LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Eur. Ing. Frank György6 LÖVEDÉK BECSAPÓDÁSOK ÉS ROBBANÁSOK HATÁSA AZ ÁTLÖVÉSGÁTLÓ ÜVEGSZERKEZETEKRE (A RUGALMAS RAGASZTÁS GYAKORLATA) BULLET PROOF GLASSES DAMAGES AND FREGMENTATION COUSED BY BULLET AND EXPLOSION (ELASTIC BONDING IN PRACTICE: ONE TYPICAL APPLICATION) A cikk elemzi a lövedék becsapódások és a robbanások következtében szilánkosodó üvegszerkezeteket és bemutat megoldásokat, amelyeknek alkalmazásával mérsékelni lehet a halálos sérülések kockázatát, a sebesüléseket és a károkat. A cikk foglalkozik az átlövésgátló üvegszerkezetek egy aránylag új rögzítés technikájával a rugalmas ragasztással.
In this article are analysed the mechanics of glass fregmentation during impacting of a projectile or explosion, and discussed the method of reducing risk of death, injury and damage. In this article there is described a relatively new fastening technique of elastic bonding for bullet proof glasses.
Az utóbbi időben nagyobb érdeklődés tapasztalható az átlövésgátló („golyóálló”) átlátszó szerkezetek (üvegszerkezetek)-, a fóliával szerelt üvegek-, a ragasztásos rögzítés-, a ragasztóréteg szükséges méreteit meghatározó számítás iránt, továbbá az üvegszerkezetek tönkremeneteli lehetőségei felöl, különös tekintettel a célba csapódó lövedékek és robbanások hatásaira. Az érdeklődés középpontjában főleg azok az átlövésgátló üvegszerkezetek kerültek, amelyek különféle védelmi építményekbe és a biztonsági pénz-és értékszállító páncélozott gépkocsikba az eredetivel megegyező formával építhetők be.
6
c. főiskolai docens hadiipari és igazságügyi műszaki szakértő
H A D ITEC HN I KA
19
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Ez a cikk kissé tágabb keretben szolgáltat információkat az említett témákban a védelmi építményeket és eszközöket tervezők és telepítők, a járművek átépítésével-, javításával foglalkozók és a biztosítók kárszakértői részére. A védelmi építmények (berendezések) egyik legérzékenyebb eleme az átlövésgátló átlátszó „golyóálló” üvegszerkezet, melynek beépítése ma már elképzelhetetlen a ragasztásos technológia nélkül. A korszerűségre legyen példa a BMW 7-es szériába tartotó személygépkocsi, itt az első és hátsó szélvédőket egy olyan automatizált soron ragasztják a helyükre, ahol mind a tapadásjavítót, mind a ragasztóanyagot már robotok hordják fel. A cikk ismertet átlövésgátlónak tekinthető, átlátszó, rétegelt szerkezetekből néhány gyakrabban előfordulót. Továbbá bemutat napi gyakorlatban tesztelt kialakításokat is figyelembevevő olyan számításokat, példákkal illusztrálva, amelyek jó közelítéssel megadják a ragasztóréteg szükséges méreteit az átlátszó, rétegelt lövedékálló szerkezeteknél. A cikk foglalkozik még ezeknek a szerkezeteknek a tönkremeneteli lehetőségeivel, különös tekintettel a célba csapódó lövedékek és a robbanások hatásaival. Polivinil-butirál (PVB) fóliával ragasztott, rétegelt üvegszerkezet A hagyományos két-vagy többrétegű biztonsági (átlövésgátló) üvegszerkezetek gyártás technológiája napjainkban a polivinil-butirál (PVB) fóliára épül. Nevezetesen, rendszerint float (úsztatott) sík vagy hajlított üveg táblák közé helyezik a nagy szakítószilárdságú, rugalmas PVB fóliát majd autoklávba hőkezelik a szerkezetet 150 psi (1034 kPa) nyomás alatt, 140 0C hőfokon. A float- vagy úsztatott üvegen olyan vízszintesen hengerelt síküveget értünk, amelyet különleges fémfürdőn való úsztatással, gyakorlatilag egyik oldalán lángpolírozással állítanak elő. Ezeknek a szerkezeteknek a legfontosabb fizikai tulajdonságai függnek a rétegszámtól, a fóliavastagságtól az üvegtáblák vastagságtól, az üvegtáblák kezeltségétől („közönséges” vagy edzett) és attól, hogy az összetétel szimmetrikus vagy aszimmetrikus. 20
H A D ITEC HN I KA
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
A gyártható méretet korlátozza az autókláv nagysága. Átütőképességre vonatkozó kísérletek azt mutatják (Paul V. Grant és Wesley J. Cantwell) kizárólag 1.8 grammos és 2.2 grammos gránit lövedékekre értelmezve, hogy o a többrétegű aszimmetrikus üveg szerkezet ballisztikai gátlóképessége nagyobb, ha a lövés felöli oldalon vastagabb az üveglap, o a többrétegű üveg szerkezet tömege és a monolit üveg tömege között lényeges különbség nincs azonos gátlóképesség esetén, o a többrétegű üveg szerkezet kialakítható SF minőségben, a monolit üveg csak SA minőségben. Akrilgyantával ragasztott, rétegelt üvegszerkezet Az 1980-as években állították üzembe az első üvegek közé folyékony akrilgyantát (pl. NAFTOLAN S-696) betöltő gépeket, amelyekkel az üvegéhez hasonló optikai tulajdonságú többrétegű biztonsági (átlövésgátló) üvegszerkezeteket is lehet gyártani. A technológiai sorrend: szabás, tisztítás, élszigetelés, kitöltés, fektetés, tömítés, pihentetés. A NAFTOLAN S-696 jelzésű viszkózus alapműgyanta folyadékot a polimerizációjához összekeverik a katalizátoroldatokkal (K-90 és K91), esetleg késleltetővel. Ezt követően, töltőgép segítségével, légbuborékoktól mentesen bejuttatják az előkészített, egymástól 1.5-3,0 mm távolságra, egymással párhuzamosan beállított üveglapok közé, ahol a betöltött keverék az üvegtáblák között szobahőmérsékleten megkeményedik, polimetilmetakriláttá polimerizálódik. A gyártható legnagyobb táblaméret 2000 x 3000 mm. Az üveglapok távtartását Naftotherm-butil szalaggal biztosítják és az élszigetelést pedig poli izobutilén masszához hasonló anyagból extrudált csíkkal. A kikeményedett réteg az igen tiszta felületű üvegekhez kiválóan tapad. Így, különböző vastagságú, különböző üvegfajták kombinációjával, meghatározott ballisztikai tulajdonságú szerkezeteket lehet létrehozni. A cikk szerzője által elvégzett lövéspróbák során az akrilgyantával ragasztott, rétegelt üvegszerkezetek mindig SA tulajdonságot mutattak.
H A D ITEC HN I KA
21
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Polimetilmetakrilát / Polikarbonát rétegelt üvegszerkezet Németországban az 1970-es években bejelentett találmányok szerint a lövedékálló átlátszó védőanyag szerkezetek általában egymással kötésben lévő, vagy szorosan egymáson fekvő üveglapokból álltak, amely szerkezetek a szükséges lövedékállóságot számottevő réteg vastagságokkal, jelentős tömegekkel érték el. Az átlátszó ballisztikai védőanyagok nagy tömegei sok esetben konstrukciós gondokat okoztak, mivel az üveglapokat hordozó szerkezeteket megfelelő teherbírásúra kellett méretezni. A kiindulási anyag vagy a nehezebb (sűrűség 2.5 g/cm3) szilikátüveg vagy a könnyebb, jó fénytörési tulajdonságú, hőre lágyuló műanyag (termoplaszt), az öntött polimetilmetakrilát (PMMA) lemez, más néven plexiüveg volt. Az öntött PMMA lemez főbb fizikai jellemzői: sűrűség 1.19 g/cm3, ütő hajlítószilárdság 12.5 KJ/m2, vicatlágyulás 1130C, vízfelvétel 0.16%, zsugorodás 1.80%, tömegveszteség 0.50%, törésmutató 1.490. Ebben az időszakban nyilvánosságra hozott találmányi okiratokban („Offenlegungsschrift”) jelennek meg először az olyan lövedékálló struktúrák, amelyek kombinálják a szilikát vagy plexi rétegeket közéjük beiktatott polikarbonát lappal, aminek következtében már könnyebb szerkezetek jöttek létre. A karcállóságot még úgy biztosították, hogy a polikarbonát lap mindkét oldalát mindig szilikátüveggel takarták. A General Electric gyártmánya az az átlátszó műanyag termék, a polikarbonát, amelynek jó fényátbocsátó-, kicsi fényvisszaverő képessége, ütésállósága, hajlíthatósága, megmunkálhatósága, napfényállósága, karcolásállósága, bizonyos vastagságtól kezdve ballisztikai hatásokkal szembeni gátlóképessége, stb. teszi felhasználhatóvá olyan helyeken, ahol a védelem kialakításánál elsődleges szempont az SF tulajdonság. Polikarbonátnak a hagyományos üvegekkel szemben nagyobb hőtágulási együtthatója van, ezért beépítésnél nagy gonddal kell számításba venni a tágulásra szabadon maradó réseket.
22
H A D ITEC HN I KA
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Átlövésgátló átlátszó szerkezetek (szélvédők) rögzítése rugalmas ragasztással A közvetlen üvegezés, a rugalmas ragasztási technológia története a gépjármű iparban az ötvenes években kezdődött és mára már teljesen kiszorította a gumiba ágyazott üvegezést. Ez a megállapítás érvényes az átlövésgátló átlátszó szerkezetek rögzítésére is. Közvetlen üvegezéskor, szakszerű beépítés esetén, megfelelő szilárdságú, ragasztott kötés jön létre különböző minőségű felületek, mint kerámia bevonatos üveg, festékbevonat, régi poliuretán ragasztó vágási felülete, stb. között. Az egykomponensű (egyalkotós), nedvességre kötő poliuretán, rugalmas ragasztóknak sajátságos viszko elasztikus jellemezőik vannak. A nem fémes ragasztó anyag a kötendő felületek között megtapad (adhézió) és belső erőátvitelre képes (kohézió). Az adhézión, két különböző anyagú test közötti, molekuláris erők következtében keletkező tapadást kell érteni, vagyis a ragasztóréteg és a kötendő anyag közötti erőt. A kohézión pedig az anyagrészecskék összetartó erejét (van der Waals-féle erő), azaz ragasztó esetében a ragasztó saját mechanikai szilárdságát. A DIN 16920 szerint fogalmazva a ragasztóanyag olyan „nem fémes anyag, mely alkatrészeket felületi tapadás és belső szilárdság segítségével össze tud kötni”. Rugalmas ragasztás pedig az, amikor különféle alkatrészek egy anyaggal kapcsolódnak össze úgy, hogy azok dinamikus erőhatásokat és hőmérséklet okozta tágulásokat fel tudnak venni. A ragasztóknak mechanikai tulajdonságai függnek pl. a hőmérséklettől, a levegő nedvességétől, az igénybevétel sebességétől és számítani kell arra, hogy feszültség hatására mérhető deformációt szenvednek. Ezekből kifolyólag, adott ragasztásoknál mindig meg kell határozni azt a szükséges ragasztási szilárdságot (erő, melynek a ragasztó rétegre hatnia kell, hogy a ragasztást húzó-, nyomó-, lefejtő-, nyíró igénybevételi módok révén szétválassza), amely a fellépő erők felvételére alkalmas, amelynek nagysága nagymértékben függ a szélvédő tömegtől, a légzsákon keresztül az utas tömegtől, a gyorsulásoktól, stb. A ragasztási helyeket lehetőleg úgy kell kialakítani, hogy csak tiszta nyíró igénybevétel forduljon elő, tehát az erők a ragasztott felületek síkjában hassanak. A hajlító igénybevételeket kerülni kell, mert azok lefejtést idézhetnek elő és így a ragasztott kötést megbontják. H A D ITEC HN I KA
23
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
Lövedék ellenállási Osztály
FLACHGLAS AG
(A
CONTREF GmbH
C1-SA
19 mm
45 kg/m2
19 mm
47 kg/m2
C1-SF
26 mm
64 kg/m2
26 mm
63 kg/m2
C2-SA
23 mm
55 kg/m2
26 mm
63 kg/m2
C2-SF
38 mm
91 kg/m2
36 mm
88 kg/m2
C5-SA
63 mm
151 kg/m2
62 mm
151 kg/m2
C5-SF
74 mm
182 kg/m2
69 mm
167 kg/m2
Lövedékállóság (DIN 52290) változáskor változik a védőanyag vastagság és a tömeg is (tájékoztató adatok)
A ragasztott kötések értékeit kísérletekkel megalapozott számításokkal kell meghatározni. Feltétlenül figyelembe kell venni azt, hogy nagyobb relatív mozgás biztosításához vastagabb ragasztóréteg szükséges. Jármű
ragasztóréteg vastagság (mm)
max. mozgás (mm)
Audi 100
4 (szélvédő)
± 0.33
Neoplan Cityliner N 116/2 autóbusz
5 (szélvédő)
± 0.32
Neoplan Cityliner N 116/2 autóbusz
5(oldalüveg)
± 0.72
Ragasztással rögzített üvegek mért mozgása (Engineer’s Handbook December 1998 Part 5.12)
A levegő nedvességre térhálósodó, jelenleg használt szélvédő ragasztók egymástól csak a ragasztott kötés létrejöttéhez szükséges felület előkészítésben különböznek. Az egyik rendszer a primeres a másik pedig a primer mentes. A fekete primer elhagyható abban az esetben, amikor az üveg szegélyén jó minőségű, hibátlan kerámiaszegély található.
24
H A D ITEC HN I KA
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
A két rendszer BMW előírások alapján végrehajtott összehasonlító tapadási tesztjei, amelyeknél a tapadást az egész szélvédőkerületen vizsgálták, azt mutatták, hogy a fellépő tapadási probléma a primermentes rendszereknél nem teljes kerületen lép fel. Míg ezzel szemben a fekete primert használó rendszereknél közel teljes kerületen tapasztaltak tapadásvesztést a primer és a kerámia között. Szélvédőt rögzítő ragasztóréteg szélességének számítása Kiindulva a Wa. La =
P S összefüggésből, ahol B
Wa = ragasztóréteg szélesség La = ragasztóréteg hossza S = biztonsági tényező (minimum 2) B = ragasztó nyírófeszültség (N/mm2) P = keresztirányú erő (N) Figye lemme l arra, hogy o hőmérséklet emelkedés esetén a ragasztás szilárdsága csökken (fT), o állandó terhelés hatására a ragasztás csúszási szilárdsága csökken (ft), o a ragasztás szakadásáig elérhető teherváltozások száma lüktető, nyíró terhelés hatására csökken (fz), Ezért
összefüggésre módosul. Példa: Milyen ragasztó szélesség (wa) szükséges egy Ford Transit dobozos tehergépkocsi 1773 x 883 mm méretű szélvédője helyére behelyezett, DIN 52290 C3-SF védettségi osztályú, 24.7 mm vastagságú, 80 kg tömegű lövedékálló szélvédő beragasztásához? H A D ITEC HN I KA
25
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Ha: La = 5312 mm fT = 0.6 S=2 ft = 0.06 B = 4 MPa fz = 0.08 Pstat = 80. 9.81 = 785 N Pdint = Pstat. 9.81 = 7698.8 N Akkor: wa = 17.1 mm o Autóbuszoknál pl. 12-15 mm a szélvédőt rögzítő ragasztóanyag szélesség (SIKA Industry: Design and Calculation. 13. old. International Bus Conference 1999). o A cikk szerzőjének saját vizsgálatai szerint a példában szereplő lövedékálló átlátszó védőanyag 14 –17 mm széles SIKA ragasztóanyaggal rögzíthető A hőtágulási hézag és a szükséges ragasztóréteg vastagság számítása A lövedékálló átlátszó védőanyag szerkezeteket mindig úgy kell beépíteni a keretbe, hogy körülöttük kellő hézag maradjon. Például +20 0C és +800C között a szerkezet hosszváltozása mm-ben méterenként 600C hőmérséklet különbség hatására a következő: alumínium 1.44 mm, acél 0.72 mm, krómacél 0.66 mm, akrilüveg/polikarbonát 4.2-4.8 mm. A szerkezet melegedésekor bekövetkező vonalas (lineáris) méretváltozása az alábbiak szerint számítható.
26
H A D ITEC HN I KA
LÖVEDÉK
(A
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
Δ l = l 0. α. Δ T összefüggés alapján, ahol Δ l = a hosszváltozás l 0 = a 00C-on mért hosszúság α = az anyagi minőségre jellemző lineáris hőtágulási együttható ΔT = a hőmérsékletváltozás A szükséges hézag: s
1 2
Minimális ragasztóréteg vastagság (t) > s A ragasztott kötés szilárdsága a ragasztóréteg vastagításával csak bizonyos mértékig növelhető, bizonyos vastagítás után inkább már csökken. Példa: Mekkora hőtágulási hézag (s) és ragasztóréteg vastagság (t) szükséges egy Ford Transit dobozos tehergépkocsi 1773 x 883 mm méretű szélvédője helyére behelyezett, DIN 52290 C3-SF védettségi osztályú lövedékálló szélvédő beragasztásához? Ha: o a hőmérséklet 20 0C-ról 90 0C-ra emelkedik (T = t + 273 Kelvin) o La = 5312 mm (a ragasztóréteg hossza) o a lineáris hőtágulási együttható: α üveg = 70. 10–6. K–1 α acél = 12. 10–6. K-1
H A D ITEC HN I KA
27
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
Akkor: Δ α = 58. 10–6. K-1 Δ l = 5312. 58. 10–6. K–1 70 = 21.5 mm A szükséges hézag: s
1 21,5 10,7mm 2 2
A szükséges ragasztóréteg vastagság (t) minimum: 10.7 mm Ragasztóanyag vastagság minimum (mm)
A ragasztóréteg (SIKA) vastagság és az ablakméret közötti összefüggés
28
H A D ITEC HN I KA
(A
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R A GAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Üvegszerkezetek tönkremenetele Ballisztikus hatásokat gátló „golyóálló” üvegszerkezetek (a páncélozott járművekben, a pénztárakban, a pénzváltókban, a védelmi építményekben, a térelemekben, stb) szokásos tönkremenetele, hogy a beépített rétegelt üvegszerkezet találatot kap, megreped, elszíneződik, felverődésektől megsérül, a rétegek közé víz szívódik, beázik, delaminalizálódik, a ragasztó törik, szakad (kohéziós törés), stb. Előfordul, hogy az átlátszó védőanyag megreped még a garanciális idő alatt, s ilyenkor rendszerint felmerül az, hogy a repedés talán gyártási és/vagy beépítési hiba (pl. a biztosítóknak nem lehet mellékes, hogy a bejelentett „megrepedt” jelzésű káreseménynek mi az oka, hiszen szélvédő méretben a kár. millió forint/db.nagyságrendű is lehet). Az átlátszó védőszerkezet sérülése, meghibásodása, pl. egy páncélozott jármű esetében, nem csak a védettségi szintet rontja, hanem veszélyezteti a közlekedés biztonságát is. Ugyanis elszíneződéseknél, vizesedésnél, delaminálódásnál természetesen romlik az üvegszerkezetek fényáteresztő képessége, megtörik rajtuk a fény és ezek az elváltozások fokozott mértékben jelentenek veszélyt esős, ködös időben, főleg éjjel (repedt, elhomályosodott üvegszerkezettel közlekedő járművet közúti ellenőrzések során a hatóság kiszűrheti). A rendkívüli eseményekre utalva célszerű foglalkozni a robbanás elleni védelem lehetőségeivel is, hiszen sajnálatos tény, hogy a terrorcselekményekben a robbantásosokkal számolni kell. Tönkremenetel lövedékek hatására Ballisztikus hatásokat gátló üvegszerkezetbe becsapódó lövedékek olyan sérüléseket idéznek elő az átlátszó védőanyagban, amelyek egyrészről jellemzőek a lövedékekre másrészről jellemzőek a ballisztikus hatásokat gátló üvegszerkezetre. Több rétegű float síküveg lapokból álló és polivinil-butirál (PVB) fóliával összeragasztott üvegszerkezetbe becsapódott lövedék egyik hatása az lehet, hogy a szerkezet radiálisan és koncentrikusan reped, de nem történik áthatolás.
H A D ITEC HN I KA
29
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Ilyenkor a lövés felöli oldalon kialakul egy kráter, amelynek közepén az üvegtörmelék apró szemcsékből, a szélek felé inkább élekkel bíró kis darabkákból áll. A cikk most nem foglalkozik a „másik” hatással, amikor a lövedék vagy lövedékrész áttörést okoz a szerkezeten és/vagy nyitott összekötetést a támadási oldal és a hátoldal között. Az ASTM C 1256 – 93 szabvány szerint értelmezve a lövedék becsapódás helyet: jelen esetben a kráternek a közepe nevezhető „origin” helynek, ahonnan kiindult a szerkezet tönkremenetele és egyértelmű a repedésterjedés irány a „Propagation Direction”. Ezeknél az üvegszerkezeteknél a közbenső PVB fólia az üvegdarabokat nagyjából összetartja, de a védett oldalon szilánkok válnak le. Ezt támasztják alá azok a próbalövések is, amelyeket egy ötrétegű (4,00 mm float siküveg + 0.76 mm PVB fólia + 6.00 mm float síküveg +0.76 mm PVB fólia + 4,00 mm float siküveg + 0.76 mm PVB fólia + 4.00 mm float síküveg + 0.76 mm PVB fólia + 4.00 mm float síküveg), 25.04 mm vastag ragasztott üvegszerkezetre, 3.0 m távolságról,.357 Magnum kaliberű, Colt King Kobra típusú, 6” csőhosszúságú forgópisztollyal hajtottak végre, három lövéssel, teljes köpenyes, 10.2 gramm tömegű, v3 410 m/sec sebességű lövedékekkel. A lövedékek nem hatoltak át a szerkezeten, a lövés felöli oldalon, a mellső üveglapon 40-45 mm átmérőjű kráter alakult ki. A védett oldalon lévő hátsó üveglap 65-70 mm átmérőjű körben kidudorodott és a kidudorodás körül 20 mm széles gyűrűben nagymennyiségben szilánk vált le. Hasonló eredmények születtek akkor is, amikor kilenc rétegű, 43 mm vastag ragasztott üvegszerkezetre, 10.0 m távolságról, AK 47 típusú gépkarabéllyal hajtottak végre három próbalövést: 7.62 x 39 mm kaliberű, teljes köpenyes, acél magvas, 8.0 gramm tömegű, v3 720 m/sec sebességű lövedékekkel. A lövedékek ugyan nem hatoltak át a szerkezeten, a mellső üveglapon 50-60 mm átmérőjű lyuk alakult ki, de a hátsó üvegrétegre ragasztott fólia kiszakadt és üvegszilánkok váltak le a hátsó üvegrétegről. Az AK 47 típusú gépkarabéllyal végrehajtott próbalövésekből levonható még az a tanulság is, hogy a hátsó üvegrétegre ragasztott fólia nem alkalmas SF minőséget biztosítani, mivel az üveg törésekor keletkező éles felületű szilánkok képesek átvágni a fóliát.
30
H A D ITEC HN I KA
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
A fóliákkal szerzett tapasztalatok közé tartozik az is, hogy vastagabb üvegfelületekre ragasztott fólia kisebb védelmet nyújt mint egy vékonyabb üvegfelületen. Magyarázat: üvegtöréskor a vastagabb üveg hatékonyabban vágja a fóliát. Több rétegű sík csak polikarbonát lapokból álló szerkezetbe becsapódott lövedékek hatása, hogy a szerkezet a becsapódott lövedékek, a lőcsatorna körül delaminalizálódik, de a hátoldalon nem történik szilánkleválás. A delaminalizálódott részek jellegzetessége a koncentrikus találati képek, a tasakokkal. A szélekhez közel becsapódó lövedékek, a szélek felé repeszthetik (megnyithatják) az átütött réteget. Tönkremenetel robbanások hatására A cikk csak a robbanások környezeteiből származó, nem a robbanó szerkezettől eredő, másodlagos repesz (üvegszilánk) okozta veszélyt mutatja be, mégpedig szabad területen bekövetkezett robbanásoknál a túlnyomás (légnyomás), a robbanóanyag mennyiség és a távolság függvényében értelmezve. A Persecutor Kft. emlékezetes bemutatói alkalmával (1998. évben) demonstrálta a fóliázott üvegek előnyét a fóliázatlanokkal szemben robbantások esetében. A bemutatók arról szóltak, hogy robbantások hatására a speciális fóliával ellátott 5 mm vastag üvegek roncsolódnak, megrepednek, de „egybe” maradnak, míg a fóliázatlanok szétszóródnak. Az egyik robbantás 1 kilogramm trotillal történt, az üvegek elé 3 m távolságra felerősített töltettel: a fóliás üveg megrepedt, deformálódott, a fóliázatlan szilánkokra szétesve kirepült a keretből. Egy másik robbantás ugyancsak 3 méterről, de 2 kilogramm tammonittal történt úgy, hogy a fóliázott és a fóliázattlan üvegek mögé emberalakokat helyettesítő céltáblákat helyeztek el. A fóliázattlan üveg mögötti céltábla roncsolódott, a fóliázott üveg mögötti tábla ép és sértetlen maradt. Robbantásos kisérleteknél tapasztalták, hogy 100 mikron vagy 175 mikron vastagságú „Anti-Shatter Film (ASF)” polyester fóliákkal fedett, 6 mm vastagságú üvegtáblák ellenálltak 100 psi (6.89 bar) túlnyomású, 1.72.0 millsec idejű lökő hullámoknak. H A D ITEC HN I KA
31
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Viszont amikor az ilyen túlnyomású lökő hullámnak az ideje 1220 millsec nagyságúra növekedett, akkor a 6 mm vastagságú, fóliázott üvegek, fóliától ugyan összetartva, de egyben kiszakadtak a tartó kereteikből. A fólia felhelyezésénél ügyelni kell arra, hogy a fólia széle mindenhol kerüljön a keret széléhez olyan közelre, amilyen közelre csak lehet. Ez a távolság azonban semmilyen formában nem lehet 2-3 mm-nél nagyobb. A megengedettnél nagyobb távolság esetén veszélyes mennyiségű üvegszilánk kiszóródással kell számolni robbanás esetén. A Bureau of Alkocohol, Tobacco and Firearms – U.S. Army Corps of Engineers publikációja viszont bemutatja, hogy megtörtént rendkívüli események során a különböző nagyságú gépkocsikba elhelyezett robbanóanyagok felrobbanása mit okozott. Robbanóanyag tömeg (kg)
Légnyomás halálos (m) sugarú körben
Üvegszilánk veszély (m) sugarú körben
227 (szgk.)
30
381
455 (szgk.)
38
534
1818 (minibusz)
61
838
4545 (tgk)
91
143
13636 (tartálygk.)
137
982
27273 (nyergesvontató)
183
134
A robbanás hatására kitörő üvegek szilánkjai ellen lehet szilánkvédő függönyöket alkalmazni. Ezek a függönyök (BBNC – Bomb blast net curtains vagy SNC – Special Net Curtains) készülhetnek, szövéssel 20 denieres, kötötten 100 denieres tömeggel (den: 9000 m hosszú elemiszál tömege grammban). A függöny szélessége feltétlenül legyen kétszerese a védett üvegtábla szélességének, a padló síkja és a függöny alsó széle között pedig 25 mm-nél nagyobb távolságot nem szabad hagyni. Üvegszilánkok, repeszek ellen a védő függöny készülhet twaron anyagból is. Erre példa az M113 tip. páncélozott szállító harcjármű repeszek elleni páncélvédettségét növelő, több rétegből összerakott twaron „függönye” (spall liner), amelyet a PSZH küzdőtér belső oldalára szerelnek. 32
H A D ITEC HN I KA
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Hatásos védelmet lehet kialakítani üvegszilánkok, repeszek ellen egyszerű homokzsákokkal, vagy geotextíliával takart szemcsés anyaggal. A fényáteresztő képesség romlás Az üvegeken, az üvegszerkezeteken a fény mindig vesztességgel jut át, mert közben egy része a felületekről visszaverődik, egy része pedig elnyelődik. A színtelen üvegek fényáteresztő képessége függ vastagságuktól, a felületük minőségétől és az esetleg felragasztott fólia változattól. A sima felületű színtelen üvegek fényáteresztő képessége 80-90% közötti. A széria gépkocsikba beépített szélvédők fényáteresztő képessége legalább 75%, a vezetőtéri oldalablakok üvegei (amelyeken keresztül a gépjármű vezetője részére az oldalra való kilátás, valamint a visszapillantó tükrökkel a jármű mellett lévő mindkét forgalmi sávra történő hátralátás biztosítva van) esetében a fényáteresztő képesség legalább 70%. Egyéb ablakok üvegei esetében nincs követelmény (lásd bővebben 5/1990. (IV. 12.) KÖHÉM rendelet II. fejezet 4. pont). Egy BS 5051:Part 1:1973 szabvány szerint GO lövedék ellenállás osztályú, 19 mm vastag, 39 kg/m2 tömegű, üveg/polikarbonát többrétegű ROMAG gyártmányú biztonsági üvegszerkezet pl. 78% fényáteresztő képességű. A sötétítő fóliák pótalkatrésznek minősülnek, ezért használatuk engedély köteles és a megfelelőséget műbizonylattal kell tanúsítani. Ezeknek a sötétítő fóliáknak alkalmazási feltételeit mindig előírja a megkért hatósági engedély. Gyakorlatilag nem engedélyezik ezeknek a fóliáknak a felragasztását a járművezető látóterén belüli ablakokra (első szélvédő, jobb és bal első oldalablakok), személygépkocsi esetében pedig a hátsó ablakra sem. Pl. a 3M Scotchtint NR5, 20, 35, 50 fólia változatok fényáteresztő képessége 70%nál kisebb. Tapadási hiba, kohéziós törés A nem ballisztikus hatásokat gátló üvegszerkezetekkel végzett szélvédőragasztás tesztek, BMW norma alapján értékelt szélvédőkeret teljes kerületen jelentkező tapadás vizsgálatok bizonyították, hogy az egykomponensű, nedvességre kötő poliuretán ragasztórendszerek biztos tapadás felépülés esetén képesek aránylag hosszú időn keresztül ellenállni az üzemeltetésből és környezeti befolyásokból (UV sugárzás, víz és hőmérsékletingadozás) származó terheléseknek. H A D ITEC HN I KA
33
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Ezeknél a teszteknél azonban feltűnő volt, hogy jelentős tapadásvesztés nem a primermentes, hanem a fekete primert használó rendszereknél jelentkezett a primer és a kerámia között. Figyelemmel arra, hogy a ballisztikus hatásokat gátló üvegszerkezeteknél gyakran nem alkalmaznak szitanyomott kerámiaszegélyt, ezért mindig fekete primert is fel kell hordani a ragasztási felületre az üvegszerkezet és a ragasztó közé, ezért biztonsági okok miatt célszerűnek látszik, rendszeres időközökben vizsgálni az átlátszó védőanyagok ragasztott kötéseinek esetleges tapadás vesztését, a tapadás hibát és a ragasztó esetleges törését, szakadását (kohéziós törés). A tapadás hiba, amikor a felületről leválik a ragasztó vagy a tapadást elősegítő alapozó anyag. Autógyári üvegezéseknél (nem ballisztikus hatásokat gátló üvegszerkezeteknél) még elfogadhatónak ítélik azokat a ragasztott kötéseket, ahol a tapadás a szélvédőkeret teljes kerületén 75%-nál nagyobb. Egyéb szempontok Járműveknél további biztonsági összetevőként kell értékelni a szélvédők ragasztott kötését, mivel a légzsákokat rendszerint úgy tervezik, hogy azok felfújt állapotban nekitámaszkodnak a szélvédőnek. Erre különben a járműipari ütközési szabványok vonatkoznak (pl. FMVSS 212). Óvatosan kell kezelni azokat az üveg/polikarbonát rétegelt szerkezeteket, amelyek mozgathatóan vannak beépítve, pl. lehajthatóan, a szélvédő mögött. Ugyanis a polikarbonát rétegsérülés nélkül nem viseli el, ha aránylag kis felületen támasztják meg. Megtörtént, hogy egy szélvédő mögé beépített, lehajtható lövedékálló ((DIN 52290 C2-SF) átlátszó védőanyag utolsó rétege (lövés irányból nézve a védett oldalon), rövid használat közben, gépkocsiba beépített helyzetben berepedezett. A „berepedezett” kifejezés azt jelentette, hogy az utolsó réteg (polikarbonát) védett oldali felületén, nagymértékben a síklap súlypontja környezetében besűrűsödve, többi részeken ritkábban, 5-6 mm hosszúságú, olyan repedések keletkeztek, amelyeknek peremei kitapinthatók voltak. A repedések mélységeinek tövei nem érték el a réteg ellenkező oldalát. Az üzemeltető elmondta, hogy ezek a felületi repedések akkor keletkeztek, amikor tisztítás céljából hátra döntötték a védőanyag táblát és azt egy ponton, a súlypont környezetében, a kormánykerékkel támasztották meg. 34
H A D ITEC HN I KA
LÖVEDÉK
B EC S AP Ó D Á S O K ÉS R O BB AN Á S O K HAT Á S A A Z Á T LÖ VÉ S GÁ T LÓ Ü V E GS Z E R K E Z ET E K R E R UGALMAS R AGAS ZTÁS GYAKOR LAT A)
(A
Összefoglalás A cikk gyakrabban alkalmazott lövedékállónak tekinthető átlátszó, rétegelt üvegszerkezeteket ismertet azt hangsúlyozva, hogy élőerő védelmére csak az SF minősítésűek megfelelők. A cikk bemutat célba csapódó lövedékek hatására tönkremenő átlátszó, rétegelt üvegszerkezeteket azzal, hogy SF minősítés csak fóliával nem biztosítható A cikk segíteni szándékozik a védelmi építményeket és berendezéseket tervezőket, a CIT jármű építőket és javítókat a példákkal illusztrált számításokkal, amelyek jó közelítéssel megadják a ragasztóréteg szükséges méreteit lövedékállónak tekinthető átlátszó, rétegelt üvegszerkezetek rögzítéséhez. A cikk robbantásos cselekményeknél jelezni kívánja a reális veszélyeztetettséggel összhangban lévő védelem határait. Felhasznált irodalom
ASTM C 1256 – 93 (Standard Practice for Interpreting Glass Fracture Surface Features) Engineer’s Handbook: Bond line deformations in vehicle. 1998. december Paul V. Grant and Wesley J. Cantwell: A simple Catapult System for Studing the Small Projectile Impact Resistance of Various Glass Laminates. Journal of Testing and Evaluation, JTEVA. Vol. 27.No. 3. May 1999. pp. 177-182. Department of the Treasury Bureau of Alkocohol, Tobacco and Firearms: Vehicle bomb explosion hazard and evacuation distance tables John Wyatt: Protection People and Property from the Dangers of Glass Fragmentation. INTERSEC Vol 7 Issue 5, May 1997. Persecutor Kft. bemutató. 1998. Saját jegyzetek Better protection for soldiers. Twaron News November 1999/ Number 2
H A D ITEC HN I KA
35
