением прозрачной брони является защита людей, вооружения и военной техники от воздействия поражающих средств — пуль и осколков боеприпасов. В России для бронестёкол действует межгосударственный стандарт ГОСТ 30826-2014 «Стёкла защитные многослойные пулестойкие».

Требование оптической прозрачности и стремление обеспечить повышенное сопротивление внедрению высокоскоростного ударника обусловливают использование при изготовлении прозрачной брони упрочнённого силикатного стекла или иных высокотвёрдых прозрачных материалов (например, сапфира), обладающих повышенной прочностью на сжатие.

При этом уменьшение склонности к хрупкому разрушению таких материалов достигается, отчасти, конструктивным путём — составлением стеклоблока из ряда слоёв материала, соединяемых в монолит прозрачной полимерной клеящей плёнкой.

Энциклопедичный YouTube

Эра прозрачной брони

27 апреля на сайте российского научно-популярного интернет-издания N+1 была размещена публикация о том, что научно-исследовательская лаборатория ВМС США (US Naval Research Laboratory) разработала новый материал, который отличается повышенной прочностью и прозрачностью. Как сообщается, свойства материала делают его идеальной основой для создания пуленепробиваемых стекол, бронещитов, линз специального (в том числе военного) назначения и различного рода защитных покрытий.

Прочная керамика может быть прозрачной и, имея равную прочность, быть тоньше и весить вдвое меньше, чем бронестекло «триплекс»
phys.org

US Naval Research Laboratory (NRL) более десяти лет вела исследования в области перспективных материалов и сегодня предлагает новую технологию создания прозрачных бронеплит на основе шпинели – минерала, встречающегося в природе в форме кристаллов кубической формы, состоящих из смеси оксидов алюминия и магния. В зависимости от состава и количества примесей, такие кристаллы могут быть полупрозрачными или иметь цвет от красного до чёрного различной глубины оттенка. Для создания бронестекла разработчики использовали шпинели высокой степени прозрачности.

Наличие в исходном составе керамики оксида алюминия стало причиной появления в некоторых публикациях некорректных терминов «прозрачный алюминий» или «алюминиевая керамика», хотя оксид алюминия – это не металл, а природный минерал, известный под названием «глинозём» и являющийся продуктом переработки бокситов, нефелина или каолина (белой глины).

Природный минерал шпинель
azbukametalla.ru

Разработчики подчёркивают, что новый материал не является стеклом, а представляет собой керамику, так как состоит из смеси, созданной из порошка шпинели, которая спекается под высоким давлением и температурах свыше 2000° по Цельсию. Точный состав смеси разработчики держат в секрете (так как материал обладает высоким коммерческим потенциалом), а статья, размещённая на сайте NRL, начинается с описания того, как новый материал может изменить рынок мобильных телефонов, предложив потребителю абсолютно прозрачные и небьющиеся смартфоны.

Доктор Джас Сангера, руководитель группы исследователей лаборатории NRL, сообщает, что новый материал гораздо жёстче, твёрже и прочнее, чем стекло. Сангера также утверждает, что прозрачная керамика, созданная его командой, «изменит правила игры» в тех отраслях, где вес изделия имеет особое значение, например в производстве беспилотных летательных аппаратов или при изготовлении пуленепробиваемых защитных масок для лица.

Защитная маска со следами пулевых повреждений
realitymod.com

Уникальные свойства шпинели, которая по твёрдости лишь немного уступает алмазу, почти полностью передаются новому материалу. Исследователи сообщают, что их керамика имеет твёрдость 8 по шкале Мооса (у алмаза она равна 10). В результате, прозрачная керамика обладает высоким сопротивлением к механическим повреждениям – например, она не мутнеет вследствие долгого абразивного воздействия песчинок или крупинок соли, переносимых ветрами. Кроме того, керамика хорошо пропускает инфракрасные лучи, что вместе с устойчивостью поверхности к микроповреждениям делает её отличным материалом для защиты линз лазерного оружия и тепловизоров морского и воздушного базирования.

Прочная прозрачная керамика сослужит хорошую службу и в качестве пуленепробиваемых стёкол для бронемашин, иллюминаторов для кораблей, бронещитов для артустановок. Применяемая в NRL технология изготовления материала методом спекания под давлением позволяет придавать заготовкам почти любые формы и создавать детали сложных конфигураций (бронеколпаки для пулемётных турелей бронемашин, прозрачные кабины для вертолётов и т. д.).

Прочность и хороший обзор – главные требования к кабине вертолёта
heli-aviation.de

Важное преимущество нового продукта состоит в том, что прозрачная керамика весит почти в два раза меньше, чем традиционное бронестекло, обладая одинаковыми параметрами прочности. Особенно экономия веса важна в авиации, где производители традиционно ведут борьбу за каждый грамм в попытке уменьшить массу деталей летательного аппарата без ущерба для его прочности и живучести. Используемые в военной авиации прозрачные многослойные композитные бронеплиты (триплекс), где листы упрочнённого стекла чередуются со слоями прозрачного пластика, обладают сравнительно большим весом. Так, квадратный метр композитного бронестекла, способного остановить бронебойную пулю калибра 7,62 х 54 мм, весит 115 кг (примерно такой же вес имеет квадратный метр прокатной стали толщиной 15 мм).