СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ БРОНЕШЛЕМОВ

Полезная модель относится к устройствам для определения защитных свойств бронешлемов, в частности к устройствам для испытания касок защитных на амортизацию.
Известен стенд для испытаний защитных свойств каски для головы, который включает макет головы, ударный механизм, силоизмерительный датчик, установленный на одной линии с ударником, основание стенда, подвижную платформу, взаимодействующую с датчиком и выполненную в виде цилиндрической поверхности с пазами, центр вращения которой лежит на линии направления удара, основание для макета головы снабжено осью и фиксаторами, установлено в пазах цилиндрической поверхности платформы и скреплено с ней и макетом с помощью фиксаторов (А.С. №1301084 по заявке 3898330/40-23 от 20.05.85 г.)
Известен так же биомеханический имитатор головы человека "БИГ-2", заполненный жидкостью, с регистратором максимального давления. [2, стр.341-343]. Имитатор не приспособлен для замеров импульсов давления при различных положениях имитатора головы по отношению к ударному воздействию.
Недостатком стенда по А.С. №1301084 (прототипа) является невозможность реализации способа определения амортизационной способности по характеру изменения давления, что не позволяет получить полную объективную оценку степени ударного воздействия на объект. Это обусловлено тем, что передача усилия к датчику осуществляется через массу платформы.
В настоящее время установлено, что основным показателем разрушения является сила, которая связана с импульсом силы и количеством движения. Из курса физики известно, что при ударном воздействии передача количества движения происходит через импульс и что импульс силы при этом численно равен переданному количеству движения. В известном стенде количество движения передается не только массе макета головы, но и платформе, а только потом регистрируется. Это приводит к ошибке определения параметра воздействия.
Задачей является устранения массы, на которую расходуется часть передаваемого количества движения. Для получения эффекта передачи импульса только голове она должна быть выполнена в виде емкости с жидкостью. Тогда воздействие будет в виде гидроудара, а замер импульса давления будет нести информацию о нагрузке принятой макетом головы при воздействии удара.
Задачей, решаемой изобретением, является создание стенда для реализации способа, при котором основным показателем является точность регистрации отношения импульса давления ко времени его изменения в процессе развития временной полости непосредственно в макете головы.
Для этого стенд, содержащий макет головы, ударный механизм, силоизмерительный датчик, основание стенда, платформу, выполненную в виде цилиндрической поверхности с пазами, центр вращения которой лежит на линии направления удара, основание для макета головы с осью и фиксаторами, установленное в пазах цилиндрической поверхности платформы и скреплено с ней и макетом с помощью фиксаторов, снабжен макетом головы, заполненной жидкостью с датчиком давления, при этом, макет выполнен в виде эластичной емкости с окантовкой, которая крепиться к макету шеи головы.
Макет шеи снабжен ограничителем перемещения окантовки, который позволяет удерживать макет головы в приподнятом состоянии от основания, при этом зазор между нижней поверхностью головы и основанием должен составлять не менее 8 мм. Силоизмерительный датчик имеет сферическую форму и закреплен на стержне, центр датчика устанавливают на пересечении линии направления удара и оси вращения цилиндрической поверхности платформы.
Маятник снабжен регистратором угла его отскока выполненным в виде подвижной стрелки и взаимодействующей с маятником посредством собачки.
Нижняя часть макета головы имеет штуцер с краником для заполнения полости жидкостью и имеет форму конуса для облегчения вытеснения воздуха при заполнении.
Для повышения точности замера давления и сходимости результатов при различных внешних условиях (например, при изменении атмосферного давления, которое может меняться в значительных пределах) необходимо обеспечивать постоянство упругопластических свойств имитатора головы. Это достигается или связью полости имитатора с атмосферой или созданием определенного избыточного давления в полости имитатора относительно внешнего давления. Для этого штуцер соединяют трубопроводом с дополнительной емкостью с жидкостью. При этом емкость может быть
соединена с источником избыточного давления. Перед ударом кран на штуцере должен быть закрыт для исключения вытекания жидкости из полости имитатора головы.
На фигуре представлена схема стенда для испытаний защитных свойств бронешлемов.
Стенд содержит платформу 1, которая имеет цилиндрическую поверхность 2 с пазами 3, на которой жестко с помощью фиксаторов 4 закреплено основание 5 с осью 6. На этой оси с возможностью вращения установлен макет шеи 7 головы, который с помощью фиксаторов 8 крепится к основанию 5. Ударник 9 выполнен в виде маятника и служит для тарировки. Маятник снабжен дополнительной стрелкой 10 регистрации угла его отскока от макета и собачкой 11, уставленной на маятнике. Стрелка установлена подвижно на оси вращения маятника, ограничитель 12 не позволяет стрелке перемешаться за вертикальную линию в сторону макета. На цилиндрической поверхности платформы 1 и основании 5 нанесены шкалы угломера для регистрации положения макета головы 13 относительно линии удара. Макет головы выполнен в виде эластичной емкости, заполненной жидкостью. В нижней части макет имеет окантовку 14, выполненную заодно с ним, и с помощью нее крепиться хомутом 15 к имитатору шеи 7.
В центре площадки, ограниченной окантовкой, расположена горловина 16. Горловина перекрыта пробкой 17. В пробке закреплен стрежень, с силоизмерительным датчиком 18, и штуцер 19 с вентилем 20, выход которого соединен трубопроводом 21 с входом расширителя 22, выход которого соединен с источником избыточного давления 23. Датчик 18 соединен с регистрирующей аппаратурой 24. На макет головы одет бронешлем 25.
Стенд работает следующим образом.
Перед установкой макета заполняют внутреннею полость головы 13 и расширительную емкость 22 жидкостью, закрывают вентиль. Воздух
вытесняют за счет создания неплотности между пробкой и горловиной. Перед ударом производят установку основания на платформе 1 и поворачивают макет головы на оси для ориентации бронешлема по отношению к удару.
При тарировке производят удар по незащищенному макету головы. Отклоняют маятник на определенный угол и отпускают. При движении маятника по направлению к макету собачка 11 проходит стрелку 10, которая к этому времени упирается в упор 12. Маятник производит удар по макету, внедряется в него на некоторую глубину. При обратном движении собачка захватывает стрелку и, увлекая ее за собой, перемещает на угол отскока маятника. После остановки маятника он отходит от него, а стрелка оставляет показания. При ударе внутри емкости возникает импульс давления, который регистрируется с помощью аппаратуры 24. Производят удар по защищенному макету головы (например, метаемым элементом) и регистрируют переданный импульс давления. С использованием разработанных способов обработки импульсов давления при ударах по защищенному и незащищенному макету (например, по патенту №RU 2254544 С2) производят оценку защитных свойств бронешлема. Стенд позволяет производить воздействия на бронешлем под разными углами, сохраняя положение регистрирующего элемента на линии производства удара.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство №1301084 (СССР). Стенд для испытаний защитных свойств каски для головы. // По заявке 3898330/40-23. - заявл. 20.05.85 г.
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.