Testy wybuchowe maszyny FV432. Wokół manekina latają instrumenty. Wskazuje to na niebezpieczeństwo luźnego wyposażenia w przypadku wybuchu. Trening znacznie zwiększa prawdopodobieństwo przetrwania detonacji miny lub IED. Jednocześnie pasy mocujące i prawidłowe rozmieszczenie ekwipunku mają ogromne znaczenie, to podstawa bezpieczeństwa żołnierza.
Fotele przeciwwybuchowe, często uważane za oczywiste, zwiększają przeżywalność detonacji min i IED. Rozważane są nowe osiągnięcia w dziedzinie wzmocnienia ochrony. Fotele przeciwwybuchowe nie są nowym zjawiskiem, a samochody z czasów radzieckich były wyposażone w siedzenia montowane na dachu i po bokach. Ale w ostatnich latach technologie i projekty rozwijają się szczególnie szybko w tej dziedzinie, wraz z rozwojem pojazdów przeciwminowych, które stały się powszechne na polu bitwy
Do niedawna bez wątpienia całą uwagę koncentrowano na rozwiązaniach chroniących przed minami i improwizowanymi ładunkami wybuchowymi (IED) pojazdu, a nie ludzi znajdujących się w jego wnętrzu, ponieważ oczywiste jest, że zabezpieczenie auta przed przebiciem jest najważniejsze i najważniejsze. wymóg w przypadku detonacji …
Statystyki działań wojennych w Iraku i Afganistanie pokazują, że pojazdy stały się bardziej chronione i wytrwałe, a liczba rannych i zabitych w większości spadła. Jednak w rzeczywistości liczba niektórych rodzajów obrażeń wzrosła, a liczba zgonów z powodu skutków ubocznych pozostaje zaskakująco wysoka, nawet w samochodach wyposażonych w siedzenia pochłaniające elementarną energię.
Jednym z najważniejszych i palących problemów w tej dziedzinie jest tzw. „efekt podrzucania” spowodowany ogromnym ujemnym przyspieszeniem samochodu wyrzuconego w powietrze, a następnie gwałtownie lądującego z powrotem na ziemi.
Statystyki dotyczące wypadków są zawsze klasyfikowane, ale niepotwierdzone dowody pochodzące od lekarzy w Afganistanie wskazują, że liczba zgonów spadła, ale szpitale polowe i placówki medyczne głównego nurtu nadal zapewniały dużą ilość fizjoterapii i odpowiedniego leczenia dla osób, które przeżyły. Lekarze pomogli wojsku poradzić sobie z urazami pleców, mięśni i stawów, które przez pewien czas pozostawały niezauważone, ponieważ żołnierze po prostu nie przeżyli w takich przypadkach.
Nowoczesne fotele przeciwwybuchowe są dostępne w szerokiej gamie typów i wzorów. Ogólnie rzecz biorąc, pierwszymi udanymi projektami były standardowe fotele załogi mocowane do boków lub dachu pojazdu. Zmniejszyły siłę uderzenia wynikającą z odkształcenia dna samochodu i działającą bezpośrednio na siedzącą osobę.
W tym zakresie inne podejście można zilustrować na przykładzie fotela, który konstrukcyjnie jest tzw. Zawieszonym Dynamicznym Fotelem, opracowanym przez firmę Autoflug. Firma ma bardzo duże doświadczenie z linkami spadochronowymi iw tym projekcie stara się odizolować żołnierza od fali uderzeniowej i luźnych przedmiotów wewnątrz pojazdu poprzez zawieszenie siedziska na pasach napinających z bębnami bezwładnościowymi. Inne tego typu fotele również wykorzystują wiązania tkaninowe i linowe, ponieważ nie przenoszą sił ściskających, które bardzo dobrze przenoszone są przez metal.
Do siedmiu pasków może zabezpieczyć siedzenie Autoflug, zapewniając swobodę ruchów i regulację, jednocześnie chroniąc żołnierza przed bezpośrednią eksplozją. Użytkownik jest unieruchamiany w foteliku za pomocą czteropunktowych pasów bezpieczeństwa i pasów udowych, które w przypadku wybuchu służą do zabezpieczenia kończyn poruszających się w górę, co może spowodować dodatkowe obrażenia i obrażenia.
Należy rozumieć, że pasy bezpieczeństwa są absolutnie niezbędną częścią konstrukcji fotela i jeśli nie są wygodne lub trudne do zrzucenia przez kamizelkę kuloodporną lub sprzęt, żołnierze ich nie założą, a jeśli zostaną zdetonowane, natychmiast stracą korzyści z jakiejkolwiek eksplozji -odporne siedzenie.
Takie konstrukcje podwieszane są nadal popularne i szeroko rozpowszechnione, zwłaszcza w ciężkich pojazdach, takich jak czołgi podstawowe (MBT). Takie samochody w większości przypadków nie mają dużego przyspieszenia, chyba że są wysadzane w powietrze na bardzo dużych ładunkach. Swoboda ruchu, jaką zapewniają podczas normalnej pracy, może początkowo wywoływać niezwykłe doznania, ponieważ oczywiste jest, że stery maszyny są statyczne, a użytkownik może się względem nich poruszać, ale załoga szybko przyzwyczaja się do tej swobody ruchu.
Problem staje się jednak znacznie bardziej złożony w przypadku mniejszych pojazdów, gdzie projektanci zazwyczaj stają przed dwoma głównymi wyzwaniami. Po pierwsze, mniejsza masa oznacza, że uderzenie wybuchu jest znacznie silniejsze i dlatego trzeba zredukować większe siły, a po drugie, ze względu na mniejsze rozmiary, siedzenia muszą być montowane na stosunkowo niewielkiej powierzchni nośnej.
Jednak na całym świecie toczy się ogromna praca nad rozwojem odpowiednich mandatów, a nagrody finansowe za nie są bardzo znaczące ze względu na fakt, że Stany Zjednoczone, między innymi, mają silną chęć zastąpienia wszystkich mandatów. ogromnej floty pojazdów opancerzonych, takich jak HMMWV w wersjach przeciwwybuchowych. Zdaniem ekspertów nie jest to łatwe zadanie, ponieważ takie pojazdy mają do pewnego stopnia ograniczoną objętość wewnętrzną, a około 7,5 cala przestrzeni pod siedzeniem będzie musiało być wykorzystane bardzo efektywnie, aby zapewnić akceptowalny poziom ochrony. Jednak testy przeprowadzone w ramach tego programu wykazały, że ten problem ma rozwiązanie.
Kiedy Wielka Brytania zaczęła rozważać przeniesienie wszechobecnego obecnie Jackala z sił czysto specjalnych do regularnej piechoty w Afganistanie, kontrakty zostały przyznane Supacat i Jankel Armouring, aby rozwiązać te problemy na prawdopodobnie najbardziej sprawdzonym typie pojazdu. Dyrektor zarządzający Jankel, Andrew Jankel, powiedział, że firma początkowo zajmowała się tylko zabezpieczaniem rezerwacji i chciała kupić prefabrykowane fotele, ale badania rynku i doświadczenie w dostarczaniu takich produktów (bardzo negatywne) zachęciły firmę do opracowania własnego projektu.
Fotele te zostały zaprojektowane w napiętych terminach i pomyślnie przetestowane pod względem wybuchowym. Pod oznaczeniem JBAS (Jankel Blast Attenuating Seats) zostały zatwierdzone i przyjęte do pilnego programu modernizacji firmy.
Były to stosunkowo proste, montowane na podłodze, amortyzujące siedzenia, w których przestrzeń pod siedzeniami została wykorzystana do złagodzenia ruchu w górę i zmniejszenia wpływu podmuchu na siedzących.
Jankel kontynuował rozwój projektu, co doprowadziło do powstania rodziny siedzeń Blastech w 2009 roku. Fotele te są dostępne w różnych opcjach z różnymi mocowaniami dla szerokiej gamy pojazdów. Wariant Jackal, znany jako seria F, ma podstawę „przeciw okrętom podwodnym”, która zapobiega wyślizgiwaniu się siedzącej osoby spod czteropunktowej uprzęży; siedzisko jest regulowane do przodu i do tyłu, na wysokość i rotację. Dostępne jest również składane siedzenie, które zwiększa przestrzeń w samochodzie.
Opcja montażu na dachu lub rufie jest dostępna pod oznaczeniem serii R, przeznaczona głównie dla żołnierzy siedzących na rufie i jest standardowo wyposażona w składaną podstawę. Seria E dla pojazdów inżynieryjnych (opracowana dla brytyjskiego pojazdu oczyszczającego Talisman JCB) ma ochronę przeciwwybuchową, podobnie jak reszta siedzeń, ale ten wariant dodaje zintegrowane zawieszenie pneumatyczne, aby łagodzić wstrząsy podczas jazdy w trudnym terenie, co jest głównie w tych pojazdach działają na.
Wreszcie ostatnia opcja to seria X, która obejmuje kilka opcji, takich jak składane oparcie, duża regulacja wysokości pozycji złożonej i strzeleckiej, a także opcje montażu na wieży, rufie, z mocowaniem do boków i dołu.
Wszystkie siedzenia zapewniają generalnie taką samą ochronę przed wybuchem, ale są zaprojektowane z myślą o różnych wymaganiach dotyczących kosztów i wagi lub zajmowanego miejsca. Chociaż Jankel utrzymuje poziom ochrony oferowanych foteli w tajemnicy, jasne jest, że mogą one wytrzymać szczytowe przyspieszenia przekraczające 2000 G w ciągu 2 milisekund, przenosząc tylko ułamek tych obciążeń na siedzącą osobę.
Podmuch jest pochłaniany przez wypełniony gazem „nabój osłabiający” i szyny, które pozwalają maszynie poruszać się w górę w przestrzeni pod siedzeniem, podczas gdy nabój zmiękcza falę uderzeniową do akceptowalnego poziomu. Kierownik sprzedaży Jankel Daniel Crosby powiedział jednak, że fotele Blastech charakteryzują się automatyczną regulacją wagi i funkcją resetowania.
Jankel opracował zaawansowane narzędzia analityczne do symulacji wpływu eksplozji na fotele rodziny Blastech; Widać to na przykładzie siedzeń zainstalowanych w Supacat Jackal (powyżej). Firma posiada również własne manekiny instrumentalne oraz stanowisko szokowe do potwierdzania obliczeń komputerowych.
Regulacja wagi
Crosby argumentuje, że fotele do wczesnej eksplozji zostały zaprojektowane przede wszystkim dla dość dużych żołnierzy piechoty, ale ponieważ zagrożenie ze strony IED wzrosło i każdy teatr działań obecnie stoi w obliczu tego zagrożenia, podejście uniwersalne dla wszystkich nie usprawiedliwia mnie. Krótko mówiąc, żołnierze o większej masie są narażeni na niedostateczną ochronę, ponieważ samochód podskakuje pod nimi, a siedzenie może się przewrócić pod koniec ruchu, podczas gdy w przypadku lżejszych żołnierzy jest odwrotnie. Również rozmiar i waga żołnierza mogą się zmieniać ze względu na obecność kamizelek kuloodpornych, toreb na pas lub innego wyposażenia.
Aby rozwiązać ten problem, fotele Blastech zostały wyposażone w automatyczną regulację wagi. Osoba siedząca może za pomocą dźwigni ustawić optymalny dla jego masy poziom redukcji siły uderzenia fali uderzeniowej.
Funkcja resetowania to opatentowana funkcja siedzenia, która pochłania falę uderzeniową w górę, przesuwając się po szynach, a następnie ponownie ładuje kapsułę amortyzującą, aby pochłonąć wtórne siły rzutu, zapewniając jednocześnie ochronę na obu osiach. To faktycznie pozwala na co najmniej 160 procent przestrzeni pod siedzeniem, powiedział Crosby.
Fotele są dostępne z pasami bezwładnościowymi, cztero- lub pięciopunktowymi, lub ze stałymi, tkanymi pasami.
Jankel przeprowadził szeroko zakrojone testy upadku na swoich siedzeniach, usuwając wpływ fali uderzeniowej. Okazały się doskonałe, gdy są instalowane na różnych maszynach pracujących w gorących punktach. Firma opracowała również zaawansowane testy wspomagane komputerowo w celu walidacji modeli CAD i przewidywania słabych punktów, z wynikami, które Crosby ocenił jako bardzo zbliżone do wyników prób terenowych.
Fotele są wielokrotnego użytku i zawierają chipy kontrolne do sprawdzenia pod kątem uszkodzeń. Jednak codziennie należy przeprowadzać kilka prostych kontroli, aby zalogować się do profilu użytkownika, aby zapewnić odpowiednią informację zwrotną. Jankel powiedział, że opracował szereg zestawów zastępczych do naprawy siedzeń i utrzymania ich w dobrym stanie.
Innym członkiem rynku blast seat jest Creation UK, której chęć uwolnienia siedziby na początku 2010 roku była bardzo podobna do chęci Jankela.
CTO Robin Hall mówi, że firma była rozczarowana istniejącymi projektami i producentami, którzy dostarczyli fotele do Rangera. Firma Creation stworzyła ten pojazd we współpracy z Universal Engineering, a następnie wykorzystała to doświadczenie do opracowania lekkiego pojazdu patrolowego Zephyr.
„Po prostu nie mogliśmy znaleźć fotela o odpowiedniej wadze i wydajności”, powiedział, dodając, że „istniejące projekty również wydawały się dość drogie”.
W rezultacie firma Creation rozpoczęła projektowanie własnego fotela komputerowego przy użyciu oprogramowania Catia v5, w oparciu o prace wykonane przez Iliac Design nad fotelami ortopedycznymi i osteopatycznymi. Davis powiedział, że wstępne testy makiety stalowej ramy podczas dwóch prób wybuchowych zgodnie ze STANAG 4569 Poziom 2 „nie zgadzały się dokładnie” z analizą komputerową, więc firma przygotowuje własne stanowisko testowe, aby kontynuować testy udarności i udoskonalić a także dalszy rozwój i walidację metody elementów skończonych oraz analizy dynamicznej.
Ostateczna konstrukcja główna wykonana jest z aluminium (w celu zmniejszenia masy) i wykorzystuje sprężyny, amortyzatory i gumowy zderzak, aby zredukować skutki wybuchu. Sprężyna i amortyzator są produktami z półki, ale wszystko inne jest robione na zamówienie.
Hall odmówił podania poziomu ochrony zapewnianej przez siedzenia, ale powiedział, że przeszły testy rozbicia. Testy potwierdziły wyliczenia stopniowej awarii tych foteli i „jest całkiem jasne, że w przypadku wybuchu fotel spełni swoją funkcję”.
Powiedział, że projekt opiera się na nieodkształcalnych częściach, dzięki czemu można go dostosować i odbudować po „normalnym” użytkowaniu, w tym w wypadkach drogowych i „skokach przez most”, bez żadnej konserwacji ani naprawy. W normalnej pozycji siedzisko jest zainstalowane na szynach w górnej pozycji suwu roboczego; z silnym uderzeniem lekko się po nich poruszy, ale potem powróci do swojej pierwotnej pozycji. Hall wyjaśnił, że dzięki temu skutecznie eksploduje i jest mocno rzucany.
Ławka jest przeznaczona do wielokrotnego użytku, a po detonacji siedzisko sprawdzane jest goniometrem kątowym, aby upewnić się, że główne elementy nie są wygięte i nie wymagają konserwacji.
Amortyzator jest konstrukcyjnie podobny do amortyzatorów zapożyczonych z zawieszenia samochodów drogowych i bez wątpienia „musi wytrzymać żywotność fotela”. Poduszki siedziska są mocowane za pomocą rzepów, dzięki czemu można je łatwo wymienić.
Hall powiedział, że fotel został opracowany w oparciu o informacje z Dstl (Defense Science and Technology Laboratory), które zaproponowało podparcie bioder i czteropunktowe pasy Securon o szerokości 3 cali, z których oba zostały uwzględnione w projekcie. Steve Burgis z firmy Dstl pomógł również w projektowaniu oparcia siedzenia, którego można teraz wygodnie używać z założonym sprzętem lub nawet go zdjąć, jeśli żołnierz czuje się nieswojo w kamizelce kuloodpornej podczas długich przejażdżek. Fotele Creation można montować w różnych miejscach w pojazdach, w kierunku jazdy lub prostopadle do niego. Hall wyjaśnił, że konstrukcyjnie siedzenia są w większości identyczne, ale są zamontowane w ramie pomocniczej, która ma mocowania do spodu, boków lub dachu.
Badania rozwojowe i wybuchowe zostały zakończone.
Jednak w razie potrzeby pewne modyfikacje mogą zostać wprowadzone w przyszłości. Na przykład teoretycznie mogą być chronione kuloodpornymi obudowami, jeśli zostaną zainstalowane w otwartym samochodzie, ale nie powinno to być konieczne, ponieważ maszyny muszą być wystarczająco chronione w każdym przypadku.
Hall powiedział, że podnóżki mogą być również dołączone do siedzenia. Na razie uważa, że są one niepotrzebne, ponieważ Zephyr i Ranger mają podwójne dna, które pochłaniają część energii fali uderzeniowej, a nawet składane struktury utrudniają dostęp i zmniejszają przestrzeń wewnętrzną.
Fotele przeciwwybuchowe firmy Creation zainstalowane w maszynie Zephyr. Podwójne dno eliminuje potrzebę stosowania podnóżków, ale ponieważ są one przymocowane po bokach, siedzenia mają pasywne zagłówki
Siedzenia Jankel serii BLASTech
Fotele Jankel mogą być wyposażone w podnóżki, ale firma opracowała również panel podłogowy J-PAD (Jankel Pulse Attenuation Device), który jest instalowany bezpośrednio przed siedzeniem i pochłania energię wstrząsów, która może uszkodzić kości piszczelowe osoby siedzącej.
David Kiernan, rzecznik amerykańskich foteli przeciwwybuchowych Global Seating Solutions (GSS), powiedział, że „podnóżki wywołują wiele kontrowersji w branży; mamy różne wzory i dokładamy wszelkich starań, aby były wygodne i wydajne w użyciu. Stałe podnóżki utrudniają wsiadanie i wysiadanie oraz mogą potencjalnie spowodować obrażenia, ponieważ znajdują się w przestrzeni między podnóżkiem a dnem. W momencie wybuchu pod autem najpierw zaczyna się poruszać dno, a potem noga (stopa) może zostać złamana.”
„Opracowaliśmy dwa podnóżki, które zostały dobrze przyjęte przez użytkowników. Niektóre mają składane elementy, drugie są wyzwalane po detonacji i zdejmują nogi siedzącej osoby od dołu. Jeśli pozycja, użytkowanie i działanie podnóżka nie są odpowiednio przemyślane, to jeśli siła nie zostanie prawidłowo przyłożona do siedzącej osoby, może to spowodować pewne problemy w momencie wybuchu.”
Przeciwna część osoby - głowa również wymusza opracowanie różnych zagłówków, chociaż projektanci już teraz oferują wiele różnych zagłówków, aby zapobiec niepotrzebnemu obracaniu głowy w hełmie podczas detonacji. Są one szczególnie potrzebne żołnierzom siedzącym prostopadle do ruchu, a zatem szczególnie narażonym na urazy szyi, pleców lub kręgosłupa, dlatego siedzenia znajdujące się z tyłu wyposażone są w drążki lub obręcze.
Battlesafe 208 australijskiej firmy Stratos Seating jest dobrym przykładem tego dość prymitywnego stylu ochrony z bocznymi błotnikami, które ograniczają ruch głowy i ramion. Oprócz tego pasywnego rozwiązania, co najmniej jeden producent na rynku testuje system poduszek powietrznych.
Kiernan dodał, że „aktywne zagłówki mają swoje zalety w wypadkach i wybuchach. Istnieje kilka rozwiązań, a jednym z nich są poduszki powietrzne, ale tutaj masz do czynienia z dość złożonym problemem, mechanizmem sensorycznym. Każde zadziałanie poduszek powietrznych w niewłaściwym czasie może mieć poważne konsekwencje, ale gdy są obsługiwane precyzyjnie, stanowią doskonały system bezpieczeństwa.”
„Istnieje kilka mechanicznych sposobów na dodanie aktywnego zagłówka do zespołu siedzenia, które są bardzo zależne od rzeczywistego zdarzenia i ruchu siedzącej osoby w siedzeniu” – dodał. „Poduszki powietrzne wykazują ogromny potencjał w innych obszarach, takich jak pasy bezpieczeństwa z poduszkami powietrznymi lub siedzenia zmiękczające uderzenia boczne”.
GSS ma kilka projektów foteli, a jego najnowszym projektem jest rodzina foteli ze zintegrowanymi pięciopunktowymi pasami, oznaczona jako XYZVR Generation II, opracowana we współpracy z Techno Sciences Inc (TSI). XYZVR oznacza ochronę X, Y i Z, redukcję drgań (wibracje) i ochronę przed przewróceniem.
TSI ma duże doświadczenie w opracowywaniu foteli lotniczych, takich jak kubełkowe fotele załogi montowane w SH-60 Seahawk amerykańskiej marynarki wojennej. Fotele te są wyposażone w aktywne funkcje antywibracyjne poprawiające komfort. Ta technologia, oparta na adaptacyjnej absorpcji energii magnetoreologicznej, została zastosowana w najnowszych fotelach XYZVR.
Zasadniczo technologia magnetoreologiczna działa w taki sam sposób, jak aktywne zawieszenie stosowane w niektórych samochodach, aby uzyskać bardziej stabilny ruch za naciśnięciem przycisku. Gdy prąd elektryczny przepływa przez tłumik cieczy z opiłkami metalowymi, opór można w razie potrzeby zwiększyć lub zmniejszyć.
Kiernan wyjaśnił: „Nasz system akceptuje różne masy dla znanego impulsu uderzeniowego, a jeśli impuls się zmieni, może zmienić poziom ochrony. W niedalekiej przyszłości będziemy mieli system, który dostosuje się do ciężaru osoby siedzącej, zareaguje na przyspieszenie samochodu i zminimalizuje drgania samochodu przenoszone na ludzkie ciało.”
Fotele są wielokrotnego użytku, a poszczególne siedzenia zostały poddane wielokrotnym testom wybuchowym. „Po aktywacji wystarczy wymienić tylko jeden element, a ta wymiana zajmuje bardzo mało czasu”.
Kiedyś próbowano wprowadzić tę technologię do wozów bojowych EFV Korpusu Piechoty Morskiej, ale program został zamknięty. Inne fotele GSS są już montowane w lekkich i ciężkich pojazdach wojskowych LHTV oraz pojazdach MRAP.
Pomimo całej tej pracy źródło w firmie produkującej pojazdy wojskowe Force Protection powiedziało, że istnieje ogromne pole do ulepszeń, ale zdecydowana większość producentów siedzeń nie ma dostępu do wielu danych na temat wpływu bombardowań pojazdów. Dlatego oni sami samodzielnie badają bezpośredni wpływ na siedzenie i siedzącą osobę.
Uważa, że producenci pojazdów i systemów ochronnych mogliby w przyszłości rozpocząć ścisłą współpracę poprzez szeroko zakrojoną wymianę danych z testów materiałów wybuchowych.
Kiernan z GSS zgodził się, wyjaśniając, że w idealnym przypadku projektowanie powinno zaczynać się na poziomie użytkownika i przechodzić na wyższe poziomy. W obecnym stanie rzeczy najpierw projektują samochód, a następnie montują w nim fotele. Powiedział, że „gdybyśmy mieli producenta, który chciałby zbudować ciężarówkę opartą na optymalnych rozwiązaniach zapewniających przeżywalność, byłoby świetnie. Ale w rzeczywistości pracujemy z przydzieloną nam przestrzenią i jesteśmy zobowiązani do stworzenia najbardziej wydajnego i bezpiecznego miejsca w tych granicach”.
