Проектирование противоударных подшлемников на основе прогнозирования их защитной эффективности

• Автор: Турболдын Энхцацрал
• Шифр специальности: 05.19.01, 05.19.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 193 с.

СОДЕРЖАНИЕ С.

ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ИИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ГОЛОВЫ ОТ СЛУЧАЙНО ПАДАЮЩИХ ПРЕДМЕТОВ
И УДАРОВ.
1.1. Анализ действующего ассортимента СИЗ головы от механических воздействий. Основные требования к ударозащитным
прокладкам.

1.2. Анализ методов проектирования ударозащитных прокладок

1.3. Выводы
2. ПЕРЕДАЮЩАЯСЯ ДИНАМ ИЧЕСКАЯ СИЛА И ЭНЕРГИЯ УДАРА, ПОГЛОЩАЕМАЯ УДАРОЗАЩИТНОЙ ПРОКЛАДКОЙ

2.1. Сопротивление ударозащитной прокладки удару.

2.2. 1 рогноз передающейся динамической силы.

2.3. Расчет деформации, толщины и площади ударозащитной прокладки
2.4. Поглощаемая часть энергии удара.
2.5. Замечания к проектированию величины параметров ударозащитной прокладки
2.6. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОТИВОУДАРНОГО ПОДШЛЕМНИКА
3.1. Исследование физикомеханических свойств ударозащитиых прокладок из ячеистых заполнителей с макроячейками
3.1.1. Выбор объекта исследований
3.1.2. Постановка задачи и выбор методики проведения эксперимента
3.1.3. Анализ результатов
3.2. Исследование тканей верха подшлемников на ползучесть
восстановление и релаксацию
3.2.1. Выбор объекта исследований. Изготовление образцов.
3.2.2. Исследование тканей на ползучестьвосстановление
3.2.3. Исследование тканей на релаксацию
3.2.4. Анализ результатов
3.2.4.1. Построение графиков ползучести восстановления
и релаксации
3.2.4.2. Анализ результатов исследований
3.3. Выводы .
4. АНАЛИЗ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗМЕРОВ
УДАРОЗАЩИТНЫХ ПРОКЛАДОК ПОДШЛЕМНИКОВ
4.1. Исходные данные для расчета
4.2. Особенности сжатия ударозащитных прокладок подшлемников
4.3. Анализ работоспособности ударозащитной прокладки заданных
размеров
4.4. Уточнение площади ударозащитной прокладки при заданной
толщине
4.5. Снижение площади ударозащитной прокладки за счет ресурса
деформирования
4.6. Сравнительный анализ произведенных расчетов
4.7. Выводы
5. РАЗРАБОТКА ПОДШЛЕМНИКА ПОД КАСКУ ДЛЯ ЗАЩИТЫ
ГОЛОВЫ ЧЕЛОВЕКА ОТ СЛУЧАЙНО ПАДАЮЩИХ ПРЕДМЕТОВ И УДАРОВ
5.1. Выбор исходных данных, материалов и пакетов для подшлемника
5.2. Проектирование ударозащитной прокладки подшлемника
5.3. Технология изг отовления противоударного подшлемника
5.4. Производственные испытания экспериментальных образцов подшлемника под каску
5.5. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Оболочка и прокладка изготовлены в виде отдельных узлов и соединены посредством фиксирующей системы []. Известен защитный шлем, состоящий из внешнего и внутреннего шлемов, соединенных через поролоновую прокладку7 и пружины, установленные в пазах выступов и закрепленные в лобовой и нижней затылочной частях каски []. Указанные защитные шлемы не могут быть рекомендованы для широкого использования, например, при пониженных температурах, так как не обладают теплоизоляционной способностью и не обеспечивают регулировку по размеру головы. Известна каска строительная, содержащая корпус, внутреннюю оснастку, пелерину7 и подшлемник (на ватине или шерстяной) [7], которая широко используется при пониженных температурах. Однако такая конструкция не обеспечивает необходимую регулировку по размеру головы и не обладает высокими эргономическими свойствами. Известна каска защитная "Труд", содержащая корпус (каску), подбородочный ремень и внутреннюю оснастку, выполняющую в основном функцию амортизатора, гасящего энергию полученного удара и состоящую из пластмассового кольца с тесьмой, на которой закреплены подвески, и утепляющий подшлемник с притачной пелериной [5]. Подшлемник выполнен из хлопчатобумажной ткани на ватине. Хотя такая каска с подшлемником и применяется при пониженных температурах, она обладает рядом недостатков: не обеспечивает необходимую регулировку по размеру головы, неудобна в эксплуатации из-за недостаточной обзорности и ограниченности движений; подшлемник не обладает достаточной теплозащитной способностью и имеет значительную материалоемкость. Этих недостатков лишена известная каска с подшлемником (рис. Кроме того, подшлемник имеет съемный тепло- и ветрозащитный клапан (), закрепленный по лицевому вырезу [1. Такое решение подшлемника повышает его эргономические и эксплуатационное свойства, а также теплозащитную способность при одновременном снижении массы. При этом одновременно обеспечивается его безразмерность за счет саморегулирования его внутреннего объема в соответствии с размером головы, а также повышение обзорности при выполнении различных видов работ. К недостаткам описанной конструкции следует отнести недостаточную надежность и долговечность узла для закрепления каски вследствие возможности быстрого износа кнопок, что может привести к потере прочности закрепления каски, и не обоснованность выбора пакета материалов для амортизационной прокладки ввиду отсутствия методики её проектирования. Рис. Таким образом, средства индивидуальной защиты головы от механических воздействий (случайно падающих предметов, ударов) в настоящие время представлены в следующем ассортименте: каски, шлемы и подшлемники. Основным критерием оценки защитной эффективности этих изделий являются физико-механические свойства их ударозащитных элементов. Классификация последних приведена на рис. Использование протекторных элементов основано на принципе отражения концентрированного удара и снижения величины динамического напряжения путем его распределения по площади протектора, т. В зависимости от конструкции и вида применяемых материалов протекторные элементы могут быть условно разделены на щитки, усилительные накладки, жесткие прокладки и подвесные системы. Первые изготовляют из жестких пластиков и применяют преимущественно в СИЗ от сосредоточенных ударных нагрузок большой интенсивности, в частности, в спортивной одежде. Примером использования жестких прокладок может служить также жесткая прокладка из пенопласта в шлемах мотоциклистов для защиты головы от механических воздействий. Основное требование к ударозащитной прокладке (УМ) такого шлема следующие: при ударе с номинальной энергией 5,0 Дж мгновенная сила, воспринимаемая моделью головы, не должна превышать кН, при ударе с номинальной энергией ,5Дж-кН. При этом допускается разрушение декоративного колпака шлема []. Примером использования подвесных систем в СИЗ головы от механических воздействий может служить внутренняя оснастка, применяемая в касках для защиты головы от случайно падающих предметов и ударов (рис.