Пуленепробиваемое стекло , баллистическое стекло , прозрачная броня или пуленепробиваемое стекло — это прочный и оптически прозрачный материал, который особенно устойчив к проникновению снарядов. Как и любой другой материал, он не является полностью непроницаемым. Обычно его изготавливают из комбинации двух или более типов стекла, одного твердого и одного мягкого. [1] Более мягкий слой делает стекло более эластичным, так что 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 вид через стекло. Толщина пуленепробиваемого стекла варьируется от 3 ⁄ 4 до 3+1 ⁄ 2 дюйма (от 19 до 89 мм). [2] [3]
Пуленепробиваемое стекло используется в окнах зданий, требующих особой безопасности, таких как ювелирные магазины и посольства, а также в военных и частных транспортных средствах.
Пуленепробиваемое стекло изготавливается с использованием слоев ламинированного стекла . Чем больше слоев, тем большую защиту обеспечивает стекло. Когда необходимо снизить вес, поликарбонат ( термопласт ) ламинируется на безопасную сторону, чтобы остановить сколы . Цель состоит в том, чтобы сделать материал с внешним видом и прозрачностью стандартного стекла, но с эффективной защитой от стрелкового оружия. Конструкции из поликарбоната обычно состоят из таких продуктов, как Armormax, Makroclear, Cyrolon: мягкое покрытие, которое восстанавливается после царапин (например, эластомерные полимеры на основе углерода) или твердое покрытие, которое предотвращает появление царапин (например, полимеры на основе кремния). [4]
Пластик в конструкциях ламината также обеспечивает устойчивость к ударам от физического воздействия тупых и острых предметов. Пластик обеспечивает мало защиты от пуль. Стекло, которое намного тверже пластика, сплющивает пулю, а пластик деформируется с целью поглощения оставшейся энергии и предотвращения проникновения. Способность слоя поликарбоната останавливать снаряды с различной энергией прямо пропорциональна его толщине, [5] и пуленепробиваемое стекло этой конструкции может иметь толщину до 3,5 дюймов. [3]
Слои ламинированного стекла изготавливаются из листов стекла, склеенных вместе с помощью поливинилбутираля, полиуретана, Sentryglas или этиленвинилацетата. При обработке химическими процессами стекло становится намного прочнее. Такая конструкция регулярно использовалась на боевых машинах со времен Второй мировой войны. Обычно она толстая и обычно чрезвычайно тяжелая. [6]
9 мм 124 гран @ 1175-1293 фут/с (1400-1530 фут/с для уровня 6), 357M 158 гран @ 1250-1375 фут/с, 44M 240 гран @ 1350-1485 фут/с, 30-06 180 гран @ 2540-2794 фут/с, 5.56NATO 55 гран @ 3080-3388 фут/с, 7.62NATO 150 гран @ 2750-3025 фут/с. Для всех рейтингов в приведенной выше таблице; все свинцовые FMJ с медной оболочкой, за исключением 44 мг - это свинцовый полупыльник с газовым чеком, а 30-06 - это мягкий пуля со свинцовым сердечником.
Пуленепробиваемые материалы испытываются с использованием пистолета, который стреляет снарядом с заданного расстояния в материал по определенной схеме. Уровни защиты основаны на способности цели останавливать определенный тип снаряда, летящего с определенной скоростью. Эксперименты показывают, что поликарбонат разрушается при более низких скоростях со снарядами правильной формы по сравнению с нерегулярными (например, осколками), что означает, что тестирование со снарядами правильной формы дает консервативную оценку его сопротивления. [11] Когда снаряды не проникают, глубину вмятины, оставленной ударом, можно измерить и связать со скоростью снаряда и толщиной материала. [5] Некоторые исследователи разработали математические модели, основанные на результатах такого рода испытаний, чтобы помочь им спроектировать пуленепробиваемое стекло, способное противостоять определенным ожидаемым угрозам. [12]
Свойства пуленепробиваемого стекла могут зависеть от температуры и воздействия 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 он является аморфным полимером (что необходимо для его прозрачности), который движется к термодинамическому равновесию. [4]
Удар по поликарбонату снарядом при температуре ниже −7 °C иногда приводит к образованию сколов , кусков поликарбоната, которые отламываются и сами становятся снарядами. Эксперименты показали, что размер скола связан с толщиной ламината, а не с размером снаряда. Скол начинается с поверхностных дефектов, вызванных изгибом внутреннего слоя поликарбоната, и трещины движутся «назад» к поверхности удара. Было высказано предположение, что второй внутренний слой поликарбоната может эффективно противостоять проникновению скола. [4]
В 2005 году сообщалось, что американские военные исследователи разрабатывают класс прозрачной брони, включающей оксинитрид алюминия (ALON) в качестве внешнего слоя «ударная пластина». Производитель ALON продемонстрировал, что традиционное стекло/полимер требует в 2,3 раза большей толщины, чем 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 противостоять таким угрозам, как бронебойные снаряды калибра .50, используя материал, который не является чрезмерно тяжелым. [14] [15]
Некоторые типы керамики также могут использоваться для прозрачной брони из-за их свойств повышенной плотности и твердости по сравнению с традиционным стеклом. Эти типы синтетической керамической прозрачной брони могут позволить более тонкую броню с эквивалентной останавливающей способностью традиционного ламинированного стекла. [16]