13.2.1.1 Skydd av bålen

För närvarande utvärderas kroppsskyddets ballistiska motståndskraft med olika typer av dockor. När en pistolkula träffar ett kroppsskydd fångas den i ett ”nät” av mycket starka fibrer. Dessa fibrer absorberar och sprider den anslagsenergi som överförs till västen från kulan, vilket leder till att kulan deformeras eller ”svampar”. Ytterligare energi absorberas av varje på varandra följande lager av material i västen, tills kulan har stoppats. Eftersom fibrerna samverkar både i det enskilda lagret och med andra lager av material i västen blir en stor del av plagget involverad i att hindra kulan från att tränga igenom. Detta bidrar också till att avleda de krafter som kan orsaka icke genomträngande skador på inre organ.

Till alldeles nyligen har den viktigaste utvecklingen av personlig skyddsutrustning för soldatens överkropp varit inriktad på skydd mot ballistiska hot och fragmentering. Den senaste utvecklingen och spridningen av sprängvapen, vars primära skademekanism är explosionsövertryck, har dock erkänts som ett betydande hot mot soldater. De organ som är känsliga för övertryckseffekter av sprängningar är främst de organ som innehåller luft, t.ex. lungorna, hörselsystemet och mag-tarmkanalen. Försvarets forskning och utveckling i Kanada (DRDC) MABIL har utvecklats för att bidra till utvecklingen av effektiva personliga skyddssystem mot explosionsbelastning. MABIL-surrogatet är en representation av den mänskliga torson och används för att mäta primära skador orsakade av explosioner. Det nya bäckenskyddssystemet skyddar soldatens bäckenområde genom att minska tryckvågens penetrering av smuts och fint skräp och från fragmenterande ammunition och större skräp.

Testdockan innehåller också medicinsk forskning som ger riktigare mätningar för att förutsäga skelettskador hos personer som befinner sig i bilen vid tryckvågshändelser under kroppen. I en explosionssituation, särskilt en explosion under fordonet, ger kraften upphov till en tryckvåg, och soldater som befinner sig i den energins väg riskerar att drabbas av skador på huvud, rygg, ländrygg och bäcken. Den amerikanska armén har avslöjat sin första sprängningstestdocka. Dynan kommer att hjälpa till att utforma nya fordon som är tillräckligt tåliga för att överleva en sprängning. Dockan innehåller dussintals högteknologiska sensorer och kommer att användas för att skapa stridsvagnar och andra fordon som kan överleva bomber.

En explosion ger en övertrycksvåg som färdas i luften med överljudshastighet och som vanligtvis skapas av en explosiv detonation. Sprängvågor kännetecknas av sitt högsta övertryck och sin positiva fasduration som framkallar skador på de organ som innehåller luft som lungor, hörselsystemet och mag-tarmsystemet. För närvarande finns det olika tekniker för att bedöma den kvalitativa och kvantitativa prestandan hos ny skyddsutrustning mot sprängvapen. För att bedöma skador på torso och huvud vid explosionsbelastning används MABIL (Bouamoul, Williams, & Levesque, 2007) som är en representation av den mänskliga torson och som har utvecklats av DRDC Valcartier (Anctil et al., 2004). En fullständig beskrivning av MABIL-surrogaten ges av Anctil et al. (2004), och figur 13.1 visar DRDC:s kompletta MABIL-dockprototyp som stöds i nacken och vid höfterna.

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

Källa: Anctil, B., Keown, M., Williams, K., Manseau, J., Dionne, J. P., Jetté, F. X., Makris, A. (2004). Utveckling av en skyltdocka för bedömning av oduglighet och dödlighet vid sprängningar. I Personal Armour Systems Symposium, Nederländerna (s. 332-344). Copyright Hennes Majestät Drottningen av Kanada, företrädd av den nationella försvarsministern 2005.

Denna MABIL-torso-surrogat är tillverkad av viskoelastisk Shore A 70 (PU70) polyuretan (Cooper, 1996). I studien utvecklades och validerades en förenklad finita elementmodell (FE-modell) av MABIL för att undersöka och förutsäga responsen på explosionsövertryck. Den numeriska modellen bestod av en förenklad tredimensionell skiva av MABIL-dockan, som togs i mitten av stjärtbenet och utsattes för olika sprängningar. I allmänhet var den numeriska bröstväggens acceleration och hastighet högre än de experimentella. Förhållandet mellan den numeriska och den experimentella bröstväggshastigheten var dock detsamma för alla de studerade explosionsbelastningarna. I studien validerades också MABIL FE-modellens mekaniska respons med hjälp av de experimentella resultaten från DRDC:s MABIL-membran. Även om de numeriska resultaten skiljde sig från de experimentella, var förhållandet mellan de experimentella och de numeriska resultaten för de olika explosionsscenarierna konstant, vilket tyder på att den konstitutiva modell som används undervärderar styvheten hos den polyuretan som används för att konstruera surrogatet. DRDC MABIL FE-svaret under en explosion jämfördes också med FE-modellen för mänsklig torso och i alla fall var MABIL FE-modellens svar högre än FE-modellen för mänsklig torso.

Självmordsbombhotet ökar i Förenta staterna och därför måste ett säkert närmandeavstånd mellan självmordsbombaren och de första respondenterna tas fram. I en studie av Dempsey (2010) gjordes dödliga eller skadliga mätningar som explosionsövertryck, fragmentpenetration, helkroppsacceleration, trubbigt trauma från tryckbelastning och skölden som körs in i brottsbekämpande personal på olika avstånd från sprängladdningar. Alla dessa mätningar gjordes med hjälp av självförsörjande sprängningsdockor som kallas Ironman.

Data från Ironman analyserades sedan för att fastställa sannolikheten för dödlighet/förluster för brottsbekämpande personal på olika avstånd från sprängladdningar av olika storlekar. Dessa analyser kondenserades ner för att undersöka preliminära kriterier för säkra avstånd. För att definiera det minsta säkra avståndet mellan brottsbekämpande personal och självmordsbombare mättes olika dödliga skador på simulerad brottsbekämpande personal vid detonation av en sprängladdning (med och utan granatsplitter) som bärs av en bombman. Ironman-dockorna placerades på platser där de reagerande tjänstemännen skulle stå inför det största hotet från en explosion av en personburen improviserad sprängladdning (PBIED). Tolv tester och ett kalibreringstest genomfördes för denna inledande undersökning. En Ironman upplevde sprängningsmiljön med en Minuteman III-A ballistisk sköld i handen, medan andra Ironman upplevde samma sak utan sköld. Skölden är en hopfällbar ballistisk sköld som tillverkas av Patriot 3 och är avsedd endast för skydd av handeldvapen. Ironman tillhandahöll uppgifter om dödlighet/skador för att definiera det säkra avståndet med och utan sköld. Under testningen var båda Ironman-systemen placerade på samma avstånd från sprängladdningen och alltid på ett avstånd av 12 tum från varandra (axel mot axel). Resultatet av den första testserien tyder på att det med den testade variabeln inte kunde fastställas ett ”säkert” avstånd. På 60 fot var alla uppmätta skador låga med undantag för splitterpenetration. I det begränsade testarbetet verkade den testade ballistiska utrustningen av typ III stoppa det mesta av PBIED-splittern på detta avstånd. Det bör dock påpekas att splitterhastigheterna fortfarande är höga på 60 fot och att sannolikheten för höga skador är stor om ett oskyddat område träffas.

I en riktlinje för EOD 9-dräkten har dräkten utvärderats mot explosiva anordningar med hjälp av HYBRID II-modellens krocktestdockor för bilar (EOD 9 Bomb suit, 2010). Före testet placerades dockorna på en särskilt utformad positioneringsanordning och stöddes i position med hjälp av ett förankrat stålrör med liten diameter som slussades in under varje armhåla. Dessa dockor kan lätt falla tillbaka när en explosiv kraft träffar dem, precis som en naturlig reaktion. Dockorna var utrustade med tryckgivare för att mäta det övertryck som överförs under EOD 9-dräkten vid bröstbenet. Två explosionsförhållanden användes. I den första fick dockan knäböja för att möta en sfärisk 0,567 kg C4-laddning på 0,70 m höjd med 0,60 m avstånd, medan den andra innebar en 10 kg C4-laddning packad i en fyrkantig cylindrisk form på 1 m höjd med 3 m horisontellt avstånd. Resultaten visar att EOD 9-dräkten ger en 96-procentig minskning av det maximala övertrycket i bröstet när man står inför den lilla laddningen på nära avstånd, medan den genomsnittliga minskningen av övertrycket i bröstet var minst 87 procent när man står inför den större laddningen på 3 meters avstånd.

Humphrey, See och Faulkner (2008) utvecklade en metodik för att bedöma dödlighet och kollaterala skador för programmet focused-lethality munition (FLM) som är ett nytt icke-fragmenterande, precisionsstyrt vapen med skadeeffektmekanismer som skiljer sig från de huvudsakliga fragmenteringsskadorna för traditionella vapen. Medicinsk och militär dokumentation undersöktes för att ta fram dödlighetskriterier för fyra skadeverkningsmekanismer för FLM och fastställa riktlinjer för att hantera kombinationseffekter. Kriterierna tillämpades framgångsrikt för att bedöma FLM:s militära användbarhet och en preliminär validering av förfarandena genomfördes. FLM-programmet genomfördes för att bedöma den militära nyttan av ett precisionsstyrt vapen med fokuserad dödlighet. FLM-vapnet har utformats särskilt för att kunna bekämpa mål av högt värde och samtidigt minimera kollaterala skador utanför fokusområdet. FLM-vapnet kombinerar två tekniker för att erbjuda en mer lokaliserad dödsmekanism jämfört med den nuvarande stridsspetsen med stålhölje, som har en fragmenteringseffekt på 2000 fot eller mer. För det första använder den flerfasiga sprängämnestekniken volframfyllning för att öka sprängämnesvikten och förbättra sprängningen i närheten av fältet jämfört med konventionella sprängämnesfyllningar med hög explosivitet. För det andra består höljet som omger volframfyllningen av kolfiber, som kräver mindre energi för att brista än ett jämförbart stålhölje. Vid detonation bryts kompositen i små, icke-metalliska fibrer, vilket minimerar effekterna av stridsspetsfragmentering.

Ballistiska västar består av material som Kevlar eller keramik och är tunga och styva, vilket försvårar soldatens arbetsprestationer. För att förbättra bärkomforten och arbetsprestationen hos ballistiska västar måste tryckfördelningen utvidgas och kroppsområden med hög tryckbelastning måste avlastas. Wettenschwiler, Annaheim, Stampfli och Rossi (2012) använde en anatomisk modell (docka) utrustad med trycksensorer för att undersöka belastningen från ballistiska västar vid hög belastning på delar av kroppen. Eftersom dockan kan utföra vertikala rörelser och frekvenser som motsvarar marschhastigheter på upp till 6 km/h möjliggör modellen statiska (stående) och dynamiska mätningar (marsch). Belastningen mättes på axel, höft och bröstkorg under statiska och dynamiska experiment (marschering i 4,5 km/h på ett löpband) och det konstaterades att belastningen på de ballistiska västarna var något högre under dynamisk testning jämfört med statisk testning. Skillnader mellan de olika kroppsdelarna observerades inte.