一種防彈玻璃密封結構的研究

劉星星，段國偉，張光宇

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一種防彈玻璃密封結構的研究

劉星星，段國偉，張光宇

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章對防彈玻璃密封結構的設計與驗證進行了介紹。通過對比國內現(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計的前提，經(jīng)過導水、阻水的分析對密封結構和材料進行了設計。并在某型號裝甲車上進行驗證。

防彈玻璃；密封

前言

現(xiàn)階段，高技術局部戰(zhàn)爭對軍用車輛的防護要求越來越高，防彈玻璃作為軍用車輛的重要組成部分，在現(xiàn)在軍車的使用越來越多。軍用車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”字型密封膠條便無法滿足防彈玻璃的使用。

1 現(xiàn)有整車廠家防彈玻璃的密封方式及存在問題

現(xiàn)在各整車廠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

黑膠是一種高強度聚氨酯膠，是一種常用的玻璃裝配結構膠，通過黑膠密封，防彈玻璃可以固定于前風窗本體上（圖1），這種方式簡單、便于操作。但黑膠的施膠工藝較為復雜，而且對環(huán)境、工匠施膠技術要求較高，施膠需均勻且不允許有縫隙，有縫隙便會漏雨，而且很難補救。

圖1 黑膠密封方式

防彈玻璃一般用于軍用車輛，軍用車輛特殊的工作環(huán)境導致需要考慮其防彈玻璃更換的可能性，而黑膠最大的特點就是機械強度大，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行更換。

1.2 采用橡膠板密封的密封方式

國內整車廠家采用的橡膠板密封結構基本是將防彈玻璃密封和金屬框做成一個整體，再用平面橡膠板將防彈玻璃與前風窗本體通過螺栓緊固件進行連接（圖2）。常見的平面橡膠板機械性能好，但硬度較高，硅橡膠硬度范圍大但機械性能差、成本高，所以使用率低，聚氨酯橡膠耐高溫性能差。國內廠家所采用的大都為厚度5mm左右的天然橡膠板。由于車身前風窗本體寬基本在2m以上，2m的寬度前風窗本體平面度基本在2mm以上，外加玻璃壓框平面度差，通過厚度5mm Shore A50硬度的天然橡膠板明顯無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，長時間可能脫落或斷開，存在漏雨風險。而且硅酮膠同樣施膠工藝復雜，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：

（1）現(xiàn)場施膠工藝復雜，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）沒有導水和阻水結構。

2 針對存在問題提出解決方案

從防彈玻璃便于更換考慮，無疑將防彈玻璃與壓框做成一個模塊這種方式更加方便可靠。本文采用的壓框為2mm厚的鋼板，防彈玻璃廠家將壓框與玻璃通過黑膠組合成一個整體（如圖3所示），出廠前進行淋雨試驗，確保這個模塊不滲漏雨。所以，怎么解決防彈玻璃組合模塊與前風窗本體的防水密封是本文研究的重點。

圖3 防彈玻璃組合模塊

防水密封主要從導水與阻水兩方面考慮。導水也稱排水，就是讓水從密封結合面迅速離開，盡量不要讓水在密封結合面停留，是主動措施；阻水就是當有水停留在密封結合面時，阻止水從結合面進入，是被動措施?；谝陨蟽煞矫婵紤]，導水將通過結構優(yōu)化設計解決，阻水將從材料和結構兩方面優(yōu)化設計解決。

2.1 防彈玻璃密封的導水結構

在圖2所示的結構中，雨水順著前風窗本體能很輕松的接觸到密封結合面，如果沒有玻璃密封膠，水很容易從結合面進入駕駛室。所以進行導水結構設計時，需要將密封結合面進行遮擋，并方便排水。

常見的導水結構如車門上方導水沿、駕駛室兩側導水沿等，參考這些導水沿結構，在防彈前風窗本體上焊接一個L型的導水槽，當雨水順著前風窗留下時，水從導水槽迅速排向兩邊，順著前風窗本體兩側導水槽流出，不會形成積水。螺栓緊固件位于密封結構之外，所以從螺栓連接處不會出現(xiàn)漏雨隱患。

此外在密封結構外側，再設計壓框擋板，此壓框可遮擋雨水使其不會落在密封面處，第一道密封條也不會直接接觸到水（圖4）。同時壓框擋板內設計橡膠墊，可阻止雨水接觸防彈玻璃組合模塊的黑膠，進一步保證雨水不滲漏。

圖4 防彈玻璃密封結構

2.2 防彈玻璃密封的阻水方式

做完導水結構設計后，大多數(shù)雨水已可進行導排，當雨量很大時，仍會有雨水會漫過L型導水槽的上端接觸至密封面，此時密封條的設計便起作用。

常見的密封結構如車門的密封。車門為運動件，密封要求高，密封結構設計具有可借鑒性。車門密封元件是密封條，一般為兩道密封結構，第一道為導水結構，第二道為阻水結構，車門所采用的密封條材料為海綿橡膠。

參考車門密封結構，結合防彈玻璃實際情況，設計密封結構如圖4所示，改進后的密封結構有兩道密封，第一道密封為平面密封條，通過3M膠粘于彈玻璃框內側，通過前風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3M膠粘于帶框防彈玻璃拐角處，通過前風窗本體拐角外圓弧面與帶框防彈玻璃內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較軟的海綿橡膠密封條。海綿橡膠密封條成分為密實DPEM，海綿視密度為0.6±0.05g/ cm3（約為ShoreA 35），相比普通橡膠板來說，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，在拐角處進一步對雨水進行阻隔。

至此，防彈玻璃的防水密封措施已經(jīng)完成。此方案通過導水和阻水結構設計，無需現(xiàn)場施膠，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 結論

文中所提出的改進方案在某型號裝甲車輛上進行了試驗，經(jīng)驗證，該方案滿足GJB150.8A要求。

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

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

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1671-7988(2019)03-142-03

U462

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1671-7988(2019)03-142-03

U462

劉星星（1987-），男，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，從事產(chǎn)品設計工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.046