13.2.1.1.1 Torsobeskyttelse

På nuværende tidspunkt evalueres den ballistiske modstand af body armor med forskellige typer af attrapper. Når en pistolkugle rammer en kropspanser, bliver den fanget i et “net” af meget stærke fibre. Disse fibre absorberer og spreder den anslagsenergi, der overføres til vesten fra kuglen, hvilket får kuglen til at deformere sig eller “svampe”. Yderligere energi absorberes af hvert enkelt lag materiale i vesten, indtil kuglen er blevet stoppet. Da fibrene arbejder sammen både i det enkelte lag og med andre lag materiale i vesten, bliver et stort område af beklædningen involveret i at forhindre kuglen i at trænge igennem. Dette er også med til at opløse de kræfter, der kan forårsage ikke-gennemtrængende skader på indre organer.

Sindtil for ganske nylig har den vigtigste udvikling inden for personligt beskyttelsesudstyr til soldatens torso været fokuseret på beskyttelse mod ballistiske og fragmentationsrelaterede trusler. Den seneste udvikling og udbredelse af eksplosionsvåben, hvis primære skadesmekanisme er overtryk fra eksplosioner, er imidlertid blevet anerkendt som en betydelig trussel mod soldater. De organer, der er sårbare over for overtryk fra eksplosioner, er hovedsageligt de organer, der indeholder luft, såsom lungerne, hørelsessystemet og mave-tarmkanalen. Forsvarets forskning og udvikling i Canada (DRDC) MABIL er blevet udviklet med henblik på at bidrage til udviklingen af effektive personlige beskyttelsessystemer mod eksplosionsbelastning. MABIL-surrogatet er en repræsentation af den menneskelige torso og anvendes til at måle primære eksplosionsskader. Det nye bækkenbeskyttelsessystem beskytter soldaternes bækkenområde ved at reducere sprængningsgennemtrængning af snavs og fint affald og fra fragmenterende ammunition og større affald.

Testdukken omfatter også medicinsk forskning, der giver mere præcise målinger til at forudsige skeletskader hos personer under en sprængning under kroppen. I en eksplosionssituation, især en eksplosion under køretøjet, skaber kraften en trykbølge, og soldater, der befinder sig i denne energibane, risikerer at få skader på hoved, ryg, lænd og bækken. Den amerikanske hær har afsløret sin første sprængningstestdukke. Prøvedukken skal hjælpe med at designe nye køretøjer, der er robuste nok til at overleve at blive sprængt i luften. Dukken indeholder snesevis af højteknologiske sensorer, og den vil blive brugt til at skabe kampvogne og andre køretøjer, der kan overleve bomber.

En eksplosion giver en overtryksbølge, der bevæger sig i luften med supersonisk hastighed, og som normalt skabes af en eksplosiv detonation. Eksplosionsbølger er karakteriseret ved deres maksimale overtryk og positive fasevarighed, som inducerer skader på de organer, der indeholder luft, som f.eks. lunger, høresystemet og mave-tarmsystemet. Der findes i øjeblikket forskellige teknikker til at vurdere den kvalitative og kvantitative ydeevne af nyt beskyttelsesudstyr mod eksplosionsvåben. Til vurdering af skader ved eksplosionsbelastning af torso og hoved anvendes MABIL (Bouamoul, Williams, & Levesque, 2007), som er en repræsentation af den menneskelige torso, og som er udviklet af DRDC Valcartier (Anctil et al., 2004). En fuldstændig beskrivelse af MABIL-surrogaten findes i Anctil et al. (2004), og figur 13.1 viser den komplette DRDC MABIL-dukkeprototype, som er støttet ved nakken og ved hofterne.

Figur 13.1. DRDC MABIL-surrogat (Bouamoul et al., 2007).

Kilde: Anctil, B., Keown, M., Williams, K., Manseau, J., Dionne, J. P., Jetté, F. X., Makris, A. (2004). Udvikling af en mannequin til vurdering af eksplosioners uarbejdsdygtighed og dødelighed. In Personal Armour Systems Symposium, Nederlandene (pp. 332-344). Copyright Hendes Majestæt Dronningen af Canadas Højhed, repræsenteret ved forsvarsministeren 2005.

Denne MABIL-torso-surrogat er fremstillet af viskoelastisk Shore A 70 (PU70) polyurethan (Cooper, 1996). I undersøgelsen blev der udviklet og valideret en forenklet finite element (FE)-model af MABIL til undersøgelse og forudsigelse af respons på overtryk fra eksplosion. Den numeriske model bestod af en forenklet tredimensional skive af MABIL-dukken, der blev taget i midten af strittende og udsat for forskellige eksplosioner. Generelt var den numeriske brystvægsacceleration og -hastighed højere end de eksperimentelle accelerationer og hastigheder. Forholdet mellem den numeriske og den eksperimentelle brystvægshastighed var imidlertid det samme i hele det undersøgte område af eksplosionsbelastninger. Undersøgelsen validerede også den mekaniske respons af MABIL FE-modellen ved hjælp af de eksperimentelle resultater fra DRDC’s MABIL-membran. Selv om de numeriske resultater var forskellige fra de eksperimentelle resultater, var forholdet mellem de eksperimentelle og de numeriske resultater for de forskellige eksplosionsscenarier konstant, hvilket tyder på, at den anvendte konstitutive model undervurderer stivheden af den polyurethan, der anvendes til at konstruere surrogatet. DRDC MABIL FE-responset under eksplosion blev også sammenlignet med FE-modellen for menneskelig torso, og i alle tilfælde var MABIL FE-modellens respons højere end FE-modellen for menneskelig torso.

Selvmordsbombernes trussel er stigende i USA, og derfor er det nødvendigt at udlede en sikker afstand mellem selvmordsbomberen og de førstehjælpere, der kan nærme sig ham. I en undersøgelse af Dempsey (2010) blev der ved forskellige afstande fra sprængladninger foretaget målinger af dødbringende eller skadevoldende effekter som overtryk fra eksplosionen, fragmentpenetration, acceleration af hele kroppen, stumpt traume fra trykbelastning og skjoldet, der blev kørt ind i retshåndhævende personale. Disse målinger blev alle foretaget af selvstændige sprængningsdræbte dukker kaldet Ironman.

Dataene fra Ironman blev derefter analyseret for at bestemme sandsynligheden for dødelighed/skadesandsynlighed for retshåndhævende personale i forskellige afstande fra sprængladninger af forskellig størrelse. Disse analyser blev kondenseret ned til at undersøge foreløbige kriterier for sikker afstand. For at definere den mindste sikre afstand mellem retshåndhævende personale og selvmordsbombere blev der målt forskellige dødelige skader på simuleret retshåndhævende personale under detonationen af en sprængladning (med og uden granatsplinter), der bæres af en bombemand. Ironman-dukkerne blev placeret der, hvor de reagerende betjente ville blive udsat for den største trussel fra en eksplosion af en personbåren improviseret eksplosiv anordning (PBIED). Der blev gennemført tolv test og en kalibreringstest i forbindelse med denne indledende undersøgelse. En jernmand oplevede eksplosionsmiljøet, mens han holdt et ballistisk Minuteman III-A-skjold, mens andre jernmænd oplevede det samme uden skjold. Skjoldet er et foldbart ballistisk skjold, der er fremstillet af Patriot 3 og kun er beregnet til beskyttelse af håndvåben. Jernmanden leverede data om dødelighed/skader for at definere den sikre afstand med og uden skjoldet. Under afprøvningen var begge Ironman-systemer placeret i samme afstand fra sprængladningen og altid med en afstand på 12 tommer fra hinanden (skulder til skulder). Resultatet af den første testserie tyder på, at der med den testede variabel ikke blev fastlagt en “sikker” afstand. Ved en afstand på 60 fod var alle de målte skader lave, bortset fra splintergennemtrængning. I deres begrænsede testindsats syntes det afprøvede ballistiske type III-udstyr at stoppe det meste af PBIED-splintskuddet på denne afstand. Det skal dog påpeges, at splinterhastighederne stadig er høje ved 60 fod og sandsynligheden for store skader, hvis et ubeskyttet område rammes.

I en vejledning for EOD 9-dragten er dragten blevet evalueret mod eksplosive anordninger ved hjælp af HYBRID II-modellen automotive crash test manikins (EOD 9 Bomb suit, 2010). Før testen blev dukkerne anbragt på en specielt konstrueret positioneringsanordning og støttet i position ved hjælp af et forankret stålrør med lille diameter, der blev ført ind under hver armhule. Disse dukker kan let falde tilbage, når en eksplosiv kraft rammer dem, ligesom en naturlig reaktion. Dukkerne blev udstyret med en tryktransducer til måling af det overtryk, der blev overført under EOD 9-dragten ved deres brystben. Der blev anvendt to eksplosionsbetingelser. I det første tilfælde skulle dukken knæle for en kugleformet C4-ladning på 0,567 kg i 0,70 m højde med en afstand på 0,60 m, mens der i det andet tilfælde var tale om en C4-ladning på 10 kg pakket i en firkantet cylindrisk form i 1 m højde med en horisontal afstand på 3 m. Resultaterne viser, at EOD 9 dragter giver en reduktion på 96 % af det maksimale overtryk i brystet, når man står over for den lille ladning på tæt afstand, mens den gennemsnitlige reduktion af overtrykket i brystet var mindst 87 %, når man stod over for den større ladning på 3 m afstand.

Humphrey, See og Faulkner (2008) udviklede en metode til vurdering af dødelighed og kollaterale skader for programmet for focused-lethality munition (FLM), som er et nyt ikke-fragmenterende, præcisionsstyret våben med skadevirkningsmekanismer, der adskiller sig fra de vigtigste fragmentationsskadevirkninger for traditionelle våben. Der blev foretaget en gennemgang af medicinsk og militær dokumentation med henblik på at udlede dødskriteriet for fire FLM-skadevirkningsmekanismer og opstille retningslinjer for behandling af kombinationsvirkninger. Kriterierne blev anvendt med succes til at vurdere FLM’s militære anvendelighed, og der blev foretaget en foreløbig validering af procedurerne. FLM-programmet blev gennemført for at vurdere den militære anvendelighed af et præcisionsstyret våben med fokuseret dødelighed. FLM-våbenet blev designet specifikt til at forfølge mål af høj værdi og samtidig minimere kollaterale skader uden for fokusområdet. FLM-våbenet kombinerer to teknologier for at tilbyde en mere lokaliseret dræbermekanisme sammenlignet med det nuværende stålkapselsprænghoved, som har en fragmenteringseffekt på 2000 fod eller mere. For det første anvender den flerfasede sprængstofteknologi wolframfyldning for at øge sprængstofvægten og forbedre sprængningen i det nære felt sammenlignet med konventionelle sprængstoffyldninger. For det andet består hylsteret, der omgiver wolframfyldet, af kulfiber, som kræver mindre energi for at briste end et tilsvarende stålhylster. Ved detonation bryder kompositmaterialet i små, ikke-metalholdige fibre og minimerer dermed fragmenteringseffekten af sprænghovedet.

Ballistiske veste består af materialer som Kevlar eller keramik og er tunge og stive, hvilket hæmmer soldatens arbejdspræstationer. For at forbedre bærekomforten og arbejdspræstationen i ballistiske veste skal trykfordelingen udvides, og kropsområder med høj trykbelastning skal aflastes. Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli og Rossi (2012) brugte en anatomisk model (manikin) udstyret med tryksensorer til at undersøge belastningen af ballistiske veste ved høj belastning på dele af kroppen. Da dukken er i stand til at udføre vertikale bevægelser og frekvenser, der svarer til marchhastigheder på op til 6 km/t, muliggør modellen statiske (stående) og dynamiske målinger (marcherende). Belastningen blev målt på skulder, hofte og bryst under statiske og dynamiske forsøg (march med 4,5 km/t på et løbebånd), og det blev konstateret, at belastningen af de ballistiske veste var en smule større under dynamisk prøvning end under statisk prøvning. Der blev ikke observeret forskelle mellem de forskellige kropsdele.