СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ Российский патент 2010 года по МПК G01M7/08 F41H1/02 G01N3/30 

Изобретение относится к способам определения защитных свойств средств индивидуальной защиты, преимущественно шлемов для головы и бронежилетов.

Известен способ определения амортизационной способности бронешлемов, при котором наносят рассредоточенные удары с одинаковой заданной энергией по макету головы (выполненному из дерева или силумина), защищенному шлемом с нулевой амортизацией и защищенному испытуемым шлемом, при этом измеряют усилия переданные макету головы и полученные значения усилий используют для расчета амортизации [1, стр.341-343].

Недостатком этого способа являются ограниченная область его применения и низкая информативность.

Известен также способ определения ударостойкости бронешлемов с использованием биомеханического имитатора головы человека "БИГ-2", при котором наносят удар телом с нормированной энергией по незащищенному макету головы человека, заполненному жидкостью, и удар телом с определенной энергией по защищенному средством индивидуальной защиты макету головы человека, при этом регистрируют давление в макете и полученные значения максимальных давлений используют для сравнения [2, стр.48-49].

Недостатком этого способа является то, что при ударах телом по макету учитывается только максимальное значение давления в жидкости, что не позволяет получить полную объективную оценку степени ударного воздействия на объект.

Известен способ определения защитных свойств средств индивидуальной защиты объекта, при котором наносят удар телом с нормированной энергией по незащищенному макету объекта, заполненному жидкостью, и удар телом с определенной энергией по защищенному средством индивидуальной защиты макету объекта, регистрируют положительный импульс давления в жидкости J и длительность положительного импульса t, рассчитывают отношение положительного импульса давления к длительности импульса для каждого удара и полученные значения используют для сравнения [3 - патент № RU 2254544 С2 (прототип)].

Недостатком этого способа является то, что при ударах учитываются только средние значения отношения положительного импульса давления J к его длительности t, при этом не учитывается форма импульса J, которая зависит от типа средства защиты, что не позволяет получить полную объективную оценку степени ударного воздействия на объект.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение точности и информативности метода путем установления параметра F, определяемого как отношение изменения импульса положительного давления к длительности его действия в текущем времени , с последующим определением экстремальных положительных значений функции F(t) при ударах по защищенному и незащищенному макету объекта и их сравнением.

Исследование на положительные экстремумы функции F(t) при ударе по защищенному макету объекта показали, что она может иметь три максимальных значения: первое F_1max возникает в начальный период удара телом при передаче ударного импульса через защиту объекта, второе F_2max вызвано деформацией поверхности объекта, находящейся в контакте с защитой и развитием, так называемой, временной полости в объекте, третье F_3max возникает в момент, когда движение защиты снова достигает поверхности объекта.

Основным параметром, по которому производится оценка эффективности защиты, является F_2max, время, которое соответствует моменту максимального развития временной полости в объекте.

Однако для расширения информативности возможна оценка значений и двух других максимумов. При этом F_1max характеризует глубину, форму и скорость внедрения выпучины, образующейся при ударе на внутренней стороне средства защиты, в объект, a F_3max - характеризует скорость взаимодействия элементов защиты в целом с объектом.

Для достижении цели в известном способе определения защитных свойств средств индивидуальной защиты объекта, при котором наносят удар телом с нормированной энергией по незащищенному макету объекта, заполненному жидкостью, и удар телом с определенной энергией по защищенному средством индивидуальной защиты макету объекта, определяют положительный импульс давления в жидкости, обусловленный ударом, и сравнивают полученные результаты, дополнительно определяют изменения положительного импульса давления в жидкости во времени J(t) и параметр , характеризующий отношение изменения импульса положительного давления к длительности его действия в текущем времени, определяют экстремальные положительные значения функции F(t) и полученные значения максимальных величин F_1max, F_2max, F_3max используют для сравнения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображен схематично стенд для осуществления предлагаемого способа, а на фиг.2 - зависимости изменения параметра во времени при ударах по незащищенному и защищенному средством индивидуальной защиты макету объекта, совмещенные по оси абсцисс для наглядности.

Стенд для осуществления предлагаемого способа (фиг.1) содержит макет головы человека 1, состоящий из эластичной эллипсоидной оболочки 2, заполненной жидкостью, с внутренним объемом, соответствующим среднему объему полости черепа, и основание 3, закрепленное жестко на подставке 4. В оболочке 2 установлен преобразователь давления 5, который соединен с регистрирующей аппаратурой 6. Для нанесения ударов с нормированной энергией по макету 1 применяется маятниковый копер (полностью не показан) с ударником 7. Энергия удара определяется по шкале 8 копра. Средство индивидуальной защиты (защитный шлем или каска) 9 устанавливается на макете 1 при проверке его защитных свойств.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Первоначально ударником 7 копра производят удар с нормированной энергией (например, 14 Дж по ГОСТ 12.4.128-83) по незащищенному макету 1. Затем на макете 1 устанавливают средство индивидуальной защиты (например, шлем) и производят удар (обстрел) с определенной энергией по нему другим ударным телом (например, метаемым элементом - не показан). В процессе ударов с помощью аппаратуры 6 регистрируют кривые P(t) изменения давления во времени в жидкости, заполняющей внутренний объем макета 1.

Используя регистрируемые в процессе опытов кривые давлений P(t) строят графики изменения во времени положительного импульса давления и параметра для каждого удара (графики F(t) при ударах по незащищенному - кривая I и защищенному средством индивидуальной защиты макету - кривая II показаны на фиг.2). На графиках F(t) определяют точки экстремальных положительных значений этой функции. Кривая F(t) удара по незащищенному макету маятниковым копром имеет один положительный экстремум в точке 13 (F_кmax), а при ударе по защищенному макету, как было отмечено выше, на кривой F(t) имеется три экстремальных положительных значения в точках 10, 11 и 12 (F_1max, F_2max, F_3max соответственно). Проведенными исследованиями развития временной полости методом импульсной рентгенографии установлено соответствие временных моментов максимумов развития полости в макете и точки 11 на кривой F(t). Поэтому при оценке защитных свойств средств индивидуальной защиты в расчетах используется второе экстремальное положительное значение F_2max.

Эффективность средства индивидуальной защиты определяется отношением максимальных значений полученных при ударах по защищенному средством индивидуальной защиты (F_2max) и по незащищенному (F_кmax) макету.

Кроме того, при ударе по защищенному макету дополнительно определяют значение первого положительного экстремума F_1max на кривой F(t) и сравнивают с максимальным значением F_кmax при ударе по незащищенному макету маятниковым копром. Этот параметр характеризует глубину, форму и скорость внедрения выпучины, образующейся при ударе на внутренней стороне средства защиты, в макет.

Дополнительно, так же, определяют значение третьего положительного экстремума F_3max на кривой F(t) и сравнивают с максимальным значением F_кmax при ударе по незащищенному макету маятниковым копром. Этот параметр характеризует процесс взаимодействия элементов защиты в целом с макетом. В некоторых случаях, например для тканевых защитных элементов, третье максимальное значение может отсутствовать.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность определения основных сравнительных параметров F_2max и F_кmax, используемых для оценки средств индивидуальной защиты, и обеспечить сопоставимость результатов испытаний различных типов средств защиты. Дополнительное определение положительных экстремальных значений F_1max и F_3max увеличивает информативность способа за счет учета новых параметров защиты и тем самым позволяет повысить качество проводимых работ по определению объективных параметров, характеризующих прогнозируемую степень тяжести травм при ударных воздействиях на защищенный объект.

Источники информации

1. Сильников М.В., Химичев В.А. Средства индивидуальной бронезащиты.//Учебное пособие//Под общ. ред. В.П.Сальникова. - СПб: Фонд "Университет", 2000. - С.341-343.

2. Сладкевич В.А., Логаткин С.М., Тырнов Е.П., Альтов Д.А. Биомеханический имитатор головы для оценки ударостойкости бронешлемов при обстреле.//Тезисы докладов V международной конференции "Новейшие технологии в области конструирования и применения баллистических материалов и средств защиты". - г.Хотьково, Моск. области: Б.И., 2000. - С.48-49.

3. Патент № RU 2254544 С2. Способ определения защитных свойств средств индивидуальной защиты./П.В.Трофимов, В.А.Знахурко, Т.С.Романова, В.Г. Михеев, С.М.Логаткин, Е.П.Тырнов. - заявл. 25.03.2003.

Изобретение относится к способам определения защитных свойств средств индивидуальной защиты. Предложен способ, в котором наносят удар телом с нормированной энергией по незащищенному макету объекта, заполненному жидкостью, и удар телом с определенной энергией по защищенному средством индивидуальной защиты макету объекта, регистрируют обусловленные ударом давление в жидкости, положительный импульс давления в жидкости и изменение положительного импульса давления в жидкости во времени. По полученным данным рассчитывают и строят зависимость отношения изменения положительного импульса давления ко времени его развития для каждого удара, находят положительные экстремальные значения функции F(t), полученные значения положительных экстремальных величин используют для сравнения. Функция F(t) удара по незащищенному макету маятниковым копром имеет один положительный экстремум F_кmax, а при ударе по защищенному макету имеет три экстремальных положительных значения. Сравнение может быть произведено по любому из этих трех экстремальных положительных значений. Изобретение позволяет повысить точность определения параметров, используемых для оценки эффективности средств индивидуальной защиты. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения защитных свойств средств индивидуальной защиты объекта, при котором наносят удар телом с нормированной энергией по незащищенному макету объекта, заполненному жидкостью, и удар телом с определенной энергией по защищенному средством индивидуальной защиты макету объекта, регистрируют давление в жидкости, регистрируют положительный импульс давления в жидкости, обусловленные ударом, и сравнивают полученные результаты, отличающийся тем, что регистрируют изменение положительного импульса давления в жидкости во времени, рассчитывают и строят зависимость отношения изменения положительного импульса давления ко времени его развития для каждого удара, находят положительные экстремальные значения функции F(t), полученные значения положительных экстремальных величин используют для сравнения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют положительное экстремальное значение F_2max зависимости , соответствующее моменту максимального развития временной полости в объекте, и полученное значение используют для сравнения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют положительное экстремальное значение F_1max зависимости , характеризующее глубину, форму и скорость внедрения выпучины, образующейся при ударе на внутренней стороне средства защиты, в объект и полученное значение используют для сравнения.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что определяют положительное экстремальное значение F_3max зависимости , характеризующее процесс взаимодействия элементов защиты в целом с объектом и полученное значение используют для сравнения.