Neprůstřelné sklo - Bulletproof glass

Neprůstřelné sklo klenotnického okna po pokusu o vloupání.

Neprůstřelné sklo (balistické sklo, transparentní brnění, a neprůstřelné sklo) je silný a opticky průhledný materiál, který je obzvláště odolný proti průniku projektilů. Stejně jako jakýkoli jiný materiál není zcela neproniknutelný. Obvykle se vyrábí z kombinace dvou nebo více druhů skla, jednoho tvrdého a jednoho měkkého.[Citace je zapotřebí ] Díky měkčí vrstvě je sklo pružnější, takže se může místo roztříštění ohýbat. The index lomu protože obě skla použitá v neprůstřelných vrstvách musí být téměř stejná, aby sklo bylo průhledné a umožňovalo jasný, nezkreslený výhled skrz sklo. Neprůstřelné sklo se liší v tloušťce od 3⁄4 na 3 1⁄2 palců (19 až 89 mm).[1][2]

Neprůstřelné sklo se používá v oknech budov, které vyžadují takové zabezpečení, jako jsou klenotnictví a velvyslanectví, a vojenských a soukromých vozidel.

Konstrukce

Hrubá vizualizace neprůstřelného skla, složená z vrstev plastové fólie (šedá) a vrstev skla (modrá)

Neprůstřelné sklo je konstruováno pomocí vrstev vrstvené sklo. Čím více vrstev je, tím větší ochranu sklo nabízí. Pokud je potřeba redukce hmotnosti 3 mm polykarbonát (A termoplast ) je laminován na bezpečnou stranu, aby se zastavil spall. Cílem je vyrobit materiál se vzhledem a jasností standardního skla, ale s účinnou ochranou před ručními palnými zbraněmi. Polykarbonátové vzory se obvykle skládají z produktů, jako jsou Armormax, Makroclear, Cyrolon: měkký povlak, který se po poškrábání hojí (například elastomerní polymery na bázi uhlíku) nebo tvrdý povlak, který zabraňuje poškrábání (například polymery na bázi křemíku).[3]

Plast v laminátových designech také poskytuje odolnost proti nárazu z fyzického napadení tupými a ostrými předměty. Plast poskytuje málo odolnosti proti kulkám. Sklo, které je mnohem tvrdší než plast, zplošťuje kulku a plast se deformuje s cílem absorbovat zbytek energie a zabránit proniknutí. Schopnost polykarbonátové vrstvy zastavit střely s různou energií je přímo úměrná její tloušťce,[4] a neprůstřelné sklo tohoto designu může mít tloušťku až 3,5 palce.[2]

Vrstvy vrstveného skla jsou vyrobeny ze skleněných desek spojených dohromady s polyvinylbutyralem, polyurethanem, Sentryglasem nebo ethylenvinylacetátem. Při ošetření chemickými procesy je sklo mnohem silnější. Tato konstrukce se na bojových vozidlech běžně používá od druhé světové války. Je obvykle tlustý a obvykle extrémně těžký.[5]

Tloušťka vzorku a plošná hustota pro neprůstřelné skleněné materiály[6][7][8]
Hrozba zastavenaSkleněný laminátPolykarbonátAkrylSkleněný polykarbonátOxynitrid hlinitý
Úroveň ochrany(příklad)TloušťkaHustotaTloušťkaHustotaTloušťkaHustotaTloušťkaHustotaTloušťkaHustota
v.mmlb / sq. ft.kg / m3v.mmlb / sq. ft.kg / m3v.mmlb / sq. ft.kg / m3v.mmlb / sq. ft.kg / m3v.mmlb / sq. ft.kg / m3
UL 752 úroveň 19 mm 3 výstřely1.18530.0915.2574.460.7519.054.622.461.2531.757.737.60.81820.788.9943.9
UL 752 úroveň 20,357 Magnum 3 výstřely1.435.5617.9487.61.0326.166.431.251.37534.928.541.501.07527.311.6857.02
UL 752 úroveň 3 (přibližně NIJ IIIA[9])0,44 Magnum 3 výstřely (5 výstřelů pro NIJ IIIa)1.5940.3820.94102.241.2531.757.737.61.28832.7114.2369.47
UL 752 úroveň 430-06 1 výstřel1.33835.2514.4369.47
UL 752 úroveň 57,62 mm 1 výstřel
UL 752 úroveň 60,357 Magnum nedostatečně nabitý 5 výstřelů
UL 752 úroveň 75,56 x 45 5 výstřelů
UL 752 úroveň 8 (přibližně NIJ III)7,62 mm NATO 5 výstřelů2.37460.326.01126.9918.25
UL 752 úroveň 9.30-06 M2 AP 1 výstřel
UL 752 úroveň 100,50 BMG 1 výstřel1.640.630.76150.1

9 mm 124gr @ 1175-1293fps (1400-1530fps pro úroveň 6), 357M 158gr @ 1250-1375fps, 44M 240gr @ 1350-1485fps, 30-06 180gr @ 2540-2794fps, 5,56NATO 55gr @ 3080-3388fps, 7,62NATO 150gr @ 2750–3025 sn./s pro všechna hodnocení ve výše uvedeném grafu; všechny olověné pláště s olověným pláštěm FMJ, s výjimkou 30-06, jsou kontrolovány plynem s poloviční vlnovkou.

Zkušební standardy

Balistický test neprůstřelného skleněného panelu

Neprůstřelné materiály se testují pomocí zbraně k vystřelení střely ze stanovené vzdálenosti do materiálu, a to v určitém vzoru. Úrovně ochrany jsou založeny na schopnosti cíle zastavit určitý typ střely pohybující se určitou rychlostí. Experimenty naznačují, že polykarbonát selhává při nižších rychlostech s projektily pravidelného tvaru ve srovnání s nepravidelnými (jako fragmenty), což znamená, že testování s projektily pravidelného tvaru poskytuje konzervativní odhad jeho odolnosti.[10] Když střely neproniknou, lze měřit hloubku důlku, který zanechal náraz, a souvisí s rychlostí a tloušťkou materiálu střely.[4] Někteří vědci vyvinuli matematické modely založené na výsledcích tohoto druhu testování, které jim pomohou navrhnout neprůstřelné sklo, aby odolalo konkrétním očekávaným hrozbám.[11]

Známé standardy pro kategorizaci balistického odporu zahrnují následující:

Účinky na životní prostředí

Vlastnosti neprůstřelného skla mohou být ovlivněny teplotou a působením rozpouštědel nebo UV záření, obvykle ze slunečního světla. Pokud je polykarbonátová vrstva pod skleněnou vrstvou, má určitou ochranu před UV zářením díky skleněné a spojovací vrstvě. V průběhu doby se polykarbonát stává křehčím, protože je amorfní polymer (což je nezbytné, aby byla průhledná), která se pohybuje směrem k termodynamické rovnováze.[3]

Někdy se vytvoří dopad střely na polykarbonát při teplotách pod -7 ° C spall, kousky polykarbonátu, které se odlomí a samy se stanou projektily. Experimenty prokázaly, že velikost lomu souvisí spíše s tloušťkou laminátu než s velikostí střely. Dráha začíná v povrchových vadách způsobených ohybem vnitřní polykarbonátové vrstvy a praskliny se pohybují „dozadu“ až k nárazové ploše. Bylo navrženo, že druhá vnitřní vrstva polykarbonátu může účinně odolat průniku loupáním.[3]

Zálohy 2000

V roce 2005 bylo oznámeno, že američtí vojenští vědci vyvíjejí třídu průhledného brnění oxynitrid hlinitý (ALON) jako vnější vrstva „úderové desky“. Ukázalo se, že tradiční sklo / polymer výrobce ALON vyžaduje 2,3krát větší tloušťku než ALON, aby se chránil proti 0,50 BMG projektil.[12] ALON je mnohem lehčí a funguje mnohem lépe než tradiční lamináty ze skla / polymeru. „Skleněné“ hliníkové oxynitridy mohou porazit podobné hrozby Ráže .50 průbojné náboje s použitím materiálu, který není neúměrně těžký.[13] Vyvíjejí se také různé druhy dalších materiálů, které se velmi podobají sklu.[Citace je zapotřebí ]

Spinel keramika

Některé typy keramika lze také použít pro průhledné pancéřování kvůli jejich vlastnostem zvýšené hustoty a tvrdosti ve srovnání s tradičním sklem. Tyto typy průhledných pancéřů ze syntetické keramiky umožňují tenčí pancéřování se stejnou brzdnou silou jako tradiční vrstvené sklo.[14]

Sklo vzduchové komory

Nejnovější typ zakřiveného transparentního pancíře vozidla má mezi sklem a polykarbonátem vzduchovou komoru. Pancíř úrovně IIIA (vysokorychlostní 9 mm) se skládá z 8 mm vrstveného skla (úderová plocha), vzduchové mezery 1 mm a 7 mm polykarbonátu. Toto řešení zastaví kulky úplně jiným způsobem. Sklo, protože je tvrdé, deformuje přicházející kulku. Deformovaná střela úplně pronikne sklem a poté ji zastaví pružný polykarbonát. Snížení hmotnosti oproti tradičnímu skleněnému polykarbonátu je 35%, vážení. 25 kilogramů na metr čtvereční pro úroveň NIJ 06 IIIA (NIJ 07 HG2). Je také tenčí (16,2 mm) oproti konvenčnímu skleněnému polykarbonátu (21 mm).[Citace je zapotřebí ]

Viz také

Reference

  1. ^ Bertino, AJ, Bertino PN, Forenzní věda: Základy a vyšetřování, Cengage Learning, 2008, s. 407
  2. ^ A b „Sklo a lamináty odolné proti kulkám: Ochrana vojenských vozidel na humvees“. Usarmorllc.com. 2013-12-31. Archivovány od originál dne 2014-05-01. Citováno 2014-08-04.
  3. ^ A b C Walley, S.M .; Field J.E .; Blair, P.W .; Milford, A.J. (11. března 2003). „Vliv teploty na rázové chování laminátů ze skla / polykarbonátu“ (pdf-1,17 Mb). International Journal of Impact Engineering. Elsevier Science Ltd. str. 31–52. doi:10.1016 / S0734-743X (03) 00046-0. Citováno 15. září 2013.[trvalý mrtvý odkaz ]
  4. ^ A b Gunnarsson CA; et al. (Červen 2009). „Deformace a selhání polykarbonátu během nárazu jako funkce tloušťky“ (PDF). Sborník Výroční konference Společnosti pro experimentální mechaniku (SEM), 1. – 4. Června 2009, Albuquerque v Novém Mexiku, USA. Společnost pro experimentální mechaniku Inc. Archivováno od originál (pdf-443 kB) dne 04.10.2013. Citováno 15. září 2013.
  5. ^ Shah, Q. H.
  6. ^ Specifikace společnosti Total Security Solutions a / nebo Pacific Bulletproof. Citováno 9. května 2011
  7. ^ Celostátní struktury Inc. „Balistické mapy“. Nationwidestructures.com. Citováno 2014-08-04.
  8. ^ „Test kalibru ALON® Transparentní brnění 50 společnosti Surmet“. Youtube. 14.03.2011. Citováno 2014-08-04.
  9. ^ Sklolaminát odolný vůči kulkám UL 752 úrovně 3 klikněte na spodní graf
  10. ^ Chandall D, Chrysler J. Numerická analýza balistického výkonu 6,35 mm průhledné polykarbonátové desky. Zřízení obranného výzkumu, Valcartier, Quebec, Kanada. DREV-TM-9834, 1998.
  11. ^ Cros PE, Rota L, Cottenot CE, Schirrer R, Fond C. Experimentální a numerická analýza rázového chování polykarbonátové a polyuretanové vložky. J Phys IV, France 10: Pr9-671 - Pr9-676, 2000.
  12. ^ Test kalibru ALON® Transparent Armor 50 od společnosti Surmet
  13. ^ Lundin, Laura (17. října 2005). „Air Force Testing New Transparent Armor“. Air Force Research Laboratory Public Affairs. Citováno 9. listopadu 2006.
  14. ^ Keramické průhledné brnění může nahradit „sklo neprůstřelné“ Archivováno 30. srpna 2011 v Wayback Machine