Ученые с факультета биомедицинской инженерии американского Университета Дьюка провели исследование четырех видов касок, использовавшихся военными во время Первой мировой войны, и современного защитного шлема. Исследователи попытались определить, насколько каски являются эффективным средством защиты головного мозга от контузии. В результате ученые предсказуемо выяснили, что вероятность получить контузию в каске ниже, чем без нее. При этом оказалось, что французская армейская каска Адриана, разработанная в 1915 году, лучше остальных защищает голову от воздействия взрывной волны.
Работа американских ученых опубликована в PLOS ONE, а краткое ее изложение приводится в сообщении факультета биомедицинской инженерии Университета Дьюка.
Каски представляют собой металлические или пластиковые шлемы, которые используются для защиты головы военнослужащего, в первую очередь, от осколков различных боеприпасов, а также от пуль с малой пробивной силой. Именно в этих целях были разработаны первые каски во время Первой мировой войны и такова их задача сейчас. Защита от воздействия взрывной волны никогда не рассматривалась разработчиками касок, поскольку такая волна носит масштабный характер и воздействует не только на голову, но и на весь остальной организм.
Тем не менее, исследователи из Университета Дьюка заинтересовались, насколько каски могут быть эффективной защитой от взрывной волны. Для экспериментов ученые использовали три каски времен Первой мировой (стальные британская каска Броди, французская каска Адриана и немецкая штальхельм) и одну современную (американский шлем ACH, выполненный из пластика с кевларовыми и пара-арамидными волокнами). Исследователи также создали установку, имитирующую объемный взрыв, волна которого воздействовала на теменную часть каски.
Изменение давления, зарегистрированное датчиком давления в теменной части головы манекена. a — голова без каски, b — ACH, c — каска Броди, d — каска Адриана, e — Штальхельм
Установка представляет собой трубу диаметром 30,5 сантиметра и длиной 3,35 метра, выступающую проводником взрывной волны. За имитацию взрывной волны отвечает предварительно сжатый гелий. На входе этой трубы исследователи закрепили один датчик давления, а еще два датчика расположили на выходе из трубы. Кроме того, еще пять датчиков давления были установлены в голове манекена: в темени, лбу, правом ухе, левом глазе и на затылке. Кроме того, воздействие взрывной волны записывалось на рапидную камеру с частотой 8 тысяч кадров в секунду.
Для контроля воздействию взрывной волны подвергалась голова манекена не только в каске, но и без нее. Все полученные измерения пересчитывались для человека с массой тела 70 килограммов. В общей сложности были проведены 46 имитаций объемного взрыва. Оказалось, что наличие каски в принципе снижает силу воздействия ударной волны на голову. Кроме того, выяснилось, что каска Адриана защищает от взрывной волны лучше других образцов. При этом показатели защиты у каски Броди, штальхельма и ACH оказались примерно одинаковыми.
Вероятно, определенную роль в защите от воздействия взрывной волны в каске Адриана играет гребень, расположенный на теменной ее части и выполняющий одновременно две функции: общее усиление конструкции и закрывание вентиляционных отверстий. Все остальные каски, использованные в эксперименте, гребня лишены. В целом проведенный американскими учеными эксперимент показал, что в плане снижения вероятности контузии головного мозга современные каски недалеко ушли от касок Первой мировой войны.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение