一种防炮火冲击玻璃机构及车辆

摘要

本发明属于车用玻璃技术领域，并具体公开了一种防炮火冲击玻璃机构及车辆。所述玻璃机构包括玻璃组件、冲击力感应组件以及反冲力组件，玻璃组件包括PET层和耐磨层；冲击力感应组件包括均匀设于所述PET层上的多个凸起、设于所述耐磨层面向所述凸起的一侧设有电极层以及冲击力感应器，所述凸起涂覆有导电材料，且所述导电材料与电极层间隔布置，所述PET层受到冲击力后挤压所述凸起，所述凸起上的导电材料与电极层的接触面积变化将产生的电流变化，所述冲击力感应器检测电流变化并根据电流变化计算冲击力值。所述车辆上装有上述的玻璃机构。本发明可根据冲击力对玻璃组件施加反冲击力，以平衡或者削弱玻璃组件受到的冲击力。

说明书

技术领域

本发明属于车用玻璃技术领域，更具体地，涉及一种防炮火冲击玻璃机构及车辆。

背景技术

车载炮是近年来发展非常迅速的一种常规武器，主要用于火力压制和摧毁敌方阵地等，通常条件下的火炮都是使用重型底盘，如履带式重型底盘，在轻型中型车辆上搭载较为少见。车载炮需要解决的最大问题就是火炮发射时炮口发出的巨大冲击波，会对车辆造成非常严重的影响，如何解决车辆对火炮冲击波的影响一直是比较困难的问题。特别是，当火炮炮口与车辆的车门玻璃距离非常近时，同时又受制于总体布置原因又无法避开时，则无法进行有效的解决。

基于上述缺陷和不足，本领域亟需提出一种新型防炮火冲击玻璃，构建抗炮火冲击的玻璃机构，避免火炮炮口与车辆的车门玻璃距离非常近时，同时受制于总体布置原因又无法避开时，玻璃能够主动对抗炮火的冲击力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种防炮火冲击玻璃机构及车辆，其中结合车用玻璃自身的特征及其对抗炮火的冲击力的工艺特点，相应设计了一种防炮火冲击玻璃机构，并对其关键组件如玻璃组件、冲击力感应组件以及反冲力组件的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决当火炮炮口与车辆的车门玻璃距离非常近时玻璃受冲击破坏的问题，同时本发明可检测玻璃组件受到的冲击力，根据冲击力对玻璃组件施加反冲击力，以平衡或者削弱玻璃组件受到的冲击力，以此方式，以主动对抗炮火冲击，避免火炮发射时炮口发出的巨大冲击波对车辆造成非常严重的影响。因而尤其适用于作战用的车辆。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种防炮火冲击玻璃机构，所述玻璃机构设于车窗的安装框上，该玻璃机构包括玻璃组件、冲击力感应组件以及反冲力组件，其中，

所述玻璃组件由车外至车内依次设置的PET层和耐磨层；

所述冲击力感应组件设于所述PET层和耐磨层之间，该冲击力感应组件包括均匀设于所述PET层上的多个凸起、设于所述耐磨层面向所述凸起的一侧设有电极层以及冲击力感应器，所述凸起涂覆有导电材料，且所述导电材料与电极层间隔布置，所述PET层受到冲击力后挤压所述凸起，所述凸起上的导电材料与电极层的接触面积变化将产生的电流变化，所述冲击力感应器检测电流变化并根据电流变化计算冲击力值；

所述反冲力组件用于根据所述冲击力值对所述PET层施加反冲击力，以平衡或者削弱所述PET层受到的冲击力。

作为进一步优选的，所述凸起为柔性无机材料或柔性高分子材料。

作为进一步优选的，所述凸起的高度不大于100微米。

作为进一步优选的，所述反冲力组件包括控制器和蓄能器，所述控制器根据冲击力值控制所述蓄能器向所述PET层和耐磨层之间充入缓冲剂，以平衡或者削弱所述PET层受到的冲击力。

作为进一步优选的，所述缓冲剂为气体或者不具有导电功能的液体。

作为进一步优选的，所述玻璃组件还包括依次连接的压敏胶膜层、高强度玻璃层以及普通玻璃层，所述压敏胶膜层不与所述高强度玻璃层连接的一侧与所述耐磨层连接。

作为进一步优选的，所述PET层的厚度为0.2mm～0.5mm；

所述耐磨层的厚度为0.05mm～0.2mm；

所述压敏胶膜层的厚度为0.05mm～0.2mm；

所述高强度玻璃层的厚度为5mm～8mm。

作为进一步优选的，所述高强度玻璃层与所述普通玻璃层通过第一胶层连接，所述普通玻璃层包括第一普通玻璃层和第二普通玻璃层，所述第一普通玻璃层和第二普通玻璃层通过第二胶层连接。

作为进一步优选的，所述玻璃组件的外周设有密封胶。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种车辆，该车辆上装有如上所述的防炮火冲击玻璃机构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明对其关键组件如玻璃组件、冲击力感应组件以及反冲力组件的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决当火炮炮口与车辆的车门玻璃距离非常近时玻璃受冲击破坏的问题，同时本发明可检测玻璃组件受到的冲击力，根据冲击力对玻璃组件施加反冲击力，以平衡或者削弱玻璃组件受到的冲击力，以此方式，以主动对抗炮火冲击，避免火炮发射时炮口发出的巨大冲击波对车辆造成非常严重的影响。因而尤其适用于作战用的车辆。

2.本发明凸起为柔性无机材料或柔性高分子材料，高度不大于100微米，其在PET层的变形范围内发生柔性变形，并通过其与电极层的接触面积的大小以及接触面积的改变产生电流变化，并根据该电流变化计算冲击力值，从而为后续实施提供的反冲击力提供依据。

3.本发明控制器根据冲击力值控制所述蓄能器向所述PET层和耐磨层之间充入缓冲剂，以平衡或者削弱PET层受到的冲击力。

附图说明

图1是本发明优选实施例涉及的一种防炮火冲击玻璃机构的结构示意图；

图2是本发明优选实施例涉及的一种防炮火冲击玻璃机构的局部结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-安装框、2-耐磨层、3-PET层、4-压敏胶膜层、5-粘贴层、6-高强度玻璃层、 7-第一胶层、8-第一普通玻璃层、9-第二胶层、10-第二普通玻璃层，11- 密封胶，12-控制器，13-蓄能器，14-冲击力感应器，15-凸起，16-电极层， 17-缓冲剂。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种防炮火冲击玻璃机构，包括玻璃组件、冲击力感应组件以及反冲力组件。其中，冲击力感应组件用于检测玻璃组件受到的冲击力，反冲力组件用于根据冲击力对玻璃组件施加反冲击力，以平衡或者削弱玻璃组件受到的冲击力，以此方式，以主动对抗炮火冲击，避免火炮发射时炮口发出的巨大冲击波对车辆造成非常严重的影响。

如图1所示，所述玻璃组件设于车窗的安装框1上，该玻璃组件包括由车外至车内依次设置的PET层3和耐磨层2；所述冲击力感应组件设于所述PET层3和耐磨层2之间，该冲击力感应组件包括均匀设于所述PET层3 上的多个凸起、设于所述耐磨层2面向所述凸起的一侧设有电极层以及冲击力感应器，所述凸起涂覆有导电材料，且所述导电材料与电极层间隔布置，所述PET层3受到冲击力后挤压所述凸起，所述凸起上的导电材料与电极层的接触面积变化将产生的电流变化，所述冲击力感应器检测电流变化并根据电流变化计算冲击力值；所述反冲力组件用于根据所述冲击力值对所述PET层3施加反冲击力，以平衡或者削弱所述PET层3受到的冲击力。

在本发明的一个具体实施例中，PET层3的厚度为0.2mm～0.5mm，PET 层3采用聚对苯二甲酸乙二醇酯制备而成。

在本发明的一个实施例中，PET层3的制备方法包括：将PET置于温度为140℃的除湿干燥机中干燥4h。然后将干燥好的PET与空心玻璃微珠、增韧剂、相容剂等，按比例加入到搅拌器中，搅拌均匀。在双螺杆挤出机上，对上述混合均匀的PET和空心玻璃微珠复合原料进行挤出制膜。挤出温度优选为200～280℃，螺杆转速为621r/min。在PET中能够加入适量的空心玻璃微珠能够提高PET的力学性能，优选的，空心玻璃微珠的添加量为PET和空心玻璃微珠混合料的1％～3％。更具体的，空心玻璃微珠的直径不大于0.2mm，优选的，空心玻璃微珠的直径为0.1mm。

在本发明的一个实施例中，PET层3的制备方法包括：将将玻璃纤维与 PET相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得到玻璃纤维/PET共聚物。将玻璃纤维/PET共聚物加入到双螺杆挤出机中，在温度为200～280℃的条件下熔融后挤出造粒，制备得到PET层3。

需要说明的是，本发明中PET层3的制备方法也可采用现有技术的其他手段，其具有抗冲击能力以及一定的变形能力均能满足，本发明中将不再一一列举。

在本发明的一个具体实施例中，冲击力感应组件包括均匀设于所述PET 层3上的多个凸起、设于所述耐磨层2面向所述凸起的一侧设有电极层以及冲击力感应器，所述凸起涂覆有导电材料，且所述导电材料与电极层间隔布置，所述PET层3受到冲击力后挤压所述凸起，所述凸起上的导电材料与电极层的接触面积变化将产生的电流变化，所述冲击力感应器检测电流变化并根据电流变化计算冲击力值。更具体而言，在本发明中，多个凸起为微纳级柔性结构，该柔性结构在收到挤压时变形，当其表面的导电材料与电极层的接触面积变化时，电极层两端产生电流变化，通过测量电流变化，可知凸起的变形程度，根据该凸起的变形程度计算PET层3受到冲击力。本发明朱，通过主动抵消和平衡冲击力来提升整体玻璃机构抗炮火冲击。在本发明中的一个实施例中，所有凸起的高度都是一样的，不大于 100微米，以此方式，在受到炮火冲击波时，凸起的变形位置和变形程度可与PET层3受力和变形特征保持一致，以此方式，使得反冲力组件及时提供相应的反冲击力，不会造成反冲击力过大或者过小。本发明中，凸起为柔性无机材料或柔性高分子材料，导电材料为氧化石墨烯，还可以是其他导电材料包括碳纳米管、导电金属、导电高分子等其他导电材料。本发明中的导电材料为Au或者铂、银、镍、铜、碳纳米管、石墨烯等组成的高导电性的复合材料中的任意一种。

在本发明的另一个实施例中，反冲力组件包括控制器和蓄能器，控制器根据冲击力值控制蓄能器释放缓冲剂以平衡和抵消冲击力。在本发明中的一个实施例中，蓄能器包括用于放置缓冲剂的蓄能罐和缓冲液传输管道，缓冲液传输管道上还设有第一单向阀，该，在玻璃机构受到炮火冲击时，控制器控制第一单向阀开启，蓄能罐中的缓冲剂填充至PET层3和耐磨层2 之间，并给PET层3施加反冲击力以平衡和抵消冲击力。作为进一步优选的，蓄能器还包括回油传输管道，该回油传输管道上设有第二单向阀，用于在缓冲剂提供的反冲击力大于冲击力时开启，以释放指定部分的缓冲剂。

在本发明的另一个实施例中，缓冲剂为气体或者不具有导电功能的液体，更进一步的，缓冲剂的压缩率越大越好，一般而言，本发明中缓冲剂的压缩率不得小于95％。

作为本发明的优选实施例，本发明还包括PID控制器，该PID控制器根据实际冲击力值生成反冲击力的期望值，并根据反冲力组件输出的反冲击力的实际值，实时调整蓄能器缓冲剂的输出量，以使得反冲力组件输出的反冲击力的实际值与反冲击力的期望值保持一致。

更具体而言，本发明中，PID控制器包括比例控制器和分数阶扩张状态观测器。反冲击力的期望值为PID控制器的输入参考信号，反冲击力的实际值为PID控制器的输出信号，将输入参考信号与系统输出信号进行比较，得到PID控制器误差，将PID控制器误差作为PID控制器中的比例控制器的输入信号，获得控制率，反冲击力的期望值视为纯分数阶积分的传递函数，成反冲击力的期望值中除纯分数阶积分的传递函数之外的部分视为扰动，并通过分数阶扩张状态观测器对所述扰动进行观测，得到扰动的观测值，对扰动进行估计，获得反冲击力的期望值的增益估计，并根据控制率、扰动的观测值对扰动进行实时补偿，以使得反冲力组件输出的反冲击力的实际值与反冲击力的期望值保持一致。

如图2所示，玻璃组件还包括依次连接的压敏胶膜层4、高强度玻璃层 6以及普通玻璃层，所述压敏胶膜层4不与所述高强度玻璃层6连接的一侧与所述耐磨层2连接。

作为本发明的优选实施例，所述耐磨层2的厚度为0.05mm～0.2mm；所述压敏胶膜层4的厚度为0.05mm～0.2mm；所述高强度玻璃层6的厚度为 5mm～8mm。

作为本发明的优选实施例，所述高强度玻璃层6与所述普通玻璃层通过第一胶层7连接，所述普通玻璃层包括第一普通玻璃层8和第二普通玻璃层10，所述第一普通玻璃层8和第二普通玻璃层10通过第二胶层9连接。

作为本发明的优选实施例，所述玻璃组件的外周设有密封胶11。

相应的，本发明还提供一种车辆，该车辆的车窗上装有上述的防炮火冲击玻璃机构。冲击力感应组件用于检测玻璃组件受到的冲击力，反冲力组件用于根据冲击力对玻璃组件施加反冲击力，以平衡或者削弱玻璃组件受到的冲击力，以此方式，以主动对抗炮火冲击，避免火炮发射时炮口发出的巨大冲击波对车辆造成非常严重的影响。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。