Prova esplosiva della macchina FV432. Gli strumenti sono visti volare intorno al manichino. Questo indica il pericolo di apparecchiature allentate in caso di esplosione. L'addestramento aumenta significativamente la probabilità di sopravvivere a una mina o a una detonazione di IED. Allo stesso tempo, le cinghie di fissaggio e il corretto posizionamento dell'attrezzatura sono di fondamentale importanza, questa è la base della sicurezza del soldato.
I sedili antideflagranti, spesso dati per scontati, aumentano il tasso di sopravvivenza delle mie detonazioni e degli IED. Sono presi in considerazione i nuovi sviluppi nel campo del rafforzamento della protezione. I sedili antideflagranti non sono un fenomeno nuovo e le auto dell'era sovietica erano dotate di sedili sul tetto e laterali. Ma negli ultimi anni, tecnologie e design si sono sviluppati particolarmente rapidamente in quest'area, insieme allo sviluppo di veicoli protetti dalle mine, che sono diventati comuni sul campo di battaglia
Fino a poco tempo, tutta l'attenzione era indubbiamente concentrata sulle soluzioni per proteggere dalle mine e dagli ordigni esplosivi improvvisati (IED) del veicolo, e non dalle persone al suo interno, poiché è ovvio che prevenire la foratura di un'auto è la cosa più importante e più imperativa requisito in caso di detonazione. …
Le statistiche delle ostilità in Iraq e Afghanistan mostrano che i veicoli sono diventati più protetti e tenaci, il numero dei feriti e dei morti per la maggior parte è diminuito. Tuttavia, di fatto, il numero di alcuni tipi di lesioni è aumentato e il numero di decessi per effetti secondari rimane sorprendentemente alto, anche nelle auto dotate di sedili elementari ad assorbimento di energia.
Uno dei problemi più importanti e urgenti in quest'area è il cosiddetto "effetto lancio" causato dall'enorme accelerazione negativa di un'auto lanciata in aria per poi riatterrare bruscamente a terra.
Le statistiche sulle vittime sono sempre classificate, ma le prove aneddotiche dei medici in Afghanistan hanno indicato che il numero di morti è diminuito, ma gli ospedali da campo e le strutture mediche tradizionali hanno continuato a fornire una grande quantità di fisioterapia e cure adeguate ai sopravvissuti. I medici hanno aiutato i militari a far fronte a lesioni alla schiena, ai muscoli e alle articolazioni, che sono passate inosservate per qualche tempo, poiché i soldati semplicemente non sono sopravvissuti in questi casi.
I moderni sedili antideflagranti sono disponibili in un'ampia varietà di tipi e design. In generale, i primi progetti di successo erano sedili per l'equipaggio standard fissati ai lati o al tetto del veicolo. Riducevano la forza d'urto derivante dalla deformazione del fondo dell'auto e agendo direttamente sulla persona seduta.
A tal proposito, un diverso approccio può essere illustrato con l'esempio di un sedile, che strutturalmente è un cosiddetto Suspended Dynamic Seat, sviluppato da Autoflug. L'azienda ha una vasta esperienza con le linee di paracadute e in questo progetto cerca di isolare il soldato dall'onda d'urto e dagli oggetti sciolti all'interno del veicolo appendendo il sedile su cinghie di tensionamento con bobine inerziali. Altri sedili di questo tipo utilizzano anche legature in tessuto e corda, poiché non trasmettono forze di compressione, che sono trasmesse molto bene attraverso il metallo.
Fino a sette cinghie possono fissare il sedile Autoflug, consentendo libertà di movimento e regolazione proteggendo il soldato dall'esplosione diretta. L'utente è trattenuto sul sedile da cinture di sicurezza a quattro punti e cosciali, che, in caso di esplosione, servono a fissare gli arti che si muovono verso l'alto, il che potrebbe causare ulteriori lesioni e lesioni.
Va inteso che le cinture di sicurezza sono una parte assolutamente essenziale della struttura del sedile e se non sono comode o difficili da gettare sopra l'armatura o l'equipaggiamento, i soldati non le indosseranno e, se fatte esplodere, perderanno istantaneamente i benefici di qualsiasi esplosione -a prova di sedile.
Tali strutture sospese sono ancora popolari e diffuse, soprattutto nei veicoli pesanti, come i carri armati principali (MBT). Tali auto nella maggior parte dei casi non ottengono molta accelerazione, a meno che non vengano fatte esplodere con cariche molto grandi. La libertà di movimento che consentono durante il normale funzionamento può inizialmente causare sensazioni insolite, poiché è ovvio che i comandi della macchina sono statici e l'utente può muoversi rispetto ad essi, ma l'equipaggio si abitua rapidamente a questa libertà di movimento.
Tuttavia, il problema diventa molto più complesso per i veicoli più piccoli, dove i progettisti in genere devono affrontare due grandi sfide. In primo luogo, la massa inferiore significa che l'impatto dell'esplosione è molto più forte e quindi devono essere ridotte più forze, e, in secondo luogo, essendo più piccole, le sedi devono essere installate su una superficie di appoggio relativamente piccola.
Tuttavia, c'è un'enorme quantità di lavoro in corso in tutto il mondo per sviluppare i sedili corrispondenti e le ricompense finanziarie per loro sono molto significative a causa del fatto che gli Stati Uniti, tra gli altri paesi, hanno un forte desiderio di sostituire tutti i sedili della sua vasta flotta di veicoli corazzati come gli HMMWV con versioni antideflagranti. Questo non è un compito facile, secondo gli esperti, poiché tali veicoli hanno un volume interno limitato in una certa misura e circa 7,5 pollici di spazio sotto il sedile dovranno essere utilizzati in modo molto efficace per fornire un livello di protezione accettabile. Tuttavia, i test effettuati nell'ambito di questo programma hanno dimostrato che questo problema ha una soluzione.
Quando il Regno Unito ha iniziato a considerare il trasferimento dell'ormai onnipresente Jackal dalle forze puramente speciali alla fanteria regolare in Afghanistan, sono stati assegnati contratti a Supacat e Jankel Armouring per affrontare questi problemi su probabilmente il tipo di veicolo più collaudato. L'amministratore delegato di Jankel, Andrew Jankel, ha affermato che la società inizialmente era coinvolta solo nel garantire le prenotazioni e voleva acquistare sedili prefabbricati, ma le ricerche di mercato e l'esperienza nella fornitura di tali prodotti (altamente negativa) hanno incoraggiato l'azienda a sviluppare il proprio design.
Questi sedili sono stati progettati con scadenze ravvicinate e testati con successo in modo esplosivo. Con la denominazione JBAS (Jankel Blast Attenuating Seats) sono stati approvati e accettati per l'urgente programma di modernizzazione dell'azienda.
Si trattava di sedili ammortizzanti a pavimento relativamente semplici, in cui lo spazio sotto i sedili veniva utilizzato per ammorbidire il movimento verso l'alto e ridurre l'impatto dell'esplosione sul sedile.
Jankel ha continuato a sviluppare il design che ha portato alla famiglia di sedute Blastech nel 2009. Questi sedili sono disponibili in una varietà di opzioni con diversi supporti per un'ampia varietà di veicoli. La variante Jackal, nota come Serie F, ha una base “antisommergibile” che impedisce alla persona seduta di scivolare fuori dall'imbracatura a quattro punti; il sedile è regolabile avanti e indietro, in altezza e rotazione. È disponibile anche un sedile ribaltabile per aumentare lo spazio interno dell'auto.
Un'opzione di montaggio sul tetto o a poppa è disponibile con la designazione della serie R, progettata principalmente per i soldati seduti a poppa e viene fornita di serie con una base pieghevole. La serie E per veicoli di ingegneria (sviluppata per il veicolo di sgombero britannico Talisman JCB) ha una protezione anti-esplosione come il resto dei sedili, ma questa variante aggiunge una sospensione pneumatica integrata per mitigare le vibrazioni durante la guida su terreni accidentati, che questi veicoli principalmente operare su.
Infine, l'ultima opzione è la serie X, che include diverse opzioni, come uno schienale ribaltabile, un'ampia regolazione in altezza per le posizioni di riposo e di sparo, oltre alle opzioni per l'installazione nella torre, a poppa, con attacco ai lati e al fondo.
Tutti i sedili offrono generalmente la stessa protezione contro le esplosioni, ma sono progettati per requisiti di costo, peso o ingombro diversi. Sebbene Jankel mantenga segreto il livello di protezione offerto dai sedili, è chiaro che possono resistere a picchi di accelerazione superiori a 2000 G in 2 millisecondi, trasferendo solo una frazione di questi carichi alla persona seduta.
L'esplosione viene assorbita da una "cartuccia di indebolimento" riempita di gas e da binari che consentono alla macchina di spostarsi verso l'alto nello spazio sotto il sedile mentre la cartuccia ammorbidisce l'onda d'urto a un livello accettabile. Il direttore delle vendite di Jankel, Daniel Crosby, tuttavia, ha affermato che i sedili Blastech sono caratterizzati dalla regolazione automatica del peso e dalla funzione di ripristino.
Jankel ha sviluppato strumenti analitici avanzati per simulare l'impatto di un'esplosione sui sedili della famiglia Blastech; Questo può essere visto nell'esempio dei sedili installati nel Supacat Jackal (sopra). L'azienda ha anche i propri manichini strumentali e uno shock stand per confermare i calcoli del computer.
Regolazione del peso
Crosby sostiene che i primi sedili esplosivi erano progettati principalmente per soldati di fanteria abbastanza grandi, ma poiché la minaccia degli IED è aumentata e ogni teatro delle operazioni attualmente affronta questa minaccia, l'approccio unico per tutti non mi giustifica. Insomma, i soldati con una massa maggiore rischiano di non ricevere una protezione sufficiente, in quanto l'auto rimbalza sotto di loro e il sedile può ribaltarsi a fine corsa, mentre è vero il contrario per i soldati più leggeri. Inoltre, le dimensioni e il peso di un soldato possono variare a causa della presenza di giubbotti antiproiettile, marsupi o altre attrezzature.
Per risolvere questo problema, i sedili Blastech sono stati dotati di regolazione automatica del peso. La persona seduta può utilizzare la leva per impostare il livello di riduzione della forza dell'impatto dell'onda d'urto ottimale per la sua massa.
La funzione di ripristino è una funzione brevettata del sedile che assorbe l'onda d'urto verso l'alto scorrendo su binari e quindi ricarica la capsula del cuscino per assorbire le forze di lancio secondarie fornendo protezione su entrambi gli assi. Ciò consente effettivamente almeno il 160 percento dello spazio sotto il sedile, ha affermato Crosby.
I sedili sono disponibili con cinghie a bobina inerziale, a quattro o cinque punti, o con cinghie intrecciate fisse.
Jankel ha effettuato test di caduta approfonditi sui loro sedili, staccando l'impatto dell'onda d'urto. Si sono dimostrati eccellenti se installati su una varietà di macchine che operano in punti caldi. L'azienda ha inoltre sviluppato test avanzati assistiti da computer per convalidare i modelli CAD e prevedere i punti deboli, con risultati che Crosby ha valutato molto vicini a quelli dei test di esplosione sul campo.
I sedili sono riutilizzabili e contengono chip di controllo per verificare la presenza di danni. Tuttavia, è necessario eseguire quotidianamente alcuni semplici controlli per accedere al profilo utente al fine di garantire un feedback adeguato. Jankel ha affermato di aver sviluppato una serie di kit di sostituzione per riparare i sedili e mantenerli in buone condizioni.
Un altro membro del mercato dei sedili esplosivi è Creation UK, il cui desiderio di rilasciare il proprio sedile all'inizio del 2010 era molto simile a quello di Jankel.
Il CTO Robin Hall afferma che la società era delusa dai progetti e dai produttori esistenti che fornivano i sedili per il Ranger. Creation ha creato questo veicolo in collaborazione con Universal Engineering, quindi ha utilizzato questa esperienza per sviluppare il suo leggero veicolo di pattuglia Zephyr.
"Non siamo riusciti a trovare un sedile con il giusto peso e prestazioni", ha detto, aggiungendo che "anche i design esistenti sembravano piuttosto costosi".
Di conseguenza, Creation ha iniziato a progettare il proprio sedile per computer utilizzando il software Catia v5, basato sul lavoro che Iliac Design aveva svolto su sedili ortopedici e osteopatici. Davis ha affermato che i test iniziali del mockup del telaio in acciaio durante i due test di esplosione in conformità con STANAG 4569 Livello 2 "non corrispondevano esattamente" con l'analisi del computer, quindi l'azienda sta preparando il proprio banco di prova per continuare i test di impatto e perfezionare loro, nonché un ulteriore sviluppo e convalida del metodo degli elementi finiti e dell'analisi dinamica.
La struttura principale finale è realizzata in alluminio (per ridurre il peso) e utilizza molle, ammortizzatori e un tampone di gomma per ridurre gli effetti di un'esplosione. La molla e l'ammortizzatore sono prodotti standard, ma tutto il resto è fatto su misura.
Hall ha rifiutato di nominare il livello di protezione fornito dai sedili, ma ha affermato di aver superato i test di frantumazione. I test hanno confermato i calcoli del cedimento graduale di questi sedili ed "è abbastanza chiaro che in caso di esplosione, il sedile assolverà alla sua funzione".
Ha detto che il design si basa su parti indeformabili, quindi potrebbe essere effettivamente regolato e ricostruito dopo un uso "normale", inclusi incidenti stradali e "salto di ponti", senza alcuna manutenzione o riparazione. Nella posizione normale, il sedile è installato sulle rotaie nella posizione superiore della corsa di lavoro; con un forte impatto, si sposterà leggermente lungo di essi, ma poi tornerà nella sua posizione originale. Hall ha spiegato che questo lo rende efficace nell'esplodere e nell'essere scagliato forte.
La panca è progettata per un uso ripetuto e dopo la detonazione, il sedile viene controllato con un goniometro angolare per assicurarsi che i componenti principali non siano piegati, e altrimenti non richiedano manutenzione.
L'ammortizzatore è strutturalmente simile agli ammortizzatori presi in prestito dalle sospensioni delle auto stradali e "deve resistere alla vita del sedile" senza dubbio. I cuscini del sedile sono fissati con cinghie in velcro e sono quindi facili da sostituire.
Hall ha affermato che il sedile è stato sviluppato sulla base delle informazioni fornite dal Dstl (Defense Science and Technology Laboratory), che ha proposto un supporto per l'anca e cinture a quattro punti Securon larghe 3 pollici, entrambe incluse nel design. Steve Burgis di Dstl ha anche aiutato con il design dello schienale del sedile, che ora può essere utilizzato comodamente con l'attrezzatura inserita o addirittura rimosso se un soldato si sente a disagio nell'indossare un giubbotto antiproiettile durante i viaggi prolungati. I sedili Creation possono essere montati in una varietà di posti nei veicoli, nel senso di marcia o perpendicolarmente ad esso. Hall ha spiegato che strutturalmente, i sedili sono per lo più identici, ma sono installati in un telaio ausiliario con attacchi sul fondo, sui lati o sul tetto.
Lo sviluppo e i test esplosivi sono stati ora completati.
Tuttavia, se necessario, in futuro potrebbero essere apportate alcune modifiche. Ad esempio, in teoria potrebbero essere protetti da involucri antiproiettile se installati in un'auto scoperta, ma ciò non dovrebbe essere necessario, poiché le macchine devono comunque essere sufficientemente protette.
Hall ha detto che anche i poggiapiedi potrebbero essere inclusi nel sedile. Per ora, crede che non siano necessari a causa del fatto che Zephyr e Ranger hanno doppi fondi per assorbire parte dell'energia delle onde d'urto e che anche le strutture pieghevoli compromettono l'accesso e riducono lo spazio interno.
Sedili antideflagranti di Creation installati in una macchina Zephyr. Il doppio fondo elimina la necessità di poggiapiedi, ma poiché sono fissati ai lati, i sedili hanno poggiatesta passivi
Sedili Jankel serie BLASTech
I sedili Jankel possono essere dotati di poggiapiedi, ma l'azienda ha anche sviluppato il pannello del pavimento J-PAD (Jankel Pulse Attenuation Device), che viene installato direttamente davanti al sedile e assorbe l'energia degli urti che può danneggiare la tibia della persona seduta.
David Kiernan, portavoce dei sedili antideflagranti con sede negli Stati Uniti, Global Seating Solutions (GSS), ha affermato che “i poggiapiedi stanno causando molte polemiche nel settore; abbiamo vari design e facciamo del nostro meglio per renderli comodi ed efficienti da usare. I poggiapiedi fissi rendono difficile salire e scendere e possono potenzialmente ferirti mentre si siedono nello spazio tra la pedana e il fondo. Al momento dell'esplosione sotto l'auto, il fondo inizia a muoversi prima e poi la gamba (piede) può rompersi.
“Abbiamo sviluppato due pedane che sono state ben accolte dagli utenti. Alcuni hanno elementi pieghevoli, i secondi si attivano quando esplodono e rimuovono le gambe della persona seduta dal fondo. Se la posizione, l'uso e il funzionamento del poggiapiedi non sono adeguatamente concepiti, quindi se la forza non viene applicata correttamente alla persona seduta, ciò può causare alcuni problemi al momento dell'esplosione."
La parte opposta della persona: la testa costringe anche allo sviluppo di diversi poggiatesta, sebbene i progettisti offrano già molti diversi poggiatesta per impedire una rotazione non necessaria della testa nel casco durante una detonazione. Sono particolarmente necessari per i soldati seduti perpendicolarmente al movimento e quindi particolarmente soggetti a lesioni al collo, alla schiena o alla colonna vertebrale, pertanto i sedili situati nella parte posteriore sono dotati di sistemi di ritenuta ad asta o cerchio.
Il Battlesafe 208 dell'azienda australiana Stratos Seating è un buon esempio di questo stile di protezione piuttosto rudimentale con i suoi parafanghi laterali che limitano il movimento della testa e delle spalle. Oltre a questa soluzione passiva, è noto che almeno un produttore sul mercato sta testando un sistema airbag.
Kiernan ha aggiunto che “i poggiatesta attivi hanno i loro vantaggi in caso di incidenti ed esplosioni. Ci sono diverse soluzioni, e gli airbag sono una di queste, ma qui devi affrontare un problema piuttosto complesso, il meccanismo sensoriale. Qualsiasi attivazione dell'airbag al momento sbagliato può avere gravi conseguenze, ma se azionati con precisione, costituiscono un ottimo sistema di sicurezza”.
"Esistono diversi modi meccanici per aggiungere un poggiatesta attivo a un gruppo di sedili, che dipendono molto dall'evento effettivo e dal movimento della persona seduta all'interno del sedile", ha aggiunto. "Gli airbag mostrano un grande potenziale in altre aree, come le cinture di sicurezza a cuscino d'aria o i sedili ammortizzati per gli impatti laterali".
GSS ha diversi design di sedili e il suo ultimo progetto è una famiglia di sedili con cinture a cinque punti integrate, designati XYZVR Generation II, sviluppati in collaborazione con Techno Sciences Inc (TSI). XYZVR sta per protezione X, Y e Z, riduzione delle vibrazioni (vibrazioni) e protezione contro il ribaltamento.
TSI ha una vasta esperienza nello sviluppo di sedili per aerei, come i sedili avvolgenti per l'equipaggio montati sull'SH-60 Seahawk della Marina degli Stati Uniti. Questi sedili sono dotati di funzioni antivibranti attive per migliorare il comfort. Questa tecnologia, basata sull'assorbimento di energia magnetoreologica adattiva, è stata incorporata negli ultimi sedili XYZVR.
In sostanza, la tecnologia magnetoreologica funziona allo stesso modo delle sospensioni attive presenti in alcune auto per ottenere un movimento più stabile con il semplice tocco di un pulsante. Quando una corrente elettrica passa attraverso uno smorzatore di liquido con limatura metallica, la resistenza può essere aumentata o diminuita se necessario.
Kiernan ha spiegato: “Il nostro sistema accetta masse diverse per un impulso d'urto noto e se l'impulso cambia, può cambiare il livello di protezione. In un futuro molto prossimo avremo un sistema che si adatterà al peso della persona seduta, reagirà all'accelerazione dell'auto e ridurrà al minimo le vibrazioni dell'auto trasmesse al corpo umano”.
I sedili sono riutilizzabili e i singoli sedili sono stati sottoposti a molteplici test esplosivi. "Una volta attivato, è necessario sostituire un solo elemento e questa sostituzione richiede pochissimo tempo."
Un tempo hanno cercato di introdurre questa tecnologia nei veicoli da combattimento EFV del Corpo dei Marines, ma il programma è stato chiuso. Altri sedili di GSS sono già installati su veicoli militari leggeri e pesanti LHTV e veicoli MRAP.
Nonostante tutto questo lavoro, una fonte della società di veicoli militari Force Protection ha affermato che c'è un enorme margine di miglioramento, ma la stragrande maggioranza dei produttori di sedili non ha accesso a molti dei dati sull'impatto degli attacchi ai veicoli. Pertanto, solo loro indagano in modo indipendente gli effetti diretti sul sedile e sulla persona seduta.
Ritiene che i produttori di veicoli e sistemi di protezione potrebbero iniziare a lavorare a stretto contatto in futuro attraverso un ampio scambio di dati sui test sugli esplosivi.
Il signor Kiernan di GSS ha concordato, chiarendo che, idealmente, la progettazione dovrebbe iniziare a livello dell'utente e progredire a livelli superiori. Allo stato attuale delle cose, prima progettano l'auto e poi vi installano i sedili. Ha detto che “se avessimo un produttore che volesse costruire un camion basato su soluzioni di sopravvivenza ottimali, sarebbe fantastico. Ma in realtà stiamo lavorando con lo spazio che ci viene assegnato e ci viene richiesto di realizzare la sede più efficiente e sicura all'interno di questi confini».
