每到夏季,臺風肆虐。伴隨而來的大暴雨,淹沒了城市。暴雨如注,開車的人甚至稍微有一點猶豫,就可能已經水沒車身了。這種情況下,由于外側的水壓死死抵住車門,想要輕易打開車門難度較大。浸水之后,電控系統大概率失靈,車窗也難以“搖”下。此時,破窗才是最佳選擇。座椅頭枕是很多科普視頻中推薦的砸窗工具,但是由于車內空間狹小,破窗效率低下。
臺風路徑
前幾天看到一種不是安全錘的破窗神器,將之頂住車窗玻璃,就可以輕松擊碎,看起來毫不費力。汽車側窗玻璃也是鋼化玻璃,用座椅頭枕也得砸好幾十下方可砸碎,這個破窗器卻只用頂、不用砸就可以擊碎玻璃,到底是怎么回事?
破窗器
鋼化玻璃強度之所以高,在于其處理工藝過程中在外層形成了一層薄薄的致密的受壓層,而在內層則是受拉狀態。外載作用在鋼化玻璃上,首先得抵消掉外層的壓應力,才能破碎玻璃。不同的處理工藝,內外拉壓應力值也會不同,造就了不同強度的鋼化玻璃。這個“強度”可以分成2類,靜強度和動強度。
鋼化玻璃高強度原理
比如,汽車側窗一般是T2級別,強度是200MPa,汽車前檔則是T3級別,強度300MPa。這里的200MPa、300MPa就是靜強度。而汽車玻璃一般是一級或二級鋼化玻璃,抗沖擊強度分別是60、45J/m2,這里的60 J/m2、45J/m2就是動強度。簡單來說,靜強度代表的是“力”,動強度代表的是能量。實際發生破壞的時候,首先達到“靜”強度,玻璃處于裂紋萌生的臨界點,然后達到動強度,萌生的裂紋完全擴散出去。【所謂的“靜”強度,在沖擊載荷下,隨沖擊速度而變化,更準確的叫法為啟裂時的最大應力。】
無論是用安全錘或者座椅頭枕砸,還是用破窗神器,都是物理破壞,都必須滿足剛剛說的鋼化玻璃破碎原理。根據這個破碎原理,想要破開鋼化玻璃的防,其實很簡單,主要看這三個要素:沖擊的速度、物體的質量,以及接觸的面積。沖擊的速度、物體的質量直接決定了物體的動能,這部分的動能就可以用來克服動強度。接觸的面積直接決定了玻璃受到的壓強,從而決定了玻璃內部的應力,這個應力就可以用來克服“靜”強度。
汽車頭枕
座椅頭枕砸玻璃的時候,其本身體型較大,質量分布分散,雖然砸向玻璃的接觸面積挺小的,但是沖擊速度不夠,狹窄的空間缺乏加速的路程。另外,頭枕的金屬桿并不是專門用來砸窗的,其材質未經特殊處理,而鋼化玻璃硬度較大,砸的時候金屬材質更易發生變形。所以,砸窗效率較低。那破窗神器是怎么破窗的呢?
破窗器非常小巧,重點就是這端,頂住玻璃后,這端會被壓進去,壓到一定程度,里面的鋼針就會彈出,擊碎玻璃。先試一下這個配送的鋼化玻璃,4mm厚。砸窗的時候,窗戶比較大,四周可以認為是固定約束。我這沒有條件真的去砸窗,也沒有條件做一個環形把這玻璃四周固定約束。所以,就放在這個中間凹陷的底座上,自由凹陷的面積更小,其實破碎的難度更大。
玻璃底座
這片4mm的玻璃,輕松就可以壓碎了。一般的汽車側窗玻璃大概是3.5mm,所以這個破窗神器還是可以輕松破窗的。
4mm的鋼化玻璃
汽車前檔玻璃一般是夾層玻璃,兩側是2mm或2.5mm,中間是0.76mm,一共4.76mm或5.76mm。這是一片5mm的鋼化玻璃,也來試一下。
5mm的鋼化玻璃
結果很顯然,5mm的鋼化玻璃也擋不住這個破窗神器。但是,汽車的前檔玻璃不建議大家嘗試,因為說明書上說的很明確,不可用于前檔玻璃。4.75mm或者5.75mm的汽車前檔玻璃,強度要比側窗玻璃更高,這個破窗器難以破開。
夾層玻璃
10mm的鋼化玻璃
15mm的鋼化玻璃
10mm的鋼化玻璃同樣輕松擊碎,但是15mm的鋼化玻璃就擊不碎了,太厚了難以破防。
這個破窗神器,具備了前面三因素中的2個,即沖擊速度和接觸面積。雖然神器本身質量很輕,但是沖擊速度大,彌補了自身的質量缺陷,產生的動能較大。頂針經過特殊處理,硬度和剛度都足夠,不易變形,尖端面積小,易產生較大的應力,從而破除鋼化玻璃的外層壓應力防御層。
內部彈簧
神器內部有彈簧,當我們壓的時候,我們把能量傳遞給了彈簧,并存儲了起來,壓到一定程度后,觸發機關,釋放彈簧,彈性勢能全部傳給頂針,變成頂針的動能。彈簧剛度越大,壓縮的行程越長,那么頂針的動能就越大,也就能破碎更厚的玻璃。