«Шокирующие» результаты сравнения касок времен Первой мировой войны с современными военными образцами

Автор: Университет Дьюка, 15 февраля 2020 г.

(Нажмите на изображение, чтобы просмотреть его полностью.) Французский шлем времен Первой мировой войны находится под ударной трубой, чтобы проверить, насколько хорошо он защищает манекен под ним от ударной волны. Выступ в центре шлема был разработан для отражения шрапнели, но вполне мог также помочь отклонить ударную волну, позволяя шлему превзойти даже современные боевые шлемы. Фото: Йост Оп 'т Эйнде, Университет Дьюка.

Шлемы времен Первой мировой войны защищают от ударных волн не хуже современного дизайна. Французский шлем Адриана предполагает, что простая геометрия может спасти мозг от взрывов сверху.

Биомедицинские инженеры из Университета Дьюка продемонстрировали, что, несмотря на значительные достижения в области защиты от баллистики и тупых ударов, современные военные шлемы не лучше защищают мозг от ударных волн, создаваемых близлежащими взрывами, чем их аналоги времен Первой мировой войны. И одна из моделей, в частности, французский шлем Adrian, фактически показала лучшие результаты, чем современные модели, в защите от взрывов сверху.

Исследование может помочь улучшить взрывозащиту будущих шлемов за счет выбора различных материалов, наложения слоев из нескольких материалов с разным акустическим сопротивлением или изменения их геометрии.

Высокоскоростное видео, на котором французский шлем времен Первой мировой войны подвергается бомбардировке ударной волной, имитирующей взрыв немецкого артиллерийского снаряда на расстоянии нескольких метров. Фото: Йост Оп 'т Эйнде, Университет Дьюка.

Результаты были опубликованы онлайн 13 февраля 2020 года в журнале PLOS ONE.

«Хотя мы обнаружили, что все шлемы обеспечивают существенную защиту от взрыва, мы были удивлены, обнаружив, что шлемы 100-летней давности работали так же хорошо, как и современные», — сказал Йост Оп 'т Эйнде, доктор биомедицинской инженерии. Д. студент Университета Дьюка и первый автор исследования. «Действительно, некоторые исторические шлемы в некоторых отношениях показали себя лучше».

Исследователи только недавно начали изучать повреждения головного мозга, которые может вызвать ударная волна — и не без причины. Шлемы изначально были разработаны для защиты от проникающих предметов, таких как пули и шрапнель, а взрывные волны убивают, вызывая травму легких, задолго до того, как они вызовут даже незначительное повреждение головного мозга.

Однако с появлением бронежилетов легкие солдат стали гораздо более защищены от таких взрывов, чем раньше. Это привело к тому, что частота травм легких после взрыва значительно снизилась по сравнению с частотой травм головного мозга или позвоночника в современных военных конфликтах, несмотря на разницу в переносимости взрыва.

Хотя были проведены исследования, которые предполагают, что современные шлемы обеспечивают определенную степень защиты от ударных волн, ни один из применяемых в настоящее время шлемов не был специально разработан для защиты от взрывов. И поскольку сегодняшние солдаты, испытывающие ударные волны в бронежилетах, мало чем отличаются от солдат 100 лет назад, испытывающих ударные волны в окопах, Оп 'т Эйнде решил посмотреть, можно ли извлечь из этих старых конструкций какие-либо уроки.

«Хотя мы обнаружили, что все шлемы обеспечивают существенную защиту от взрыва, мы были удивлены, обнаружив, что шлемы 100-летней давности работали так же хорошо, как и современные». — Йост Оп 'т Эйнде

«Насколько нам известно, это исследование является первым, в котором оцениваются защитные возможности этих исторических боевых шлемов от взрывов», — сказал Оп 'т Эйнде.

Работая с Кэмероном «Дейлом» Бассом, доцентом-исследователем биомедицинской инженерии в Университете Дьюка, Оп 'т Эйнде создал систему для проверки характеристик шлемов времен Первой мировой войны из Великобритании/США (Броди), Франции (Адриан), Германии. (Стальной шлем) и текущий боевой вариант США (Усовершенствованный боевой шлем).

Исследователи по очереди надевали разные шлемы на голову манекена, оснащенного датчиками давления в разных местах. Затем они поместили голову прямо под ударную трубку, в которой находился под давлением гелий до тех пор, пока стенка мембраны не лопнула, выпустив газ в виде ударной волны. Шлемы испытывались ударными волнами разной силы, каждая из которых соответствовала определенному типу немецкого артиллерийского снаряда, взрывающегося на расстоянии от одного до пяти метров.