一种防弹玻璃密封结构的研究

刘星星，段国伟，张光宇



一种防弹玻璃密封结构的研究

刘星星，段国伟，张光宇

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

文章对防弹玻璃密封结构的设计与验证进行了介绍。通过对比国内现有密封方案，找出其不足，选择整体式防弹玻璃作为文章密封方案设计的前提，经过导水、阻水的分析对密封结构和材料进行了设计。并在某型号装甲车上进行验证。

防弹玻璃；密封

前言

现阶段，高技术局部战争对军用车辆的防护要求越来越高，防弹玻璃作为军用车辆的重要组成部分，在现在军车的使用越来越多。军用车辆所用防弹玻璃与传统玻璃最大区别在防弹玻璃的厚度是传统玻璃的数倍甚至数十倍，所以传统玻璃常用的“工”字型密封胶条便无法满足防弹玻璃的使用。

1 现有整车厂家防弹玻璃的密封方式及存在问题

现在各整车厂家防弹玻璃主要有两种密封措施，第一直接采用黑胶密封；第二采用橡胶板密封。

1.1 采用黑胶密封的密封方式

黑胶是一种高强度聚氨酯胶，是一种常用的玻璃装配结构胶，通过黑胶密封，防弹玻璃可以固定于前风窗本体上（图1），这种方式简单、便于操作。但黑胶的施胶工艺较为复杂，而且对环境、工匠施胶技术要求较高，施胶需均匀且不允许有缝隙，有缝隙便会漏雨，而且很难补救。

图1 黑胶密封方式

防弹玻璃一般用于军用车辆，军用车辆特殊的工作环境导致需要考虑其防弹玻璃更换的可能性，而黑胶最大的特点就是机械强度大，一旦固化便很难将其破坏，故而黑胶密封的防弹玻璃很难进行更换。

1.2 采用橡胶板密封的密封方式

国内整车厂家采用的橡胶板密封结构基本是将防弹玻璃密封和金属框做成一个整体，再用平面橡胶板将防弹玻璃与前风窗本体通过螺栓紧固件进行连接（图2）。常见的平面橡胶板机械性能好，但硬度较高，硅橡胶硬度范围大但机械性能差、成本高，所以使用率低，聚氨酯橡胶耐高温性能差。国内厂家所采用的大都为厚度5mm左右的天然橡胶板。由于车身前风窗本体宽基本在2m以上，2m的宽度前风窗本体平面度基本在2mm以上，外加玻璃压框平面度差，通过厚度5mm Shore A50硬度的天然橡胶板明显无法起到防水密封作用。

这种密封方式往往还需要在与本体接缝处再涂抹玻璃密封胶，玻璃密封胶是一种硅酮胶，易老化，长时间可能脱落或断开，存在漏雨风险。而且硅酮胶同样施胶工艺复杂，不可涂饰，在一定程度上也影响防弹玻璃的更换。由于螺栓紧固件直接贯穿前风窗本体，所以螺栓连接处也存在漏雨隐患。

图2 橡胶压板密封方式

综合上述两种防弹玻璃的密封方式，有以下缺点：

（1）现场施胶工艺复杂，且容易存在物理缺陷

（2）螺栓连接处容易出现漏雨隐患；

（3）防弹玻璃不易更换；

（4）普通橡胶板压缩变形量不足；

（5）没有导水和阻水结构。

2 针对存在问题提出解决方案

从防弹玻璃便于更换考虑，无疑将防弹玻璃与压框做成一个模块这种方式更加方便可靠。本文采用的压框为2mm厚的钢板，防弹玻璃厂家将压框与玻璃通过黑胶组合成一个整体（如图3所示），出厂前进行淋雨试验，确保这个模块不渗漏雨。所以，怎么解决防弹玻璃组合模块与前风窗本体的防水密封是本文研究的重点。

图3 防弹玻璃组合模块

防水密封主要从导水与阻水两方面考虑。导水也称排水，就是让水从密封结合面迅速离开，尽量不要让水在密封结合面停留，是主动措施；阻水就是当有水停留在密封结合面时，阻止水从结合面进入，是被动措施。基于以上两方面考虑，导水将通过结构优化设计解决，阻水将从材料和结构两方面优化设计解决。

2.1 防弹玻璃密封的导水结构

在图2所示的结构中，雨水顺着前风窗本体能很轻松的接触到密封结合面，如果没有玻璃密封胶，水很容易从结合面进入驾驶室。所以进行导水结构设计时，需要将密封结合面进行遮挡，并方便排水。

常见的导水结构如车门上方导水沿、驾驶室两侧导水沿等，参考这些导水沿结构，在防弹前风窗本体上焊接一个L型的导水槽，当雨水顺着前风窗留下时，水从导水槽迅速排向两边，顺着前风窗本体两侧导水槽流出，不会形成积水。螺栓紧固件位于密封结构之外，所以从螺栓连接处不会出现漏雨隐患。

此外在密封结构外侧，再设计压框挡板，此压框可遮挡雨水使其不会落在密封面处，第一道密封条也不会直接接触到水（图4）。同时压框挡板内设计橡胶垫，可阻止雨水接触防弹玻璃组合模块的黑胶，进一步保证雨水不渗漏。

图4 防弹玻璃密封结构

2.2 防弹玻璃密封的阻水方式

做完导水结构设计后，大多数雨水已可进行导排，当雨量很大时，仍会有雨水会漫过L型导水槽的上端接触至密封面，此时密封条的设计便起作用。

常见的密封结构如车门的密封。车门为运动件，密封要求高，密封结构设计具有可借鉴性。车门密封元件是密封条，一般为两道密封结构，第一道为导水结构，第二道为阻水结构，车门所采用的密封条材料为海绵橡胶。

参考车门密封结构，结合防弹玻璃实际情况，设计密封结构如图4所示，改进后的密封结构有两道密封，第一道密封为平面密封条，通过3M胶粘于弹玻璃框内侧，通过前风窗本体平面与带框防弹玻璃平面压缩平面密封条（第一道密封条）变形密封。第二道密封条为柱状密封条，通过3M胶粘于带框防弹玻璃拐角处，通过前风窗本体拐角外圆弧面与带框防弹玻璃内圆弧面压缩圆柱状胶条（第二道密封条）变形密封。两道密封条均为材质较软的海绵橡胶密封条。海绵橡胶密封条成分为密实DPEM，海绵视密度为0.6±0.05g/ cm³（约为ShoreA 35），相比普通橡胶板来说，可变形量大许多。第一道海绵橡胶板厚度为8mm，相比5mm硬度较大的天然橡胶板，8mm的海绵橡胶板更能弥补平面差，起到密封作用。第二道圆柱状胶条为空心胶条，其变形量更大，在拐角处进一步对雨水进行阻隔。

至此，防弹玻璃的防水密封措施已经完成。此方案通过导水和阻水结构设计，无需现场施胶，防弹玻璃组合模块易于更换，螺栓连接处不存在漏水隐患。

3 结论

文中所提出的改进方案在某型号装甲车辆上进行了试验，经验证，该方案满足GJB150.8A要求。

[1] GJB150.8A-2009.军用装备实验室环境试验方法第8部分:淋雨试验.

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

刘星星（1987-），男，就职于陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，从事产品设计工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.046