История стекла. От стеклянного оружия до стекол иллюминаторов космических кораблей

Тонированные напылением стекла обладают невысокой устойчивостью к появлению царапин, но этот вид тонировки позволяет изготовить остекление, не пропускающее инфракрасные и ультрафиолетовые лучи и практически не ухудшающие видимость.

Тонирование пленками является наиболее простым видом с точки зрения технологии и применимо к любому виду стекол. Качественные пленки могут задерживать ультрафиолет и инфракрасные лучи. Производимые последнее время тонировочные пленки обладают достаточно высокой устойчивостью к царапинам. Стандартами ограничена степень тонирования автомобильных стекол и установлено светопропускание ветрового стекла не менее 80 % и не менее 65 % заднего и боковых стекол соответственно.

Технология производства автостекла

Основным материалом для производства автостекла является кремнезем (песок). В результате реакции с разными оксидами в процессе нагревания и плавления образуется основа для стекла.

Этапы производства:

– исходные материалы смешивают в определенной пропорции. Технология позволяет использовать отходы стекла в качестве сырья;

– смесь нагревают до расплавления, и она попадает в жидком виде в поплавковую камеру с температурой 1000 °C;

– растекаясь по абсолютно ровной поверхности камеры, она перемещается к выходу, где температура составляет 600 °C;

– тяжелые примеси оседают на дно камеры, а стекло на выходе твердеет.

– далее, начинается процесс отжига, при котором идет снижение до 200 °C, а после выхода из камеры – до комнатной температуры;

– охлажденное стекло, уже достаточно крепкое и прочное, разрезают на прямоугольные заготовки при помощи алмазного резца. Для того чтобы придать заготовкам нужную форму, их помещают в стеклоплавильную печь для нагрева до температуры, обеспечивающей пластичность стеклу (850 °C), и придают нужную форму с помощью металлического шаблона;

– следующий этап – закалка стекла в специальной решетке. Она заключается в быстром охлаждении струей холодного воздуха. Это делается для формирования в стекле направленных напряжений сжатия. Прочность стекла и его упругость повышаются, что очень важно для стекол автомобиля.

Полученные продукты могут использоваться не только целенаправленно – для автомобилей, но и в других областях промышленности – мореходной, строительной, авиационной.

Стекло и космос

При создании в нашей стране первых космических кораблей разработка иллюминаторов оказалось крайне сложной задачей. Для космических проектов стекло, которое применялось для фонарей и иллюминаторов самолетов, не годилось – не те температуры и нагрузки.

Первые иллюминаторы были круглыми – таких было проще рассчитать и изготовить. Кроме того, корабли, как правило, могли управляться без участия человека, и, соответственно, не было необходимости в слишком хорошем обзоре «по самолетному». Гагаринский «Восток» имел два иллюминатора. Один размещался на входном люке спускаемого аппарата, чуть выше головы космонавта, другой – у его ног в корпусе спускаемого аппарата.

Важным этапом в «окностроении» стало создание остекления для космических самолетов – «Спейс Шаттла» и «Бурана». «Челноки» сажают по-самолетному, а значит, пилоту необходимо обеспечить хороший обзор из кабины. Поэтому разработчики предусмотрели по шесть больших иллюминаторов сложной формы. Плюс по паре в крыше кабины – это уже для обеспечения стыковки. Плюс окна в задней части кабины – для операций с полезным грузом. И наконец, по иллюминатору на входном люке.

Когда «челнок» уже на орбите, иллюминаторов оказывается «слишком много» – кабина перегревается, экипаж получает лишний «ультрафиолет». Поэтому во время орбитального полета часть иллюминаторов в кабине «Шаттла» закрывают кевларовыми заслонками-ставнями. А вот у «Бурана» внутри иллюминаторов имелся фотохромный слой, который темнел при действии ультрафиолетового излучения и «лишнего» в кабину не пропускал.

«Для космоса» используется не обычное стекло, а кварцевое. Во времена «Востока» выбор был не особо велик – доступны были лишь марки СК и КВ (последняя – не что иное, как плавленый кварц). Позже создали и испытали много других разновидностей стекла (КВ1 °C, К-108). Пробовали даже использовать в космосе оргстекло марки СО-120.

Для обеспечения требуемого уровня надежности стекол в иллюминаторе изначально стали делать несколько. В случае чего одно стекло разрушится, а остальные останутся, сохраняя корабль герметичным. Отечественные иллюминаторы на «Союзах» и «Востоках» имели по три стекла (на «Союзе» есть один двухстекольный, но он большую часть полета прикрыт перископом).