RU2115957C1 - Head model - Google Patents
Head model Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115957C1 RU2115957C1 RU96124792A RU96124792A RU2115957C1 RU 2115957 C1 RU2115957 C1 RU 2115957C1 RU 96124792 A RU96124792 A RU 96124792A RU 96124792 A RU96124792 A RU 96124792A RU 2115957 C1 RU2115957 C1 RU 2115957C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- head
- helmet
- model
- helmets
- plastic material
- Prior art date
Links
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012634 fragment Substances 0.000 abstract description 2
- 230000008846 dynamic interplay Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 2
- 208000018652 Closed Head injury Diseases 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 208000029028 brain injury Diseases 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000009514 concussion Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000004761 kevlar Substances 0.000 description 1
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 description 1
- 230000009529 traumatic brain injury Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Helmets And Other Head Coverings (AREA)
Abstract
Description
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. The invention relates to the testing of personal protective equipment, in particular, to test stands for assessing the protective properties of helmets from exposure to high-speed damaging elements (PE) and secondary fragments.
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. To assess human life and safety when using head protection, it is of practical interest to study the formation of a blunt traumatic brain injury (CTM) during non-penetration (non-destruction) of a helmet by various high-speed elements and assess the possible consequences.
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. Numerous experimental data indicate that the application of CTM of varying severity is possible without breaking through the protective helmet, and, accordingly, without the direct impact of PE on the head. The formation of a blunt CTM occurs due to the dynamic impact of the protective helmet on the head due to the displacement of both the structure as a whole and the local deformation of the helmet dome in the area of impact of the PE, which are accompanied by contact and transfer of part of the energy to the head.
Существующие методы испытаний защитных шлемов ориентированы, главным образом, на определение скорости сквозного пробития (Vпсп) 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.Existing testing methods for safety helmets are mainly aimed at determining the through penetration rate (V PSP ) and the degree of depreciation (A) of the helmet, using rigid mass-dimensional models of the head. That is why, these methods do not allow us to estimate the magnitude of the energy of the dynamic impact transmitted in the local area of the helmet’s head-to-head contact, and thus, they do not allow us to judge the effectiveness of the protection of the tested structure.
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. Using materials of individual reservation materials of composite materials of the Kevlar type and its domestic counterpart, SVM-DZH-1 fabric (art. 56319), the problem of the possibility of obtaining a CTM is also quite relevant. The fact is that these helmets have high bulletproof durability, and the rigidity of the dome is insufficient, and this leads to the consequences discussed above when this protection is not broken.
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). The closest analogue of the proposed invention is a head model for assessing the dynamic effects of the helmet, made in accordance with the anthropometric parameters of the human head (see the head model GOST 12.4.128-83).
Известная модель не позволяет оценить величину энергии динамического воздействия, передаваемой в области контакта шлема с головой. The known model does not allow to estimate the magnitude of the energy of dynamic effects transmitted in the area of contact of the helmet with the head.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности оценки величины динамического воздействия шлема на голову. The technical result of the invention is the ability to assess the magnitude of the dynamic effects of the helmet on the head.
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. The specified technical result is achieved by the fact that the proposed head model for assessing the dynamic effects of the helmet, made in accordance with the anthropometric parameters of the human head, according to the invention, consists of two parts - a rigid base and a removable upper part mounted on it, having the shape of a half ellipsoid and made of plastic material having a given energy intensity of deformation of a unit volume.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан общий вид модели головы. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the head model.
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.The upper part 1 of the head model has the shape of a half ellipsoid, made of plastic material having a given energy intensity per unit volume. The plastic material is a glycerin soap (OST 18-310-78 Est. SSR). The soap block is mounted on a rigid base 2 having an ellipse cross-section and made of wood. The lower part of the rigid base has a cylindrical groove, which allows you to attach the model of the head assembly to the platform 3. The rigid base also allows you to securely fix the tested helmet 4 in the desired position. The use of glycerin soap as the forming element of the model is due to the fact that, under real conditions, the constant and experimentally determined energy intensity of plastic deformation of a volume unit is ΔE = 5.3W J (for the formation of a cavity with a volume of W = 1 cm 3, it is necessary to expend energy ΔE = 5.3 J. Using this property when testing helmets, it is possible to judge the contact action of the helmet on the head by the presence of a fingerprint in the soap block of the model, and by the volume of the cavity formed there the amount of energy transferred ΔE. Comparison of the amount of energy transferred ΔE with known criteria, for example, with a threshold for concussion (E ≥ 14 J, GOST 12.4.128-83) and a threshold for fracture of the bones of the skull (E ≥ 14 J, A. P. Gromov , 1979) allows with a sufficient degree of reliability to establish the levels of dynamic effects on the tested product, at which either there is no loss of vital activity (combat effectiveness) of a person, or a blunt brain injury of a specific severity is formed when the helmet is not broken (non-destructive).
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). The authors conducted experimental firing to test the helmet using this head model showed that their non-penetration threshold, fixed by the above methods, is often above the established threshold of safe exposure. This suggests the possibility of making a number of changes to the approved methodology for testing armored helmets (OTT 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. Thus, the use of this technical solution as a part of the test bench will increase the reliability of the helmets tests and develop practical recommendations for further improvement of the tested products in terms of reducing the likelihood of a blunt head injury.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124792A RU2115957C1 (en) | 1996-12-31 | 1996-12-31 | Head model |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96124792A RU2115957C1 (en) | 1996-12-31 | 1996-12-31 | Head model |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2115957C1 true RU2115957C1 (en) | 1998-07-20 |
| RU96124792A RU96124792A (en) | 1999-02-10 |
Family
ID=20188770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96124792A RU2115957C1 (en) | 1996-12-31 | 1996-12-31 | Head model |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2115957C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2177180C1 (en) * | 2000-07-19 | 2001-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение специальных материалов" | General purpose head model |
| RU2177649C1 (en) * | 2000-08-02 | 2001-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Standardized head model |
| RU2191433C2 (en) * | 2000-08-02 | 2002-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Head model useable in performing measurements |
| RU2239877C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Diagnostic head model |
| RU2239876C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Combined head model |
| RU2549691C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-04-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" (МФТИ) | Assessment method of protective properties of armour helmets by determining risk of under-armour contusion head injury |
-
1996
- 1996-12-31 RU RU96124792A patent/RU2115957C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Модель головы. ГОСТ 12.4.128-83. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2177180C1 (en) * | 2000-07-19 | 2001-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение специальных материалов" | General purpose head model |
| RU2177649C1 (en) * | 2000-08-02 | 2001-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Standardized head model |
| RU2191433C2 (en) * | 2000-08-02 | 2002-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Head model useable in performing measurements |
| RU2239877C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Diagnostic head model |
| RU2239876C1 (en) * | 2003-04-24 | 2004-11-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение специальных материалов" | Combined head model |
| RU2549691C2 (en) * | 2013-06-27 | 2015-04-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)" (МФТИ) | Assessment method of protective properties of armour helmets by determining risk of under-armour contusion head injury |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Got et al. | Results of experimental head impacts on cadavers: the various data obtained and their relations to some measured physical parameters | |
| Chen et al. | In-vitro approaches for studying blast-induced traumatic brain injury | |
| Hodgson et al. | Fracture behavior of the skull frontal bone against cylindrical surfaces | |
| RU2115957C1 (en) | Head model | |
| Evans et al. | The role of tensile stress in the mechanism of femoral fractures | |
| Palomar et al. | Relevant factors in the design of composite ballistic helmets | |
| Melvin et al. | A strain energy approach to the mechanics of skull fracture | |
| Hosseini Farid et al. | The strain rates of the brain and skull under dynamic loading | |
| Nicotra et al. | Thermo-mechanical and impact properties of polymeric foams used for snow sports protective equipment | |
| Zhou et al. | Finite element study of energy absorption foams for headgear in football (soccer) games | |
| RU2177649C1 (en) | Standardized head model | |
| RU2177180C1 (en) | General purpose head model | |
| Mallison | Defense capabilities of Kentrosaurus aethiopicus Hennig, 1915 | |
| RU2239876C1 (en) | Combined head model | |
| RU148811U1 (en) | BALLISTIC HEAD SIMULATOR FOR DETERMINING THE PROTECTIVE PROPERTIES OF HELMETS | |
| Awad et al. | A physical head and neck surrogate model to investigate blast-induced mild traumatic brain injury | |
| RU2191433C2 (en) | Head model useable in performing measurements | |
| Chowdhury et al. | Combined analysis of shock absorption capability and force dispersion effect of mouthguard materials with different impact objects | |
| RU2239877C1 (en) | Diagnostic head model | |
| Rousseau et al. | For ASTM F-08: Protective capacity of ice hockey player helmets against puck impacts | |
| Goel | Study of an advanced helmet liner concept to reduce TBI: experiments & simulation using sandwich structures | |
| Newman et al. | Biofidelity improvements to the Hybrid III headform | |
| RU2254544C2 (en) | Method for determination of protective properties of individual protection means | |
| Beranek et al. | The Effect of Protective Mat Thickness on the Upper Limb Strike Force Simulation in Combat Sports and Self Defense | |
| RU2226718C1 (en) | Segment head mock-up |