13.2.1.1 Protecția trunchiului

În prezent, rezistența balistică a vestei antiglonț este evaluată cu diferite tipuri de manechine. Atunci când un glonț de pistol lovește un veston antiglonț, acesta este prins într-o „pânză” de fibre foarte puternice. Aceste fibre absorb și dispersează energia de impact transmisă de glonț către vestă, ceea ce face ca glonțul să se deformeze sau să se transforme în „ciupercă”. Energia suplimentară este absorbită de fiecare strat succesiv de material din vestă, până în momentul în care glonțul a fost oprit. Deoarece fibrele lucrează împreună, atât în stratul individual, cât și cu alte straturi de material din vestă, o suprafață mare a îmbrăcămintei este implicată în împiedicarea pătrunderii glonțului. Acest lucru ajută, de asemenea, la disiparea forțelor care pot provoca leziuni nepenetrante la nivelul organelor interne.

Până foarte recent, dezvoltările majore în domeniul echipamentelor de protecție individuală pentru trunchiul soldatului s-au concentrat pe protecția împotriva amenințărilor balistice și de fragmentare. Cu toate acestea, evoluțiile recente și proliferarea armelor explozive, al căror mecanism principal de rănire este suprapresiunea exploziei, au fost recunoscute ca o amenințare semnificativă pentru soldați. Organele vulnerabile la efectele suprapresiunii exploziei sunt în principal cele care conțin aer, cum ar fi plămânii, sistemul auditiv și tractul gastrointestinal. Sistemul MABIL al Defence Research and Development Canada (DRDC) a fost dezvoltat pentru a ajuta la dezvoltarea unor sisteme eficiente de protecție personală împotriva încărcăturii de explozie. Surogatul MABIL este o reprezentare a trunchiului uman și este utilizat pentru a măsura leziunile primare cauzate de explozie. Noul sistem de protecție pelviană protejează zona pelviană a soldatului prin reducerea pătrunderii în explozie a murdăriei și a resturilor fine, precum și a fragmentelor de muniție și a resturilor mai mari.

Maniechinul de testare încorporează, de asemenea, cercetări medicale care oferă măsurători mai veridice pentru a prezice leziunile ocupanților scheletului în timpul exploziilor sub corp. Într-o situație de explozie, în special o explozie sub vehicul, forța produce o undă de presiune, iar soldații aflați în calea acestei energii sunt expuși riscului de a suferi leziuni la nivelul capului, spatelui, lombare și pelviene. Armata SUA a dezvăluit primul său manechin de testare a exploziei. Manechinul va ajuta la proiectarea de noi vehicule suficient de rezistente pentru a supraviețui exploziei. Manechinul conține zeci de senzori de înaltă tehnologie și va fi folosit pentru a crea tancuri și alte vehicule care pot supraviețui bombardamentelor.

O explozie dă o undă de suprapresiune care se deplasează în aer cu o viteză supersonică și este creată de obicei de o detonare explozivă. Undele de explozie sunt caracterizate de vârful de suprapresiune și de durata fazei pozitive care induce leziuni la organele care conțin aer, cum ar fi plămânii, sistemul auditiv și sistemul gastrointestinal. În prezent, există diferite tehnici de evaluare a performanței calitative și cantitative a noilor echipamente de protecție împotriva armelor explozive. Pentru a evalua leziunile provocate de explozie la nivelul trunchiului și al capului, se utilizează MABIL (Bouamoul, Williams, & Levesque, 2007), care este o reprezentare a trunchiului uman și care a fost dezvoltat de către DRDC Valcartier (Anctil et al., 2004). O descriere completă a surogatului MABIL este oferită de Anctil et al. (2004), iar Fig. 13.1 prezintă prototipul complet al manechinului MABIL de la DRDC, care este susținut la nivelul gâtului și al șoldurilor.

Figura 13.1. Surrogatul DRDC MABIL (Bouamoul et al., 2007).

Sursa: Anctil, B., Keown, M., Williams, K., Manseau, J., Dionne, J. P., Jetté, F. X., Makris, A. (2004). Dezvoltarea unui manechin pentru evaluarea incapacității și letalității provocate de explozie. În Personal armour systems symposium, Olanda (pp. 332-344). Copyright Her Majesty the Queen in Right of Canada, as represented by the Minister of National Defence 2005.

Acest surogat de trunchi MABIL este fabricat din poliuretan viscoelastic Shore A 70 (PU70) (Cooper, 1996). Studiul a dezvoltat și validat un model simplificat cu elemente finite (FE) al MABIL pentru investigarea și predicția răspunsului la suprapresiunea exploziei. Modelul numeric a fost alcătuit dintr-o felie tridimensională simplificată a manechinului MABIL, luată la nivelul jumătății sternului, și supusă la diferite explozii. În general, accelerația și viteza numerică a peretelui toracic au fost mai mari decât cele experimentale. Cu toate acestea, raportul dintre viteza numerică și cea experimentală a peretelui toracic a fost același în toată gama de sarcini de explozie studiată. Studiul a validat, de asemenea, răspunsul mecanic al modelului MABIL FE folosind rezultatele experimentale ale membranei MABIL de la DRDC. Deși rezultatele numerice au fost diferite de cele experimentale, raportul dintre rezultatele experimentale și cele numerice pentru diferitele scenarii de explozie a fost constant, ceea ce sugerează că modelul constitutiv utilizat subprevede rigiditatea poliuretanului utilizat pentru a construi surogatul. Răspunsul DRDC MABIL FE în caz de explozie a fost, de asemenea, comparat cu modelul FE al trunchiului uman și, în toate cazurile, răspunsul modelului MABIL FE a fost mai mare decât cel al modelului FE al trunchiului uman.

Amenințarea atentatorilor sinucigași cu bombă este în creștere în Statele Unite și, prin urmare, trebuie derivată o distanță de apropiere sigură între atentatorul sinucigaș cu bombă și primii respondenți. Într-un studiu realizat de Dempsey (2010), măsurătorile letale sau de rănire, cum ar fi suprapresiunea exploziei, penetrarea fragmentelor, accelerația întregului corp, traumatismul contondent din cauza încărcării cu presiune și scutul care este împins în personalul de aplicare a legii au fost efectuate la diferite distanțe față de încărcăturile explozive. Toate aceste măsurători au fost efectuate de manechine autonome de letalitate la explozie numite Ironman.

Datele de la Ironman au fost apoi analizate pentru a determina probabilitățile de letalitate/cauză pentru personalul de aplicare a legii la diferite distanțe față de încărcături explozive de diferite dimensiuni. Aceste analize au fost condensate pentru a investiga criteriile preliminare de distanță de siguranță. Pentru a defini distanța minimă de siguranță între personalul de aplicare a legii și atentatorii sinucigași cu bombă, au fost măsurate diferite insulte letale asupra personalului simulat de aplicare a legii în timpul detonării unei încărcături explozive (cu și fără șrapnel) purtate de un atentator cu bombă. Manechinele Ironman au fost plasate în locul în care ofițerii de intervenție s-ar confrunta cu cea mai mare amenințare din cauza exploziei unui dispozitiv exploziv improvizat purtat de o persoană (PBIED). Pentru această investigație inițială au fost efectuate douăsprezece teste și un test de calibrare. Un Ironman a experimentat mediul exploziei în timp ce ținea în mână un scut balistic Minuteman III-A, în timp ce celălalt Ironman a experimentat același lucru fără scut. Scutul este un scut balistic pliabil, fabricat de Patriot 3 doar pentru protecția armelor de mână. Ironman a furnizat date privind letalitatea/vătămarea pentru a defini distanța de siguranță cu și fără scut. În timpul testelor, ambele sisteme Ironman au fost amplasate la aceeași distanță față de încărcătura explozivă și întotdeauna la o distanță de 12 inci (umăr la umăr). Rezultatul seriei inițiale de teste sugerează că, cu variabila testată, nu a fost stabilită o distanță „sigură”. La 60 ft, toate leziunile măsurate au fost scăzute, cu excepția penetrării șrapnelului. În cadrul efortului limitat de testare, echipamentul balistic de tip III testat părea să oprească majoritatea șrapnelului PBIED la această distanță. Cu toate acestea, trebuie subliniat faptul că vitezele șrapnelului sunt încă ridicate la 60 ft și probabilitatea de rănire ridicată în cazul în care este lovită o zonă neprotejată.

Într-un ghid pentru costumul EOD 9, costumul a fost evaluat împotriva dispozitivelor explozive cu ajutorul manechinelor de crash test pentru automobile model HYBRID II (EOD 9 Bomb suit, 2010). Înainte de test, manechinele au fost așezate pe un dispozitiv de poziționare special conceput și susținute în poziție cu ajutorul unei țevi de oțel cu diametru mic ancorate și strecurate sub fiecare axilă. Acești manechine pot cădea ușor înapoi atunci când sunt loviți de o forță explozivă, la fel ca un răspuns natural. Manechinii au fost echipați cu un traductor de presiune pentru a măsura suprapresiunea exploziei transmisă sub costumul EOD 9 situat la nivelul sternului. Au fost utilizate două condiții de explozie. În prima, manechinul a îngenuncheat pentru a se confrunta cu o încărcătură C4 sferică de 0,567 kg la o înălțime de 0,70 m și la o distanță de 0,60 m, în timp ce în cea de-a doua a fost folosită o încărcătură C4 de 10 kg împachetată într-o formă cilindrică pătrată situată la o înălțime de 1 m și la o distanță orizontală de 3 m. Rezultatele arată că costumele EOD 9 oferă o reducere de 96% a suprapresiunii toracice maxime atunci când se confruntă cu o încărcătură mică la o distanță apropiată, în timp ce reducerea medie a suprapresiunii toracice a fost de cel puțin 87% atunci când se confruntă cu încărcătura mai mare la o distanță de 3 m.

Humphrey, See și Faulkner (2008) au dezvoltat o metodologie de evaluare a letalității și a daunelor colaterale pentru programul de muniție cu letalitate focalizată (FLM), care este o nouă armă de precizie ghidată, care nu se fragmentează, cu mecanisme de avarie care diferă de principalele efecte de avarie prin fragmentare pentru armele tradiționale. Documentația medicală și militară a fost analizată pentru a obține criterii de letalitate pentru patru mecanisme de producere a daunelor cauzate de FLM și pentru a stabili orientări pentru a aborda efectele combinate. Criteriile au fost aplicate cu succes pentru a evalua utilitatea militară a FLM și s-a realizat o validare preliminară a procedurilor. Programul FLM a fost realizat pentru a evalua utilitatea militară a unei arme ghidate cu precizie cu letalitate concentrată. Arma FLM a fost concepută special pentru a aborda urmărirea țintelor de mare valoare, minimizând în același timp daunele colaterale în afara zonei de focalizare. Arma FLM combină două tehnologii pentru a oferi un mecanism de ucidere mai localizat în comparație cu actualul focos cu carcasă de oțel, care are un efect de fragmentare de 2000 ft sau mai mult. În primul rând, tehnologia explozibilului exploziv multifazic utilizează umplutură de tungsten pentru a crește greutatea explozibilului și pentru a îmbunătăți explozia în câmp apropiat, în comparație cu umpluturile cu explozibil înalt convenționale. În al doilea rând, carcasa care înconjoară umplutura de tungsten este compusă din fibră de carbon, care necesită mai puțină energie pentru a se rupe decât o carcasă de oțel comparabilă. La detonare, compozitul se rupe în fibre mici, nemetalice, minimizând astfel efectele de fragmentare a focosului.

Vestele balistice compuse din materiale precum Kevlar sau ceramică sunt grele și rigide, ceea ce împiedică performanța de lucru a soldatului. Pentru a îmbunătăți confortul la purtare și performanțele de lucru ale vestelor balistice, distribuția presiunii trebuie să fie extinsă, iar zonele corpului cu o sarcină de presiune ridicată trebuie să fie ușurate. Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli și Rossi (2012) au utilizat un model anatomic (manechin) echipat cu senzori de presiune pentru a investiga sarcina vesturilor balistice la solicitări mari asupra unor părți ale corpului. Deoarece manechinul este capabil să realizeze mișcări verticale și frecvențe care corespund unor viteze de marș de până la 6 km/h, modelul permite măsurători statice (în picioare) și dinamice (în marș). Sarcina a fost măsurată pe umăr, șold și piept în timpul experimentelor statice și dinamice (marș la 4,5 km/h pe o bandă de alergare) și s-a constatat că sarcina vestelor balistice a fost ușor crescută în timpul testelor dinamice în comparație cu cele statice. Nu au fost observate diferențe între diferitele părți ale corpului.

.