МОДЕЛЬ ГОЛОВЫ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ Российский патент 2004 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 измерительная, патент RU 2191433, опубл. 20.10.02 г.).

Модель головы состоит 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, расположенной между опорой и параллельной ей плоскостью, проведенной через линию цели, что обеспечивает возможность регистрации усилий, возникающих при обстреле бронешлемов.

Основным недостатком прототипа является возможность искажения результатов измерения контактных усилий, возникающих при взаимодействии ПЭ со шлемом, в том случае, если взаимодействие ПЭ со шлемом произошло на по нормали к поверхности шлема, то возможно смещение направления движения верхней съемной части от прямолинейного

Целью изобретения является устранение недостатков прототипа, а именно, повышение точности получаемых результатов испытаний за счет применения измерительной модели головы, конструкция которой обеспечивает возможность прямолинейного перемещения верхней съемной части в горизонтальной плоскости.

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 выполнена 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 головы выполнено таким образом, что верхняя съемная часть имеет пазы, а основание - направляющие, размеры которых соответствуют размерам пазов верхней части.

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, имеющая 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, имеющая пазы 5, может свободно перемещаться по направляющим 6, относительно опоры стенда 3 в горизонтальной плоскости 7, расположенной между опорой и параллельной плоскостью, проведенной через линию цели С.

Конструкция нижней части основания обеспечивает крепление модели головы в сборе к опоре стенда. Основание также позволяет надежно фиксировать испытываемый защитный шлем 4 в требуемом положении. Наличие возможности смещения верхней съемной части по направляющим относительно опоры стенда при обстреле закрепленного на модели шлема обеспечивает возможность регистрации с достаточной степенью точности 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 точность результатов испытаний за счет обеспечения ее прямолинейного движения при взаимодействии ПЭ и шлема.

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 позволит выработать практические рекомендации по дальнейшему совершенствованию испытуемых изделий в плане снижения вероятности возникновения тупой ЧМТ.

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 и вторичных осколков. Модель головы для оценки защитных свойств шлемов выполнена в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека. 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 головы выполнено таким образом, что верхняя съемная часть имеет пазы, а основание - направляющие, размеры которых соответствуют размерам пазов верхней части. Технический результат состоит в повышении точности получаемых результатов испытаний за счет применения измерительной модели головы, конструкция которой обеспечивает возможность прямолинейного перемещения верхней съемной части в горизонтальной плоскости. 1 ил.

Модель головы 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, причем верхняя съемная часть может смещаться относительно опоры стенда в горизонтальной плоскости, отличающаяся тем, что верхняя съемная часть имеет пазы, а основание - направляющие, размеры которых соответствуют размерам пазов верхней части.