Capacetes militares modernos não melhor na protecção da onda de explosão do que projectos históricos

Os coordenadores biomedicáveis de Duke University demonstraram que, apesar dos avanços significativos na protecção da balística e dos impactos sem corte, os capacetes militares modernos estão não melhor em proteger o cérebro das ondas de choque criadas por explosões próximas do que suas contrapartes da Primeira Guerra Mundial. E um modelo em particular, o capacete francês de Adrian, projectos melhor do que modernos realmente executados na protecção das explosões aéreas.

A pesquisa podia ajudar a melhorar a protecção de explosão dos capacetes futuros com da escolha de materiais diferentes, da estratificação de materiais múltiplos da impedância acústica diferente, ou da alteração de sua geometria.

Os resultados apareceram em linha o 13 de fevereiro no jornal PLOS UM.

Quando nós encontramos que todos os capacetes forneceram um montante substancial de protecção contra a explosão, nós fomos surpreendidos encontrar que os 100 capacetes dos anos de idade executaram assim como como os modernos. Certamente, alguns capacetes históricos executaram melhor em alguns aspectos.”

Joost 't Op Eynde, aluno de doutoramento da engenharia biomedicável no duque e primeiro autor do estudo

Os pesquisadores têm começado somente recentemente a estudar os danos cerebrais que uma onda de choque pode causar no seus próprios -- e para a boa razão. Os capacetes foram projectados originalmente proteger dos objetos penetrantes como balas e metralha, e as ondas de explosão matarão com o traumatismo pulmonar muito antes que causarem mesmo os danos cerebrais menores.

Com o advento da armadura, contudo, os pulmões dos soldados são protegidos muito mais de explosões do que se usaram para ser. Isto causou a incidência do traumatismo pulmonar que segue uma explosão para deixar cair distante abaixo daquela dos ferimentos do cérebro ou da espinha em conflitos militares modernos, apesar da diferença na tolerância da explosão.

Quando houver os estudos que sugerem capacetes modernos fornece um grau de protecção das ondas de choque, nenhum capacete actualmente distribuído estêve projectado especificamente para a protecção de explosão. E porque soldados que experimentam hoje ondas de choque ao vestir a armadura não seja todo o que diferente dos soldados 100 anos há que experimentam ondas de choque quando nas trincheiras, 't Op Eynde decidiu ver se aqueles projectos velhos ofereceram quaisquer lições a ser aprendidas.

“Este estudo é, para o melhor do nosso conhecimento, o primeiro para avaliar as capacidades protectoras destes capacetes históricos do combate contra explosões,” disse 't Op Eynde.

Trabalhando com Cameron “Dale” baixo, o professor da pesquisa do associado da engenharia biomedicável no duque, 't Op Eynde criou um sistema para testar o desempenho de capacetes da Primeira Guerra Mundial do Reino Unido/Estados Unidos (Brodie), do França (Adrian), da Alemanha (Stahlhelm) e de uma variação actual do combate dos Estados Unidos (capacete avançado do combate).

Os pesquisadores tomaram as voltas que colocam capacetes diferentes na cabeça de um manequim equipada com os sensores da pressão em vários lugar. Colocaram então a cabeça directamente debaixo de uma câmara de ar de choque, que estêve pressurizada com hélio até que uma explosão da parede da membrana, liberando o gás em uma onda de choque. Os capacetes foram testados com as ondas de choque da força de variação, cada um que corresponde a um tipo diferente de projectil de artilharia alemão que explode de uma distância de um a cinco medidores afastado.

A quantidade de pressão experimentada na coroa da cabeça foi comparada então às cartas do risco da lesão cerebral criadas em estudos precedentes. Quando todos os capacetes forneceram a cinco--decuplamente à redução no risco para o sangramento moderado do cérebro, o risco para alguém que veste um capacete de “Adrian” do francês circa-1915 era menos do que para alguns dos outros capacetes testados, incluindo o capacete avançado moderno do combate.

“O resultado é intrigante porque o capacete francês era manufacturado usando materiais similares como suas contrapartes alemãs e britânicas, e teve mesmo uma parede mais fina,” disse 't Op Eynde. “A diferença principal é que o capacete francês teve uma crista sobre sua coroa. Quando foi projectada deflexionar a metralha, esta característica pôde igualmente deflexionar ondas de choque.”

Igualmente pôde-se ser que, porque o sensor da pressão foi montado directamente sob a crista, a crista forneceu uma primeira camada adicional refletindo a onda de choque. E o capacete francês não mostrou a mesma vantagem em sensores da pressão em nenhum outro lugar. Para lugar tais como as orelhas, o desempenho pareceu ser ditado pela largura da borda do capacete e apenas quanto da cabeça cobriu realmente.

Quanto para ao capacete moderno, 't Op Eynde teoriza que sua estrutura mergulhada pôde ser importante em seu desempenho. Porque uma onda de choque é reflectida todas as vezes encontra um material novo com uma impedância acústica diferente, a estrutura mergulhada do capacete moderno pôde contribuir a sua protecção de explosão.

Mas nenhuma matéria que o capacete foi testado, os resultados indicou claramente que os capacetes puderam jogar um papel especialmente importante na protecção contra o traumatismo explosão-induzido suave do cérebro. De acordo com os pesquisadores, estes mostras sozinhas encontrando a importância de continuar este tipo de pesquisa projectar os capacetes que podem melhor absorver ondas de choque das explosões aéreas próximas.

“A diferença uma crista simples ou uma borda mais larga pode fazer na protecção de explosão, mostras apenas como importante esta linha de pesquisa poderia ser,” disse 't Op Eynde, que veio inicialmente ao duque em uma bolsa de estudos da fundação educacional americana belga, que foi estabelecida com os fundos dos esforços de relevo americanos em Bélgica durante a Primeira Guerra Mundial. “Com todos os materiais e capacidades que modernos da fabricação nós possuímos hoje, nós devemos poder fazer melhorias no projecto do capacete que protege das ondas de explosão melhor do que capacetes hoje ou 100 anos há.”

Source:
Journal reference:

Op ‘t Eynde, J., et al. (2020) Primary blast wave protection in combat helmet design: A historical comparison between present day and World War I. PLOS ONE. doi.org/10.1371/journal.pone.0228802.