модель головы сегментная

Формула изобретения

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 съемная часть выполнена сегментированной, состоящей из лобового, затылочного, купольного и височных сегментов, площадь каждого из которых должна быть не менее площади вписанной в него окружности диаметром, равным 6d, где d - калибр пули в мм.

Описание изобретения к патенту

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 не позволяют судить об эффективности защиты испытываемой конструкции.

С использованием в материалах индивидуального бронирования тканей на основе арамидов (Кевлар, ТСВМ, 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, нормированная для оценки динамического воздействия шлема, выполненная в соответствии с антропометрическими параметрами головы человека, верхняя часть которой имеет форму половины элипсоида и выполнена из пластичного материала, имеющего оптимальную энергоемкость деформации единицы объема (см. Модель головы нормированная. Патент RU 2177649, опубл.27.12.01).

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 то, что верхняя съемная часть выполнена полностью из сплошного пластичного материала, имеющего заданную энергоемкость деформации единицы объема. В результате этого в процессе испытаний за счет придания пластичной модели головы исходного состояния после каждого выстрела возможно изменение энергоемкости деформации единицы объема пластичного материала, что может привести к искажению получаемых результатов.

Целью изобретения является повышение точности получаемых результатов испытаний за счет уменьшения влияния изменения энергоемкости деформации единицы объема пластичного материала, вызванного размягчением пластичного материала от выстрела к выстрелу.

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, состоящей из купольного, затылочного, лобового и височных сегментов. Это связано с тем, что согласно существующим методикам при испытаниях бронешлемов осуществляется его последовательный обстрел по затылочной, лобовой, купольной и височным частям с замерами пластической деформации пластичного материала после каждого выстрела и с последующим выравниванием зоны деформации.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Верхняя часть 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. Верхняя часть выполнена из отдельных сегментов - затылочного, купольного, лобового и двух височных, скрепленных между собой. Площадь сегментов должна быть не менее площади вписанной в него окружности с диаметром, равным 6d, где d - калибр пули в мм, что обеспечивает попадание не менее трех пуль при соблюдении всех необходимых требований по проведению испытаний, в том числе расстояние между точками попаданий пуль должно быть не менее 5 калибров, а расстояние от точки попадания пули до края образца не менее 2 калибров.

Верхняя часть крепится на жестком основании, 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 испытательного стенда. Жесткое основание также позволяет надежно фиксировать испытываемый защитный шлем в требуемом положении.

Изготовление верхней части модели головы в виде отдельных скрепленных между собой сегментов позволяет в процессе испытаний исключить необходимость после каждого выстрела выравнивать поверхность пластичного материала, что ведет к изменению исходной энергоемкости деформации единицы объема пластичного материала. Предлагаемая схема позволяет после проведения серии из трех выстрелов, согласно существующих методик, извлекать испытанный сегмент без выравнивания его поверхности после каждого выстрела, а на его место вставлять заранее подготовленный сегмент с начальной энергоемкостью деформации единицы объема пластичного материала.

Проведенные авторами экспериментальные стрельбы с целью испытания бронешлемов с использованием данной модели головы показали, что замена испытанных сегментов без выравнивания их поверхности после каждого выстрела на новые, заранее подготовленные, позволяет повысить точность измерения объема деформированного пластичного материала.

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.