МОДЕЛЬ ГОЛОВЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ Российский патент 2002 года по МПК G09B23/30 

Изобретение относится к устройствам для испытания средств индивидуальной защиты человека, в частности к испытательным стендам для оценки защитных свойств шлемов от воздействия высокоскоростных 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 (ЧМТ) при не пробитии (не разрушении) шлема высокоскоростными поражающими элементами и возможных последствий этого, а также определение усилий, возникающих в различных частях защищенной шлемом головы (затылок, лоб, темя, висок, шейные позвонки и др.).

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют, что нанесение ЧМТ различной тяжести возможно и без пробития защитного шлема, и соответственно без непосредственного воздействия ПЭ на голову. Формирование тупой ЧМТ при этом происходит по причине динамического контактного воздействия защитного шлема на голову вследствие смещения как конструкции в целом, так и локального - местного деформирования купола шлема в области удара ПЭ, которые сопровождаются контактом и передачей части энергии на голову. Экспериментально установлено, что при локализации удара тяжесть ЧМТ определяется также максимальной контактной силой при ударе.

С использованием в материалах индивидуального бронирования тканей на основе арамидов (Кевлар, ТСВМ, Тварон и др.), а также тканей на основе полиэтиленовых волокон ("Спектра", "Дайнема") возможность получения ЧТМ существенно возрастает.

Данные шлемы обладают высокой противопульной стойкостью, а жесткость купола недостаточна, и это приводит к рассмотренным выше последствиям при не пробитии данной защиты.

Существующие методы испытаний защитных шлемов ориентированы, главным образом, на определение скорости сквозного пробития и степени амортизации 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, а также максимальную контактную силу при ударе и тем самым, не позволяют в полной мере судить об эффективности защиты испытываемой конструкции.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является модель головы для оценки динамического воздействия шлема, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека (см. Модель головы, патент RU 2115957 С1, опубл. 20.07.98 г.).

Модель головы 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. В нижней части жесткого основания имеется цилиндрический паз, который позволяет крепить модель головы в сборе к платформе стенда. Жесткое основание дает возможность надежно фиксировать шлем в требуемом положении относительно направления стрельбы.

Основным недостатком прототипа является отсутствие возможности измерения контактных усилий, возникающих при взаимодействии ПЭ со шлемом, что связано с условиями жесткого крепления основания модели головы с опорой стенда.

Целью изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно повышение информативности получаемых результатов испытаний за счет применения измерительной модели головы, конструкция которой обеспечивает возможность регистрации усилий, возникающих при обстреле бронешлемов.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемая модель головы для оценки усилий, возникающих при обстреле шлема, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека, согласно изобретению состоит из основания, жестко закрепленного на опоре стенда, и укрепленной на нем верхней съемной части, изготовленной из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость единицы объема. Основание модели выполнено таким образом, что верхняя съемная часть может смещаться относительно опоры стенда в горизонтальной плоскости, расположенной между опорой и параллельной ей плоскостью, проведенной через линию цели.

Авторам неизвестны технические решения с указанной в формуле изобретения совокупностью признаков, направленные на достижение той же цели, что и в заявляемом в качестве изобретения объекте, поэтому предлагаемое техническое решение отвечает критерию "существенные отличия".

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

Верхняя часть (1) модели головы имеет форму половины эллипсоида и выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы, изготовлена из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость единицы объема.

Основание (2) выполнено таким образом, что верхняя съемная часть модели головы может свободно перемещаться относительно опоры стенда (3) в горизонтальной плоскости (5), расположенной между опорой и параллельной плоскостью, провиденной через линию цели С.

Конструкция нижней части основания обеспечивает крепление модель головы в сборе к опоре стенда. Основание также позволяет надежно фиксировать испытываемый защитный шлем (4) в требуемом положении. Наличие возможности смещения съемной части относительно опоры стенда при обстреле закрепленного на модели шлема, обеспечивает возможность регистрации возникающих при этом усилий, в различных частях головы. Используя модель головы в процессе проведения испытаний шлемов, по величине отпечатка в пластичном материале верхней части можно определить величину переданной энергии, а по результатам измерения усилий, возникающих при перемещении верхней съемной части модели головы, - о силах, действующих на различные части головы.

Таким образом, предлагаемая модель головы существенно повышает информативность результатов испытаний за счет получения дополнительно данных о силах, действующих на голову, защищенную шлемом при ее обстреле.

На основании вышеизложенного предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом обеспечивает достижение положительного эффекта и обладает критерием "положительный эффект".

Использование в составе испытательного стенда данного технического решения позволяет выработать практические рекомендации по дальнейшему совершенствованию испытуемых изделий в плане снижения вероятности возникновения тупой ЧМТ.

Изобретение относится к области техники для испытания средств индивидуальной защиты человека, в частности к испытательным стендам для оценки защитных свойств шлемов от воздействия высокоскоростных поражающих элементов и вторичных осколков. Модель головы выполнена из двух частей: основания и укрепленной на нем верхней съемной части, изготовленной из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость единицы объема. Основание модели головы выполнено таким образом, что верхняя съемная часть может смещаться относительно опоры стенда в горизонтальной плоскости, что обеспечивает возможность регистрации усилий, возникающих при обстреле бронешлемов. Техническим результатом изобретения является повышение информативности получаемых результатов испытаний за счет применения измерительной модели головы, конструкция которой обеспечивает возможность регистрации усилий, возникающих при обстреле бронешлемов. 1 ил.

Модель головы измерительная для оценки защитных свойств шлемов, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека, состоящая из основания, жестко закрепленного на опоре стенда, и укрепленной на нем верхней съемной части, изготовленной из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема, отличающаяся тем, что основание выполнено таким образом, что верхняя съемная часть может смещаться относительно опоры стенда в горизонтальной плоскости.