МОДЕЛЬ ГОЛОВЫ Российский патент 1998 года по МПК G09B23/30 

Изобретение относится к испытанию средств индивидуальной защиты человека, в частности, к испытательным стендам для оценки защитных свойств шлемов от воздействия выкоскоростных поражающих элементов (ПЭ) и вторичных осколков.

Для оценки жизнедеятельности и безопасности человека при использовании средств защиты головы практический интерес представляет исследование процесса формирования тупой черепно-мозговой травмы (ЧТМ) при непробитии (неразрушении) шлема различными высокоскоростными элементами и оценки возможных последствий.

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют, что нанесение ЧТМ различной тяжести возможно и без пробития защитного шлема, и, соответственно, без непосредственного воздействия ПЭ на голову. Формирование тупой ЧТМ при этом происходит по причине динамического воздействия защитного шлема на голову вследствие смещения как конструкции в целом, так и локального деформирования купола шлема в области удара ПЭ, которые сопровождаются контактом и передачей части энергии на голову.

Существующие методы испытаний защитных шлемов ориентированы, главным образом, на определение скорости сквозного пробития (V_псп) и степени амортизации (A) шлема, используя при этом жесткие массово-габаритные макеты головы. Именно поэтому, данные методы не позволяют оценить величину энергии динамического воздействия передаваемой в локальной области контакта шлема с головой, и тем самым, не позволяют судить об эффективности защиты испытываемой конструкции.

С использованием в материалах средств индивидуального бронирования композитных материалов типа "Кевлар" и его отечественного аналога - ткани СВМ-ДЖ-1 (арт. 56319) проблема возможности получения ЧТМ также достаточно актуальна. Дело в том, что данные шлемы обладают высокой противопульной стойкостью, а жесткость купола недостаточна, и это приводит к рассмотренным выше последствиям при непробитии данной защиты.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является модель головы для оценки динамического воздействия шлема, выполнена в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека (см. модель головы ГОСТ 12.4.128-83).

Известная модель не позволяет оценить величину энергии динамического воздействия, передаваемой в области контакта шлема с головой.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности оценки величины динамического воздействия шлема на голову.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемая модель головы для оценки динамического воздействия шлема, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека, согласно изобретению, состоит из двух частей - жесткого основания и установленной на нем верхней съемной части, имеющей форму половины эллипсоида и выполненной из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид модели головы.

Верхняя часть 1 модели головы имеет форму половины эллипсоида, выполнена из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость единицы объема. Пластичный материал представляет собой глицериновое мыло (ОСТ 18-310-78 Эст. ССР). Мыльный блок крепится на жестком основании 2, имеющая в поперечном сечении форму эллипса и выполненном из дерева. Нижняя часть жесткого основания имеется цилиндрический паз, который позволяет крепить модель головы в сборе к платформе 3. Жесткое основание также позволяет надежно фиксировать испытываемый защитный шлем 4 в требуемом положении. Применение глицеринового мыла в качестве формообразующего элемента модели обусловлено тем, что глицериновое мыло имеет в пределах реальных условий постоянную и определенную экспериментально энергоемкость пластической деформации единицы объема: ΔE = 5,3W Дж (для формирования полости объемом W = 1 см³ необходимо затратить энергию ΔE = 5,3 Дж . Используя данное свойство при проведении испытаний шлемов, по наличию отпечатка в мыльном блоке модели возможно судить о контактном воздействии шлема на голову, а по объему образованной там же полости - о величине переданной энергии ΔE . Сравнение величины переданной энергии ΔE с известными критериями, например, с порогом сотрясения головного мозга (E ≥ 14 Дж, ГОСТ 12.4.128-83) и порогом перелома костей черепа (E ≥ 14 Дж, А. П.Громов, 1979) позволяет с достаточной степенью надежности устанавливать уровни динамического воздействия на испытываемое изделие, при которых либо не происходит потери жизнедеятельности (боеспособности) человека, либо формируется тупая ЧМТ конкретной степени тяжести при непробитии (неразрушении) шлема.

Проведенные авторами экспериментальные стрельбы по испытанию бронешлемов с использованием данной модели головы показали, что их порог непробития, фиксируемый вышеописанными способами, нередко выше установленного порога безопасного воздействия. Это предполагает возможность внесения ряда изменений в утвержденную методику испытаний бронешлемов (ОТТ 7.2.24-90).

Таким образом, использование в составе испытательного стенда данного технического решения позволит повысить достоверность проводимых испытаний шлемов и выработать практические рекомендации по дальнейшему совершенствованию испытуемых изделий в плане снижения вероятности возникновения тупой ЧМТ.

Модель головы предназначена для оценки защитных свойств шлемов от воздействия высокоскоростных поражающих элементов и вторичных осколков и позволяет обеспечить возможность оценки величины динамического воздействия шлема на голову. Модель состоит из двух частей жесткого основания и укрепленной на нем верхней съемной части. Съемная часть имеет форму половины эллипсоида и выполнена из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема. 1 ил.

Модель головы для оценки динамического воздействия шлема, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека, отличающаяся тем, что она состоит из двух частей - жесткого основания и укрепленной на нем верхней съемной части, имеющей форму половины эллипсоида и выполненной из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема.