Прозрачные панорамные крыши Peugeot Cielo

Прогресс не стоит на месте! Автомобили становятся всё более совершенными, интересными и непохожими друг на друга. Спрос подстёгивает конструкторов и дизайнеров, а те придумывают всё новые и новые оригинальные решения, ещё вчера казавшиеся фантастикой. Совершенствованию подвергается каждая, порой настолько привычная часть автомобиля, что с удивлением замечаешь – “а что же ещё здесь можно изменить?”. Но полёт мысли инженера-дизайнера намного опережает привычное и устоявшееся. В этом и заключается прогресс…

Прогресс не стоит на месте! Автомобили становятся всё более совершенными, интересными и непохожими друг на друга. Спрос подстёгивает конструкторов и дизайнеров, а те придумывают всё новые и новые оригинальные решения, ещё вчера казавшиеся фантастикой. Совершенствованию подвергается каждая, порой настолько привычная часть автомобиля, что с удивлением замечаешь – “а что же ещё здесь можно изменить?”. Но полёт мысли инженера-дизайнера намного опережает привычное и устоявшееся. В этом и заключается прогресс…

В этом методическом пособии мы с Вами попробуем ответить на ряд вопросов, наиболее часто адресуемых по отношению к прозрачным крышам, а также постараемся разобраться – какие преимущества обеспечивает наличие на автомобиле прозрачной панорамной крыши.

Разберёмся с терминами

По традиции прозрачная панорамная крыша у автомобилей PEUGEOT имеет имя собственное (кстати, запатентованное) — название “Cielo™”, образованное от французского слова ciel (произносится «СьЕль», переводится – «небо»).

Однако, как в печати, так и при обычном общении, используется целая гамма её характеристических названий:

• Стеклянная крыша
• Стеклянный фонарь (вероятно, по аналогии с авиацией)
• Панорамная крыша
• Окно в потолке

..и многие другие.

Дабы не вызывать сомнительных ассоциаций при употребления слова “стекло”, в названии прозрачной крыши от упоминаний о нём следует отказаться, тем более, что комбинация материалов, из которых выполнена крыша “Cielo™”, как по физическим свойствам, так и по химическому составу, не имеет почти ничего общего с привычным нам оконным или бутылочным стеклом.

Правильным общеупотребительным названием крыши “Cielo™” следует считать словосочетание “прозрачная панорамная крыша”, которое наиболее верно отражает суть данной части автомобиля. Именно по этой причине, в дальнейшем, мы с Вами, наряду с официальным названием “Cielo™” будем использовать исключительно этот термин – Прозрачная Панорамная Крыша.

Немного истории

Использование стекла в качестве материала для изготовления крыши восходит ко времени рождения самого автомобиля. Насколько заманчива была идея наполнить салон “самобеглой коляски” светом и пространством, настолько и трудна – обычное оконное стекло никак не подходило на роль конструкционного материала — тонкое стекло часто билось, а толстое было слишком тяжёлым и дорогим.

Второе пришествие стекла в качестве материала для крыши автомобиля отмечается в 50-е годы и совпадает с началом широкого использования “небьющегося стекла” типа “триплекс”. Концептуальные автомобили периода “американского барокко”, такие как Lincoln XL-500 ’53

 или Buick Centurion ’56, отличались не только вычурностью форм и обилием хрома, но и огромной площадью остекления, направленной на придание автомобилю явных авиационных и ракетно-космических мотивов.  Некоторые концепты даже не имели дверей, как, например Pontiac Firebird XP-21, который

 имел кабину в виде откидывающегося плексигласового колпака, как у первых реактивных истребителей. Увы, на серийном автомобилестроении этот период отразился лишь появлением панорамных лобовых и задних стёкол (вспомним характерный облик изрядно подзабытых ныне “советских классиков” того времени ГАЗ-13 “Чайка” и правительственного ЗиЛ-111), а также общим увеличением площади остекления. Стекло всё ещё оставалось слишком дорогим и весьма нетехнологичным материалом. Слишком велика была и отбраковка уже готовых изделий. По этой причине, далее нескольких мелкосерийных и супердорогих моделей, применение стекла в качестве материала для крыши автомобиля дело не пошло. К этому же периоду относятся и первые эксперименты с прозрачной крышей у PEUGEOT – плод начала сотрудничества со студией дизайна Pininfarina.

Шли годы, появлялись новые технологии, рождались новые материалы с фантастически высокими свойствами. Научно-техническая революция конца 70-х привела к тому, что о стекле вспомнили снова. Вновь прозрачная крыша стала появляться на концепт-карах, и на этот раз пионером новой формации выступила марка PEUGEOT. Осторожно “прощупав” будущее прозрачных крыш в 1972 – 1976 г.г. концепт-каром TAXI H4, в 1984 году PEUGEOT “выстреливает” концептом Quazar, повергшим в шок всю автомобильную общественность и ознаменовавшим “третье пришествие стекла” – вся крыша автомобиля была выполнена из прочного и лёгкого бронестекла.

 Появившийся в 1986 году и ставший знаменитым концепт-кар PEUGEOT Proxima окончательно закрепил прозрачную крышу в качестве неотъемлемого атрибута автомобиля будущего.

Тем не менее, до широкого внедрения прозрачных крыш оставалось ещё решить ряд проблем. Одна из них – всё та же слишком низкая технологичность оболочковых изделий из стекла. Но к решению проблемы технологи подобрались уже совсем близко: c 1994 года Mercedes Benz демонстрирует в качестве предсерийного образца, и в 1997 году начинает мелкосерийное производство модели SL с прозрачной крышей; с 1996 года на Porsche 911 Targa стало возможным заказать съёмный и полностью прозрачный люк… Но то были автомобили дорогие и престижные… Перелом в популярности прозрачных крыш, как ни странно, произошёл без особой шумихи – в 1999 г. тихо и мирно появилась очередная версия находящегося на пике популярности того времени PEUGEOT 206 в исполнении “Rolland Garros”, которой предстояло стать первым в мире автомобилем компактного класса, серийно оснащаемым прозрачной панорамной крышей. Но это было простой “пробой пера”. Настоящий фурор вызвал PEUGEOT 308 SW, который уже без оговорок, в базовой комплектации и любом своём исполнении, имел прозрачную панорамную крышу.

Появившись в 2002 году, 307 SW стал первым автомобилем, на котором прозрачная панорамная крыша стала неотъемлемой частью конструкции, и который доказал, что для автомобиля стекло стало таким же равнозначным конструкционным материалом, как сталь или пластик. Что произошло дальше, мы уже знаем – конкуренты ринулись создавать подобные конструкции, и сегодня рынок получил большое количество моделей, красивых и разных, которые отличает одна интересная особенность – наличие прозрачной крыши, первенство в широком применении которой по праву принадлежит известнейшей французской автомобильной марке – PEUGEOT.   

Прозрачная панорамная крыша: из чего она состоит?

Прозрачная панорамная крыша автомобилей PEUGEOT представляет собою пятислойную, выпуклую в наружном направлении конструкцию, часто называемую «прозрачным сэндвичем», обладающую следующими характеристиками:

• Масса: 18.97 кг
• Толщина по краям: 8-9 мм
• Толщина в районе середины: около 7.5 мм

Если разрезать стекло крыши “Cielo”™, то все пять слоёв, сверху вниз, будут располагаться следующим образом:

1. Слой специального автомобильного стекла
2. Слой пластичного клеевого полимера
3. Поликарбонатная плёнка
4. Слой пластичного клеевого полимера
5. Слой специального автомобильного стекла

На внутреннюю сторону слоя стекла №1 нанесён тончайший слой (около 0.1 мкм) металлооксидного напыления (к слову – именно этот слой придаёт прозрачным крышам Cielo некоторый «фиолетово-зеркальный» эффект, особо заметный, если взглянуть на прозрачную крышу через «поляроидные» противосолнечные очки).

На иллюстрации изображён срез прозрачного сэндвича панорамной крыши “Cielo^®”. Для сравнения, сверху уложен лист обычного автомобильного стекла.

Для чего сделано именно так?

Такая конструкция стекла имеет собственное название – модифицированный триплекс. Название “триплекс” происходит от латинского слова triplex – тройной. Изначально триплекс представлял собой трёхслойное безосколочное стекло, состоящее из двух пластин (листов) стекла и соединительного слоя между ними в виде склеивающей полимерной плёнки. Прозрачная панорамная крыша Cielo^® имеет конструкцию “модифицированный триплекс” и отличается от обычного триплекса тем, что находящаяся между пластинами стекла полимерная поликарбонатная плёнка является не склеивающим, а упрочняющим элементом конструкции. Склеивающие же функции возложены на специальный пластичный и термостойкий полимер, соединяющий поликарбонатную плёнку со слоями стекла.

При использовании в качестве соединительного слоя поликарбонатной плёнки модифицированный триплекс изготавливают следующим образом: плёнку, с нанесённым на обе её стороны жидким полимером помещают между пластинами стекла, затем полученную заготовку склеивают, подвергая её прессованию под давлением 1.8 – 2.0 × 10⁶ Н/ м² при температуре, на 20 – 40°С выше температуры полимеризации склеивающего полимера.

Получившаяся конструкция обладает следующими свойствами

• Улучшенная теплоизоляция
• Улучшенная звукоизоляция
• Высокая прочность
• Высокий модуль упругости
• Небольшая масса
• Высокая жёсткость
• Отсутствие возможности расслоения
• Высочайший уровень безопасности

Что это за стекло такое интересное?

Специальное автомобильное стекло прозрачных крыш Cielo (производитель — компания Pilkington^®) — это неорганический продукт совместного плавления неорганических веществ и металлов, охлажденный до твердого состояния без кристаллизации. Это соединение кремнезема с окислами различных металлов, получаемое при высокой температуре (1000–1500°С) с последующим переохлаждением (мгновенным охлаждением) получившегося расплава в виде твёрдого аморфного материала.

Для приготовления прозрачного стекла используются кремний (кварц или песок), сода, глауберова соль и поташ, известняк, углекислый и сернокислый барий, окись алюминия, свинца и цинка, селитра, а также борная и фосфорная кислоты.

Характерный цвет (тонировку) придают стеклу введение в расплав небольшого количества железа и марганца (желто-бурый), окиси меди и хрома (голубой и зелёный).

Все эти вещества в небольших пропорциях вносятся в плавильные печи, откуда стеклянная масса поступает на линию изготовления стеклянных заготовок пластин стекла.

На этом этапе важную роль имеет такое свойство стекла, как его аморфность. Дело в том, что кроме общеизвестных твёрдого, жидкого, газообразного и плазменного агрегатных состояний вещества, существует ещё одно – аморфное. Аморфное вещество, коим является стекло, занимает промежуточное положение между жидким и кристаллическим веществами. Стекло не плавится при нагревании, как делают кристаллические вещества, а размягчается, последовательно переходя из твёрдого состояния в пластическое, а затем в жидкое. Как раз это свойство и используется при изготовлении изогнутых пластин стекла для прозрачной крыши “Cielo^®”.

На этом этапе пластина стекла получает выпуклую форму, близкую к бифокальной, “раскатывается” в мягком состоянии до получения необходимых толщин и подвергается необходимой термообработке.

Подобная технология позволяет получить пластину из стекла, обладающего следующими свойствами:

• Себестоимость конечного продукта – прозрачного сэндвича с пластинами, изготовленными по такой технологии, снизилась до себестоимости обычного триплекса.
• Стекло в пластине имеет заданную ориентированную микро- и макроструктуру.
• Наружный и внутренний слои пластины стекла обладают повышенной прочностью.
• Сопротивление стекла пластин крыши “Cielo^®” на разлом составляет 110-140 МПа (Н/мм²) в зависимости от толщины и участка пластины (Справка: у обычного стекла сопротивление на разлом составляет 40 МПа (Н/мм²)).
• Пластина стекла принимает форму, с точки зрения Сопротивления Материалов, близкую к идеальной.
• Повышенная удельная прочность материала изделия.
• Высокая жёсткость
• Химическая стойкость. Ни один из встречающихся в природе растворителей не в состоянии оказать химическое воздействие на стекло прозрачной панорамной крыши “Cielo^®”. В то же время, ни одно автомобильное лакокрасочное покрытие не может сравниться по химической стойкости с этим стеклом.

Полимерная плёнка: микротолщина и сверхпрочность

Основные свойства модифицированного триплекса обеспечиваются тонкой полимерной плёнкой из поликарбоната. Поликарбонат (основной полимер полибисфенол-А-карбоната) один из наиболее удачных заменителей стекла в применении к светопрозрачным конструкциям. Он сочетает в себе высокую прочность, низкий вес, хорошие оптические свойства, широкий (в сравнении с другими полимерами) температурный диапазон применения (-80°С +220°С), гибкость, достаточные высокие теплоизоляционные свойства, огнестойкость и долговечность.

По внешнему виду напоминающий акриловое стекло, поликарбонат по механическим свойствам не имеет аналогов среди применяемых в настоящее время полимерных материалов.
Поликарбонат характеризуется термостойкостью в широком диапазоне температур, самой высокой среди полимеров ударопрочностью и, одновременно с этим, высокой прозрачностью. Его свойства мало изменяются с ростом температуры, а критически низкие температуры, при которых материал обретает хладноломкость, находятся за пределами отрицательных температур, зарегистрированных в природе.
Поликарбонат обладает высокой химической устойчивостью к большинству активных веществ, что дает возможность применять его в агрессивных средах.

Какие преимущества обеспечивает  поликарбонатная плёнка прозрачной панорамной крыши Cielo автомобилей PEUGEOT:

• Снижение массы прозрачного сэндвича при сохранении прочности и остальных свойств (поликарбонат вдвое легче, чем обычное стекло)
• Снижение себестоимости конечного продукта (Справка: себестоимость производства поликарбоната в два-три раза меньше, чем стекла) 
• Высокая прочность, позволяющая назвать прозрачный сэндвич панорамной крыши бронестеклом (Справка: сопротивление давлению — 1000 Н/мм² = 1000 МПа. Чтобы раздавить 1 см³ стеклянного сэндвича, необходимо нагрузить его весом 10 тонн!!!)
• Высокая жёсткость конструкции, более высокая, чем у обычной цельнометаллической крыши
• Отсутствие предпосылок для возникновения конденсата (поверхности прозрачного сэндвича при нормальных условиях всегда имеют температуру контактирующей среды)

Но самое главное преимущество – обеспечение высочайшего уровня безопасности:

• Отсутствие осколков при повреждении
• Защита от пробивания модифицированного триплекса острыми предметами
• Высокие амортизирующие свойства всей конструкции крыши

Однако есть у этого замечательного материала и “ахиллесова пята” — поликарбонат по своей природе не устойчив к воздействию ультрафиолетовых лучей. По этой причине поликарбонат, круглогодично находящийся под прямыми солнечными лучами и не имеющий специальной защиты, в течение 5 — 8 лет станет непригодным для дальнейшей эксплуатации. Проблема решается просто – на внутреннюю поверхность наружной пластины стекла наносится металлооксидное напыление … 

Металлооксидное напыление – технологии будущего уже сегодня

Достигающее Земли солнечное излучение состоит из: УФ-лучи — 3%, инфра-красное излучение — 55%, видимый свет — 44%.

Солнечная энергия, попавшая в салон автомобиля, сперва поглощается предметами интерьера, затем выделяется в виде тепловой энергии инфра-красного диапазона. Даже обычное стекло практически непрозрачно для излучения с такой длиной волны. В итоге, энергия оказывается «пойманной в ловушку» в салоне автомобиля. Оставаясь в нём, энергия нагревает его, создавая «парниковый эффект».

Для предотвращения перегрева салона автомобиля и уменьшения нагрузки на систему его кондиционирования необходимо использовать солнцезащитные стекла, пропускающие только определенные длины световых волн.

Когда солнечное излучение падает на стекло, оно частично отражается, частично поглощается стеклом, и частично проходит сквозь него. Количество поглощенного, отраженного и пропущенного света  можно регулировать путём нанесения на стекло дополнительного покрытия.

Нанесение металлооксидного слоя производится по запатентованной группой NSG/Pilkington®, производителем стекла для прозрачных панорамных крыш автомобилей Peugeot, эксклюзивной технологии нанесения металлического оксида на пластину стекла при высокой температуре методом пиролиза. Получающееся в результате покрытие, имеющее нейтральный голубоватый оттенок, обладает высокой способностью поглощать солнечное тепловое излучение, не отражая дневной свет.

На иллюстрации представлен график светопропускания стекла прозрачной крыши “Cielo^®”. Как видите – инфракрасное излучение и УФ-лучи практически полностью поглащаются или отражаются металлооксидным слоем стекла.

Какие преимущества обеспечивает совместное применение в модифицированном триплексе крыши “Cielo^®” нанометрического металлооксидного слоя и поликарбонатной плёнки:

• Практически полное отсутствие “парникового эффекта”
• Летом – прохладно
• Зимой – тепло
• Отсутствие предпосылок для возникновения конденсата (поверхности прозрачного сэндвича всегда имеют температуру контактирующей среды)
• Многократное снижение нагрузки на систему кондиционирования и вентиляции салона, что ведёт за собой…
• Снижение расхода топлива
• Улучшение динамики автомобиля
• Металлооксидный слой не меняет своих свойств в течение всего срока жизни автомобиля

Прозрачная крыша с точки зрения эмоционального комфорта

Шаблонность практически всегда безлика. В том числе и по этой причине новые модели автомобилей всё чаще оснащают прозрачными элементами крыши. Как минимум – это отличает Ваш автомобиль от других. Крыша, в первую очередь, обязана защищать салон автомобиля от атмосферных влияний. Для этого приходится отгораживаться от природы прочной непрозрачной сталью. А ведь природа – такая живописная, особенно при хороших погодных факторах!

Очевидно, что созерцание чистого голубого неба, свободных облаков, горных вершин, или, если хотите, листьев на деревьях намного лучше, чем выполненный пусть из самого дорогого материала, но глухой потолок. А ведь есть ещё ночь, когда на небе зажигаются звёзды… Получить возможность наблюдать звездное небо непосредственно с пассажирских мест возможно, только выполнив крышу автомобиля прозрачной.

Как мы с Вами уже убедились, прозрачными крышами автомобили оснащали уже давно, но не всегда она означала предохранение от жары и мороза и не всегда обеспечивала безопасность. Прозрачные люки не решали ситуации. Лишь сегодняшние технологии позволили создать такие прозрачные крыши, которые позволяют наполнить природным освещением салон автомобилей, придать им нестандартный облик и при этом не только сохранить, но и приумножить защитные функции. Прозрачный сэндвич панорамной крыши “Cielo^®” сделал то, о чем еще совсем недавно невозможно было даже мечтать. Благодаря его характеристикам на автомобилях PEUGEOT XXI-го века удалось сделать прозрачной практически всю крышу автомобиля, эффективно экономя при этом тепло. Несведущему кажется, что прозрачная, сделанная из стекла крыша не может отвечать требованиям прочности и предохранения от влияния снега, песка и даже камней. Однако прозрачная панорамная крыша “Cielo^®” выполняется таким образом, что обеспечивает водителю и пассажирам полную защиту и безопасность.

А если кто-то подумал, что прозрачная панорамная крыша“Cielo^®” — это простая маркетинговая игрушка, то он глубоко заблуждается… Дневной свет — источник жизни и основа самочувствия человеческого организма. Естественный свет помогает чувству ориентации, позволяет заметить течение времени и пространства, придает дополнительную эмоциональную окраску окружающему нас с Вами миру. Прозрачная панорамная крыша, как и окно в доме — это связь между салоном автомобиля, где человек фактически живёт, и внешним миром. Любой автомобильный дизайнер ответит Вам не раздумывая – остекление автомобиля может определять его качество, его внешний вид и его популярность.

В качестве своеобразного испытания на прочность, а также с целью продемонстрировать, что прозрачная панорамная крыша – это прочно и надёжно — Вашему вниманию фотографии с прошедшей в Москве выставки MIMS ‘2008. Посетители нимало удивлялись тому, как свободно и смело девушки-стендистки экспериментируют с дефиле на панорамных крышах автомобилей Peugeot, а стекло прозрачных крыш легко выдерживает давление острых каблучков изящных туфелек этих прекрасных созданий…

А если её всё-таки захотелось закрыть? 

Прозрачная панорамная крыша “Cielo^®” закрывается изнутри автомобиля многостворчатой шторкой с электрическим приводом. Качающаяся кнопка переключателя, управляющего электроприводом шторки на автомобилях PEUGEOT удобно расположена на консоли между креслами водителя и переднего пассажира.  

Шторку можно закрывать как в ручном, так и в автоматическом режиме:

В ручном режиме следует отклонить вперёд (или назад) кнопку переключателя, не преодолевая при этом точку сопротивления. Шторка остановится, как только Вы отпустите выключатель.

В автоматическом режиме следует отклонить вперёд (или назад) кнопку переключателя, преодолев точку сопротивления. При первом нажатии шторка полностью открывается или закрывается. При повторном нажатии шторка останавливается.

Электрический привод многостворчатой шторки снабжён автоматической защитой от защемления. Если при закрывании в автоматическом режиме, либо в конце хода шторка встречает препятствие, она останавливается и частично отходит назад.

Кроме этого, многостворчатая шторка обладает ещё целым рядом преимуществ:

• Бесшумный электропривод
• Подвеска створок шторки “плавающая”, не допускающая перекосов и заеданий, а также практически исключает трение о соседние части отделки салона
• “Карточное” складывание створок по принципу “одна над другой”, обеспечивающее компактную укладку створок шторки. Уменьшение высоты салона, например, у 3008 Allure относительно 3008 Access практически отсутствует.

Материал створок шторки – карпет, обладающий рядом интересных свойств:

• Гасит звуковые колебания
• Высокие теплоизоляционные свойства
• Гашение вибраций
• Антисептическая пропитка
• Отсутствие запахов при нагреве
• Не поддерживает горение

А как с безопасностью?

Как мы уже с Вами выяснили – прозрачная панорамная крыша “Cielo^®” не только является прочной, жёсткой и надёжной конструкцией, но и по большинству параметров намного превосходит обычную цельнометаллическую автомобильную крышу. Наряду с выдающимися механическими свойствами, прозрачная панорамная крыша обеспечивает автомобилям Peugeot высочайший уровень безопасности, доказанный результатами краш-тестов по системе EuroNCAP.

Ниже перечислены основные особенности и показатели, характеризующие безопасность, которую обеспечивает прозрачная панорамная крыша “Cielo^®”:

• При любом ударе или повреждении, повлёкшим за собой растрескивание прозрачной панорамной крыши, исключается появление осколков, способных нанести человеку колото-резаные раны или подобные  телесные повреждения
• При многократном переворачивании автомобиля стекло панорамной крыши остаётся в проёме
• Удар тупым металлическим предметом (например, кувалдой массой 3 кг.) не приводит к проникновению предмета в салон, а трещины имеют локальный концентрический характер

 

• При ударе плоским металлическим предметом или при падении автомобиля крышей вниз, трещины имеют пространственный характер, и не приводят к образованию мелких осколков

 

• Результаты краш-тестов по методике EuroNCAP показали, что при любом повреждении автомобиля прозрачная панорамная крыша  “Cielo^®” остаётся в проёме и обеспечивает, как минимум, одинаковый с цельнометаллическими крышами уровень защиты водителя и пассажиров.

В качестве заключения, вероятно, следует упомянуть, что на сегодняшний день прозрачными панорамными крышами “Cielo^®” в гамме автомобилей PEUGEOT оснащаются следующие модели: 208, 2008, 308, 3008, 508 SW, 4008 и 5008.