13.2.1.1 Protecção do tronco
Currentemente a resistência balística da armadura corporal é avaliada com diferentes tipos de manequins. Quando uma bala de arma de mão atinge a armadura corporal, ela é presa numa “teia” de fibras muito fortes. Estas fibras absorvem e dispersam a energia de impacto que é transmitida ao colete pela bala, provocando a deformação da bala, ou “cogumelo”. A energia adicional é absorvida por cada camada sucessiva de material do colete, até que a bala tenha sido parada. Como as fibras trabalham juntas tanto na camada individual como com outras camadas de material do colete, uma grande área da peça de roupa torna-se envolvida na prevenção da penetração da bala. Isto também ajuda na dissipação das forças que podem causar lesões não penetrantes nos órgãos internos.
Até muito recentemente, os principais desenvolvimentos em equipamentos de proteção pessoal para o tronco do soldado têm sido focados na proteção contra ameaças balísticas e de fragmentação. Contudo, os recentes desenvolvimentos e proliferação de armas de explosão, cujo principal mecanismo de ferimento é a sobrepressão, têm sido reconhecidos como uma ameaça significativa para os soldados. Os órgãos vulneráveis aos efeitos da sobrepressão são principalmente aqueles que contêm ar, como os pulmões, o sistema auditivo e o trato gastrointestinal. A pesquisa e desenvolvimento de defesa do Canadá (DRDC) MABIL foi desenvolvida para auxiliar o desenvolvimento de sistemas eficientes de proteção pessoal contra o carregamento de explosivos. O MABIL substituto é uma representação do tronco humano e é utilizado para medir as lesões por explosão primária. O novo sistema de proteção pélvica protege a área pélvica do soldado reduzindo as penetrações de explosões de sujeira e detritos finos, e de fragmentação de munições e detritos maiores.
O manequim de teste também incorpora pesquisas médicas que fornecem medições mais verdadeiras para prever as lesões dos ocupantes esqueléticos durante os eventos de explosão sob o corpo. Em uma situação de explosão, particularmente uma explosão sob o veículo, a força produz uma onda de pressão, e os soldados no caminho dessa energia são colocados em risco de lesões na cabeça, costas, lombares e pélvicas. O Exército dos EUA revelou o seu primeiro boneco de teste de explosão. O manequim vai ajudar a projetar novos veículos duros o suficiente para sobreviver a ser explodido. O manequim contém dezenas de sensores de alta tecnologia e será usado para criar tanques e outros veículos que possam sobreviver a bombas.
Uma explosão dá uma onda de sobrepressão que viaja no ar a uma velocidade supersónica e normalmente criada por uma detonação explosiva. As ondas de explosão são caracterizadas por seu pico de sobrepressão e duração de fase positiva que induzem lesões aos órgãos que contêm ar como o pulmão, o sistema auditivo e o sistema gastrointestinal. Atualmente existem diferentes técnicas para avaliar o desempenho qualitativo e quantitativo de novos equipamentos de proteção contra a explosão de armas de explosão. Para avaliar as lesões do tronco e da cabeça, é utilizado MABIL (Bouamoul, Williams, & Levesque, 2007) que é uma representação do tronco humano e foi desenvolvido por DRDC Valcartier (Anctil et al., 2004). Uma descrição completa do substituto do MABIL é dada por Anctil et al. (2004), e a Fig. 13.1 mostra o protótipo completo do manequim DRDC MABIL que é suportado no pescoço e nos quadris.
Figure 13.1. Substituto do DRDC MABIL (Bouamoul et al., 2007).
Source: Anctil, B., Keown, M., Williams, K., Manseau, J., Dionne, J. P., Jetté, F. X., Makris, A. (2004). Desenvolvimento de um manequim para avaliação de incapacitação por explosão e letalidade. Em Personal armour systems symposium, The Netherlands (pp. 332-344). Copyright Her Majesty the Queen in Right of Canada, como representada pelo Ministro da Defesa Nacional 2005.
Esta barriga de aluguer MABIL é feita de poliuretano visco-elástico Shore A 70 (PU70) (Cooper, 1996). O estudo desenvolveu e validou um modelo simplificado de elemento finito (FE) de MABIL para investigar e prever a resposta à sobrepressão de explosão. O modelo numérico era constituído por uma fatia tridimensional simplificada do manequim MABIL, tomada ao nível do meio do esterno, e sujeita a diferentes explosões. Em geral, a aceleração e velocidade da parede torácica numérica foram maiores do que as experimentais. Entretanto, a relação entre a velocidade da parede torácica numérica e a velocidade da parede torácica experimental foi a mesma em toda a gama de cargas de explosão estudadas. O estudo também validou a resposta mecânica do modelo MABIL FE utilizando os resultados experimentais da membrana DRDC MABIL. Embora os resultados numéricos fossem diferentes dos experimentais, a relação entre os resultados experimentais e numéricos para os diferentes cenários de explosão foi constante, sugerindo que o modelo constitutivo utilizado prevê a rigidez do poliuretano utilizado para construir o substituto. A resposta do DRDC MABIL FE sob explosão também foi comparada com o modelo de tronco humano FE e em todos os casos, a resposta do modelo MABIL FE foi maior que o modelo de tronco humano FE.
A ameaça dos bombistas suicidas está aumentando nos Estados Unidos e, portanto, uma distância de aproximação segura entre o bombista suicida e os socorristas precisa ser derivada. Em um estudo realizado por Dempsey (2010), medições letais ou de ferimentos como sobrepressão de explosão, penetração de fragmentos, aceleração de todo o corpo, traumatismo craniano por carga de pressão e o escudo que está sendo conduzido ao pessoal da polícia foram feitas a diferentes distâncias das cargas explosivas. Estas medições foram todas feitas por manequins de letalidade de explosão auto-contidos chamados Ironman.
Os dados do Ironman foram então analisados para determinar as probabilidades de letalidade/castigo para os agentes da lei a diferentes distâncias de cargas explosivas de diferentes tamanhos. Estas análises foram condensadas para investigar os critérios preliminares de distância segura. A fim de definir a distância mínima de segurança entre os agentes da lei e os bombistas suicidas, vários insultos letais foram medidos em simulações de agentes da lei durante a detonação de uma carga explosiva (com e sem estilhaços) usada por um bombardeiro. Os manequins Ironman foram colocados onde os agentes respondentes enfrentariam a maior ameaça de uma explosão de uma pessoa carregada com dispositivos explosivos improvisados (PBIED). Doze testes e um teste de calibração foram conduzidos para esta investigação inicial. Um Ironman experimentou o ambiente da explosão enquanto segurava um escudo balístico Minuteman III-A, enquanto outro Ironman experimentou o mesmo sem um escudo. O escudo é um escudo balístico dobrável, fabricado pela Patriot 3 para proteção apenas com pistola. O Homem de Ferro forneceu dados de letalidade/injúrio para definir a distância de segurança com e sem o escudo. Durante os testes ambos os sistemas Ironman foram localizados à mesma distância da carga explosiva e sempre a 12 pol. de distância (ombro a ombro). O resultado da série de testes iniciais sugere que, com a variável testada, não foi estabelecida uma distância “segura”. A 60 pés, todas as lesões medidas foram baixas, exceto a penetração de estilhaços. Em seu limitado esforço de teste, o equipamento balístico Tipo III testado parecia parar a maior parte dos estilhaços do PBIED a esta distância. No entanto, deve ser salientado que as velocidades dos estilhaços ainda são altas a 60 pés e a probabilidade de lesões elevadas se uma área desprotegida for atingida.
Em uma diretriz para o fato EOD 9 o fato foi avaliado contra dispositivos explosivos com a ajuda de manequins de teste de colisão automotivos modelo HYBRID II (fato de teste de colisão EOD 9, 2010). Antes do teste, os manequins foram colocados num dispositivo de posicionamento especialmente concebido e apoiado em posição através de um tubo de aço de pequeno diâmetro ancorado e escorregado por baixo de cada axila. Estes manequins podem cair quando a força explosiva os atinge, tal como a resposta natural. Os manequins foram instrumentados com transdutor de pressão para medir a sobrepressão transmitida sob o fato EOD 9 localizado no seu esterno. Duas condições de explosão foram usadas. A primeira tendo o manequim ajoelhado para enfrentar uma carga esférica de 0,567 kg C4 a 0,70 m de altura com 0,60 m de impulsão, enquanto a segunda envolvia uma carga C4 de 10 kg embalada em forma cilíndrica quadrada localizada a 1 m de altura com impulsão horizontal de 3 m. Os resultados mostram que os fatos EOD 9 dão uma redução de 96% na sobrepressão de pico do tórax ao enfrentar uma pequena carga em stand-off próximo, enquanto que a redução média da sobrepressão do tórax foi de pelo menos 87% ao enfrentar uma carga maior na posição de 3 m em stand-off.
Humphrey, See, and Faulkner (2008) desenvolveram uma metodologia para avaliar a letalidade e danos colaterais para o programa de munição de letalidade focalizada (FLM), que é uma nova arma não fragmentária, guiada com precisão, com mecanismos de efeitos de dano que diferem dos principais efeitos de dano de fragmentação para armas tradicionais. A documentação médica e militar foi pesquisada para derivar critérios de letalidade para quatro mecanismos de efeitos de dano FLM e estabelecer diretrizes para lidar com os efeitos combinados. Os critérios foram aplicados com sucesso para avaliar a utilidade militar da FLM e foi realizada uma validação preliminar dos procedimentos. O programa FLM foi conduzido para avaliar a utilidade militar de uma arma orientada para a letalidade focalizada e de precisão. A arma FLM foi projetada especificamente para lidar com a perseguição de alvos de alto valor, enquanto minimiza os danos colaterais fora da área de foco. A arma FLM combina duas tecnologias para oferecer um mecanismo de morte mais localizado em comparação com a atual ogiva de caixa de aço, que tem um efeito de fragmentação de 2000 pés ou mais. Primeiro a tecnologia explosiva multifásica utiliza enchimento de tungstênio para aumentar o peso do explosivo e aumentar a explosão perto do campo, em comparação com os preenchimentos explosivos convencionais de alta explosão. Em segundo lugar, a caixa ao redor do enchimento de tungstênio é composta de fibra de carbono, que requer menos energia para romper do que uma caixa de aço comparável. Na detonação o composto quebra-se em pequenas fibras não metálicas, minimizando assim os efeitos de fragmentação da ogiva.
Armas balísticas consistem em materiais como Kevlar ou cerâmica são pesadas e rígidas que impedem o desempenho de trabalho do soldado. Para melhorar o conforto de uso e o desempenho de trabalho dos coletes balísticos, a distribuição da pressão tem de ser expandida e as áreas do corpo com carga de alta pressão têm de ser aliviadas. Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli e Rossi (2012) usaram um modelo anatômico (manequim) equipado com sensores de pressão para investigar a carga de coletes balísticos com alta tensão em partes do corpo. Como o manequim é capaz de realizar movimentos verticais e frequências que correspondem a velocidades de marcha de até 6 km/h, o modelo permite medições estáticas (em pé) e dinâmicas (marcha). A carga foi medida no ombro, quadril e peito durante as experiências estáticas e dinâmicas (marchando a 4,5 km/h em uma esteira) e verificou-se que a carga dos coletes balísticos foi ligeiramente aumentada durante os testes dinâmicos, em comparação com os testes estáticos. As diferenças entre as diferentes partes do corpo não foram observadas.