RU81876U1

RU81876U1 - STAND FOR DETERMINING THE PROTECTIVE PROPERTIES OF BRONESHELEMAM

Info

Publication number: RU81876U1
Application number: RU2008137997/22U
Authority: RU
Inventors: Петр Викторович Трофимов; Владимир Иванович Мельников; Вячеслав Владимирович Дворников; Татьяна Сергеевна Романова; Станислав Михайлович Логаткин; Евгений Петрович Тырнов
Original assignee: Открытое акционерное общество "ДАС"
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2009-04-10

Abstract

1. Стенд для определения защитных свойств бронешлемов, 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, отличающийся тем, что макет головы выполнен в виде эластичной емкости с окантовкой, которая крепится к макету шеи, а макет шеи снабжен ограничителем перемещения окантовки, который позволяет удерживать макет головы в приподнятом состоянии от основания, а силоизмерительный датчик выполнен в виде шарика, установленного на стержне в емкости макета, при этом центр датчика располагают на пересечении линии оси вращения цилиндрической поверхности платформы и линии удара. ! 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что маятник снабжен регистратором угла его отскока, выполненным в виде подвижной стрелки, взаимодействующей с маятником посредством собачки. ! 3. Стенд по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он снабжен расширительным бачком и соединен трубопроводом через вентиль с эластичной емкостью макета головы. ! 4. Стенд по п.3, отличающийся тем, что верхняя часть расширительного бачка соединена с источником избыточного давления.1. A stand for determining the protective properties of armored helmets containing a head model, percussion mechanism, a load sensor, the base of the stand, a platform made in the form of a cylindrical surface with grooves, the center of rotation of which lies on the line of impact, the base for the head model with an axis and clamps, installed in the grooves of the cylindrical surface of the platform and fastened to it and the layout using clamps, characterized in that the head layout is made in the form of an elastic container with a border that is attached to the neck layout, and the ma the neck chum is equipped with a border movement limiter, which allows you to keep the head layout in an elevated state from the base, and the load sensor is made in the form of a ball mounted on the rod in the layout tank, while the center of the sensor is located at the intersection of the axis of rotation of the cylindrical surface of the platform and the line of impact. ! 2. The stand according to claim 1, characterized in that the pendulum is equipped with a bounce angle recorder made in the form of a moving arrow interacting with the pendulum by means of a dog. ! 3. The stand according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with an expansion tank and is connected by a pipeline through a valve to the elastic capacity of the head layout. ! 4. The stand according to claim 3, characterized in that the upper part of the expansion tank is connected to a source of overpressure.

Description

Полезная модель относится к устройствам для определения защитных свойств бронешлемов, в частности к устройствам для испытания касок защитных на амортизацию.The invention relates to devices for determining the protective properties of armored helmets, in particular to devices for testing helmets for shock absorption.

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.)A known bench for testing the protective properties of a helmet for the head, which includes a head layout, a percussion mechanism, a load sensor mounted in line with the hammer, the base of the stand, a movable platform that interacts with the sensor and made in the form of a cylindrical surface with grooves, the center of rotation of which lies on the line of the direction of impact, the base for the model of the head is equipped with an axis and clamps, installed in the grooves of the cylindrical surface of the platform and fastened with it and the model using clamps (A.S. No. 1301084 ayavke 3898330 / 40-23 of 20.05.85 was)

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.Also known is the biomechanical simulator of the human head "BIG-2", filled with liquid, with a maximum pressure recorder. [2, p. 341-343]. The simulator is not suitable for measuring pressure pulses at different positions of the head simulator with respect to impact.

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.The disadvantage of the stand according to A.S. No. 1301084 (prototype) is the impossibility of implementing the method for determining the depreciation ability by the nature of the pressure change, which does not allow to obtain a complete objective assessment of the degree of impact on the object. This is due to the fact that the transmission of force to the sensor is carried out through the mass of the platform.

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.It has now been established that the main indicator of destruction is the force, which is associated with the momentum of the force and the momentum. It is known from the course of physics that during impact, the transmission of momentum occurs through an impulse and that the momentum of a force is numerically equal to the transmitted momentum. In the well-known stand, the amount of movement is transmitted not only to the mass of the layout of the head, but also to the platform, and only then it is recorded. This leads to an error in determining the exposure parameter.

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.The task is to eliminate the mass, which consumes part of the transmitted momentum. To obtain the effect of impulse transmission only to the head, it must be made in the form of a container with liquid. Then the impact will be in the form of a water hammer, and the measurement of the pressure pulse will carry information about the load received by the layout of the head when exposed to a shock.

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.The problem solved by the invention is the creation of a stand for implementing the method, in which the main indicator is the accuracy of recording the ratio of the pressure pulse to the time of its change during the development of the temporary cavity directly in the layout of the head.

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.For this purpose, a stand containing a head model, a percussion mechanism, a load sensor, a stand base, a platform made in the form of a cylindrical surface with grooves, the center of rotation of which lies on the direction of impact, a base for a head model with an axis and clamps, installed in the grooves of the cylindrical surface the platform and fastened with it and the layout using clamps, is equipped with a head layout filled with liquid with a pressure sensor, while the layout is made in the form of an elastic container with a border that is attached to the poppy that neck of the head.

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.The neck layout is equipped with a border movement limiter, which allows you to keep the head layout in an elevated state from the base, while the gap between the lower surface of the head and the base should be at least 8 mm. The force sensor has a spherical shape and is mounted on a rod, the center of the sensor is installed at the intersection of the line of impact and the axis of rotation of the cylindrical surface of the platform.

Маятник снабжен регистратором угла его отскока выполненным в виде подвижной стрелки и взаимодействующей с маятником посредством собачки.The pendulum is equipped with a bounce angle recorder made in the form of a moving arrow and interacting with the pendulum by means of a dog.

Нижняя часть макета головы имеет штуцер с краником для заполнения полости жидкостью и имеет форму конуса для облегчения вытеснения воздуха при заполнении.The lower part of the head layout has a fitting with a faucet for filling the cavity with liquid and has the shape of a cone to facilitate the displacement of air during filling.

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 To increase the accuracy of pressure measurement and the convergence of the results under various external conditions (for example, when the atmospheric pressure changes, which can vary significantly), it is necessary to ensure the constancy of the elastoplastic properties of the head simulator. This is achieved either by connecting the cavity of the simulator with the atmosphere or by creating a certain excess pressure in the cavity of the simulator relative to external pressure. To do this, the fitting is connected by a pipe with an additional container with liquid. In this case, the capacity may be

соединена с источником избыточного давления. Перед ударом кран на штуцере должен быть закрыт для исключения вытекания жидкости из полости имитатора головы.connected to a source of overpressure. Before impact, the tap on the fitting must be closed to prevent leakage of fluid from the cavity of the head simulator.

На фигуре представлена схема стенда для испытаний защитных свойств бронешлемов.The figure shows a diagram of a bench for testing the protective properties of bulletproof helmets.

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.The bench contains a platform 1, which has a cylindrical surface 2 with grooves 3, on which a base 5 with an axis 6 is rigidly fixed with clamps 4. A model of the neck 7 of the head is mounted on this axis with the possibility of rotation, which is attached to the base 5 using the clamps 8. Drummer 9 is made in the form of a pendulum and serves for calibration. The pendulum is equipped with an additional arrow 10 for recording the angle of its rebound from the layout and the dog 11, mounted on the pendulum. The arrow is mounted movably on the axis of rotation of the pendulum, the limiter 12 does not allow the arrow to mix for a vertical line in the direction of the layout. On the cylindrical surface of the platform 1 and the base 5, the goniometer scales are applied to register the position of the layout of the head 13 relative to the line of impact. The layout of the head is made in the form of an elastic container filled with liquid. In the lower part, the layout has a fringing 14, made at the same time with it, and using it to be attached with a clamp 15 to the neck simulator 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.In the center of the platform, limited by the edging, there is a neck 16. The neck is blocked by a plug 17. A rod is fixed in the plug, with a force sensor 18, and a fitting 19 with a valve 20, the outlet of which is connected by a pipe 21 to the inlet of the expander 22, the outlet of which is connected to an overpressure source 23. The sensor 18 is connected to the recording equipment 24. The head is dressed in a helmet 25.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

Перед установкой макета заполняют внутреннею полость головы 13 и расширительную емкость 22 жидкостью, закрывают вентиль. Воздух Before installing the layout fill the internal cavity of the head 13 and the expansion tank 22 with liquid, close the valve. Air

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.displaced by creating leaks between the cork and the neck. Before the strike, the base is installed on the platform 1 and the head layout is rotated on the axis to orient the helmet in relation to the strike.

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.When calibrating, they strike an unprotected head layout. The pendulum is deflected by a certain angle and released. When the pendulum moves towards the breadboard, the dog 11 passes the arrow 10, which by this time rests against the stop 12. The pendulum strikes the breadboard, penetrates into it to a certain depth. With the reverse movement, the dog captures the arrow and, dragging it along with him, moves the pendulum to the corner of the rebound. After the pendulum stops, it moves away from it, and the arrow leaves evidence. Upon impact, a pressure impulse arises inside the vessel, which is recorded using apparatus 24. A blow is made to a protected model of the head (for example, a missile element) and the transmitted pressure impulse is recorded. Using the developed methods for processing pressure pulses when striking a protected and unprotected layout (for example, according to patent No. RU 2254544 C2), the protective properties of the helmet are assessed. The stand allows you to make impact on the bulletproof helmet at different angles, while maintaining the position of the recording element on the line of impact.

Источники информации:Information sources:

1. Авторское свидетельство №1301084 (СССР). Стенд для испытаний защитных свойств каски для головы. // По заявке 3898330/40-23. - заявл. 20.05.85 г.1. Copyright certificate No. 1301084 (USSR). Test bench for the protective properties of a helmet for the head. // According to the application 3898330 / 40-23. - declared. 05.20.85 g.

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 2. Sladkevich V. A., Logatkin S. M., Tarnov E. P., Altov D. A. Biomechanical head simulator for assessing the impact resistance of armored helmets during shelling // Abstracts of the V international conference "Latest technologies in the field of design and

применения баллистических материалов и средств защиты". - г.Хотьково Моск. области: Б.и., 2000. - С.48-49.the use of ballistic materials and protective equipment. "- Khotkovo, Moscow Region: B.I., 2000. - P.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. 25.03.2003.3. Patent No.RU 2254544 C2. The method of determining the protective properties of personal protective equipment / P.V. Trofimov, V.A. Znakhurko, T. S. Romanova, V. G. Mikheev, S. M. Logatkin, E. P. Tyrnov. - declared. 03/25/2003.

Claims

1. A stand for determining the protective properties of armored helmets containing a head model, percussion mechanism, a load sensor, the base of the stand, a platform made in the form of a cylindrical surface with grooves, the center of rotation of which lies on the line of impact, the base for the head model with an axis and clamps, installed in the grooves of the cylindrical surface of the platform and fastened to it and the layout using clamps, characterized in that the head layout is made in the form of an elastic container with a border that is attached to the neck layout, and the ma the neck chum is equipped with a border movement limiter, which allows you to keep the head layout in an elevated state from the base, and the load sensor is made in the form of a ball mounted on the rod in the layout tank, while the center of the sensor is located at the intersection of the axis of rotation of the cylindrical surface of the platform and the line of impact.

2. The stand according to claim 1, characterized in that the pendulum is equipped with a bounce angle recorder made in the form of a moving arrow interacting with the pendulum by means of a dog.

3. The stand according to claims 1 and 2, characterized in that it is equipped with an expansion tank and is connected by a pipeline through a valve to the elastic capacity of the head layout.

4. The stand according to claim 3, characterized in that the upper part of the expansion tank is connected to a source of overpressure.