СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
METHOD OF DETERMINATION OF PROTECTIVE PROPERTIES OF PERSONAL PROTECTIVE EQUIPMENT

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.
1max
2max
3max
Исследование на положительные экстремумы функции F(t) при ударе по защищенному макету объекта показали, что она может иметь три максимальных значения: первое F возникает в начальный период удара телом при передаче ударного импульса через защиту объекта, второе F вызвано деформацией поверхности объекта, находящейся в контакте с защитой и развитием, так называемой, временной полости в объекте, третье F возникает в момент, когда движение защиты снова достигает поверхности объекта.
2max
Основным параметром, по которому производится оценка эффективности защиты, является F, время, которое соответствует моменту максимального развития временной полости в объекте.
1max
3max
Однако для расширения информативности возможна оценка значений и двух других максимумов. При этом F характеризует глубину, форму и скорость внедрения выпучины, образующейся при ударе на внутренней стороне средства защиты, в объект, a F - характеризует скорость взаимодействия элементов защиты в целом с объектом.
1max
2max
3max
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, F, F 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.
кmax
1max
2max
3max
2max
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), 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, F, F 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
кmax
Эффективность средства индивидуальной защиты определяется отношением максимальных значений  полученных при ударах по защищенному средством индивидуальной защиты (F) и по незащищенному (F) макету.
1max
кmax
Кроме того, при ударе по защищенному макету дополнительно определяют значение первого положительного экстремума F на кривой F(t) и сравнивают с максимальным значением F 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.
3max
кmax
Дополнительно, так же, определяют значение третьего положительного экстремума F на кривой F(t) и сравнивают с максимальным значением F 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.
2max
кmax
1max
3max
Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность определения основных сравнительных параметров F и F, используемых для оценки средств индивидуальной защиты, и обеспечить сопоставимость результатов испытаний различных типов средств защиты. Дополнительное определение положительных экстремальных значений F и F 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.