Безпеки багато не буває: шоломи з MIPS та Koroyd.

Будь-які "залізячні" питання
Аватар користувача
Technician
steel is real
Повідомлень: 1507
З нами з: 18.4.14 20:18
Стать: чол
Звідки: оттуда
Контактна інформація:

Безпеки багато не буває: шоломи з MIPS та Koroyd.

Повідомлення Technician » 24.4.17 16:13

Зображення

Існує декілька технологій, які підвищують рівень захисту велосипедного шолому. Поговоримо сьогодні про дві з них — MIPS та Koroyd.

MIPS (Multi-directional Impact Protection System) — це тонкий шар щільного поліетилену, що розташовується всередині куполу шолому, який захищає голову велосипедиста від струсу мозку. Koroyd — це новітній матеріал з кополімерної сировини, що являє собою сітку з безлічі вертикальних порожнистих трубок. Екструдовані трубки складаються з шарів різної товщини, які в момент контакту стискаються до 84% від початкового розміру, поглинаючи енергію удару. Принципи роботи Koroyd та MIPS суттєво відрізняються один від одного та можуть поєднуватись, щоб ефективно зменшити ризик отримати черепно-мозкову травму і в цьому є велика перевага над шоломами з пінополістиролу з його лінійною характеристикою розсіювання кинетичної енергії. Koroyd може повністю замінити пінополістирол в якості каркасу шолома, а MIPS виконуватиме допоміжну роль. За потреби можна поєднати всі три технології, щоб добитись кращого рівня захисту і такі продукти вже доступні на ринку.

Цікава річ: вперше замислилася над покращенням захисних властивостей шолому людина, нескінченно далека від велосипеда. Один з винахідників MIPS, Ханс фон Хольст, нейрохірург з Госпіталя Каролінського Університету в Стокгольмі, оперуючи травмованих велосипедистів, почав замислюватись над тим, що захисних властивостей звичайного пінополістиролового шолому не вистачає. Такий шолом захищає від відкритих черепно-мозкових травм, але ось найкраще свідоцтво його недоліку: на операційному столі лежить людина, якій захисту не вистачило. Залишається небезпека струсу мозку, оскільки в момент удару мозок б'ється о стінку черепа і з цим треба щось робити.
Прихований текстпоказати
Зображення

Ханс фон Хольст.
Фон Хольст розпочав роботу над покращенням захисту в 1995 році і в процесі пошуку грамотної реалізації, спершу мав багато безуспішних розмов з колегами в його області. Не маючи кваліфікації в інженерній справі, нейрохірурги не могли запропонувати ідеї, вартої втілення і врешті-решт висловили думку, що за матеріальним втіленням фон Хольсту краще звернутись до вишу, що знаходився неподалік, у двох кілометрах від Госпіталя. Хірург вирушив на пошуки.

В свою чергу, Пітер Халлдін, інженер з Королівського Інституту Технологій, спеціалізувався на аеронавтиці і, в принципі, мало замислювався над такими речами, як безпека велосипедиста. Зустріч з фон Хольстом змінила його погляди. Він переконався в необхідності приєднатись до розробки системи, яка покращить захист від травм, причому переконався настільки глибоко, що в процесі колаборації з нейрохірургом поставив мету отримати ступінь доктора філософії — найвищу вчену ступінь в Західному світі. Саме такого симбіозу не вистачало доктору: у Халлдіна була матеріальна база і розуміння як правильно втілити в життя ідею нейрохірурга, а у фон Хольста було глибоке знання анатомії та багаторічний досвід оперування.

Ідея була така: на момент початку розробки, а це, нагадую, був 1995 рік, тестування ефективності захисту шоломів включало в себе лінійне скидання манекену голови в шоломі з висоти, або імітацію імпактних навантажень на станку. В теорії, прямий удар найважчий, але ця модель не враховує кінематики руху тіла велосипедиста в момент падіння, адже вона суттєво відрізняється від кінематики прямого удару. Прямий удар концентрує навантаження в маленькій точці, проте аварії такого характеру на велосипедах рідкість. Фон Хольст замислив ускладнити тест скиданням голови манекена на платформу, що рухається, щоб зрозуміти, які зони мозку страждають від дотичного удару і як відбувається розсіювання кінетичної енергії при цьому. Такий вид аварії небезпечний тим, що на додаток до банального струсу, дотичний удар збільшує ризик утворення субдуральної гематоми та натяжіння та розриву аксонів — частих наслідків автомобільних ДТП або фізичного насильства.

Результати тестів вразили (див. 29 сторінку). Легкого дотичного удару вистачає, щоб знакозмінні вектори призвели до важкої травми. Ідея, закладена в принцип робти MIPS, прийшла в голову Халлдіну, коли він прочитав в анатомічній літературі про ковзання мозку всередині черепної коробки і вирішив по аналогії до фізики процесу знайти спосіб задемпфувати удар. Ідея полягала в тому, щоб помістити шар з матеріалу з низьким коефіціентом тертя між куполом шолома та головою велосипедиста. В момент зіткнення шар ковзає, розсіюючи енергію удару. Це була лише одна з багатьох думок, на яку не робили серйозну ставку, але коли перші тести показали обіцяючі результати, її взяли в оборот. У шведів не було потрібного обладнання для проведення розширених тестів і вони попросили допомоги в Бірмінгемському Університеті.

Зображення

Тести в коллаборації з експертом по шоломам доктором Найджелом Міллсом укорінили правоту цієї ідеї. Розміщення ковзаючого шару між куполом та головою манекена показало 50% зменшення ризику струсу мозку від дотичного удару. Перші тести проводились на мотоциклетному поліцейському шоломі і показали суттєеве зменшення ризику отримання травми. Фон Хольст та Халлдін подали заявку на патент на MIPS в 2002 році і отримали його роком пізніше.

З самого початку технологією цікавилось багато людей, переважно кінцевих користувачів, проте за іронією долі, інвестори не квапились вкладати гроші в розвиток MIPS. Шведам довелось пройти довгий шлях, перш ніж винахід став приносити гроші. Лише останні 2,5 роки технологія приносить суттєевий прибуток.

MIPS розробляється під конкретну модель та розмір шолому, щоб співпадали форма та розташування вентиляційних отворів, а також щоб захисний шар був ергономічним і не заважав. Шведи тісно співпрацюють з представниками брендів, щоб розумно інтегрувати захист в конструкцію конкретної моделі. Існують універсальні моделі MIPS, які можна причепити до будь-якого шолому, але тоді він стане погано продуватися і виробник не радить вдаватися до такого рішення, адже в більшості випадків це призведе до того, що шолом перестане зручно сидіти на голові.

Зображення

Винахідники не зупиняються на досягненому. Ханс фон Хольст каже, що їм вдалося зменшити ризик важкої травми на 50%, але залишається ще 35% енергії, яка проходить крізь два шари захисту до тканини мозку. І рішення вони планують занайти протягом 10-20 років, не зважаючи на поважний вік вченого. Йому зараз 70.

Не слід, мабуть, чекати так довго і покладати відповідальність за розвиток технології на літнього нейрохірурга, адже фон Хольст та Халлдін не єдині, хто робить спробу покращити рівень захисту спортінвентаря. В нагоді може стати новітній матеріал під назвою Koroyd.

Мабуть, у вас виникне відчуття дежа вю, бо технологію Koroyd винайшла знов-таки людина нескінченно далека від велосипеда.
Прихований текстпоказати
Зображення

Петер Саджич.
Винахідник Koroyd Петер Саджич працював над створенням поглинаючого удари матеріалу для аерокосмічної індустрії. В результаті глибокого аналізу авіакатастроф він дійшов висновку, що більшість смертей відбувалася не через само по собі зіткнення літака з поверхнею, а через те, що від удару крісла відривалися з кріплень, катапультуючи пасажирів літати по всьому салону. Саджич замислився над розробкою матеріалу, який зміг би ефективно абсорбувати кінетичну енергію і результатом його роботи стала стільникова структура, яка на кшталт запрограмованих зон деформації в автомобілях розсіює енергію удару. Спочатку технологію планували запровадити в конструкції крісел, але її поглинаючі здібності стали корисними також у виробництві спортивного інвентаря.

Koroyd являє собою мережу з двостінних полікарбонатних трубок, яка зовнішнім виглядом нагадує бджолині стільники. В момент зіткнення структура зминається до 84% від початкової форми, немов порожня алюмінієва банка під ногою. Внутрішня трубка має порівняно товсті стінки й слугує каркасом конструкції, а зовнішня має товщину всього 90 мікрон і через те, що її температура плавління нижча, доводиться застосовувати хитрий метод з'єднання композиту: заздалегідь сформовані трубки вставляються одна в іншу і крізь них пропускають гарячий пар. Трубки зварюються разом і утворюється гомогенний композит з однаковими властивостями від елементу до елементу, майже без варіацій, що дозволяє дуже точно розрахувати граничні навантаження для конкретного виробу, будь то шолом або інший елемент захисту.

На виході маємо матеріал, що має коефіцієнт поглинання вищий до 35% в порівнянні з пінополістиролом. Саме цих цифр не вистачає системі MIPS для зниження ймовірності отримання важких травм на швидкостях, доступних велосипедистові. Кілька років тому ці системи, нарешті, поєдналися в одному продкуті.

Зображення

По характеру деформації можна відновити параметри події. Саме тут в макроскопічному масштабі знадобиться сопромат.

Характер деформації трубок може зіграти вирішальну роль збиранні статистики аварій з велосипедистами. Запрограмовані на зминання, вони показують куди саме прийшовся удар, як відбулося розсіювання кінетичної енергії і навіть наскільки потужною вона була. На жаль, тріщини в пінополістиролових шоломах цієї інформації не надають. Колись Saab та Volvo на місце ДТП відправляли свого спеціаліста для розширення розуміння наслідків заради подальшого розвитку систем безпеки. Тепер і у розробників спортивного екіпірування є чудова можливість вивчати характер зіткнень по деформації трубок, щоб покращити захист голови.

Діаметр трубок можна зробити який завгодно, підлаштовуючи конструкцію для певних умов використання. Аркуші матеріалу легко формуються, з тією лише ремаркою, що в готовому шоломі трубки будуть направлені до центру сфери. Це має як плюси, так і мінуси.

Зображення

В момент зіткнення Koroyd сгинається, немов пивна банка, розсіюючи кінетичну енергію удару.

На одній чаші терезів — здібність однаково поглинати удар в будь-якій зоні незалежно від форми шолому. Koroyd має меншу вагу, ніж пінополістирол. Специфічне направлення трубок оцінять лисі люди (для яких використання мультифукнціональних головних уборів чомусь не є зручним або бажаним), які влітку в сонячний день отримують сонячні опіки. Також теоретично покращується вентиляція, оскільки тепер весь шолом, а не тільки певні його зони, може продуватись і весь пот виходитиме назовні без перешкод. Але...

На іншій чаші терезів — та сама вентиляція, точніше її практична відсутність. На перший погляд, вентиляція має бути чудовою, але в реальності форма трубок викликає зрив набігаючого потоку і хоча товщина матеріалу в шоломі обмежується десятками міліметрів, цього вистачає, щоб повітря так і не знайшло шляху до шікри голови. Таким чином, відкриті трубки працюватимуть лише як віддушина для поту. Також на додаток до періодичного прання підкладок, шолом з матеріалу Koroyd доведеться регулярно мити під струменем води.
Прихований текстпоказати
Зображення
Мабуть, Саджичу пощастило трохи більше з інвестиціями, ніж шведам. В 2007 році Джон Ллойд, власник сімейного бізнесу по виробництву мотоциклетних шоломів, став першим, хто оцінив переваги матеріалу Koroyd над пінополістиролом і став робити спроби запровадити цей матеріал на ринку мотоекіпірування, але безуспішно, тому в кінці кінців переформатував цю ідею у виробництво велосипедних шоломів.

Зображення

Американська компанія з виробництва спортивних окулярів та снарядження Smith Optics була першою, яка поєднала матеріал Koroyd з шаром захисту MIPS. Першим таким шоломом став Forefront для МТБ, який з'явився на ринку в 2013 році. Зараз в них є ціла лінійка гірських, шосейних та лижних шоломів з обома надбаннями сучасної інженерії. Шоломи від Smith Optics поєднують одразу три технології, включаючи в себе пінопласт, але висока ціна та поки що невирішене питання поганої вентиляції призводять до появи досить різких відгуків, які відштовхують потенційного покупця, навіть якщо він повністю переконаний у перевагах технологічного шолому над звичайним. До американців приєдналися італійці UFO та шведи POC, які поки що не випускають шоломи в комбінації Koroyd+MIPS, але вже продають елементи захисту та одяг зі стільниковими вставками.

Шолом з матеріалу Koroyd та шаром MIPS коштує доволі серйозних грошей — близько $300, але на відміну від пінопластових моделей за 300 баксів, які забезпечують той самий рівень захисту, що й 10-доларовий шолом (не треба казок, будь ласка, ось статистика), такий елемент захисту стане тим, чим колись були Saab та Volvo. Ніхто не міг зрозуміти, чому Saab коштує так дорого, поки не розбивав його вщент.
tumbleweed-092.tumblr.com

Аватар користувача
www.VELOSIPED.com
Модератор
Повідомлень: 340
З нами з: 21.9.10 09:43
Skype: velosiped.com
Стать: чол
Звідки: Київ
Контактна інформація:

Re: Безпеки багато не буває: шоломи з MIPS та Koroyd.

Повідомлення www.VELOSIPED.com » 3.5.17 02:35

Шолом з MIPS коштує доволі серйозних грошей
Вже в Україні можна придбати :friends:

p.s.Зниклий з ринку Saab та китайський (вже) Volvo навряд чи гарні приклади :gerl: :roll:
Зображення
(044) 227–33–55 (095) 626–68–85 (096) 721–42–11


Повернутись до “Технозона”

Хто зараз онлайн

Зараз переглядають цей форум: Немає зареєстрованих користувачів і 1 гість