Explosiv testning av FV432 -maskinen. Instrument ses flyga runt dummy. Detta indikerar risken för lös utrustning vid en explosion. Träning ökar avsevärt sannolikheten för att överleva en gruva eller IED -detonation. Samtidigt är fästbanden och korrekt placering av utrustning av största vikt, detta är grunden för soldatens säkerhet.
Explosionssäkra platser, som ofta tas för givet, ökar överlevnadsgraden för mina och IED-detonationer. Ny utveckling på området för att förbättra skyddet övervägs. Explosionsdämpande säten är inget nytt fenomen, och sovjettidens bilar var utrustade med tak och sidmonterade säten. Men under de senaste åren har teknik och design utvecklats särskilt snabbt inom detta område, tillsammans med utvecklingen av gruvskyddade fordon, som har blivit vanliga på slagfältet
Fram till nyligen var all uppmärksamhet utan tvekan inriktad på lösningar för att skydda mot gruvor och improviserade explosiva enheter (IED) i fordonet, och inte människorna i det, eftersom det är uppenbart att förhindra att en bil punkteras är det viktigaste och viktigaste krav vid en detonation …
Statistiken över fientligheterna i Irak och Afghanistan visar att fordonen har blivit mer skyddade och sega, antalet skadade och dödade för det mesta har minskat. Men i själva verket har antalet vissa typer av skador ökat och antalet dödsfall på grund av sekundära effekter förblir förvånansvärt högt, även i bilar utrustade med elementära energiabsorberande säten.
Ett av de viktigaste och mest angelägna problemen i detta område är den så kallade "kastaeffekten" som orsakas av den enorma negativa accelerationen av en bil som kastas i luften och sedan plötsligt landar tillbaka på marken.
Olycksstatistik klassificeras alltid, men anekdotiska bevis från läkare i Afghanistan indikerade att antalet dödsfall minskade, men fältsjukhus och vanliga medicinska anläggningar fortsatte att ge en stor mängd sjukgymnastik och lämplig behandling för överlevande. Läkare hjälpte militären att hantera skador på rygg, muskler och leder, vilket gick obemärkt under en tid, eftersom soldaterna helt enkelt inte överlevde i sådana fall.
Moderna explosionssäkra säten finns i en mängd olika typer och utföranden. I allmänhet var de första framgångsrika designerna vanliga besättningsstolar som var fästa på fordonets sidor eller tak. De minskade slagkraften som uppstod från deformationen av bilens botten och verkade direkt på den sittande personen.
I detta avseende kan ett annat tillvägagångssätt illustreras med exemplet på en sits, som strukturellt är en så kallad Suspended Dynamic Seat, utvecklad av Autoflug. Företaget har mycket stor erfarenhet av fallskärmslinjer och i denna design försöker man isolera soldaten från sprängvåg och lösa föremål inuti fordonet genom att hänga sätet på spännbälten med tröghetsrullar. Andra säten av denna typ använder också tyg- och repbindningar, eftersom de inte överför tryckkrafter, som överförs mycket väl genom metall.
Upp till sju remmar kan säkra Autoflug -sätet, vilket möjliggör rörelsefrihet och justering samtidigt som soldaten skyddas från direkt explosion. Användaren är fasthållen i sätet med fyrpunktsbälten och benremmar, som i händelse av en explosion tjänar till att säkra lemmarna som rör sig uppåt, vilket kan leda till ytterligare skada och skada.
Det måste förstås att säkerhetsbälten är en absolut väsentlig del av sätestrukturen och om de inte är bekväma eller svåra att kasta över pansar eller utrustning kommer soldater inte att bära dem och, om de detoneras, omedelbart förlora fördelarna med en explosion -säker sits.
Sådana upphängda strukturer är fortfarande populära och utbredda, särskilt i tunga fordon, såsom huvudstridsvagnar (MBT). Sådana bilar får i de flesta fall inte mycket acceleration, såvida de inte sprängs på mycket stora laddningar. Den rörelsefrihet som de tillåter under normal drift kan orsaka ovanliga känslor först, eftersom det är uppenbart att maskinens kontroller är statiska och användaren kan röra sig relativt dem, men besättningen vänjer sig snabbt vid denna rörelsefrihet.
Problemet blir dock mycket mer komplext för mindre fordon, där designers vanligtvis står inför två stora utmaningar. För det första innebär den lägre massan att explosionen är mycket starkare och därför måste fler krafter reduceras, och för det andra, eftersom de är mindre, måste sätena installeras på en relativt liten stödyta.
Det pågår dock ett stort arbete runt om i världen för att utveckla motsvarande platser och de ekonomiska belöningarna för dem är mycket betydande på grund av att USA, bland andra länder, har en stark önskan att byta ut alla platser av sin enorma flotta pansarfordon som HMMWV med explosionssäkra versioner. Detta är inte en lätt uppgift, enligt experter, eftersom sådana fordon har en begränsad inre volym till viss del, och cirka 7,5 tum utrymme under sätet kommer att behöva användas mycket effektivt för att ge en acceptabel skyddsnivå. Tester som genomförts under detta program har dock visat att detta problem har en lösning.
När Storbritannien började överväga att överföra den nu allestädes närvarande Sjakalen från rent specialstyrkor till vanligt infanteri i Afghanistan, tilldelades kontrakt till Supacat och Jankel Armouring för att ta itu med dessa frågor på den förmodligen den mest beprövade typen av fordon. Jankels verkställande direktör Andrew Jankel sa att företaget inledningsvis endast var engagerat i att säkra reservationer och ville köpa färdiga säten, men marknadsundersökningar och erfarenhet av att leverera sådana produkter (mycket negativa) uppmuntrade företaget att utveckla sin egen design.
Dessa säten var konstruerade under snäva deadlines och framgångsrikt explosivt testade. Under beteckningen JBAS (Jankel Blast Attenuating Seats) har de godkänts och accepterats för företagets brådskande moderniseringsprogram.
Dessa var relativt enkla, golvmonterade stötdämpande säten där utrymmet under sätena användes för att mjuka uppåtgående rörelser och minska påverkan av sprängningen på sittande.
Jankel fortsatte att utveckla designen som ledde till Blastech -familjen sittplatser 2009. Dessa säten finns i en mängd olika alternativ med olika fästen för en mängd olika fordon. Jackal-varianten, känd som F-serien, har en "anti-ubåt" -bas som hindrar den sittande personen från att glida ut under sin fyrpunktssele; sätet är justerbart fram och tillbaka, i höjd och rotation. Ett fällbart säte finns också för att öka det inre utrymmet i bilen.
Ett tak- eller aktermonteringsalternativ är tillgängligt under beteckningen i R-serien, huvudsakligen avsedd för trupper med sittande akter och levereras som standard med en fällbar bas. E-serien för ingenjörsfordon (utvecklad för det brittiska röjningsfordonet Talisman JCB) har anti-blastskydd som resten av sätena, men den här varianten lägger till en integrerad luftfjädring för att mildra skakningar vid körning i ojämn terräng, vilket dessa fordon främst arbeta vidare.
Slutligen är det sista alternativet X -serien, som innehåller flera alternativ, till exempel ett fällbart ryggstöd, stor höjdjustering för stuv- och skjutlägen, plus alternativ för installation i tornet, akter, med fäste på sidorna och botten.
Alla säten erbjuder i allmänhet samma sprängskydd, men är utformade för olika kostnader och vikt eller fotavtryckskrav. Medan Jankel håller skyddsnivån för de erbjudna stolarna hemliga, är det klart att de tål toppacceleration över 2000 G på 2 millisekunder och överför bara en bråkdel av dessa laster till den sittande personen.
Sprängningen absorberas av en gasfylld "försvagningspatron" och skenor som gör att maskinen kan röra sig uppåt i utrymmet under sätet medan patronen mjukar upp chockvågan till en acceptabel nivå. Jankels försäljningschef Daniel Crosby menade dock att Blastech -säten kännetecknas av automatisk viktjustering och återställningsfunktion.
Jankel har utvecklat avancerade analysverktyg för att simulera effekten av en explosion på Blastech -familjesäten; Detta kan ses i exemplet med sätena installerade i Supacat Jackal (ovan). Företaget har också sina egna instrumentala dummies och en stötdämpare för bekräftelse av datorberäkningar.
Viktjustering
Crosby hävdar att tidiga sprängstolar huvudsakligen var avsedda för ganska stora fotsoldater, men eftersom hotet från IED: er har ökat och varje operationsteater för närvarande står inför detta hot, rättfärdigar inte metoden som passar alla. Kort sagt, soldater med en högre massa riskerar att inte få tillräckligt skydd, eftersom bilen studsar under dem och sätet kan rulla över i slutet av sitt slag, medan motsatsen gäller för lättare soldater. Storleken och vikten på en soldat kan också variera på grund av närvaron av kroppspansar, midjeväskor eller annan utrustning.
För att lösa detta problem har Blastechs säten utrustats med automatisk viktinställning. Den sittande personen kan använda spaken för att ställa in nivån för minskning av kraften för stötvågen som är optimal för hans massa.
Återställningsfunktionen är en patenterad sätesfunktion som absorberar stötvågor uppåt genom att glida på skenor och sedan laddar om kuddekapseln för att absorbera sekundära kastkrafter samtidigt som den ger skydd på båda axlarna. Detta tillåter faktiskt minst 160 procent av utrymmet under sätet, sa Crosby.
Stolar finns med antingen tröghetsrullbälten, fyra eller fem punkter eller fasta vävda bälten.
Jankel har utfört omfattande dropptester på sina säten, och lossade stötvågens påverkan. De har visat sig vara utmärkta när de installeras på en mängd olika maskiner som arbetar på hot spots. Företaget utvecklade också avancerade datorstödda tester för att validera CAD-modeller och förutsäga svaga punkter, med resultat som Crosby bedömde som mycket nära resultaten från fältblästringstester.
Sätena är återanvändbara och innehåller kontrollchips för att kontrollera om de är skadade. Men några enkla kontroller måste utföras dagligen för att logga in på användarprofilen för att säkerställa adekvat feedback. Jankel sa att det har utvecklat ett antal ersättningssatser för att reparera sätena och hålla dem i gott skick.
En annan medlem på sprängstolsmarknaden är Creation UK, vars önskan att släppa sitt säte i början av 2010 var mycket lik Jankels.
CTO Robin Hall säger att företaget var besviken över befintliga konstruktioner och tillverkare som levererade platserna till Ranger. Creation skapade detta fordon i samarbete med Universal Engineering och använde sedan denna erfarenhet för att utveckla sitt lätta Zephyr -patrullfordon.
"Vi kunde bara inte hitta en plats med rätt vikt och prestanda," sa han och tillade att "de befintliga konstruktionerna verkade också ganska dyra."
Som ett resultat började Creation designa sitt eget datorsäte med hjälp av Catia v5 -programvara, baserat på det arbete som Iliac Design hade utfört på ortopediska och osteopatiska säten. Davis sa att de första testerna av stålrammockupen under de två sprängningstesterna i enlighet med STANAG 4569 Level 2 "inte stämde exakt" med datoranalysen, så företaget förbereder sin egen testbänk för att fortsätta kollisionstesterna och förfina dem, liksom vidareutveckling. och validering av finite element -metoden och dynamisk analys.
Den slutliga huvudstrukturen är gjord av aluminium (för att minska vikten) och använder fjädrar, dämpare och en gummibuffert för att minska effekterna av en explosion. Fjädern och spjället är produkter från hyllan, men allt annat är skräddarsytt.
Hall vägrade att namnge skyddsnivån som sätena ger, men sa att de klarade krossningstester. Testerna bekräftade beräkningarna av det gradvisa misslyckandet av dessa säten och "det är helt klart att vid en explosion kommer sätet att fylla sin funktion."
Han sa att konstruktionen är baserad på icke-deformerbara delar, så den kan faktiskt justeras och byggas om efter "normal" användning, inklusive trafikolyckor och "brohopp", utan underhåll eller reparation. I det normala läget är sätet installerat på skenorna i det övre läget av arbetsslaget; med en stark inverkan kommer den att röra sig något längs dem, men sedan återgå till sin ursprungliga position. Hall förklarade att det gör det effektivt att explodera och kastas hårt.
Bänken är avsedd för upprepad användning och efter detonation kontrolleras sätet med en vinkelgoniometer för att säkerställa att huvudkomponenterna inte är böjda och annars inte kräver underhåll.
Spjället liknar strukturellt de spjäll som lånats från fjädringen av vägbilar och "måste tåla sätets livslängd" utan tvekan. Sittdynorna är fästa med kardborreband och är därför enkla att byta ut.
Hall sa att sätet utvecklades baserat på information från Dstl (Defense Science and Technology Laboratory), som föreslog ett höftstöd och 3-tums breda Securon fyrpunktsbälten, som båda ingick i designen. Dstls Steve Burgis hjälpte också till med ryggstödsdesignen, som nu kan användas bekvämt med utrustning på eller till och med avlägsnas om en soldat känner sig obekväm att bära en skottsäker väst under långa turer. Creation -säten kan monteras på olika platser i fordon, i färdriktningen eller vinkelrätt mot den. Hall förklarade att strukturellt sett är sätena mestadels identiska, men installerade i en underram som har fästen till botten, sidorna eller taket.
Utvecklingen och sprängproven har nu slutförts.
Om det behövs kan vissa ändringar dock göras i framtiden. Till exempel kan de i teorin skyddas av skottsäkra höljen om de installeras i en öppen bil, men detta borde inte vara nödvändigt, eftersom maskinerna måste vara tillräckligt skyddade i alla fall.
Hall sa att fotstöden också kunde ingå i sätet. För närvarande tror han att de är onödiga på grund av det faktum att Zephyr och Ranger har dubbla bottnar för att absorbera en del av chockvågsenergin, och att även fällbara strukturer kommer att försämra åtkomsten och minska det inre utrymmet.
Explosionssäkra säten från Creation installerade i en Zephyr-maskin. Dubbel botten eliminerar behovet av fotstöd, men eftersom de är fästa på sidorna har sätena passiva nackstöd
Jankel BLASTech -säten
Jankelsäten kan utrustas med fotstöd, men företaget har också utvecklat sin J-PAD (Jankel Pulse Attenuation Device) golvpanel, som är installerad direkt framför sätet och absorberar stötenergi som kan skada skinnbenen hos den sittande personen.
David Kiernan, talesman för USA-baserade explosionssäkra säten, Global Seating Solutions (GSS), sa att”fotstöd orsakar mycket kontrovers i branschen; Vi har olika mönster och gör vårt bästa för att göra dem bekväma och effektiva att använda. Fasta fotstöd gör det svårt att kliva av och på och kan skada dig när de sitter i utrymmet mellan fotbrädan och botten. I explosionsögonblicket under bilen börjar botten röra sig först och sedan kan benet (foten) brytas."
”Vi utvecklade två fotpinnar som togs emot väl av användarna. Vissa har vikelement, det andra utlöses när det detonerar och tar bort benen på personen som sitter från botten. Om fotstödets läge, användning och användning inte är ordentligt genomtänkt, om kraften inte appliceras korrekt på den sittande personen kan detta orsaka vissa problem vid explosionen."
Motsatt del av personen - huvudet tvingar också fram utvecklingen av olika nackstöd, även om designers redan erbjuder många olika nackstöd för att förhindra onödig rotation av huvudet i hjälmen under en detonation. De behövs speciellt för soldater som sitter vinkelrätt mot rörelsen och är därför särskilt benägna att skada nacke, rygg eller ryggrad, därför är stolarna på baksidan utrustade med stång- eller bågstöd.
Battlesafe 208 från det australiensiska företaget Stratos Seating är ett bra exempel på denna ganska rudimentära skyddsstil med sidoskydd som begränsar huvud- och axelrörelser. Förutom denna passiva lösning är det känt att minst en tillverkare på marknaden testar ett krockkuddsystem.
Kiernan tillade att”aktiva nackstöd har sina fördelar vid olyckor och explosioner. Det finns flera lösningar, och krockkuddar är en av dem, men här måste du hantera ett ganska komplext problem, den sensoriska mekanismen. Varje utplacering av krockkuddar vid fel tidpunkt kan få allvarliga konsekvenser, men när de används exakt utgör de ett utmärkt säkerhetssystem."
"Det finns flera mekaniska sätt att lägga till ett aktivt nackstöd till ett sätesaggregat, som är mycket beroende av den faktiska händelsen och rörelsen hos den sittande personen i sätet", tillade han. "Krockkuddar uppvisar stor potential på andra områden, till exempel säkerhetsbälten med luftdynor eller mjuka säten för sidokollisioner."
GSS har flera sätesdesigner och det senaste projektet är en familj av säten med integrerade fempunktsbälten, betecknade XYZVR Generation II, utvecklat i samarbete med Techno Sciences Inc (TSI). XYZVR står för X-, Y- och Z -skydd, vibrationsreducering (Vibration) och vältskydd.
TSI har lång erfarenhet av utveckling av flygplansstolar, till exempel skopbesättningsplatserna monterade på US Navy SH-60 Seahawk. Dessa säten är utrustade med aktiva antivibrationsfunktioner för att förbättra komforten. Denna teknik, baserad på adaptiv magnetorheologisk energiabsorbering, har införlivats i de senaste XYZVR -sätena.
I grund och botten fungerar magnetoreologisk teknik på samma sätt som den aktiva fjädringen som finns i vissa bilar för att få mer stabil rörelse med en knapptryckning. När en elektrisk ström passerar genom ett vätskedämpare med metallfilter kan motståndet ökas eller minskas vid behov.
Kiernan förklarade:”Vårt system accepterar olika massor för en känd chockimpuls och om impulsen ändras kan det ändra skyddsnivån. Inom en mycket snar framtid kommer vi att ha ett system som anpassar sig till den sittande personens vikt, reagerar på bilens acceleration och minimerar bilens vibrationer som överförs till människokroppen."
Sätena är återanvändbara och de enskilda sätena har utsatts för flera explosiva tester. "När den är aktiverad behöver bara ett element bytas ut och den här ersättningen tar väldigt lite tid."
Vid ett tillfälle försökte de införa denna teknik i EFV -stridsfordonen i marinkåren, men programmet stängdes. Andra säten från GSS är redan installerade på LHTV -lätta och tunga militära fordon och MRAP -fordon.
Trots allt detta arbete sa en källa från militärfordonsföretaget Force Protection att det fanns enormt utrymme för förbättringar, men de allra flesta stolstillverkarna har inte tillgång till mycket av data om effekterna av fordonsbombningar. Därför undersöker de ensam oberoende de direkta effekterna på sätet och sittande person.
Han tror att tillverkare av fordon och skyddssystem kan börja arbeta nära tillsammans i framtiden genom omfattande utbyte av explosiva testdata.
GSS: s Kiernan höll med och klargjorde att designen helst skulle börja på användarnivå och gå vidare till högre nivåer. I den nuvarande situationen designar de först bilen och installerar sedan sätena i den. Han sa att "om vi hade en tillverkare som ville bygga en lastbil baserad på optimala överlevnadslösningar, skulle det vara bra. Men i verkligheten arbetar vi med det utrymme som tilldelas oss och vi måste göra den mest effektiva och säkra platsen inom dessa gränser."
