Explosief testen van de FV432-machine. Instrumenten vliegen rond de dummy. Dit wijst op het gevaar van losse apparatuur bij een explosie. Training verhoogt de kans op het overleven van een mijn- of IED-ontploffing aanzienlijk. Tegelijkertijd zijn de bevestigingsriemen en de juiste plaatsing van uitrusting van het grootste belang, dit is de basis van de veiligheid van de soldaat.
Explosieveilige stoelen, die vaak als vanzelfsprekend worden beschouwd, verhogen het overlevingspercentage van mijn- en IED-ontploffingen. Nieuwe ontwikkelingen op het gebied van betere bescherming worden overwogen. Explosiedempende stoelen zijn geen nieuw fenomeen, en auto's uit het Sovjettijdperk waren uitgerust met dak- en aan de zijkant gemonteerde stoelen. Maar de afgelopen jaren hebben technologieën en ontwerpen zich op dit gebied bijzonder snel ontwikkeld, samen met de ontwikkeling van door mijnen beschermde voertuigen, die gemeengoed zijn geworden op het slagveld
Tot voor kort was alle aandacht ongetwijfeld gericht op oplossingen ter bescherming tegen mijnen en geïmproviseerde explosieven (IED's) van het voertuig, en niet de mensen erin, aangezien het duidelijk is dat het voorkomen van een lekke auto het belangrijkste en meest noodzakelijke is vereiste in geval van een ontploffing. …
De statistieken van de vijandelijkheden in Irak en Afghanistan laten zien dat de voertuigen beter beschermd en vasthoudend zijn geworden, het aantal gewonden en doden voor het grootste deel is afgenomen. In feite is het aantal van sommige soorten verwondingen echter toegenomen en blijft het aantal doden als gevolg van secundaire effecten verrassend hoog, zelfs in auto's die zijn uitgerust met elementaire energieabsorberende stoelen.
Een van de belangrijkste en meest prangende problemen op dit gebied is het zogenaamde "tossing-effect" dat wordt veroorzaakt door de enorme negatieve versnelling van een auto die in de lucht wordt gegooid en vervolgens abrupt weer op de grond landt.
Slachtofferstatistieken worden altijd geclassificeerd, maar anekdotisch bewijs van artsen in Afghanistan gaf aan dat het aantal doden daalde, maar veldhospitalen en reguliere medische voorzieningen bleven een grote hoeveelheid fysiotherapie en passende behandeling voor overlevenden bieden. Artsen hielpen het leger om te gaan met verwondingen aan de rug, spieren en gewrichten, die enige tijd onopgemerkt bleven, omdat de soldaten in dergelijke gevallen eenvoudigweg niet overleefden.
Moderne explosieveilige stoelen zijn er in allerlei soorten en uitvoeringen. Over het algemeen waren de eerste succesvolle ontwerpen standaard bemanningsstoelen die aan de zijkanten of het dak van het voertuig werden bevestigd. Ze verminderden de kracht van de impact die ontstaat door de vervorming van de onderkant van de auto en die rechtstreeks op de zittende persoon inwerkt.
In dit opzicht kan een andere benadering worden geïllustreerd met het voorbeeld van een stoel, die structureel een zogenaamde Suspended Dynamic Seat is, ontwikkeld door Autoflug. Het bedrijf heeft zeer uitgebreide ervaring met parachutelijnen en probeert in dit ontwerp de soldaat te isoleren van de explosiegolf en losse voorwerpen in het voertuig door de stoel op te hangen aan spanriemen met traagheidshaspels. Andere stoelen van dit type maken ook gebruik van stoffen en touwbindingen, omdat ze geen drukkrachten overbrengen, die zeer goed door metaal worden overgedragen.
Tot zeven riemen kunnen de Autoflug-stoel vastzetten, waardoor bewegingsvrijheid en aanpassing mogelijk is en de soldaat wordt beschermd tegen directe explosie. De gebruiker wordt in de stoel vastgehouden door vierpuntsveiligheidsgordels en beenriemen, die in het geval van een explosie dienen om de omhoog bewegende ledematen vast te zetten, wat kan leiden tot extra letsel en letsel.
Het moet duidelijk zijn dat veiligheidsgordels een absoluut essentieel onderdeel zijn van de stoelstructuur en als ze niet comfortabel of moeilijk over kogelvrije kleding of uitrusting te werpen zijn, zullen soldaten ze niet dragen en, als ze tot ontploffing worden gebracht, onmiddellijk de voordelen van een explosie verliezen -veilige stoel.
Dergelijke hangende constructies zijn nog steeds populair en wijdverbreid, vooral in zware voertuigen, zoals gevechtstanks (MBT). Dergelijke auto's krijgen in de meeste gevallen niet veel acceleratie, tenzij ze op zeer grote ladingen worden opgeblazen. De bewegingsvrijheid die ze tijdens normaal gebruik mogelijk maken, kan in het begin ongewone sensaties veroorzaken, omdat het duidelijk is dat de bedieningselementen van de machine statisch zijn en de gebruiker ten opzichte van hen kan bewegen, maar de bemanning went snel aan deze bewegingsvrijheid.
Het probleem wordt echter veel complexer voor kleinere voertuigen, waar ontwerpers doorgaans met twee grote uitdagingen worden geconfronteerd. Ten eerste betekent de lagere massa dat de impact van de explosie veel sterker is en er dus meer krachten moeten worden verminderd, en ten tweede moeten de stoelen, omdat ze kleiner zijn, op een relatief klein draagvlak worden geïnstalleerd.
Er wordt echter over de hele wereld enorm veel werk verzet om de bijbehorende stoelen te ontwikkelen en de financiële beloningen daarvoor zijn zeer aanzienlijk omdat onder meer de Verenigde Staten een sterke wens hebben om alle stoelen te vervangen van zijn enorme vloot van gepantserde voertuigen zoals HMMWV's met explosieveilige versies. Volgens experts is dit geen gemakkelijke taak, aangezien dergelijke voertuigen tot op zekere hoogte een beperkt intern volume hebben en ongeveer 7,5 inch ruimte onder de stoel zeer effectief moet worden gebruikt om een acceptabel niveau van bescherming te bieden. Tests die in het kader van dit programma zijn uitgevoerd, hebben echter aangetoond dat dit probleem een oplossing heeft.
Toen het VK begon te overwegen de nu alomtegenwoordige Jakhals over te hevelen van puur speciale troepen naar reguliere infanterie in Afghanistan, werden contracten gegund aan Supacat en Jankel Armouring om deze problemen aan te pakken op misschien wel het meest beproefde type voertuig. Jankel Managing Director Andrew Jankel zei dat het bedrijf aanvankelijk alleen betrokken was bij het veiligstellen van reserveringen en geprefabriceerde stoelen wilde kopen, maar marktonderzoek en ervaring met het leveren van dergelijke producten (zeer negatief) moedigden het bedrijf aan om zijn eigen ontwerp te ontwikkelen.
Deze stoelen zijn onder strakke deadlines ontworpen en met succes explosief getest. Onder de aanduiding JBAS (Jankel Blast Attenuating Seats) zijn ze goedgekeurd en geaccepteerd voor het dringende moderniseringsprogramma van het bedrijf.
Dit waren relatief eenvoudige, op de vloer gemonteerde schokabsorberende stoelen waarbij de ruimte onder de stoelen werd gebruikt om de opwaartse beweging te verzachten en de impact van de ontploffing op de zittende te verminderen.
Jankel bleef het ontwerp ontwikkelen dat leidde tot de Blastech-familie van stoelen in 2009. Deze stoelen zijn verkrijgbaar in verschillende opties met verschillende bevestigingen voor een breed scala aan voertuigen. De Jackal-variant, bekend als de F-serie, heeft een 'anti-onderzeeër'-basis die voorkomt dat de zittende persoon onder zijn vierpuntsgordel uit glijdt; de zitting is heen en weer verstelbaar, in hoogte en draaibaar. Er is ook een opklapbare stoel beschikbaar om de binnenruimte in de auto te vergroten.
Een dak- of hekmontageoptie is beschikbaar onder de aanduiding R-serie, voornamelijk ontworpen voor achterop zittende troopers en wordt standaard geleverd met een opklapbare basis. De E-serie voor technische voertuigen (ontwikkeld voor het Britse Talisman JCB-ruimvoertuig) heeft net als de rest van de stoelen een anti-ontploffingsbescherming, maar deze variant voegt een geïntegreerde luchtvering toe om het schudden te verminderen bij het rijden op ruw terrein, wat deze voertuigen voornamelijk opereren.
De laatste optie is tenslotte de X-serie, die meerdere opties omvat, zoals een opklapbare rugleuning, grote hoogteverstelling voor de opberg- en schietposities, plus opties voor installatie in de toren, achtersteven, met bevestiging aan de zijkanten en onderkant.
Alle stoelen bieden over het algemeen dezelfde ontploffingsbescherming, maar zijn ontworpen voor verschillende kosten, gewicht of voetafdruk. Hoewel Jankel het beschermingsniveau van de aangeboden stoelen geheim houdt, is het duidelijk dat ze piekversnellingen van meer dan 2000 G in 2 milliseconden kunnen weerstaan, waarbij slechts een fractie van deze belastingen op de zittende persoon wordt overgedragen.
De ontploffing wordt geabsorbeerd door een met gas gevulde "verzwakkende cartridge" en rails waarmee de machine omhoog kan bewegen in de ruimte onder de stoel, terwijl de cartridge de schokgolf tot een acceptabel niveau verzacht. De verkoopmanager van Jankel, Daniel Crosby, zei echter dat Blastech-stoelen worden gekenmerkt door automatische gewichtsaanpassing en resetfunctie.
Jankel heeft geavanceerde analytische tools ontwikkeld om de impact van een explosie op stoelen van de Blastech-familie te simuleren; Dit is te zien in het voorbeeld van de stoelen die in de Supacat Jackal zijn geïnstalleerd (hierboven). Het bedrijf heeft ook zijn eigen instrumentale dummies en een schokstandaard voor het bevestigen van computerberekeningen.
Gewichtsaanpassing
Crosby stelt dat stoelen met een vroege explosie in de eerste plaats zijn ontworpen voor vrij grote voetsoldaten, maar aangezien de dreiging van IED's is toegenomen en elk operatiegebied momenteel met deze dreiging wordt geconfronteerd, rechtvaardigt de one-size-fits-all-benadering mezelf niet. Kortom, soldaten met een hogere massa lopen het risico onvoldoende bescherming te krijgen, omdat de auto eronder stuitert en de stoel aan het einde van zijn slag kan omslaan, terwijl het tegenovergestelde geldt voor lichtere soldaten. Ook kan de grootte en het gewicht van een soldaat fluctueren door de aanwezigheid van kogelvrije vesten, heuptassen of andere uitrusting.
Om dit probleem op te lossen, zijn de stoelen van Blastech uitgerust met automatische gewichtsaanpassing. De zittende persoon kan de hendel gebruiken om de mate van vermindering van de kracht van de impact van de schokgolf in te stellen die optimaal is voor zijn massa.
De resetfunctie is een gepatenteerde stoelfunctie die opwaartse schokgolven absorbeert door op rails te schuiven en vervolgens de kussencapsule herlaadt om secundaire werpkrachten te absorberen en tegelijkertijd bescherming op beide assen te bieden. Dit zorgt eigenlijk voor minstens 160 procent van de ruimte onder de stoel, zei Crosby.
Stoelen zijn verkrijgbaar met traagheidsgordels, vier- of vijfpuntsgordels of vaste geweven gordels.
Jankel heeft uitgebreide valtesten uitgevoerd op hun stoelen, waardoor de impact van de schokgolf wordt losgemaakt. Ze hebben bewezen uitstekend te zijn wanneer ze worden geïnstalleerd op een verscheidenheid aan machines die op hotspots werken. Het bedrijf ontwikkelde ook geavanceerde computerondersteunde tests om CAD-modellen te valideren en zwakke punten te voorspellen.
De stoelen zijn herbruikbaar en bevatten controlechips om te controleren op schade. Er moeten echter dagelijks enkele eenvoudige controles worden uitgevoerd om in te loggen op het gebruikersprofiel om een adequate feedback te garanderen. Jankel zei dat het een aantal vervangingssets heeft ontwikkeld om de stoelen te repareren en in goede staat te houden.
Een ander lid van de markt voor explosiestoelen is Creation UK, wiens wens om zijn stoel begin 2010 vrij te geven sterk leek op die van Jankel.
CTO Robin Hall zegt dat het bedrijf ontgoocheld was over bestaande ontwerpen en fabrikanten die de stoelen voor de Ranger leverden. Creation creëerde dit voertuig in samenwerking met Universal Engineering en gebruikte deze ervaring vervolgens om zijn lichtgewicht Zephyr-patrouillevoertuig te ontwikkelen.
"We konden gewoon geen stoel vinden met het juiste gewicht en de juiste prestaties", zei hij, eraan toevoegend dat "de bestaande ontwerpen ook vrij duur leken."
Als gevolg hiervan begon Creation zijn eigen computerstoel te ontwerpen met behulp van Catia v5-software, gebaseerd op het werk dat Iliac Design had gedaan aan orthopedische en osteopathische stoelen. Davis zei dat de eerste tests van het stalen framemodel tijdens de twee explosietests in overeenstemming met STANAG 4569 Level 2 "niet exact overeenkwamen" met de computeranalyse, dus het bedrijf bereidt zijn eigen testbank voor om de impacttests voort te zetten en te verfijnen ze, evenals de verdere ontwikkeling en validatie van de eindige-elementenmethode en dynamische analyse.
De uiteindelijke hoofdstructuur is gemaakt van aluminium (om het gewicht te verminderen) en maakt gebruik van veren, dempers en een rubberen buffer om de effecten van een explosie te verminderen. De veer en demper zijn kant-en-klare producten, maar al het andere is op maat gemaakt.
Hall weigerde het niveau van bescherming te noemen dat de stoelen bieden, maar zei dat ze de verbrijzelingstests hebben doorstaan. De tests bevestigden de berekeningen van het geleidelijke falen van deze stoelen en "het is vrij duidelijk dat in geval van een explosie de stoel zijn functie zal vervullen."
Hij zei dat het ontwerp is gebaseerd op niet-vervormbare onderdelen, dus het kan daadwerkelijk worden aangepast en herbouwd na "normaal" gebruik, inclusief verkeersongevallen en "brugsprongen", zonder enig onderhoud of reparatie. In de normale positie is de stoel op de rails geïnstalleerd in de bovenste positie van de werkslag; met een sterke impact zal het er een beetje langs bewegen, maar dan terugkeren naar zijn oorspronkelijke positie. Hall legde uit dat dit het effectief maakt om te exploderen en hard te worden gegooid.
De bank is ontworpen voor herhaald gebruik en na detonatie wordt de zitting gecontroleerd met een hoekgoniometer om er zeker van te zijn dat de hoofdcomponenten niet verbogen zijn en anders geen onderhoud nodig hebben.
De demper is structureel vergelijkbaar met de dempers die zijn ontleend aan de ophanging van straatauto's en "moet de levensduur van de stoel kunnen weerstaan" zonder twijfel. De zitkussens zitten vast met klittenband en zijn daardoor makkelijk te vervangen.
Hall zei dat de stoel is ontwikkeld op basis van informatie van Dstl (Defense Science and Technology Laboratory), die een heupsteun en 3-inch brede Securon-vierpuntsgordels voorstelde, die beide in het ontwerp waren opgenomen. Steve Burgis van Dstl hielp ook met het ontwerp van de rugleuning, die nu comfortabel kan worden gebruikt met uitrusting aan of zelfs verwijderd als een soldaat zich ongemakkelijk voelt bij het dragen van een kogelvrij vest tijdens langere ritten. Creation-stoelen kunnen op verschillende plaatsen in voertuigen worden gemonteerd, in de rijrichting of loodrecht daarop. Hall legde uit dat de stoelen qua structuur grotendeels identiek zijn, maar zijn geïnstalleerd in een subframe met bevestigingen aan de bodem, zijkanten of het dak.
De ontwikkel- en explosietesten zijn inmiddels afgerond.
Indien nodig kunnen in de toekomst echter enkele wijzigingen worden aangebracht. In theorie zouden ze bijvoorbeeld kunnen worden beschermd door kogelvrije omhulsels als ze in een open auto zijn geïnstalleerd, maar dit zou niet nodig moeten zijn, omdat de machines in ieder geval voldoende beschermd moeten zijn.
Hall zei dat de voetsteunen ook in de stoel kunnen worden opgenomen. Voorlopig is hij van mening dat ze niet nodig zijn vanwege het feit dat de Zephyr en Ranger een dubbele bodem hebben om een deel van de schokgolfenergie te absorberen, en dat zelfs opvouwbare constructies de toegang belemmeren en de binnenruimte verminderen.
Explosieveilige stoelen van Creation geïnstalleerd in een Zephyr-machine. Dankzij de dubbele bodem zijn er geen voetsteunen nodig, maar omdat ze aan de zijkanten zijn bevestigd, hebben de stoelen passieve hoofdsteunen
Jankel BLASTech-serie stoelen
Jankel-stoelen kunnen worden uitgerust met voetsteunen, maar het bedrijf heeft ook zijn J-PAD (Jankel Pulse Attenuation Device) vloerpaneel ontwikkeld, dat direct voor de stoel wordt geïnstalleerd en schokenergie absorbeert die de scheenbeenderen van de zittende persoon kan beschadigen.
David Kiernan, woordvoerder van de in de VS gevestigde explosieveilige stoelen, Global Seating Solutions (GSS), zei dat “voetsteunen veel controverse veroorzaken in de industrie; we hebben verschillende ontwerpen en doen ons best om ze comfortabel en efficiënt in gebruik te maken. Vaste voetsteunen bemoeilijken het op- en afstappen en kunnen u mogelijk verwonden als ze in de ruimte tussen de treeplank en de bodem zitten. Op het moment van ontploffing onder de auto begint eerst de bodem te bewegen en dan kan het been (voet) gebroken worden."
“We hebben twee voetsteunen ontwikkeld die goed werden ontvangen door gebruikers. Sommige hebben opvouwbare elementen, de tweede wordt geactiveerd wanneer ze worden ontploft en verwijdert de benen van de zittende persoon van de bodem. Als de positie, het gebruik en de bediening van de voetensteun niet goed is doordacht, dan kan als de kracht niet correct wordt uitgeoefend op de zittende persoon, dit op het moment van de explosie bepaalde problemen veroorzaken."
Het tegenovergestelde deel van de persoon - het hoofd dwingt ook de ontwikkeling van verschillende hoofdsteunen af, hoewel ontwerpers al veel verschillende hoofdsteunen aanbieden om onnodige rotatie van het hoofd in de helm tijdens een ontploffing te voorkomen. Ze zijn vooral nodig voor soldaten die loodrecht op de beweging zitten en daarom bijzonder vatbaar zijn voor nek-, rug- of ruggengraatverwondingen, daarom zijn de stoelen aan de achterkant uitgerust met stang- of hoepelsteunen.
De Battlesafe 208 van het Australische bedrijf Stratos Seating is een goed voorbeeld van deze nogal rudimentaire stijl van bescherming met zijn zijspatborden die hoofd- en schouderbewegingen beperken. Naast deze passieve oplossing is bekend dat ten minste één fabrikant op de markt een airbagsysteem test.
Kiernan voegde eraan toe dat “actieve hoofdsteunen hun voordelen hebben bij ongevallen en explosies. Er zijn verschillende oplossingen, en airbags zijn er een van, maar hier heb je te maken met een nogal complex probleem, het sensorische mechanisme. Elke airbag die op het verkeerde moment wordt geactiveerd, kan ernstige gevolgen hebben, maar wanneer ze precies worden bediend, vormen ze een uitstekend veiligheidssysteem.
"Er zijn verschillende mechanische manieren om een actieve hoofdsteun aan een stoel toe te voegen, die erg afhankelijk zijn van de feitelijke gebeurtenis en de beweging van de zittende persoon in de stoel," voegde hij eraan toe. "Airbags hebben een groot potentieel op andere gebieden, zoals veiligheidsgordels met luchtkussen of zijdelingse impactverzachtende stoelen."
GSS heeft verschillende stoelontwerpen en het nieuwste project is een familie stoelen met geïntegreerde vijfpuntsgordels, aangeduid als XYZVR Generation II, ontwikkeld in samenwerking met Techno Sciences Inc (TSI). XYZVR staat voor X-, Y- en Z-bescherming, vibratiereductie (vibratie) en kantelbeveiliging.
TSI heeft uitgebreide ervaring in de ontwikkeling van vliegtuigstoelen, zoals de kuipstoelen van de SH-60 Seahawk van de Amerikaanse marine. Deze stoelen zijn uitgerust met actieve anti-vibratiefuncties om het comfort te verbeteren. Deze technologie, gebaseerd op adaptieve magnetorheologische energieabsorptie, is verwerkt in de nieuwste XYZVR-stoelen.
In wezen werkt magnetorheologische technologie op dezelfde manier als de actieve ophanging die in sommige auto's wordt aangetroffen om met één druk op de knop een stabielere beweging te krijgen. Wanneer een elektrische stroom door een vloeistofdemper met metaalvijlsel gaat, kan de weerstand indien nodig worden verhoogd of verlaagd.
Kiernan legt uit: "Ons systeem accepteert verschillende massa's voor een bekende schokimpuls en als de impuls verandert, kan dit het beschermingsniveau veranderen. In de zeer nabije toekomst zullen we een systeem hebben dat zich aanpast aan het gewicht van de zittende persoon, reageert op de acceleratie van de auto en de trillingen van de auto die op het menselijk lichaam worden overgedragen, minimaliseert."
De stoelen zijn herbruikbaar en de afzonderlijke stoelen zijn onderworpen aan meerdere explosietesten. "Eenmaal geactiveerd, hoeft slechts één element te worden vervangen en deze vervanging kost heel weinig tijd."
Ooit probeerden ze deze technologie te introduceren in de EFV-gevechtsvoertuigen van het Korps Mariniers, maar het programma was gesloten. Andere stoelen van GSS zijn al geïnstalleerd op LHTV lichte en zware militaire voertuigen en MRAP-voertuigen.
Ondanks al dit werk zei een bron bij het militaire voertuigbedrijf Force Protection dat er enorme ruimte voor verbetering was, maar de overgrote meerderheid van stoelfabrikanten heeft geen toegang tot veel van de gegevens over de impact van voertuigbombardementen. Daarom onderzoeken zij als enige onafhankelijk de directe effecten op de zittende en zittende persoon.
Hij is van mening dat fabrikanten van voertuigen en beveiligingssystemen in de toekomst nauw kunnen gaan samenwerken door uitgebreide uitwisseling van testgegevens voor explosieven.
De heer Kiernan van GSS was het daarmee eens en verduidelijkte dat design idealiter op gebruikersniveau zou moeten beginnen en naar hogere niveaus zou moeten evolueren. In de huidige stand van zaken ontwerpen ze eerst de auto, om vervolgens de stoelen erin te monteren. Hij zei: "Als we een fabrikant hadden die een vrachtwagen wilde bouwen op basis van optimale overlevingsoplossingen, zou dat geweldig zijn. Maar in werkelijkheid werken we met de ruimte die ons is toegewezen en zijn we verplicht om binnen deze grenzen de meest efficiënte en veilige stoel te maken."
