劉星星，段國(guó)偉，張光宇

?

一種防彈玻璃密封結(jié)構(gòu)的研究

劉星星，段國(guó)偉，張光宇

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

文章對(duì)防彈玻璃密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證進(jìn)行了介紹。通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)現(xiàn)有密封方案，找出其不足，選擇整體式防彈玻璃作為文章密封方案設(shè)計(jì)的前提，經(jīng)過(guò)導(dǎo)水、阻水的分析對(duì)密封結(jié)構(gòu)和材料進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并在某型號(hào)裝甲車(chē)上進(jìn)行驗(yàn)證。

防彈玻璃；密封

前言

現(xiàn)階段，高技術(shù)局部戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍用車(chē)輛的防護(hù)要求越來(lái)越高，防彈玻璃作為軍用車(chē)輛的重要組成部分，在現(xiàn)在軍車(chē)的使用越來(lái)越多。軍用車(chē)輛所用防彈玻璃與傳統(tǒng)玻璃最大區(qū)別在防彈玻璃的厚度是傳統(tǒng)玻璃的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，所以傳統(tǒng)玻璃常用的“工”字型密封膠條便無(wú)法滿(mǎn)足防彈玻璃的使用。

1 現(xiàn)有整車(chē)廠(chǎng)家防彈玻璃的密封方式及存在問(wèn)題

現(xiàn)在各整車(chē)廠(chǎng)家防彈玻璃主要有兩種密封措施，第一直接采用黑膠密封；第二采用橡膠板密封。

1.1 采用黑膠密封的密封方式

黑膠是一種高強(qiáng)度聚氨酯膠，是一種常用的玻璃裝配結(jié)構(gòu)膠，通過(guò)黑膠密封，防彈玻璃可以固定于前風(fēng)窗本體上（圖1），這種方式簡(jiǎn)單、便于操作。但黑膠的施膠工藝較為復(fù)雜，而且對(duì)環(huán)境、工匠施膠技術(shù)要求較高，施膠需均勻且不允許有縫隙，有縫隙便會(huì)漏雨，而且很難補(bǔ)救。

圖1 黑膠密封方式

防彈玻璃一般用于軍用車(chē)輛，軍用車(chē)輛特殊的工作環(huán)境導(dǎo)致需要考慮其防彈玻璃更換的可能性，而黑膠最大的特點(diǎn)就是機(jī)械強(qiáng)度大，一旦固化便很難將其破壞，故而黑膠密封的防彈玻璃很難進(jìn)行更換。

1.2 采用橡膠板密封的密封方式

國(guó)內(nèi)整車(chē)廠(chǎng)家采用的橡膠板密封結(jié)構(gòu)基本是將防彈玻璃密封和金屬框做成一個(gè)整體，再用平面橡膠板將防彈玻璃與前風(fēng)窗本體通過(guò)螺栓緊固件進(jìn)行連接（圖2）。常見(jiàn)的平面橡膠板機(jī)械性能好，但硬度較高，硅橡膠硬度范圍大但機(jī)械性能差、成本高，所以使用率低，聚氨酯橡膠耐高溫性能差。國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家所采用的大都為厚度5mm左右的天然橡膠板。由于車(chē)身前風(fēng)窗本體寬基本在2m以上，2m的寬度前風(fēng)窗本體平面度基本在2mm以上，外加玻璃壓框平面度差，通過(guò)厚度5mm Shore A50硬度的天然橡膠板明顯無(wú)法起到防水密封作用。

這種密封方式往往還需要在與本體接縫處再涂抹玻璃密封膠，玻璃密封膠是一種硅酮膠，易老化，長(zhǎng)時(shí)間可能脫落或斷開(kāi)，存在漏雨風(fēng)險(xiǎn)。而且硅酮膠同樣施膠工藝復(fù)雜，不可涂飾，在一定程度上也影響防彈玻璃的更換。由于螺栓緊固件直接貫穿前風(fēng)窗本體，所以螺栓連接處也存在漏雨隱患。

圖2 橡膠壓板密封方式

綜合上述兩種防彈玻璃的密封方式，有以下缺點(diǎn)：

（1）現(xiàn)場(chǎng)施膠工藝復(fù)雜，且容易存在物理缺陷

（2）螺栓連接處容易出現(xiàn)漏雨隱患；

（3）防彈玻璃不易更換；

（4）普通橡膠板壓縮變形量不足；

（5）沒(méi)有導(dǎo)水和阻水結(jié)構(gòu)。

2 針對(duì)存在問(wèn)題提出解決方案

從防彈玻璃便于更換考慮，無(wú)疑將防彈玻璃與壓框做成一個(gè)模塊這種方式更加方便可靠。本文采用的壓框?yàn)?mm厚的鋼板，防彈玻璃廠(chǎng)家將壓框與玻璃通過(guò)黑膠組合成一個(gè)整體（如圖3所示），出廠(chǎng)前進(jìn)行淋雨試驗(yàn)，確保這個(gè)模塊不滲漏雨。所以，怎么解決防彈玻璃組合模塊與前風(fēng)窗本體的防水密封是本文研究的重點(diǎn)。

圖3 防彈玻璃組合模塊

防水密封主要從導(dǎo)水與阻水兩方面考慮。導(dǎo)水也稱(chēng)排水，就是讓水從密封結(jié)合面迅速離開(kāi)，盡量不要讓水在密封結(jié)合面停留，是主動(dòng)措施；阻水就是當(dāng)有水停留在密封結(jié)合面時(shí)，阻止水從結(jié)合面進(jìn)入，是被動(dòng)措施?；谝陨蟽煞矫婵紤]，導(dǎo)水將通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)解決，阻水將從材料和結(jié)構(gòu)兩方面優(yōu)化設(shè)計(jì)解決。

2.1 防彈玻璃密封的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)

在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，雨水順著前風(fēng)窗本體能很輕松的接觸到密封結(jié)合面，如果沒(méi)有玻璃密封膠，水很容易從結(jié)合面進(jìn)入駕駛室。所以進(jìn)行導(dǎo)水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要將密封結(jié)合面進(jìn)行遮擋，并方便排水。

常見(jiàn)的導(dǎo)水結(jié)構(gòu)如車(chē)門(mén)上方導(dǎo)水沿、駕駛室兩側(cè)導(dǎo)水沿等，參考這些導(dǎo)水沿結(jié)構(gòu)，在防彈前風(fēng)窗本體上焊接一個(gè)L型的導(dǎo)水槽，當(dāng)雨水順著前風(fēng)窗留下時(shí)，水從導(dǎo)水槽迅速排向兩邊，順著前風(fēng)窗本體兩側(cè)導(dǎo)水槽流出，不會(huì)形成積水。螺栓緊固件位于密封結(jié)構(gòu)之外，所以從螺栓連接處不會(huì)出現(xiàn)漏雨隱患。

此外在密封結(jié)構(gòu)外側(cè)，再設(shè)計(jì)壓框擋板，此壓框可遮擋雨水使其不會(huì)落在密封面處，第一道密封條也不會(huì)直接接觸到水（圖4）。同時(shí)壓框擋板內(nèi)設(shè)計(jì)橡膠墊，可阻止雨水接觸防彈玻璃組合模塊的黑膠，進(jìn)一步保證雨水不滲漏。

圖4 防彈玻璃密封結(jié)構(gòu)

2.2 防彈玻璃密封的阻水方式

做完導(dǎo)水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，大多數(shù)雨水已可進(jìn)行導(dǎo)排，當(dāng)雨量很大時(shí)，仍會(huì)有雨水會(huì)漫過(guò)L型導(dǎo)水槽的上端接觸至密封面，此時(shí)密封條的設(shè)計(jì)便起作用。

常見(jiàn)的密封結(jié)構(gòu)如車(chē)門(mén)的密封。車(chē)門(mén)為運(yùn)動(dòng)件，密封要求高，密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有可借鑒性。車(chē)門(mén)密封元件是密封條，一般為兩道密封結(jié)構(gòu)，第一道為導(dǎo)水結(jié)構(gòu)，第二道為阻水結(jié)構(gòu)，車(chē)門(mén)所采用的密封條材料為海綿橡膠。

參考車(chē)門(mén)密封結(jié)構(gòu)，結(jié)合防彈玻璃實(shí)際情況，設(shè)計(jì)密封結(jié)構(gòu)如圖4所示，改進(jìn)后的密封結(jié)構(gòu)有兩道密封，第一道密封為平面密封條，通過(guò)3M膠粘于彈玻璃框內(nèi)側(cè)，通過(guò)前風(fēng)窗本體平面與帶框防彈玻璃平面壓縮平面密封條（第一道密封條）變形密封。第二道密封條為柱狀密封條，通過(guò)3M膠粘于帶框防彈玻璃拐角處，通過(guò)前風(fēng)窗本體拐角外圓弧面與帶框防彈玻璃內(nèi)圓弧面壓縮圓柱狀膠條（第二道密封條）變形密封。兩道密封條均為材質(zhì)較軟的海綿橡膠密封條。海綿橡膠密封條成分為密實(shí)DPEM，海綿視密度為0.6±0.05g/ cm3（約為ShoreA 35），相比普通橡膠板來(lái)說(shuō)，可變形量大許多。第一道海綿橡膠板厚度為8mm，相比5mm硬度較大的天然橡膠板，8mm的海綿橡膠板更能彌補(bǔ)平面差，起到密封作用。第二道圓柱狀膠條為空心膠條，其變形量更大，在拐角處進(jìn)一步對(duì)雨水進(jìn)行阻隔。

至此，防彈玻璃的防水密封措施已經(jīng)完成。此方案通過(guò)導(dǎo)水和阻水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)施膠，防彈玻璃組合模塊易于更換，螺栓連接處不存在漏水隱患。

3 結(jié)論

文中所提出的改進(jìn)方案在某型號(hào)裝甲車(chē)輛上進(jìn)行了試驗(yàn)，經(jīng)驗(yàn)證，該方案滿(mǎn)足GJB150.8A要求。

[1] GJB150.8A-2009.軍用裝備實(shí)驗(yàn)室環(huán)境試驗(yàn)方法第8部分:淋雨試驗(yàn).

Study on the sealing structure of bullet-proof glass

Liu Xingxing, Duan Guowei, Zhang Guangyu

（Shaanxi Automobile Group Automotive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi’an 710200）

This papaer introduces the design and verification of bulletproof glass seal structure. In this paper we find out zhe shortage by comparing the existing sealing scheme in China, and choose the integrative structure as the premise of the sealing scheme of this paper. Then we design the seal structure and materials through the analysis of water resistance and water draining. At last, we tested the scheme on a certain type of armored vehicle.

Bullet-proof glass; sealed

A

1671-7988(2019)03-142-03

U462

A

1671-7988(2019)03-142-03

U462

劉星星（1987-），男，就職于陜西重型汽車(chē)有限公司汽車(chē)工程研究院，從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.046