Пулестойкие стекла. Компромисс массы, стоимости и характеристик

На выставке DSEI 2013 компания Jenoptik представила пластиковую прозрачную защиту. Она тяжелее и толще по сравнению с ламинатами, но имеет то преимущество, заключающееся в том, что нет искажений при изгибе

Немецкая компания ESW GmbH, подразделение Jenoptik Defense & Civil Systems, показала на выставке DSEI 2013 прозрачную броню из пластика, которая гарантирует светопропускаемость свыше 90%. Одно из огромнейших преимуществ решения Jenoptik заключается в том, что лобовое стекло можно гнуть; это позволяет уйти от центральной стойки типичной для лобовых стекол военных машин, состоящих из двух плоских панелей бронестекла, и тем самым обеспечить максимальную видимость. Вдобавок, пластиковая прозрачная защита от Jenoptik не создает никаких искажений даже в местах изгиба. В настоящее время компания предлагает два типа поверхностей, соответственно с уровнями защиты 2 и 3. Первая имеет приблизительно плотность 144 кг/м2 и толщину 121 мм, а вторая имеет поверхностную плотность 238 кг/м2 и толщину 201 мм. Решение, соответствующее уровню 3, также сертифицировано для противодействия множественным попаданиям пуль и снарядоформирующий зарядам в секторе от 0° до 45° и для противодействия попаданию РПГ-7 под углом 45°. По запросу устанавливаются противообледенительная защита и электромагнитная защита. По данным компании Jenoptik, ее прозрачное пластиковое бронестекло способно сохранить хорошую видимость даже после удара.

Одним из авторитетных европейских экспертов в области прозрачной брони является компания IBD. Было понятно, что должно быть найдено решение с целью снижения массы прозрачной брони. Действительно, обычное броневое стекло для грузовой машины площадью 3 м2 не только весит 600 кг, но также поднимает центр тяжести и катастрофически ухудшает устойчивость. Взяв на вооружение свою технологию NanoTech, компания IBD разработала защиту из прозрачной керамики, ключевой фактором здесь является разработка специальных процессов соединения керамических плиток («мозаичная прозрачная броня») и ламинирование этих сборок с прочными несущими слоями для формирования больших прозрачных панелей.


Многослойная прозрачная защита 400x400 мм, изготовленная с использованием шпинели от ArmorLine, после шести выстрелов. В компании надеются начать изготовление лобового стекла половинного размера к концу 2014 года

Американская компания ArmorLine, часть Defense Venture Group, разработала оптическую шпинельную керамику, которая позволяет изготавливать прозрачную броню со значительной экономией массы. Шпинель от ArmorLine представляет собой поликристаллический материал, отличающийся чрезвычайно твердостью и прочностью; отличаясь абразивной стойкостью, что типично для керамики, он гарантирует светопроницаемость в диапазоне 0,2 – 5,5 микрон. Это позволяет применять ее в ультрафиолетовом (0,2 – 0,4 микрон), видимом (0,4 – 0,7) диапазонах, ближней ИК-области спектра (0,7 – 3) и средней ИК-области спектра (3 – 5). То есть, он может использоваться в военных приложениях не только в качестве прозрачной брони, но также для защиты сенсоров. Преимущество шпинели ArmorLine состоит в том, что из нее можно изготавливать панели таких размеров, которые определенно крупнее, чем размеры панелей из прозрачной керамики. Нынешние крупные панели имеют размеры примерно 70 x 50 см, компания в течение года намерена начать производство панелей размерами 85 x 60 см, как плоских, так и изогнутых (с радиусом гиба 2500 мм), и, в конечном счете, производство плоских панелей 100 x 75 см, что составляет половину лобового стекла.

Способность поставлять изогнутую прозрачную защиту рассматривается как преимущество над другими системами, позволяя конструкторам реализовывать более гибкие решения. Прозрачная защита на основе шпинели, которая заменяет несколько слоев в ламинированном стекле, позволила повысить многоударные характеристики и уменьшить массу и толщину на 50–60%. В качестве примера возьмем многослойное броневое стекло, которое способно выдержать попадание одиночной бронебойной пули 12,7x99 мм. Оно имеет толщину 103 мм и поверхностную плотность 227 кг/м2, в то время как шпинель от ArmorLine снижает эти значения до 49 мм и 100 кг/м2, другими словами на 53% и 56% соответственно. Эти данные подтверждаются при взгляде на прозрачную броню ATPD 2352 Class 3A, в которой толщина уменьшается с 112 до 52 мм, а поверхностная плотность с 249 до 109 кг/м2. Впрочем, ArmorLine не занимается многослойными материалами, то есть в этих случаях массы даются для неоптимизированных тестовых образцов и могут быть оптимизированы дополнительно. В терминах Stanag поверхностная плотность, достигнутая для прозрачных материалов, соответствующих уровню 2, составляет около 69 кг/м2, тогда как для уровня 3 (бронебойная зажигательная пуля 7,62 x 54R B32) она повышается до 84 кг/м2.


Итальянская компания Isoclima поставляет Iveco большую часть броневых стекол для автомобиля LMV Lince; на снимке стекло после обстрела на стрельбище Nettuno


Среди технологий, используемых для повышения прочности прозрачной брони, компания Isoclima разработала метод инкапсуляции, гарантирующий максимальный строк службы ее слоистых материалов

Итальянская компания Isoclima начала работу над прозрачной броней в начале 80-х годов для гражданского и военного рынков и с тех пор разработала собственные патентованные технологии по оптимизации ламинирования стекла и поликарбоната. Она предоставила большую часть решений прозрачной защиты для компании Iveco DV LMV, которые были адаптированы под требования разных заказчиков этого легкого многоцелевого автомобиля 4x4. Например, прозрачная броня, принятая для российских машин LMV, способна выдерживать температуры от -45°C до +70°C, сопряжение разных материалов здесь является ключевым элементом, поскольку термический коэффициент расширения поликарбоната в восемь раз больше коэффициента расширения стекла. Среди ее продуктов мы можем найти решение, соответствующее уровню 2 Stanag, толщиной 58-59 мм и поверхностной плотностью 125-130 кг/м2, и решение, соответствующее уровню 3, толщиной 79-80 мм и плотностью 157-162 кг/м2; все значения приводятся для работы в стандартных температурных пределах.

Компания в настоящее время рассматривает новые решения, повышающие характеристики при одновременном снижении массы. Компания испытывает новые материалы, например шпинель и другие, хотя ее руководство при этом убеждено, что усовершенствования лежат в комплексных решениях, то есть повышение характеристик стекла и слоистых материалов, например пленок, позволит Isoclima улучшить свои позиции на рынке. Компания также разработала решения с целью улучшения срока службы прозрачной защиты, например это обработка против царапин на поликарбонатной подложке, а также патентованный, фиксируемый магнитным способом внешний слой, защищающий баллистическое стекло от повреждения камнями известный как Antistone Protection Solution (AspS). Удаляемый защитный слой базируется на магнитной прокладке с двойным уплотнением, удерживающей внешний защитный слой, изготовленный из внешнего стекла и внутреннего технополимера; создается воздушная прослойка между этим слоем и прозрачной броней. Были учтены и верифицированы все возможные недостатки, то есть конденсация, оптические искажения и т.д., тесты показали минимальное влияние этих факторов на характеристики прозрачной защиты. С другой стороны технология AspS способствует значительному снижению объемов обслуживания и увеличивает срок службы прозрачной брони. Многие решения, разработанные Isoclima, созданы благодаря участию компании в проектировании современных систем прозрачной защиты для аэрокосмической отрасли.

Использованы материалы:
www.armada.ch
www.baesystems.com
www.schott.com
www.osg.co.il
www.gus-visionsystems.com
www.jenoptik.com
www.finind.com
www.ibd-deisenroth-engineering.de