13.2.1.1 Ochrana trupu
V současné době se balistická odolnost tělových zbrojí hodnotí na různých typech figurín. Když střela z ruční zbraně narazí do pancíře, zachytí se v „síti“ velmi silných vláken. Tato vlákna pohlcují a rozptylují energii nárazu, která se od střely přenáší na vestu, a způsobují deformaci střely neboli „hřib“. Další energie je pohlcována každou další vrstvou materiálu ve vestě, dokud není kulka zastavena. Protože vlákna spolupracují jak v jednotlivých vrstvách, tak s dalšími vrstvami materiálu ve vestě, podílí se na zabránění průniku střely velká plocha oděvu. To také pomáhá rozptýlit síly, které mohou způsobit nepronikající poranění vnitřních orgánů.
Do nedávné doby se hlavní vývoj osobních ochranných prostředků pro trup vojáka soustředil na ochranu proti balistickým a fragmentačním hrozbám. Nedávný vývoj a rozšíření výbuchových zbraní, jejichž primárním mechanismem poranění je přetlak při výbuchu, však byly uznány jako významná hrozba pro vojáky. Orgány zranitelné účinky výbuchového přetlaku jsou především ty, které obsahují vzduch, jako jsou plíce, sluchové ústrojí a trávicí trakt. MABIL kanadské organizace pro obranný výzkum a vývoj (DRDC) byl vyvinut s cílem napomoci vývoji účinných systémů osobní ochrany proti tlakové zátěži. Náhrada MABIL je reprezentací lidského trupu a používá se k měření primárních zranění způsobených výbuchem. Nový systém ochrany pánve chrání pánevní oblast vojáka tím, že snižuje pronikání nečistot a jemných úlomků výbuchem a před tříštivou municí a většími úlomky.
Zkušební figurína zahrnuje také lékařský výzkum, který poskytuje pravdivější měření pro předpověď zranění skeletu cestujících při výbuchu pod tělem. V situaci výbuchu, zejména výbuchu pod vozidlem, vytváří síla tlakovou vlnu a vojáci v dráze této energie jsou vystaveni riziku poranění hlavy, zad, beder a pánve. Americká armáda odhalila svou první figurínu pro testování výbuchu. Figurína pomůže navrhnout nová vozidla, která budou dostatečně odolná, aby přežila výbuch. Figurína obsahuje desítky hi-tech senzorů a bude sloužit k vytvoření tanků a dalších vozidel, která přežijí výbuch bomby.
Výbuch vyvolává přetlakovou vlnu, která se pohybuje ve vzduchu nadzvukovou rychlostí a obvykle vzniká detonací výbušniny. Výbuchové vlny se vyznačují špičkovým přetlakem a kladným trváním fáze, což vyvolává poranění orgánů obsahujících vzduch, jako jsou plíce, sluchové ústrojí a trávicí soustava. V současné době existují různé techniky hodnocení kvalitativních a kvantitativních vlastností nových ochranných prostředků proti výbuchovým zbraním. K posouzení zranění trupu a hlavy způsobených výbuchem se používá MABIL (Bouamoul, Williams, & Levesque, 2007), který představuje lidský trup a byl vyvinut v DRDC Valcartier (Anctil et al., 2004). Úplný popis náhradní figuríny MABIL uvádí Anctil et al. (2004) a na obr. 13.1 je zobrazen kompletní prototyp figuríny DRDC MABIL, která je podepřena v oblasti krku a boků.
Obrázek 13.1. Náhražka DRDC MABIL (Bouamoul et al., 2007).
Zdroj: Anctil, B., Keown, M., Williams, K., Manseau, J., Dionne, J. P., Jetté, F. X., Makris, A. (2004). Development of a mannequin for assessment of blast incapacitation and lethality (Vývoj figuríny pro hodnocení zneschopnění a smrtelnosti při výbuchu). In Personal armour systems symposium, Nizozemsko (s. 332-344). Copyright Her Majesty the Queen in Right of Canada, as represented by the Minister of National Defence 2005.
Tato náhrada trupu MABIL je vyrobena z viskoelastického polyuretanu Shore A 70 (PU70) (Cooper, 1996). V rámci této studie byl vyvinut a ověřen zjednodušený model konečných prvků (MKP) MABIL pro zkoumání a předpovídání odezvy na přetlak při výbuchu. Numerický model se skládal ze zjednodušeného trojrozměrného řezu figuríny MABIL, pořízeného v úrovni středu hrudní kosti a vystaveného různým výbuchům. Obecně byly numerické hodnoty zrychlení a rychlosti hrudní stěny vyšší než experimentální hodnoty. Poměr mezi numerickou a experimentální rychlostí hrudní stěny byl však stejný v celém rozsahu studovaných výbuchových zatížení. Studie rovněž ověřila mechanickou odezvu modelu MABIL FE pomocí experimentálních výsledků z membrány DRDC MABIL. Ačkoli se numerické výsledky lišily od experimentálních, poměr mezi experimentálními a numerickými výsledky pro různé scénáře výbuchu byl konstantní, což naznačuje, že použitý konstitutivní model nedostatečně předpovídá tuhost polyuretanu použitého ke konstrukci náhražky. Odezva DRDC MABIL FE při výbuchu byla také porovnána s FE modelem lidského trupu a ve všech případech byla odezva FE modelu MABIL vyšší než FE modelu lidského trupu.
Hrozba sebevražedných atentátníků se ve Spojených státech zvyšuje, a proto je třeba odvodit bezpečnou přibližovací vzdálenost mezi sebevražedným atentátníkem a prvními respondenty. Ve studii Dempseyho (2010) byla v různých vzdálenostech od výbušných náloží provedena měření smrtelných nebo zraňujících účinků, jako je přetlak výbuchu, průnik úlomků, zrychlení celého těla, tupé poranění způsobené tlakovou náloží a štít vražený do pracovníků pořádkových sil. Všechna tato měření byla provedena pomocí samostatných figurín pro měření smrtelnosti výbuchem zvaných Ironman.
Údaje z figurín Ironman byly následně analyzovány za účelem stanovení pravděpodobnosti smrtelnosti/úrazu pro pracovníky donucovacích orgánů v různých vzdálenostech od různě velkých výbušných náloží. Tyto analýzy byly zúženy na zkoumání předběžných kritérií bezpečné vzdálenosti. Za účelem stanovení minimální bezpečné vzdálenosti mezi pracovníky donucovacích orgánů a sebevražednými atentátníky byly měřeny různé smrtící inzulty na simulovaných pracovnících donucovacích orgánů při detonaci výbušné nálože (se střepinami a bez nich), kterou měl na sobě atentátník. Figuríny Ironman byly umístěny v místech, kde by zasahující policisté čelili největšímu ohrožení výbuchem improvizovaného výbušného zařízení neseného osobou (PBIED). V rámci tohoto počátečního šetření bylo provedeno dvanáct testů a jeden kalibrační test. Jeden Ironman zažil prostředí výbuchu, zatímco držel balistický štít Minuteman III-A, zatímco ostatní Ironmani zažili totéž bez štítu. Štít je skládací balistický štít, vyrobený společností Patriot 3 pouze pro ochranu ručních zbraní. Ironman poskytl údaje o smrtelnosti/zranění k určení bezpečné vzdálenosti se štítem a bez štítu. Během testování byly oba systémy Ironman umístěny ve stejné vzdálenosti od výbušné nálože a vždy 12 palců od sebe (od ramene k rameni). Výsledek z počáteční série testů naznačuje, že s testovanou proměnnou nebyla stanovena „bezpečná“ vzdálenost. Na vzdálenost 60 stop byla všechna naměřená zranění nízká s výjimkou průniku střepin. V jejich omezeném testovacím úsilí se zdálo, že testovaná balistická výstroj typu III zastavila většinu střepin PBIED na tuto vzdálenost. Je však třeba zdůraznit, že rychlosti střepin jsou na 60 ft stále vysoké a pravděpodobnost vysokého zranění v případě zásahu nechráněné oblasti.
V pokynu pro oblek EOD 9 byl oblek hodnocen proti výbušným zařízením pomocí figurín pro automobilové crash testy modelu HYBRID II (EOD 9 Bomb suit, 2010). Před zkouškou byly figuríny umístěny na speciálně navržené polohovací zařízení a podepřeny v poloze pomocí ukotvené ocelové trubky malého průměru zasunuté pod každé podpaží. Tyto figuríny mohou při zásahu výbušnou silou lehce padat zpět stejně jako přirozená reakce. Figuríny byly vybaveny tlakovým snímačem pro měření přetlaku výbuchu přenášeného pod oblekem EOD 9 umístěným na jejich hrudní kosti. Byly použity dvě podmínky výbuchu. V prvním případě figurína klečela tváří v tvář kulovité náloži C4 o hmotnosti 0,567 kg ve výšce 0,70 m s odstupem 0,60 m, zatímco ve druhém případě se jednalo o nálož C4 o hmotnosti 10 kg zabalenou do čtvercového válce umístěného ve výšce 1 m s vodorovným odstupem 3 m. Výsledky ukazují, že obleky EOD 9 poskytují 96% snížení špičkového přetlaku v hrudníku, když čelí malé náloži v těsném odstupu, zatímco průměrné snížení přetlaku v hrudníku bylo nejméně 87%, když čelí větší náloži v odstupu 3 m.
Humphrey, See a Faulkner (2008) vypracovali metodiku hodnocení letality a vedlejších škod pro program munice s cílenou smrtící silou (FLM), což je nová nefragmentační, přesně naváděná zbraň s mechanismy poškození, které se liší od hlavních účinků poškození fragmentací u tradičních zbraní. Byla prozkoumána lékařská a vojenská dokumentace s cílem odvodit kritéria smrtelnosti pro čtyři mechanismy škodlivých účinků FLM a stanovit pokyny pro řešení kombinovaných účinků. Tato kritéria byla úspěšně použita k posouzení vojenské použitelnosti FLM a byla provedena předběžná validace postupů. Program FLM byl proveden s cílem posoudit vojenskou použitelnost přesně naváděné zbraně s cílenou smrtelností. Zbraň FLM byla navržena speciálně pro stíhání vysoce cenných cílů při minimalizaci vedlejších škod mimo zaměřenou oblast. Zbraň FLM kombinuje dvě technologie, které nabízejí lokalizovanější mechanismus usmrcení ve srovnání se současnou hlavicí s ocelovým pouzdrem, která má fragmentační účinek na vzdálenost 2000 stop a více. Za prvé, technologie vícefázové trhaviny využívá wolframovou náplň ke zvýšení hmotnosti výbušniny a posílení výbuchu v blízkém poli ve srovnání s konvenčními náplněmi silných výbušnin. Za druhé, pouzdro obklopující wolframovou náplň je složeno z uhlíkových vláken, která potřebují k roztržení méně energie než srovnatelné ocelové pouzdro. Při detonaci se kompozit rozpadne na malá nekovová vlákna, čímž se minimalizují účinky fragmentace bojové hlavice.
Balistické vesty složené z materiálů jako kevlar nebo keramika jsou těžké a tuhé, což brání pracovnímu výkonu vojáka. Pro zlepšení komfortu nošení a pracovního výkonu balistických vest je třeba rozšířit rozložení tlaku a odlehčit oblasti těla s vysokou tlakovou zátěží. Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli a Rossi (2012) použili anatomický model (figurínu) vybavený snímači tlaku ke zkoumání zatížení balistických vest při vysokém namáhání částí těla. Vzhledem k tomu, že figurína je schopna vykonávat vertikální pohyby a frekvence, které odpovídají rychlosti pochodu až 6 km/h, umožňuje model statická (stoj) a dynamická měření (pochod). Při statických a dynamických (pochod rychlostí 4,5 km/h na běžícím pásu) experimentech bylo měřeno zatížení ramen, boků a hrudníku a bylo zjištěno, že zatížení balistických vest se při dynamickém testování ve srovnání se statickým testováním mírně zvýšilo. Rozdíly mezi jednotlivými částmi těla nebyly pozorovány.
.