Teste explosivo da máquina FV432. Instrumentos são vistos voando ao redor do manequim. Isso indica o perigo de equipamento solto em caso de explosão. O treinamento aumenta significativamente a probabilidade de sobreviver à detonação de uma mina ou IED. Ao mesmo tempo, as cintas de fixação e a correta colocação dos equipamentos são de suma importância, esta é a base da segurança do soldado.
Assentos à prova de explosão, muitas vezes tidos como certos, aumentam a taxa de sobrevivência de detonações de minas e IEDs. Novos desenvolvimentos no campo do reforço da proteção são considerados. Bancos com amortecimento de explosão não são um fenômeno novo, e os carros da era soviética foram equipados com bancos montados na lateral e no teto. Mas, nos últimos anos, tecnologias e projetos têm se desenvolvido com rapidez especial nessa área, junto com o desenvolvimento de veículos protegidos contra minas, que se tornaram comuns no campo de batalha
Até recentemente, sem dúvida, todas as atenções estavam voltadas para soluções de proteção contra minas e artefatos explosivos improvisados (IEDs) do veículo, e não das pessoas dentro dele, já que é óbvio que evitar que um carro seja perfurado é o mais importante e imperativo exigência em caso de detonação. …
As estatísticas das hostilidades no Iraque e no Afeganistão mostram que os veículos se tornaram mais protegidos e tenazes, o número de feridos e mortos em grande parte diminuiu. No entanto, de fato, o número de alguns tipos de lesões aumentou e o número de mortes devido a efeitos secundários permanece surpreendentemente alto, mesmo em carros equipados com bancos de absorção de energia elementares.
Um dos problemas mais importantes e urgentes nessa área é o chamado "efeito de arremesso", causado pela enorme aceleração negativa de um carro lançado ao ar e depois aterrissando abruptamente de volta ao solo.
As estatísticas de vítimas são sempre classificadas, mas evidências anedóticas de médicos no Afeganistão indicaram que o número de mortes diminuiu, mas os hospitais de campo e as instalações médicas convencionais continuaram a fornecer uma grande quantidade de fisioterapia e tratamento apropriado para os sobreviventes. Os médicos ajudaram os militares a lidar com lesões nas costas, músculos e articulações, que passaram algum tempo despercebidas, pois os soldados simplesmente não sobreviviam nesses casos.
Assentos modernos à prova de explosão estão disponíveis em uma ampla variedade de tipos e designs. Em geral, os primeiros projetos bem-sucedidos foram os assentos padrão da tripulação fixados nas laterais ou no teto do veículo. Eles reduziram a força de impacto decorrente da deformação da parte inferior do carro e agindo diretamente sobre a pessoa sentada.
A este respeito, uma abordagem diferente pode ser ilustrada com o exemplo de um assento, que é estruturalmente denominado Assento Dinâmico Suspenso, desenvolvido pela Autoflug. A empresa possui uma vasta experiência com linhas de paraquedas e neste projeto, busca isolar o soldado da onda de choque e objetos soltos dentro do veículo pendurando o assento em cintos tensores com bobinas inerciais. Outras poltronas desse tipo também usam amarrações de tecido e corda, pois não transmitem forças de compressão, que são muito bem transmitidas pelo metal.
Até sete tiras podem proteger o assento do Autoflug, permitindo liberdade de movimento e ajuste, protegendo o soldado da explosão direta. O usuário é preso no assento por cintos de segurança de quatro pontos e faixas para as pernas, que, em caso de explosão, servem para proteger os membros que se movem para cima, o que pode resultar em ferimentos e lesões adicionais.
Deve ser entendido que os cintos de segurança são uma parte absolutamente essencial da estrutura do assento e se eles não forem confortáveis ou difíceis de jogar sobre a armadura ou equipamento, os soldados não os usarão e, se detonados, perderão instantaneamente os benefícios de qualquer explosão -assento à prova de água.
Essas estruturas suspensas ainda são populares e difundidas, especialmente em veículos pesados, como tanques de batalha principais (MBT). Na maioria dos casos, esses carros não obtêm muita aceleração, a menos que explodam com cargas muito altas. A liberdade de movimento que eles permitem durante a operação normal pode causar sensações incomuns no início, pois é óbvio que os controles da máquina são estáticos, e o usuário pode se mover em relação a eles, mas a tripulação se acostuma rapidamente com essa liberdade de movimento.
No entanto, o problema se torna muito mais complexo para veículos menores, onde os projetistas normalmente enfrentam dois grandes desafios. Em primeiro lugar, a massa mais baixa significa que o impacto da explosão é muito mais forte e, portanto, mais forças devem ser reduzidas e, em segundo lugar, sendo menores, os assentos devem ser instalados em uma superfície de apoio relativamente pequena.
No entanto, há um enorme trabalho em andamento ao redor do mundo para desenvolver as cadeiras correspondentes e as recompensas financeiras para eles são muito significativas devido ao fato de que os Estados Unidos, entre outros países, têm um forte desejo de substituir todas as cadeiras de sua enorme frota de veículos blindados, como HMMWVs com versões à prova de explosão. Esta não é uma tarefa fácil, de acordo com especialistas, já que tais veículos têm volume interno limitado até certo ponto, e aproximadamente 7,5 polegadas de espaço sob o assento precisarão ser usados de forma muito eficaz para fornecer um nível aceitável de proteção. No entanto, os testes realizados no âmbito deste programa mostraram que este problema tem solução.
Quando o Reino Unido começou a considerar a transferência do agora onipresente Chacal das forças puramente especiais para a infantaria regular no Afeganistão, foram concedidos contratos a Supacat e Jankel Armouring para tratar dessas questões no tipo de veículo mais comprovado. O diretor administrativo da Jankel, Andrew Jankel, disse que a empresa estava inicialmente envolvida apenas na garantia de reservas e queria comprar assentos pré-fabricados, mas a pesquisa de mercado e a experiência no fornecimento de tais produtos (altamente negativa) encorajaram a empresa a desenvolver seu próprio projeto.
Esses assentos foram projetados com prazos apertados e testados de forma explosiva com sucesso. Sob a designação de JBAS (Jankel Blast Attenuating Seats) foram aprovados e aceitos para o programa de modernização urgente da empresa.
Eram assentos de absorção de choque relativamente simples, montados no chão, nos quais o espaço sob os assentos era usado para suavizar o movimento para cima e reduzir o impacto da explosão sobre os assentos.
Jankel continuou a desenvolver o design que levou à família de assentos Blastech em 2009. Esses assentos estão disponíveis em uma variedade de opções com diferentes montagens para uma ampla variedade de veículos. A variante Chacal, conhecida como Série F, tem uma base “anti-submarina” que evita que a pessoa sentada escorregue para fora de seu arnês de quatro pontos; o assento é ajustável para frente e para trás, em altura e rotação. Um assento dobrável também está disponível para aumentar o espaço interior do carro.
Uma opção de montagem no teto ou na popa está disponível sob a designação da série R, projetada principalmente para soldados sentados na popa e vem de fábrica com uma base dobrável. A série E para veículos de engenharia (desenvolvida para o veículo de compensação British Talisman JCB) tem proteção anti-explosão como o resto dos assentos, mas esta variante adiciona uma suspensão pneumática integrada para mitigar tremores ao dirigir em terrenos acidentados, principalmente esses veículos operar.
Por fim, a última opção é a série X, que inclui várias opções, como encosto rebatível, grande regulagem de altura das posições retraída e de tiro, além de opções de instalação em torre, popa, com fixação nas laterais e na parte inferior.
Todos os assentos geralmente oferecem a mesma proteção contra explosão, mas são projetados para diferentes requisitos de custo e peso ou pegada. Enquanto Jankel mantém o nível de proteção dos assentos oferecidos em segredo, é claro que eles podem suportar acelerações de pico superiores a 2.000 G em 2 milissegundos, transferindo apenas uma fração dessas cargas para a pessoa sentada.
A explosão é absorvida por um “cartucho de enfraquecimento” cheio de gás e trilhos que permitem que a máquina se mova para cima no espaço sob o assento enquanto o cartucho suaviza a onda de choque a um nível aceitável. O gerente de vendas de Jankel, Daniel Crosby, no entanto, disse que os assentos da Blastech são caracterizados por ajuste automático de peso e função de reinicialização.
Jankel desenvolveu ferramentas analíticas avançadas para simular o impacto de uma explosão nas poltronas da família Blastech; Isso pode ser visto no exemplo dos assentos instalados no Supacat Jackal (acima). A empresa também possui seus próprios manequins instrumentais e um suporte de choque para confirmar cálculos de computador.
Ajuste de peso
Crosby argumenta que os primeiros assentos de explosão foram projetados principalmente para soldados de infantaria bastante grandes, mas como a ameaça de IEDs aumentou e cada teatro de operações atualmente enfrenta essa ameaça, a abordagem de tamanho único não se justifica. Em suma, os soldados com uma massa maior correm o risco de não receber proteção suficiente, pois o carro salta sob eles e o assento pode capotar no final do curso, enquanto o oposto é verdadeiro para os soldados mais leves. Além disso, o tamanho e o peso de um soldado podem oscilar devido à presença de coletes à prova de balas, bolsas de cintura ou outro equipamento.
Para resolver este problema, os assentos da Blastech foram equipados com ajuste automático de peso. A pessoa sentada pode usar a alavanca para definir o nível de redução da força do impacto da onda de choque que é ideal para sua massa.
A função de reinicialização é um recurso patenteado do assento que absorve ondas de choque ascendentes deslizando sobre os trilhos e recarrega a cápsula de amortecimento para absorver as forças de lançamento secundárias, fornecendo proteção em ambos os eixos. Na verdade, isso permite pelo menos 160 por cento do espaço sob o assento, disse Crosby.
Os assentos estão disponíveis com correias de carretel inercial, quatro ou cinco pontos, ou correias de tecido fixo.
Jankel realizou extensos testes de queda em seus assentos, destacando o impacto da onda de choque. Eles provaram ser excelentes quando instalados em uma variedade de máquinas operando em pontos quentes. A empresa também desenvolveu testes avançados auxiliados por computador para validar modelos CAD e prever pontos fracos, com resultados avaliados por Crosby como muito próximos aos dos testes de explosão em campo.
Os assentos são reutilizáveis e contêm chips de controle para verificação de danos. No entanto, algumas verificações simples devem ser realizadas diariamente para fazer o login no perfil do usuário, a fim de garantir um feedback adequado. A Jankel disse que desenvolveu uma série de kits de reposição para consertar os assentos e mantê-los em boas condições de funcionamento.
Outro membro do mercado de assentos explosivos é a Creation UK, cujo desejo de liberar seu assento no início de 2010 era muito semelhante ao de Jankel.
O CTO Robin Hall diz que a empresa ficou desencantada com os designs e fabricantes existentes que forneceram os assentos para o Ranger. A Creation criou este veículo em parceria com a Universal Engineering e, em seguida, usou essa experiência para desenvolver seu veículo de patrulha leve Zephyr.
“Simplesmente não conseguimos encontrar um assento com o peso e o desempenho certos”, disse ele, acrescentando que “os projetos existentes também pareciam bastante caros”.
Como resultado, a Creation começou a projetar sua própria cadeira para computador usando o software Catia v5, com base no trabalho que a Iliac Design havia feito em assentos ortopédicos e osteopáticos. Davis disse que os testes iniciais da maquete da estrutura de aço durante os dois testes de detonação de acordo com o STANAG 4569 Nível 2 "não combinaram exatamente" com a análise do computador, então a empresa está preparando sua própria bancada de teste para continuar os testes de impacto e refinar eles, bem como o desenvolvimento e validação do método dos elementos finitos e análise dinâmica.
A estrutura principal final é feita de alumínio (para reduzir o peso) e usa molas, amortecedores e um amortecedor de borracha para reduzir os efeitos de uma explosão. A mola e o amortecedor são produtos prontos para uso, mas todo o resto é feito sob medida.
Hall se recusou a nomear o nível de proteção que os assentos fornecem, mas disse que eles passaram em testes de estilhaçamento. Os testes confirmaram os cálculos de falha gradual dessas poltronas e “é bastante claro que em caso de explosão, a poltrona cumprirá sua função”.
Ele disse que o projeto é baseado em peças não deformáveis, então ele poderia realmente ser ajustado e reconstruído após o uso “normal”, incluindo acidentes rodoviários e “saltos de pontes”, sem qualquer manutenção ou reparo. Na posição normal, o assento é instalado nos trilhos na posição superior do curso de trabalho; com um forte impacto, ele se moverá ligeiramente ao longo deles, mas depois retornará à sua posição original. Hall explicou que isso o torna eficaz para explodir e ser arremessado com força.
O banco é projetado para uso repetido e após a detonação, o banco é verificado com um goniômetro angular para garantir que os componentes principais não sejam dobrados e, de outra forma, não necessitem de manutenção.
O amortecedor é estruturalmente semelhante aos amortecedores emprestados da suspensão de carros de passeio e "deve suportar a vida útil do assento" sem questionar. As almofadas do assento são presas com tiras de velcro e, portanto, são fáceis de substituir.
Hall disse que o assento foi desenvolvido com base em informações do Dstl (Laboratório de Ciência e Tecnologia de Defesa), que propôs um suporte para o quadril e cintos Securon de quatro pontos de 3 polegadas de largura, ambos incluídos no projeto. Steve Burgis da Dstl também ajudou com o design do encosto, que agora pode ser usado confortavelmente com o equipamento ou até mesmo removido se um soldado se sentir desconfortável usando um colete à prova de balas durante viagens prolongadas. Os assentos Creation podem ser montados em vários lugares nos veículos, na direção de deslocamento ou perpendiculares a ela. Hall explicou que, estruturalmente, os assentos são quase idênticos, mas são instalados em um sobrechassi que tem anexos na parte inferior, nas laterais ou no teto.
O desenvolvimento e os testes explosivos já foram concluídos.
No entanto, se necessário, algumas modificações podem ser feitas no futuro. Por exemplo, em teoria eles poderiam ser protegidos por invólucros à prova de balas se instalados em um carro aberto, mas isso não deveria ser necessário, uma vez que as máquinas devem ser suficientemente protegidas em qualquer caso.
Hall disse que os apoios para os pés também poderiam ser incluídos no assento. Por enquanto, ele acredita que eles são desnecessários devido ao fato de que o Zephyr e o Ranger têm fundos duplos para absorver parte da energia da onda de choque, e que mesmo estruturas dobráveis prejudicarão o acesso e reduzirão o espaço interior.
Assentos à prova de explosão da Criação instalados em uma máquina Zephyr. O fundo duplo elimina a necessidade de apoios para os pés, mas como eles são fixados nas laterais, os assentos têm apoios de cabeça passivos
Bancos da série Jankel BLASTech
Os assentos Jankel podem ser equipados com apoios para os pés, mas a empresa também desenvolveu seu painel de piso J-PAD (Dispositivo de Atenuação de Pulso Jankel), que é instalado diretamente na frente do assento e absorve a energia de choque que pode danificar as canelas de uma pessoa sentada.
David Kiernan, porta-voz dos assentos à prova de explosão dos EUA, Global Seating Solutions (GSS), disse que “os apoios para os pés estão causando muita controvérsia na indústria; temos vários designs e fazemos o nosso melhor para torná-los confortáveis e eficientes de usar. Os apoios para os pés fixos dificultam a entrada e a saída e podem causar lesões, pois ficam no espaço entre o estribo e a parte inferior. No momento da explosão embaixo do carro, o fundo começa a se mover primeiro e então a perna (pé) pode ser quebrada."
“Desenvolvemos dois pedais que foram bem recebidos pelos usuários. Alguns possuem elementos dobráveis, os segundos são acionados quando detonados e retiram as pernas da pessoa sentada por baixo. Se a posição, uso e operação do apoio para os pés não forem bem pensados, então, se a força não for aplicada corretamente na pessoa sentada, isso pode causar alguns problemas no momento da explosão."
A parte oposta da pessoa - a cabeça também força o desenvolvimento de diferentes apoios de cabeça, embora os designers já ofereçam muitos apoios de cabeça diferentes para evitar a rotação desnecessária da cabeça no capacete durante uma detonação. Eles são especialmente necessários para soldados sentados perpendicularmente ao movimento e, portanto, especialmente propensos a lesões no pescoço, nas costas ou na coluna, portanto, os assentos localizados na parte traseira são equipados com restrições de haste ou arco.
O Battlesafe 208 da empresa australiana Stratos Seating é um bom exemplo desse estilo um tanto rudimentar de proteção com seus para-lamas laterais que restringem o movimento da cabeça e dos ombros. Além dessa solução passiva, sabe-se que pelo menos um fabricante no mercado está testando um sistema de airbag.
Kiernan acrescentou que “os apoios de cabeça ativos têm suas vantagens em acidentes e explosões. Existem várias soluções, e os airbags são uma delas, mas aqui você tem que lidar com um problema bastante complexo, o mecanismo sensorial. Qualquer acionamento de airbag na hora errada pode ter consequências graves, mas quando operados com precisão, constituem um excelente sistema de segurança."
“Existem várias maneiras mecânicas de adicionar um encosto de cabeça ativo a um conjunto de assento, que dependem muito do evento real e do movimento da pessoa sentada dentro do assento”, acrescentou. "Os airbags mostram um grande potencial em outras áreas, como cintos de segurança com almofada de ar ou bancos com amortecimento de impacto lateral."
A GSS possui diversos designs de assentos e seu projeto mais recente é uma família de assentos com cintos de cinco pontos integrados, designada XYZVR Geração II, desenvolvida em colaboração com a Techno Sciences Inc (TSI). XYZVR significa proteção X, Y e Z, redução de vibração (vibração) e proteção contra capotamento.
O TSI tem ampla experiência no desenvolvimento de assentos de aeronaves, como os assentos de tripulação adaptados ao SH-60 Seahawk da Marinha dos EUA. Esses assentos são equipados com recursos antivibração ativos para melhorar o conforto. Esta tecnologia, baseada na absorção de energia magnetoreológica adaptativa, foi incorporada nas mais recentes poltronas XYZVR.
Essencialmente, a tecnologia magnetoreológica funciona da mesma maneira que a suspensão ativa encontrada em alguns carros para obter um movimento mais estável com o toque de um botão. Quando uma corrente elétrica passa por um amortecedor líquido com limalhas de metal, a resistência pode ser aumentada ou diminuída, se necessário.
Kiernan explicou: “Nosso sistema aceita massas diferentes para um impulso de choque conhecido e, se o impulso mudar, ele pode alterar o nível de proteção. Num futuro muito próximo, teremos um sistema que se ajustará ao peso da pessoa sentada, reagirá à aceleração do carro e minimizará as vibrações do carro transmitidas ao corpo humano.”
Os assentos são reutilizáveis e os assentos individuais foram submetidos a vários testes explosivos. "Uma vez ativado, apenas um elemento precisa ser substituído e essa substituição leva muito pouco tempo."
Certa vez, eles tentaram introduzir essa tecnologia nos veículos de combate EFV do Corpo de Fuzileiros Navais, mas o programa foi encerrado. Outros assentos do GSS já estão instalados em veículos militares leves e pesados LHTV e veículos MRAP.
Apesar de todo esse trabalho, uma fonte da empresa de veículos militares Force Protection disse que há um enorme espaço para melhorias, mas a grande maioria dos fabricantes de assentos não tem acesso a muitos dados sobre o impacto dos bombardeios de veículos. Portanto, eles investigam de forma independente os efeitos diretos no assento e na pessoa sentada.
Ele acredita que os fabricantes de veículos e sistemas de proteção podem começar a trabalhar juntos no futuro por meio de uma ampla troca de dados de teste de explosivos.
Kiernan, da GSS, concordou, esclarecendo que, idealmente, o design deve começar no nível do usuário e progredir para níveis superiores. No estado atual das coisas, eles primeiro projetam o carro e, em seguida, instalam os bancos nele. Ele disse que “se tivéssemos um fabricante que quisesse construir um caminhão com base em soluções de sobrevivência ideais, isso seria ótimo. Mas, na realidade, estamos trabalhando com o espaço que nos é alocado e somos obrigados a fazer o assento mais eficiente e seguro dentro desses limites."
