การวิเคราะห์โครงสร้างแบบหลายชั้นและหลักการป้องกันของกระจกกันกระสุน
ในสังคมสมัยใหม่ ด้วยความต้องการด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น กระจกกันกระสุนในฐานะที่เป็นวัสดุป้องกันความปลอดภัยที่สำคัญ ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในธนาคาร ร้านขายเครื่องประดับ สถานที่ราชการ ยานพาหนะทางการทูต และแม้แต่การใช้งานในระดับพลเรือนระดับสูง มันไม่ใช่ "แผ่นแข็ง" ที่ทำลายไม่ได้อย่างที่ใครๆ อาจจินตนาการถึง แต่มันเป็นผลิตภัณฑ์วิศวกรรมที่ซับซ้อนที่ผสานรวมวิทยาศาสตร์วัสดุ กลศาสตร์ และเทคโนโลยีการผลิตที่แม่นยำ ประสิทธิภาพการป้องกันที่ยอดเยี่ยมของมันมาจากโครงสร้างหลายชั้นที่ชาญฉลาดและหลักการทางกายภาพที่ลึกซึ้ง
I. โครงสร้างแบบหลายชั้นของกระจกกันกระสุน: "เกราะ" คอมโพสิต
กระจกกันกระสุนซึ่งเรียกอย่างเป็นทางการว่า "กระจกลามิเนตเพื่อความปลอดภัย" ไม่ได้ทำจากกระจกแผ่นเดียว แต่มันเป็นวัสดุคอมโพสิตที่เกิดจากการยึดติดวัสดุหลายชั้นเข้าด้วยกันผ่านกระบวนการพิเศษ โครงสร้างทั่วไปของมัน จากบนลงล่าง (หรือจากภายนอกสู่ภายใน) โดยทั่วไปประกอบด้วย:
1.ชั้นต้านทานแรงกระแทก (ชั้นนอก):
นี่คือชั้นที่สัมผัสกับกระสุนเป็นอันดับแรก โดยทั่วไปทำจากกระจกเทมเปอร์ทางเคมีหรือกระจกเทมเปอร์ทางกายภาพ ภารกิจหลักของชั้นนี้ไม่ใช่การสกัดกั้นกระสุนโดยตรง แต่เพื่อใช้พลังงานของกระสุนและทำให้มันเสียรูป ทื่อ หรือแม้แต่แตกหักผ่านความแข็งของมัน การทำให้กระสุนแข็ง (โดยปกติทำจากทองแดงหรือเหล็ก) "ทื่อ" ลงอย่างมากช่วยลดแรงกดดันที่ชั้นถัดไปต้องแบกรับ ป้องกันไม่ให้ถูกเจาะทะลุได้ง่ายโดยหัวกระสุนแหลมคม สิ่งนี้คล้ายกับชั้นหนังแข็งชั้นแรกในชุดเกราะโบราณ ซึ่งใช้เพื่อต้านทานแรงกระแทกแหลมคมเบื้องต้นของลูกธนู
2.ชั้นดูดซับพลังงาน (ชั้นกลางหลัก):
นี่คือจิตวิญญาณของกระจกกันกระสุนโดยปกติประกอบด้วยแผ่นวัสดุโพลีเมอร์โปร่งใสหนึ่งแผ่นหรือหลายแผ่น ส่วนใหญ่เป็นโพลีไวนิลบิวทิรัล (PVB)และโพลีคาร์บอเนต (PC).
3.ชั้นต้านทานการเจาะ/ชั้นความปลอดภัย (ชั้นใน):
นี่คือแนวป้องกันสุดท้าย โดยทั่วไปยังเป็นชั้นของแผ่นโพลีคาร์บอเนตหรือกระจกความแข็งแรงสูงบทบาทของมันคือเพื่อให้แน่ใจว่าแม้ว่ากระสุนจะเจาะทะลุชั้นก่อนหน้า พลังงานที่เหลืออยู่ของมันก็ไม่เพียงพอที่จะทะลุผ่านสิ่งกีดขวางสุดท้ายนี้ นอกจากนี้ ชั้นในยังป้องกันการแตกกระจาย—ปรากฏการณ์ที่เศษซากจากพื้นผิวกระจกด้านในเมื่อถูกกระแทกจะบินไปทางบุคลากรในด้านที่ได้รับการปกป้อง ทำให้เกิดการบาดเจ็บทุติยภูมิ ชั้น PC ด้านในมีประสิทธิภาพในการกักเก็บเศษซากทั้งหมดดังกล่าว
II. หลักการป้องกันของกระจกกันกระสุน: ศิลปะแห่งการ "กระจาย" พลังงาน
หลักการของกระจกกันกระสุนไม่ได้เป็นเพียงแค่การ "สกัดกั้น" เท่านั้น แต่มันเกี่ยวข้องกับกระบวนการ "การแปลงและการกระจายพลังงาน" แบบไดนามิก หลักการหลักของมันสามารถแบ่งออกได้ดังนี้:
1.หลักการกระจายและถ่ายโอนพลังงาน:
เมื่อกระสุนความเร็วสูงพุ่งชนกระจกด้านนอก พลังงานจลน์ของมันจะเข้มข้นอย่างมากในพื้นที่เล็กๆ ของปลายกระสุน ทำให้เกิดแรงดันมหาศาล กระจกแข็งด้านนอกตอบสนองโดยการกระจายแรงกระแทกอย่างรวดเร็วทั่วทั้งพื้นผิวที่ได้รับผลกระทบ กระบวนการที่กระจกแตกในทันทีนั้นใช้พลังงานจำนวนมาก ในเวลาเดียวกัน คลื่นความเครียดที่เกิดจากการกระแทกจะแพร่กระจาย สะท้อน และโต้ตอบภายในโครงสร้างหลายชั้น ทำให้พลังงานสามารถถ่ายโอนและกระจายได้ ป้องกันไม่ให้มันรวมตัวกันที่จุดเดียวและทำให้เกิดการเจาะทะลุในทันที
2.หลักการใช้โมเมนตัมและการทำให้กระสุนทื่อ:
ดังที่กล่าวมา กระจกแข็งด้านนอกคือ "หินลับมีด" ชิ้นแรกสำหรับกระสุน มันบดปลายแหลมของกระสุนอย่างมีประสิทธิภาพผ่านการแตกหักของมันเอง เปลี่ยนจาก หัวแหลมเป็นหัวทื่อตามสูตรแรงดัน P=F/S (แรงดัน = แรง / พื้นที่) หลังจากที่กระสุนทื่อลง พื้นที่สัมผัส S จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก แม้ว่าแรงกระแทก F จะยังคงไม่เปลี่ยนแปลง แรงดัน P ที่เกิดขึ้นจะลดลงอย่างมาก สิ่งนี้ทำให้ชั้น PC ที่ยืดหยุ่นกว่าในภายหลัง "จับ" และหยุดมันได้ง่ายขึ้นผ่านการเสียรูป แทนที่จะถูกเจาะได้ง่าย
3.หลักการเสียรูปพลาสติกและการดูดซับพลังงานจลน์ (หลักการหลัก):
นี่คือขั้นตอนที่ชั้นโพลีคาร์บอเนต (PC) มีบทบาทสำคัญ วัสดุ PC มีการยืดตัวเมื่อขาดสูงมาก เมื่อถูกกระแทก มันจะไม่แตกหักในทันที แต่มันจะเกิดการงอ ยืด และเว้าอย่างกว้างขวาง (การเสียรูปพลาสติก) กระบวนการเสียรูปทางกายภาพนี้ต้องใช้พลังงานมหาศาล พลังงานจลน์ของกระสุนจะถูกแปลงอย่างต่อเนื่องเป็นพลังงานภายในที่เคลื่อนย้ายและทำให้โมเลกุลของวัสดุ PC เสียรูป มันเหมือนกับการเจาะแผ่นยางที่หนาและหนืดมาก—แรงของคุณถูกดูดซับทั้งหมดโดยการเว้าและการดีดกลับของแผ่นยาง ในที่สุด เมื่อพลังงานจลน์ของกระสุนทั้งหมดถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นๆ (ส่วนใหญ่เป็นความร้อนและพลังงานการเสียรูปของวัสดุ
4.หลักการการกระจายตัวแบบวิสโคอิลาสติก:
สิ่งนี้เห็นได้ชัดเจนเป็นหลักในกลไกของชั้นกลาง PVB PVB เป็นวัสดุวิสโคอิลาสติกที่รวมคุณสมบัติของของเหลวหนืดและของแข็งยืดหยุ่น ภายใต้แรงกระแทกความเร็วสูง จะเกิดการเสียดสีอย่างรุนแรงและการเลื่อนสัมพัทธ์ระหว่างโมเลกุลของมัน ทำให้เกิดการกระจายตัวแบบหนืดที่แปลงพลังงานจลน์จากการกระแทกเป็นความร้อน ในขณะเดียวกัน ความหนืดสูงของมันทำให้มั่นใจได้ว่าแม้ว่ากระจกจะแตก เศษซากจะไม่หลุดออกไป รักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างทั้งหมดและยังคงทำงานร่วมกับชั้นถัดไปเพื่อต้านทานแรงกระแทก
5.หลักการความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์คลื่นที่ส่วนต่อประสานหลายชั้น (หลักการขั้นสูง):
จากมุมมองทางทฤษฎีมากขึ้นกระจกกันกระสุนประกอบด้วยวัสดุต่างๆ เช่น กระจก PVB และ PC ซึ่งแต่ละชนิดมีอิมพีแดนซ์อะคูสติกที่แตกต่างกัน (ผลคูณของความหนาแน่นและความเร็วเสียง) เมื่อคลื่นความเครียดผ่านส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุต่างๆ พวกมันจะสะท้อนและหักเห โดยการออกแบบความหนาและลำดับของแต่ละชั้นอย่างพิถีพิถัน คลื่นความเครียดสามารถทำให้เกิดการสะท้อนและการรบกวนหลายครั้งที่ส่วนต่อประสานหลายชั้น ทำให้ยกเลิกและทำให้อ่อนลงพลังงานของพวกมัน ชะลอการแพร่กระจายของคลื่นกระแทก และซื้อเวลามากขึ้นสำหรับการเสียรูปพลาสติกและการดูดซับพลังงาน
gy) มันสูญเสียโมเมนตัมและฝังอยู่ในกระจก
บทสรุป
กระจกกันกระสุนเป็นตัวอย่างที่โดดเด่นของมนุษยชาติที่รวมคุณสมบัติของวัสดุและหลักการทางกายภาพเพื่อตอบสนองความต้องการด้านความปลอดภัย มันไม่ได้พึ่งพา "แรงดิบ" ของวัสดุ แต่มันใช้โครงสร้างแบบหลายชั้นคอมโพสิตที่ชาญฉลาดเพื่อทำหน้าที่เป็นศิลปะแห่งการ "กระจาย" พลังงานที่ซับซ้อน จากการใช้พลังงานเบื้องต้นโดยกระจกแข็งไปจนถึงการดูดซับพลังงานพลาสติกจำนวนมากโดยวัสดุโพลีเมอร์ แต่ละขั้นตอนเกี่ยวข้องกับการคำนวณที่แม่นยำและการจัดการพลังงานจลน์ของกระสุนอย่างมีประสิทธิภาพ ปรัชญาของ "การรวมความแข็งและความนุ่มนวล การจัดการหลายด้าน" นี้เองที่เปลี่ยนแผงโปร่งใสที่ดูเหมือนธรรมดาให้กลายเป็นสิ่งกีดขวางที่แข็งแกร่งซึ่งปกป้องชีวิตและทรัพย์สิน ด้วยการพัฒนาวัสดุและกระบวนการใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องกระจกกันกระสุนในอนาคตจะพัฒนาไปสู่การเบาลง บางลง แข็งแรงขึ้น และบูรณาการการทำงานมากขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งจะยังคงมีบทบาทสำคัญในด้านความปลอดภัย
