RU2177180C1 - Модель головы универсальная - Google Patents
Модель головы универсальная Download PDFInfo
- Publication number
- RU2177180C1 RU2177180C1 RU2000119259A RU2000119259A RU2177180C1 RU 2177180 C1 RU2177180 C1 RU 2177180C1 RU 2000119259 A RU2000119259 A RU 2000119259A RU 2000119259 A RU2000119259 A RU 2000119259A RU 2177180 C1 RU2177180 C1 RU 2177180C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ellipsoid
- rigid base
- head
- plastic material
- removable part
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 3
- 208000018652 Closed Head injury Diseases 0.000 description 2
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 description 2
- 206010019196 Head injury Diseases 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 208000028979 Skull fracture Diseases 0.000 description 1
- 229920000561 Twaron Polymers 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 208000029028 brain injury Diseases 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000004762 twaron Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Helmets And Other Head Coverings (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для использования при испытании средств индивидуальной защиты человека, в частности в испытательных стендах для оценки защитных свойств шлемов от воздействия высокоскоростных поражающих элементов и вторичных осколков. Модель головы выполнена из двух частей - жесткого основания и укрепленной на нем верхней съемной части. Жесткое основание имеет выступ в виде половины эллипсоида, а съемная часть имеет форму половины полого эллипсоида с внутренними размерами, соответствующими внешним размерам эллипсоидной части жесткого основания, и выполнена из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема с толщиной, равной 3 - 5 калибра поражающего элемента. Обеспечивается повышение точности получаемых результатов испытаний. 1 ил.
Description
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 непробитии (неразрушении) шлема различными высокоскоростными элементами и оценки возможных последствий.
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.
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 и тем самым не позволяют судить об эффективности защиты испытываемой конструкции.
С использованием в материалах индивидуального бронирования тканей на основе арамидов (кевлар, ткань синтетическая высокомодульная, тварон и др.), а также тканей на основе полиэтиленовых волокон ("Спектра", "Дайнема") проблема возможности получения ЧТМ существенно возрастает.
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, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека (см. Модель головы, патент RU 2115957. 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 известной модели является способ крепления верхней съемной части к жесткому основанию. Верхняя съемная часть выполнена полностью из пластичного материала, а крепление осуществляется путем ее установки в цилиндрическом пазе жесткого основания. В результате этого возможна не только деформация пластичного материала верхней части в месте контакта шлема при обстреле, но и общее смещение верхней части в направлении стрельбы, что может привести к искажению получаемых результатов.
Задачей изобретения является уменьшения эффекта общей деформации пластичного материала, вызванного отсутствием жесткого каркаса, имитирующего костную ткань головы. Технический результат, который будет получен в результате решения задачи, состоит в повышение точности получаемых результатов испытаний.
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 жесткого основания с выступом в виде половины эллипсоида и укрепленной на нем верхней съемной части, выполненной из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид модели головы универсальной.
Верхняя часть 1 модели головы имеет форму половины полого эллипсоида с внутренними размерами, соответствующими внешним размерам эллипсоидной части жесткого основания, выполнена из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость единицы объема, с толщиной пластичного материала, равной 3 - 5 калибров поражающего элемента. Толщина пластичного материала выбрана опытным путем исходя из того, что ее уменьшение может привести к влиянию жесткой основы на объем деформированного материала, а увеличение - к возможности искажения формы и объема впадины. Пластичный материал представляет собой глицериновое мыло.
Верхняя часть 1 крепится на жестком основании, 2 имеющем выступ в виде половины эллипсоида и выполненном из дерева.
Нижняя часть жесткого основания имеет 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 оно имеет в пределах реальных условий постоянную и определенную экспериментально энергоемкость пластической деформации единицы объема: Δ E = 5,3 Дж (для формирования полости объемом W = 1 см3 необходимо затратить энергию Δ E = 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 Δ E. Сравнение величины переданной энергии Δ E с известными критериями, например, с порогом сотрясения головного мозга (E ≥ 14 Дж, ГОСТ 12.4.128-83 ССБТ. Каски защитные. Общие технические требования и методы испытаний), порогом перелома костей черепа (E ≥ 14 Дж, А.П.Громов. Биомеханика травмы.- М.: Медицина, 1979, 109 с.) и растрескиванием костей черепа (E = 10 - 20 Дж, В.Б.Парашин. Критерии повреждения организма человека при ударных воздействиях. Конверсия в машиностроении, 1993, N 1, с. 31-39) 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 с целью испытания бронешлемов с использованием данной модели головы показали, что их порог непробития, фиксируемый вышеописанными способами, нередко выше установленного порога безопасного воздействия.
Это дает возможность внесения ряда изменений в существующие методики испытаний шлемов.
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.
Claims (1)
- Модель головы для оценки защитных свойств шлемов, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека, состоящая из жесткого основания и укрепленной на нем верхней съемной части, выполненной из пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема, отличающаяся тем, что жесткое основание имеет выступ в виде половины эллипсоида, а съемная часть выполнена в виде половины полого эллипсоида с внутренними размерами, соответствующими внешним размерам эллипсоидной части жесткого основания, и толщиной пластичного материала, равной 3-5 калибрам поражающего элемента.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000119259A RU2177180C1 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Модель головы универсальная |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000119259A RU2177180C1 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Модель головы универсальная |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2177180C1 true RU2177180C1 (ru) | 2001-12-20 |
Family
ID=20238115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000119259A RU2177180C1 (ru) | 2000-07-19 | 2000-07-19 | Модель головы универсальная |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2177180C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2239876C1 (ru) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Модель головы комбинированная |
| RU2254544C2 (ru) * | 2003-03-25 | 2005-06-20 | Закрытое акционерное общество "АРТЕСС" | Способ определения защитных свойств средств индивидуальной защиты |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2342095B2 (de) * | 1973-08-21 | 1976-08-19 | Kopf fuer testpuppen zur durchfuehrung von sicherheitstests in kraftfahrzeugen | |
| EP0195718A1 (fr) * | 1985-03-22 | 1986-09-24 | Commissariat A L'energie Atomique | Crâne artificiel, tête prothétique réalisée à partir de ce crâne et leur procédé de réalisation |
| RU2115957C1 (ru) * | 1996-12-31 | 1998-07-20 | Юрий Николаевич Косенок | Модель головы |
-
2000
- 2000-07-19 RU RU2000119259A patent/RU2177180C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2342095B2 (de) * | 1973-08-21 | 1976-08-19 | Kopf fuer testpuppen zur durchfuehrung von sicherheitstests in kraftfahrzeugen | |
| EP0195718A1 (fr) * | 1985-03-22 | 1986-09-24 | Commissariat A L'energie Atomique | Crâne artificiel, tête prothétique réalisée à partir de ce crâne et leur procédé de réalisation |
| RU2115957C1 (ru) * | 1996-12-31 | 1998-07-20 | Юрий Николаевич Косенок | Модель головы |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2254544C2 (ru) * | 2003-03-25 | 2005-06-20 | Закрытое акционерное общество "АРТЕСС" | Способ определения защитных свойств средств индивидуальной защиты |
| RU2239876C1 (ru) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Модель головы комбинированная |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Courtney et al. | A thoracic mechanism of mild traumatic brain injury due to blast pressure waves | |
| Palomar et al. | Relevant factors in the design of composite ballistic helmets | |
| Ouckama et al. | Projectile impact testing of ice hockey helmets: headform kinematics and dynamic measurement of localized pressure distribution | |
| Hosseini Farid et al. | The strain rates of the brain and skull under dynamic loading | |
| Zhou et al. | Finite element study of energy absorption foams for headgear in football (soccer) games | |
| RU2177180C1 (ru) | Модель головы универсальная | |
| Gray et al. | Numerical modeling of paintball impact ocular trauma: identification of progressive injury mechanisms | |
| RU148811U1 (ru) | Баллистический имитатор головы для определения защитных свойств шлемов | |
| RU2115957C1 (ru) | Модель головы | |
| Rothschild et al. | Wound ballistics and forensic medicine | |
| RU2239876C1 (ru) | Модель головы комбинированная | |
| RU2549691C2 (ru) | Способ оценки защитных свойств бронешлемов путем определения риска заброневой контузионной травмы головы | |
| RU2177649C1 (ru) | Модель головы нормированная | |
| Harmukh et al. | Mechanical analysis of helmeted headforms under ballistic impact with implications in performance evaluation of ballistic helmets | |
| Lockhart | Primary blast injury of the head: numerical prediction and evaluation of protection | |
| Ganpule et al. | The effect of shock wave on a human head | |
| Goel | Study of an advanced helmet liner concept to reduce TBI: experiments & simulation using sandwich structures | |
| RU2226718C1 (ru) | Модель головы сегментная | |
| RU2191433C2 (ru) | Модель головы измерительная | |
| Pandelani et al. | In pursuit of vehicle landmine occupant protection: Evaluating the dynamic response characteristic of the military lower extremity leg (MiL-Lx) compared to the Hybrid III (HIII) lower leg | |
| Presswalla | The pathophysics and pathomechanics of trauma | |
| Raymond | Biomechanics of blunt ballistic temporo-parietal head impact | |
| Pinto | A gun based test method to simulate mine blast against boots | |
| RU2239877C1 (ru) | Модель головы диагностическая | |
| Cronin | Investigation of lung response resulting from behind armour blunt trauma impact scenarios |