Выбрать шлем достаточно просто:

нужно исключить китайские изделия за 30$ (при первом ударе они могут разлететься на мелкие кусочки) и. искать букву "Е" в кружочке на ремешке. Но как рождаются и как испытываются шлемы, которые должны обеспечивать безопасность наших председателей?

Уже лет 40, как мотошлем обязателен по закону во многих странах, но часто решающим моментом при выборе является не столько уровень защиты, сколько оригинальный вид или раскрашивание. Однако в первую очередь при выборе шлема нужно обращать внимание на его способность как можно больше поглощать энергию удара, чтобы не доставалось председателю. А для этого шлем должен правильно деформироваться и даже частично разрушаться при ударе. Энергия удара, которая не достигает председателя, фактически уничтожает шлем. При этом один могучий направленный удар делится шлемом на несколько рассеянных и более слабых.

Следовательно, мы решили узнать, как проектируются и изготовляются шлемы, чтобы помочь вам в правильной оценке при выборе и покупке.

Мотошлем состоит из двух оболочек, изготовленных из разных материалов и исполняющих разные функции. Объединенные в процессе изготовления, они должны распределять энергию удара на максимальную площадь и одновременно поглощать ее.

Внешняя оболочка шлема – жесткая скорлупа, изготовленная из разных материалов (термопластов или композитов). Из термопластов чаще всего используется ABS (дешевый, эластичный, но требует несколько большей толщины материала) или поликарбонат (более дорогой, крепкий, допускающий меньшую толщину материала), или их разные смеси с промежуточными характеристиками.

Для композитных материалов используются волокна и ткани разного типа: стеклоткань, кевлар, карбон, которые иногда армируются металлической сеткой. Второй компонент композита – это материал, который связывает: ткань может быть предыдущее им пропитанная, он может быть нанесен вручную или автоматически. Как связывает используются полиуретановые, эпоксидные смолы или термопластики с разными присадками. Материалы, которые связывают, определяют характеристики готового изделия приблизительно на 10%. Их выбор зависит от баланса функциональности, цены, технологии производства и условий эксплуатации.

Отличия между композитной и термопластиковой оболочками – в цене, в весе изделия и объемах производства. Оболочки из термопластиков штампуются под давлением в литьевые формы, которые весьма дорогие. Оболочки из композитных материалов изготовляются по матрице, которая намного более дешево. Однако процессы в основном выполняются вручную, и стоимость начальных материалов намного более высока. К тому же объемы производства меньше, это тоже определяет высшую цену изделия из композита.

Внутренний слой шлема изготовляется, как правило, из пенопласта с добавлением разных присадок. Он может быть постоянной или переменной плотности, иногда состоит из нескольких частей. Задание внутреннего слоя – демпфирование резких перегрузок.

Процесс проектирования нового шлема начинается, прежде всего, из выбора материалов и определения сектора рынка, на который будет ориентирован продукт. Сначала делаются эскизы, потом наступает фаза моделирования в пластилине. По готовой модели делаются геометрические обмеры, по которых изготовляются штампы.

Этот традиционный способ весьма рискован, здесь все зависит только от производственного опыта, что позволяет "на глаз" оценить форму, выбрать необходимую толщину материала, чтобы шлем грамотно выполнил свои функции. Преимущество этого метода в том, что он позволяет с самого начала процесса работать с реальной физической моделью.

Два года на проект.

, Чтобы лучше понять современный компьютеризованный процесс проектирования шлема, мы посетили предприятие Omega в Тортоне, которое является частью Итало-испанской промышленной группы, которая имеет производство также в Восточной Европе и Азии.

Итальянское отделение группы занимается проектированием мото- и велошлемов. Проектирование ведется не только по внутреннему заданию компании, но и по заказу для других производителей. В Тортоне находится оборудование и лаборатории для проектирования и проведения всевозможных тестов готовой продукции. Там же проводится официальная сертификация и омологация шлемов.

Компьютерное проектирование нового шлема традиционно начинается с эскизов на бумаге. После выбора соответствующих вариантов переходят к математическому моделированию. В 3d-программах в короткое время строят математическую модель – форму будущего шлема. На экране он выглядит полностью реалистично, уже на этом этапе его можно детально визуализировать со всеми деталями и отверстиями, вплоть до наклеек, уплотнителей и вариантов раскрашивания. Потом модель-форма превращается в законченный трехмерный объект со всеми деталями.

Программы, используемые для моделирования, применяются также в аэрокосмической области и в автомобилестроении. Однако в авиации хотя и используются похожие композиты, продукция не рассчитана на выживание при авариях. Соответственно от материалов не требуется заданного поведения при разнонаправленных механических нагрузках. В автомобилестроении, напротив, применяют структуры из однородных материалов, предварительно подданных формированию из пластин. Там все подчинено одной цели: поглотить и распределить энергию удара путем запрограммированной деформации структуры.

Программы, используемые для моделирования, применяются также в аэрокосмической области и в автомобилестроении. Однако в авиации хотя и используются похожие композиты, продукция не рассчитана на выживание при авариях. Соответственно от материалов не требуется заданного поведения при разнонаправленных механических нагрузках. В автомобилестроении, напротив, применяют структуры из однородных материалов, предварительно подданных формированию из пластин. Там все подчинено одной цели: поглотить и распределить энергию удара путем запрограммированной деформации структуры.

Программы, в которых проектируется шлем, учитывают свойства и механические характеристики материалов, которые предусматривается использовать. У них предварительно вводятся статические параметры (эластичность и сопротивление изгиба, сжатию и разрыву) и динамические (удар). Виртуальные материалы с заданными определенными свойствами позволяют перейти от эстетичной трехмерной модели-формы к реалистичной модели будущего шлема. Вся структура виртуального шлема состоит из маленьких элементов, соединенных между собой и образовывающих сетку.

Для проведения виртуальных крэш-тестов симулируются условия, аналогичные испытанием при омологации. Виртуальный шлем надевают на виртуальную голову с определенными размерами и весом и потом виртуально бьют, принуждают падать и упускають на него виртуальные наковальни заданной формы. Во время этих испытаний может возникнуть необходимость изменить форму или размеры оболочки, и в этот период дизайнерам и испытателям придется работать в тесном контакте.

Когда модель начнет удовлетворять требованиям виртуальных тестов, начинается изготовление прототипа. По параметрам виртуальной модели с помощью лазера спекается порошок из нейлона и стекловолокна, и синтезируется внешняя оболочка (технология трехмерного "выращивания" объекта – прим. Перев.), Внутренний слой изготовляется фрезерованием из пенопласта. Прототип необходим для оценки эстетичных качеств будущего шлема.

На эстетичную проработку нужный от двух до 24-х месяцев (этот срок зависит от требовательности и требовательности производителя), следующие три-четыре месяца необходимо выделить для математических расчетов, потом еще два-три месяца занимает изготовление штампов для оболочки и внутреннего слоя из пенопласта. После тестирования первых образцов еще один-два месяца идет на ликвидацию просчетов и ошибок, какие неминуемые при проектировании. Корректно реализована математическая модель на 88% гарантирует соответствие промышленного образца результатам виртуальных тестов. При этом есть возможность симулировать любые деформации и повреждения всех элементов шлема, которые принимают участие в поглощении удара, и их взаимодействие между собой. В расчетах обязательно учитываются возможные производственные погрешности, такие как непостоянная плотность пенопласта внутреннего слоя или сдвига элементов друг относительно друга в процессе сборника, а также возможны вариации в дизайне изделия. Характеристики шлема у промышленного выполнения должны отвечать всем требованиям даже в наихудшем сочетании всех погрешностей и ошибок, которые неминуемо оказываются в производстве.

Крэш-тест? Обязательно!

На европейском рынке действуют нормативы Ece/onu 22 (принятые в мае 2000 года), в Америке же шлемы, которые продаются, должны отвечать требованиям DOT Ss218, которые действуют еще с 1985 года. С момента принятия DOT американские конструкторы шлемов сертифицируют свою продукцию самостоятельно. Для соответствия же нормам ECE все омологационние тесты должны проводиться под контролем представителя Министерства транспорта.

На американском рынке также действует Snell Memorial Foundation, организация, которая занимается сертификацией шлемов, требования которой превосходят нормы DOT. Удостоверение Snell не является обязательным условием для получения разрешения продажи на территории США но, однако, является официальным авторитетным техническим и коммерческим инструментом. Не так давно в США организацией National Highway Traffic Safety Administration были протестированы шлемы, взятые из торговой сети. Если шлем не проходил тест, он изымался по продаже. Результаты были опубликованы в печати (ЕС) и на официальном сайте в интернете (NHTSA. COM).

Испытания для ECE касаются всех элементов шлема, от оболочки и забрала к ремешкам и застежкам. Сначала шлем проходит геометрический контроль, для чего он надевает на "голову" соответствующего размера (испытания проводятся для каждого размера), и он должен закрыть зону, окрашенную красным цветом, которая отвечает минимальной поверхности по требованиям ECE. По регламенту Snell тестовая поверхность расположена выше, что дает несколько большую свободу в выборе формы шлема.

На следующем этапе проверяется обзорность. (Как минимум 210° по горизонтали, 45° вниз и 7° вверх.) Потом контролируется сдвиг шлема относительно председателя. Специальное устройство проворачивает шлем, для ЭССЕ допускается максимальный сдвиг на 30° вперед, для тестов по версии Snell достаточно, чтобы шлем не снимался из председателя.

Фаза испытаний на прочность начинается с проверки сопротивления боковому и продольному сжатию. После нескольких переменных циклов сдавливания контролируется геометрия шлема, которая должна остаться прежней.

Способность шлема держать удар проверяют на ударном стенде в два этапа. Сначала имитируют падение на плоскую поверхность, потом бьют специальным грузом с гранью 90°, что имитирует бордюрный камень.

Одни и те же ударные испытания повторяются с имитацией разных погодных условий. При нормальной (21° Из), низкой (–21° Из, что критически для слоя пенопласта) и высокой (50° Из, важно для внешней оболочки) температурах. Сами испытания для ЭССЕ являются одиночным ударом грузом со скоростью 7,5 м/с (27 км/ч); масса груза равняется массе "председателя", и значит, энергия удара растет с увеличением размера шлема. Для Snell (как для предыдущих ECE 22/02 и 03) проводится двойной удар, однако этот способ отображает статистически менее достоверный случай.

Проверяется также сопротивляемость материалов шлема растворителям (70% октану и 30% толуена) и специальный тест на старение, когда шлем помещается на 48 часов в специальную камеру с откалиброванным ультрафиолетовым излучением. Дополнительно проводят тесты на коррозийную стойкость в соляном тумане.

Однако основное назначение шлема – демпфирование и ослабление энергии удар

• Рекламма

  • На главную