Защитный головной убор и защитная одежда и способ модификации защитного головного убора и защитной одежды

Защитный головной убор и защитная одежда и способ модификации защитного головного убора и защитной одежды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к защитному головному убору, например к защитным шлемам, для использования при езде на мотоцикле или велосипеде или при участии в спортивных соревнованиях повышенного риска, например в скалолазании, верховой езде или сплавлении по бурным рекам. Настоящее изобретение также имеет существенное значение в промышленности, например в изготовлении защитных шлемов, используемых на строительных площадках, на предприятиях, а также имеет военное применение. Действительно, настоящее изобретение может быть применено в любых условиях, где желательно использование защитного головного убора в какой-либо форме, легкого и необременительного для потребителя и в то же время эффективного в части предотвращения или минимизации последствий удара по голове. Особое отличие настоящего изобретения заключается в том, что при его применении можно имитировать характерные особенности поведения головы человека, обеспечивающие защиту ее от травм.

Настоящее изобретение также относится к защитной одежде, например к бронежилету, используемому полицией при массовых беспорядках и в вооруженных силах.

Известны различные средства для защиты головы, в которых предусмотрена возможность рассеяния и рассредоточения силы удара при падениях или ударах, например защитные шлемы из жестких материалов. Обычно применяют прокладку или мягкую опору из полистирола или подобного пеноматериала внутри таких шлемов как для поглощения энергии, так и для обеспечения удобства при носке. Однако многие такие «защитные каски» обладают ограниченной способностью поглощения энергии и просто передают силу удара к голове потребителя, хотя на участке большей площади. Хуже всего то, что при использовании некоторых шлемов возможны случаи, когда источник удара входит в прямой контакт с головой потребителя при повреждении или разрушении жесткого материала, особенно в случаях жесткого удара. Например, в патенте США US-A-3946441 описан защитный шлем, содержащий основную оболочку, обладающую высокой противоударной стойкостью, и вторую наружную оболочку, сформованную из хрупкого материала, который по замыслу должен ломаться даже при слабых ударах.

Известна также защитная одежда, и в прошлом одно конкретное применение такой защитной одежды заключалось в защите тела спортсмена при участии в играх повышенного риска или контактных играх. В патенте США US-A-3500472 описана защитная одежда, содержащая амортизирующие средства, закладываемые в «карманы» этой защитной одежды и надуваемые. Защитная одежда выполнена так, чтобы при использовании было ограничено любое относительное перемещение между амортизирующими средствами и «карманами», когда защитную одежду подвергают ударам.

В настоящем изобретении учтены и использованы некоторые защитные особенности головы человека, которые сами по себе позволяют поглощать и рассеивать значительное количество энергии, таким образом защищая голову от ударов. Защитный головной убор и защитная одежда, включающие такие особенности, рассмотрены заявителем в Европейском патенте ЕР 0790787. Настоящее изобретение направлено на усовершенствование устройств и способов, рассмотренных в Европейском патенте ЕР 0790787.

Такое усовершенствование достигается за счет того, что защитный головной убор согласно изобретению содержит оболочку, имеющую обращенную внутрь поверхность, которая при использовании обращена к голове потребителя головного убора, и обращенную наружу поверхность, которая при использовании обращена наружу от головы потребителя; наружный слой, которым покрыта по меньшей мере часть обращенной наружу поверхности оболочки; и разрываемое средство для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест, при этом разрываемому средству придана такая конфигурация, чтобы оно разрушалось тогда, когда к наружной поверхности головного убора приложена сила, превышающая выбранное пороговое значение, которая действует, по меньшей мере частично, по касательной так, чтобы повернуть головной убор и голову потребителя, и при разрушении разрываемого средства в одном или более местах приложенная сила вызывает перемещение по меньшей мере части наружного слоя, воспринявшего силу, относительно оболочки, аналогичное защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Предпочтительно разрываемое средство представляет собой отдельный элемент, помещаемый между оболочкой и наружным слоем.

Предпочтительно разрываемое средство является выполненной за одно целое частью наружного слоя.

Предпочтительно разрываемое средство является выполненной за одно целое частью оболочки.

Предпочтительно разрываемое средство содержит клей.

Предпочтительно клей содержит любой материал из группы, состоящей из двухсторонней клейкой ленты, обладающей очень высокой прочностью скрепления, клея артикула 10/99, цианоакрилата и эпоксидной смолы или любую из их комбинаций.

Предпочтительно разрываемое средство содержит механические скрепляющие средства.

Предпочтительно разрываемое средство выполнено с возможностью последовательного разрушения поэтапно с частичным разрушением разрываемых средств, происходящим при силе, меньшей, чем выбранное пороговое значение, и продолжения частичного разрушения с увеличением силы до тех пор, пока не произойдет общее разрушение разрываемого средства при выбранном пороговом значении.

Предпочтительно последовательное поэтапное разрушение разрываемых средств достигается путем варьирования прочностных или межповерхностных характеристик разрываемых средств в одном или большем числе мест крепления.

Предпочтительно наружный слой является по существу неэластичным в плоскости слоя.

Предпочтительно наружный слой подвержен пластической деформации до разрушения разрываемых средств, когда к наружной поверхности защитного головного убора прикладывается сила, меньшая, чем выбранное пороговое значение.

Предпочтительно наружный слой имеет участок для локализованной пластической деформации при воздействии силы, меньшей, чем сила, требуемая для разрушения разрываемого средства.

Предпочтительно защитный головной убор дополнительно содержит дополнительное разрываемое средство, выполненное так, чтобы оно разрушалось при воздействии силы, соответствующей выбранному пороговому значению, которое меньше, чем выбранное значение для разрываемых средств.

Предпочтительно дополнительное разрываемое средство предназначено для предотвращения пластической деформации наружного слоя до тех пор, пока не разрушится дополнительное разрываемое средство.

Предпочтительно наружный слой является по существу эластичным в плоскости слоя.

Предпочтительно наружный слой подвержен пластической деформации до разрушения разрываемого средства, когда к наружной поверхности защитного головного убора приложена сила, меньшая, чем выбранное пороговое значение, при этом наружный слой воспринимает силу, меньшую, чем выбранное пороговое значение, перемещаясь относительно оболочки аналогично защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Предпочтительно наружный слой имеет участки для локализованной упругой деформации, которые упруго деформируются при воздействии силы, меньшей той, которая требуется для создания упругой деформации у остальной части наружного слоя, причем приложенная сила является меньшей, чем сила, требуемая для того, чтобы вызвать разрушение разрываемого средства.

Предпочтительно защитный головной убор дополнительно содержит дополнительное разрываемое средство, выполненное так, чтобы оно разрушалось при выбранном пороговом значении, меньшем, чем выбранное значение для разрываемого средства.

Предпочтительно посредством дополнительного разрываемого средства предотвращается упругая деформация наружного слоя на участках для локализованной упругой деформации до тех пор, пока не будут разрушены дополнительные разрываемые средства.

Предпочтительно дополнительное разрываемое средство содержит клей.

Предпочтительно дополнительное разрываемое средство содержит срезаемую ленту.

Предпочтительно оболочка содержит композитный материал. Предпочтительно оболочка содержит слоистый материал.

Предпочтительно оболочка содержит любое одно или большее число веществ из группы, состоящей из полипропилена, поликарбоната, сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, смеси поликарбоната и сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, полиэтилена высокой плотности, композитов из углеродных волокон, стеклопластиков, найлона, материала, содержащего длинные стренги из стекловолокна, углеродного или арамидного волокна в модульном носителе, например полипропилене, полиэтилене, поликарбонате, сополимере акрилонитрила, бутадиена и стирола, термопластичном полиуретане или найлоне, полипропилена, армированного стекловолокном, материала, армированного полипропиленовым волокном, и композитов, содержащих арамидные волокна в резиновом носителе.

Предпочтительно наружный слой содержит композитный материал.

Предпочтительно наружный слой содержит слоистый материал.

Предпочтительно наружный слой содержит любое одно или более веществ из группы, состоящей из термопластичных эластомеров, например сантоприна, хайтрела в твердой или вспененной формах, термореактивных эластомеров, например полиуретановых эластомеров (обычно в диапазоне твердости от 50 ед. по шкале А по Шору до 70 ед. по шкале D по Шору), резины, сорботана, натурального или синтетического каучука или пластифицированных пеноматериалов, полиэтилена низкой или высокой плотности, а также обычных термопластичных или термореактивных пластиков.

Предпочтительно наружный слой армирован волокнами, обладающими высокой жесткостью и малым относительным удлинением, например стекловолокном, углеродными или арамидными (кевлар) волокнами, для снижения общей эластичности этого наружного слоя.

Предпочтительно защитный головной убор дополнительно содержит слой пеноматериала низкой плотности, располагаемый между оболочкой и головой потребителя.

Предпочтительно защитный головной убор дополнительно содержит слой несжимаемой жидкости, расположенный между оболочкой и головой потребителя и капсулированный в гибком мешке.

Предпочтительно гибкий мешок, содержащий несжимаемую жидкость, разделен на множество отделений, причем гибкий мешок содержит соединительные средства, которыми соединено каждое отделение по меньшей мере с одним другим отделением, а соединительные средства предназначены для предотвращения перетекания жидкости из одного отделения в другое до тех пор, пока сила удара по наружной поверхности головного убора не превысит пороговое значение, при котором соединительные средства обеспечивают возможность перетекания жидкости из одного отделения в другое.

Предпочтительно несжимаемой жидкостью является жидкость, которая сопротивляется перетеканию из одного отделения в другое, чтобы сдержать перемещение оболочки.

Указанное усовершенствование также достигается за счет того, что защитный головной убор согласно изобретению содержит оболочку, имеющую обращенную внутрь поверхность, которая при использовании обращена к голове потребителя головного убора; и обращенную наружу поверхность, которая при использовании обращена от головы потребителя; наружный слой, которым покрыта по меньшей мере часть обращенной наружу поверхности оболочки; и средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест, причем наружному слою придана такая конфигурация, чтобы он разрушался, когда сила, превышающая выбранное пороговое значение, приложена к наружной поверхности головного убора, которая действует, по меньшей мере частично, по касательной к наружной поверхности головного убора так, чтобы повернуть головной убор и голову потребителя, и при разрушении наружного слоя приложенная сила заставляет по меньшей мере часть наружного слоя, воспринявшего силу, перемещаться относительно оболочки аналогично защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Предпочтительно средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест содержат клей.

Предпочтительно клей содержит любой из материалов группы, состоящей из двухсторонней клейкой ленты, обладающей очень высокой прочностью скрепления, клея артикула 10/99, цианоакрилата и эпоксидной смолы, или любую их комбинацию.

Предпочтительно средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест содержат механические средства крепления.

Предпочтительно наружный слой является по существу неэластичным в плоскости слоя.

Предпочтительно наружный слой подвергнут пластической деформации до разрушения средств для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест.

Предпочтительно наружный слой имеет участки для локализованной пластической деформации при воздействии силы, меньшей силы, требуемой для разрушения средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест.

Предпочтительно наружный слой является по существу эластичным в плоскости слоя.

Предпочтительно наружный слой проходит этап упругой деформации до разрушения средств для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест, когда к наружной поверхности головного убора прикладывается сила, меньшая, чем выбранное пороговое значение, при этом наружный слой перемещается относительно оболочки аналогично защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Предпочтительно наружный слой имеет участки для локализованной упругой деформации, которые упруго деформируются при воздействии силы, меньшей силы, требуемой для упругого деформирования остальной части наружного слоя, при этом воспринятая сила меньше силы, требуемой для разрушения средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части головного убора в одном или большем числе мест.

Предпочтительно оболочка содержит композитный материал.

Предпочтительно оболочка содержит слоистую структуру.

Предпочтительно оболочка содержит любое одно или более веществ из группы, состоящей из полипропилена, поликарбоната, сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, смеси поликарбоната и сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, полиэтилена высокой плотности, композитов из углеродных волокон, стеклопластиков, найлона, материала, содержащего длинные стренги из стекловолокна, углеродного или арамидного волокна в модульном носителе, например полипропилене, полиэтилене, поликарбонате, сополимере акрилонитрила, бутадиена и стирола, термопластичном полиуретане или найлоне, полигропилена, армированного стекловолокном, материала, армированного полипропиленовым волокном, и композитов, содержащих кевлар (арамидные волокна в резиновом носителе).

Предпочтительно наружный слой содержит композитный материал.

Предпочтительно наружный слой является слоистой структурой.

Предпочтительно наружный слой содержит любое одно или более веществ из группы, состоящей из термопластичных эластомеров, например сантоприна, хайтрела в твердой или вспененной формах, термореактивных эластомеров, например полиуретановых эластомеров, обычно в диапазоне твердости от 50 ед. по шкале А по Шору до 70 ед. по шкале D по Шору, резины, сорботана, натурального или синтетического каучука или пластифицированных пеноматериалов; полиэтилена низкой или высокой плотности, а также обычных термопластичных или термореактивных пластиков.

Предпочтительно наружный слой армирован волокнами, обладающими высокой жесткостью и малым относительным удлинением, например стекловолокном, углеродными или арамидными (кевлар) волокнами, для того чтобы снизить общую эластичность этого наружного слоя.

Предпочтительно защитный головной убор дополнительно содержит слой пеноматериала низкой плотности, расположенный между оболочкой и головой потребителя.

Предпочтительно защитный головной убор дополнительно содержит слой несжимаемой жидкости, расположенный между оболочкой и головой потребителя и капсулированный в гибком мешке.

Предпочтительно гибкий мешок, содержащий несжимаемую жидкость, разделен на множество отделений, причем гибкий мешок содержит соединительные средства, которыми соединено каждое отделение по меньшей мере с одним другим отделением, а соединительные средства предназначены для предотвращения перетекания жидкости из одного отделения в другое до тех пор, пока сила удара по наружной поверхности головного убора не превысит пороговое значение, при котором соединительные средства обеспечивают возможность перетекания жидкости из одного отделения в другое.

Предпочтительно несжимаемой жидкостью является жидкость, которая сопротивляется перетеканию из одного отделения в другое для того, чтобы задержать перемещение оболочки.

Предпочтительно посредством защитного головного убора при разрушении наружного слоя поддерживают уровни напряжения в мозге ниже 20 кПа.

Предпочтительно посредством защитного головного убора при разрушении разрываемых средств поддерживают уровни напряжения в мозге ниже 20 кПа.

Указанные усовершенствования, кроме того, достигаются за счет того, что защитная одежда согласно изобретению содержит основной слой, имеющий обращенную внутрь поверхность, которая при использовании обращена к телу потребителя защитной одежды; и обращенную наружу поверхность, которая при использовании обращена от тела потребителя; наружный слой, наложенный поверх по меньшей мере части обращенной наружу поверхности основного слоя; и разрываемое средство для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части защитной одежды в одном или большем числе мест, при этом разрываемому средству придана такая конфигурация, чтобы оно разрушалось тогда, когда к наружной поверхности приложена сила, превышающая выбранное пороговое значение, которая действует по меньшей мере частично по касательной к наружной поверхности так, чтобы повернуть защитную одежду и тело потребителя, и при разрушении разрываемого средства в одном или большем числе мест воспринятая сила понуждает по меньшей мере часть наружного слоя, воспринявшего силу, перемещаться относительно основного слоя способом, подобным защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Дополнительно указанные усовершенствования достигаются за счет того, что защитная одежда согласно изобретению содержит основной слой, имеющий обращенную внутрь поверхность, которая при использовании обращена к телу потребителя защитной одежды; и обращенную наружу поверхность, которая при использовании обращена от тела потребителя; наружный слой, наложенный поверх по меньшей мере части обращенной наружу поверхности основного слоя; и средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части защитной одежды в одном или большем числе мест, при этом наружному слою придана такая конфигурация, чтобы он разрушался тогда, когда к наружной поверхности приложена сила, превышающая выбранное пороговое значение, которая действует по меньшей мере частично по касательной к наружной поверхности так, чтобы повернуть защитную одежду и тело потребителя, и при разрушении наружного слоя приложенная сила заставляет по меньшей мере часть наружного слоя, воспринявшего силу, перемещаться относительно основного слоя способом, подобным защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Указанные усовершенствования достигаются и за счет того, что способ модификации существующего защитного головного убора согласно изобретению включает следующие этапы: выполняют наружный слой, который накладывают поверх по меньшей мере части обращенной наружу поверхности существующего защитного головного убора; и выполняют разрываемые средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части существующего защитного головного убора в одном или большем числе мест; при этом разрываемым средствам придают такую конфигурацию, чтобы они разрывались тогда, когда к наружной поверхности модифицированного головного убора приложена сила, превышающая выбранное пороговое значение, которая действует по меньшей мере частично по касательной, чтобы повернуть модифицированный головной убор и голову потребителя, и при разрушении разрываемых средств в одном или большем числе мест приложенная сила заставляет по меньшей мере часть наружного слоя, воспринявшего силу, перемещаться относительно обращенной наружу поверхности существующего защитного головного убора аналогично защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Также указанные усовершенствования достигаются за счет того, что способ модификации существующего защитного головного убора согласно изобретению включает следующие этапы: выполняют наружный слой, который накладывают поверх по меньшей мере части обращенной наружу поверхности существующего защитного головного убора; и выполняют средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части существующего защитного головного убора в одном или большем числе мест; при этом наружному слою придают такую конфигурацию, чтобы он разрушался тогда, когда к наружной поверхности модифицированного головного убора приложена сила, превышающая выбранное пороговое значение, которая действует по меньшей мере частично по касательной на наружную поверхность модифицированного головного убора, чтобы повернуть модифицированный головной убор и голову потребителя, и при разрушении наружного слоя приложенная сила заставляет по меньшей мере часть наружного слоя, воспринявшего силу, перемещаться относительно обращенной наружу поверхности существующего защитного головного убора способом, подобным защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Кроме того, усовершенствования достигаются и за счет того, что способ модификации существующей защитной одежды согласно изобретению включает следующие этапы: выполняют наружный слой, который накладывают поверх по меньшей мере части обращенной наружу поверхности существующей защитной одежды; и выполняют разрываемые средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части существующей защитной одежды в одном или большем числе мест; при этом разрываемым средствам придают такую конфигурацию, чтобы они разрушались тогда, когда к наружной поверхности модифицированной защитной одежды приложена сила, превышающая выбранное пороговое значение, которая действует по меньшей мере частично по касательной, чтобы повернуть модифицированную защитную одежду и тело потребителя, и при разрушении разрываемых средств в одном или большем числе мест приложенная сила заставляет по меньшей мере часть наружного слоя, воспринявшего силу, перемещаться относительно обращенной наружу поверхности существующей защитной одежды аналогично защитному движению скальпа человека относительно черепа.

И, наконец, указанные усовершенствования достигаются за счет того, что способ модификации существующей защитной одежды согласно изобретению включает следующие этапы: выполняют наружный слой, который накладывают поверх по меньшей мере части обращенной наружу поверхности существующей защитной одежды; и выполняют средства для фиксированного прикрепления наружного слоя к остальной части существующей защитной одежды в одном или большем числе мест; при этом наружному слою придают такую конфигурацию, чтобы он разрушался тогда, когда к наружной поверхности модифицированной защитной одежды приложена сила, превышающая выбранное пороговое значение, которая действует по меньшей мере частично по касательной на наружную поверхность модифицированной защитной одежды так, чтобы повернуть модифицированную защитную одежду и тело потребителя; и при разрушении наружного слоя приложенная сила заставляет по меньшей мере часть наружного слоя, воспринявшего силу, перемещаться относительно обращенной наружу поверхности существующей защитной одежды аналогично защитному движению скальпа человека относительно черепа.

Предпочтительные варианты исполнения настоящего изобретения приведены ниже только в виде примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематическое представление головы человека, фронтальное поперечное сечение;

Фиг.2 - участок фронтального поперечного сечения, представленного на Фиг.1, в увеличенном масштабе;

Фиг.3 - типичная форма защитного головного убора, выполненного согласно настоящему изобретению, при использовании;

Фиг.4 - поперечное сечение первого варианта исполнения защитного головного убора, выполненного согласно настоящему изобретению;

Фиг.5 - вид в увеличенном масштабе, на котором проиллюстрирован способ прикрепления наружного слоя к нижнему периферическому краю защитного головного убора, представленного на Фиг.4;

Фиг.6а, 6b и 6с - поперечные сечения, на которых проиллюстрированы альтернативные способы прикрепления наружного слоя к нижнему периферическому краю защитного головного убора согласно настоящему изобретению;

Фиг.7а, 7b и 7с - виды в перспективе (сверху), на которых проиллюстрированы типичные распределенные места прикрепления наружного слоя к защитному головному убору, представленному на Фиг.6а, 6b и 6с, соответственно;

Фиг.8а, 8b - подробные виды нижнего периферического края альтернативного варианта исполнения защитного головного убора согласно настоящему изобретению, на которых проиллюстрирован наружный слой в первом и втором положениях (до и во время и после удара);

Фиг.9а, 9b и 9с - подробные виды нижнего периферического края дополнительного варианта исполнения защитного головного убора согласно настоящему изобретению, на которых проиллюстрированы следующие друг за другом положения наружного слоя (до и во время и после удара);

Фиг.10а, 10b - подробные виды нижнего периферического края еще одного дополнительного варианта исполнения защитного головного убора согласно настоящему изобретению, на которых проиллюстрирован наружный слой в первом и втором положениях (до и во время и после удара);

Фиг.11 - схематическое представление, иллюстрирующее предпочтительные характеристики «напряжение-растяжение» наружного слоя защитного головного убора, представленного на Фиг.4 и 5;

Фиг.12 - схематическое представление, иллюстрирующее предпочтительные характеристики «напряжение-растяжение» наружного слоя защитного головного убора, представленного на Фиг.8а, 8b;

Фиг.13 - схематическое представление, иллюстрирующее предпочтительные характеристики «напряжение-растяжение» наружного слоя защитного головного убора, представленного на Фиг.9а, 9b и 9с и 10а, 10b;

Фиг.14 - схематическое представление защитной одежды, выполненной согласно настоящему изобретению;

Фиг.15 - поперечное сечение защитной одежды, представленной на фиг.14; и

Фиг.16а, 16b, 16с, 16d и 16е - подробные поперечные сечения, на которых проиллюстрированы альтернативные способы прикрепления наружного слоя к базовому слою защитной одежды согласно настоящему изобретению.

На фиг.1 схематически представлен вид головы 10 человека во фронтальном поперечном сечении. Мозг 12 окружен спинномозговой жидкостью 14 и обе субстанции находятся в черепе 16. Снаружи черепа 16 находится скальп 18. Участок фронтального поперечного сечения, представленного на фиг.1, изображен в увеличенном масштабе на фиг.2.

Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Голова 10 человека обладает следующими защитными свойствами:

Скальп

Скальп 18 является прочным волокнистым слоем, который по существу неэластичен в плоскости слоя, но эластичен, когда его подвергают нагрузке в направлении, перпендикулярном поверхностям слоя. Особенно важно то, что скальп 18 не прикреплен жестко к черепу 16, а вместо этого его можно свободно смещать относительно черепа 16 на ограниченные расстояния прежде, чем он начинает рваться. Возможность перемещения скальпа 18 относительно черепа 16 важно потому, что это - тот механизм, который помогает противостоять воздействию касательных составляющих силы при ударе, причем мозг 12 особенно подвержен повреждению от резкого вращательного движения относительно черепа 16. Благодаря эластичности скальпа 18 в направлении, перпендикулярном его поверхности, происходит его сжатие, которое служит поглощению энергии ударов, сила которых имеет перпендикулярную составляющую.

Череп

Череп 16 состоит из двух слоев: плотной компактной кости 15, лежащей на слое губчатой кости 17. Благодаря такой структуре имеется жесткая поверхность 15 для рассеивания энергии, допускающая определенную степень сжатия или разрушения губчатой кости 17 для поглощения энергии, а также для расширения участка, на который воздействует удар. Благодаря губчатой кости 17 может также происходить некоторое допустимое искажение формы черепа 16 до того, как произойдет какой-либо перелом.

Спинномозговая жидкость

Спинномозговая жидкость 14, окружающая мозг 12, действует как дополнительный элемент для поглощения энергии, амортизирующий перемещение мозга 12 в черепе. Толчки или удары по голове 10 ведут к отбрасыванию мозга 12 к черепу, а смещение несжимаемой спинномозговой жидкости 14 действует как тормозящая среда, поглощающая энергию.

Посредством имитации некоторых из перечисленных выше защитных особенностей головы 10 человека защитный головной убор и защитную одежду согласно настоящему изобретению можно эффективно использовать для ослабления, а в некоторых случаях для нейтрализации как перпендикулярной, так и касательной составляющих силы, воспринимаемой во время удара.

На Фиг.3 показан первый вариант исполнения защитного головного убора согласно настоящему изобретению в форме велосипедного шлема 20, закрепленного на голове 10 потребителя посредством ремешка 21, застегиваемого под подбородком. Следует иметь ввиду, что защитный головной убор согласно настоящему изобретению может иметь другие формы и варианты исполнения, например в виде традиционного «шлема-каски» или мотоциклетного шлема, причем последний более полно охватывает голову 10 потребителя. Могут быть использованы и другие известные средства для закрепления защитного головного убора на голове потребителя согласно настоящему изобретению. Удары, воспринимаемые наружной поверхностью шлема 20, включают касательную α и нормальную β составляющие силы.

На Фиг.4 и 5 показан шлем 20 в поперечном сечении, представленный на Фиг.3, который, как видно, может содержать наружный слой 28, оболочку 26 и внутренний слой 24.

Хотя это и не существенно, может быть обеспечена внутренняя прокладка 24, располагаемая внутри оболочки 26, для сопряжения с головой 10 потребителя. Прокладка 24 может служить для имитации жидкостной подвески, обеспечиваемой спинномозговой жидкостью 14, и/или для более удобной и безопасной посадки шлема 20 на голове 10 потребителя.

Предпочтительно, чтобы внутренняя прокладка 24 содержала гибкий мешок, заполненный соответствующей вязкой жидкостью (не показано), который надлежит прикреплять к внутренней поверхности оболочки 26, используя любое обычное фиксирующее средство (например, клей или механические фиксаторы). Так как жидкость в мешке с одним отделением может стекать под действием силы тяжести в нижний периферический край шлема 20, может быть необходимым разделение на отделения для того, чтобы обеспечить подходящую модель перемещения жидкости при ударе. Для управления потоками между отделениями могут быть использованы механизмы управления потоками между отделениями. С помощью механизмов управления потоками предотвращают перетекание жидкости из одного отделения в другое при нормальном использовании, но обеспечивают возможность перетекания жидкости из одного отделения в другое, когда шлем 20 подвергают воздействию удара. Взаимосвязь отделений может способствовать созданию равномерного давления во всех отделениях, расширяя таким образом площадь участка, на который воздействует сила при ударе. Жидкость во внутренней прокладке 24 может быть вязкой или водяной жидкостью и может оказывать демпфирующее действие при движении головы 10 потребителя относительно шлема 20, когда шлем 20 подвергают воздействию удара. Средства для управления потоками могут содержать элементы пониженной прочности в стенках, отделяющих отделения, причем стенки могут оставаться неповрежденными с точки зрения герметичности отделений при нормальном использовании, но в условиях удара элементы с пониженной прочностью могут прорываться с образованием отверстий в стенках (предоставляя таким образом возможность перетекания потока жидкости из одного отделения в другое). В альтернативном варианте исполнения может быть применена внутренняя прокладка 24 со структурой «пузырчатого» типа либо с жидким наполнителем, либо со смесью жидкости и газа, либо наполненная одним газом.

Кроме того, тонкая прокладка (не показана) из полистирола или подобного материала, приклеенная или каким-либо другим способом прикрепленная к внутренней поверхности гибкого мешка внутренней прокладки 24, может быть использована для поддержания формы и, таким образом, для распределения жидкости в мешке и в этом случае разделение мешка на отделения может стать необязательным. Может быть предусмотрен полный охват гибкого мешка тонкой прокладкой из полистирола или подобного материала.

Помимо этого, дополнительный слой, или слои (не показано), может быть проложен между оболочкой 26 и гибким мешком внутреннего слоя 24. Действительно, дополнительный слой, или слои, может также или альтернативно быть введен на внутренней поверхности гибкого мешка внутренней прокладки 24. Дополнительный слой, или слои, может быть выполнен в виде любого обычного прокладочного материала, используемого в защитных головных уборах, известного в данной области, например пеноматериала малой плотности или сочетания пеноматериалов малой и более высокой плотности.

В альтернативном варианте исполнения внутренняя прокладка 24 вместо этого может быть выполнена в виде любого обычного поглощающего энергию прокладочного материала, используемого в защитных головных уборах, известных в данной области, и гибкий мешок при этом может быть исключен вовсе. Эта внутренняя прокладка 24 может быть изготовлена из пеноматериала, обладающего присущей ему податливостью, или, в альтернативном варианте исполнения, из прокладочного материала, обычно используемого в касках для строительной промышленности. Действительно, внутренняя прокладка 24 может содержать ряд отдельных слоев или может быть сформирована в виде слоистого материала. Например, одна такая модификация включает введение двух слоев пластикового пеноматериала в сочетании с прокладкой из полистирола, причем либо оба эти слоя располагают снаружи прокладки из полистирола, либо один снаружи, а другой внутри прокладки из полистирола. Эти слои могут быть выполнены либо из пеноматериала низкой плотности, либо из сочетания пеноматериалов низкой и более высокой плотности. Из сказанного выше следует, что настоящим изобретением предусмотрено применение множества различных альтернативных вариантов исполнения и сочетаний материалов для изготовления внутренней прокладки 24.

Посредством оболочки 26 имитируют череп 16 и таким образом обеспечивают жесткую поверхность для рассеивания энергии (подобно компактной плотной кости 15 черепа 16), в то же время допуская определенную степень сжатия или разрушения для облегчения повышенного поглощения энергии (подобно губчатой кости 17 черепа 16). Путем применения обычных производственных технологий такие свойства могут быть воплощены либо в одном материале, либо в композитной или слоистой структурах. В результате испытаний были найдены