В конструкции шлема должны входить: НПБ-173-98 Каски пожарные. Общие технические требования.

Техника пожарная. Каски пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний – РТС-тендер

     
     ГОСТ Р 53269-2009

Группа Г88

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ОКС 13.220.10

ОКП 48 5485

Дата введения 2010-01-01
с правом досрочного применения*
______________________
* См. ярлык «Примечания»  

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации — ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН ФГУ ВНИИПО МЧС России

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 274 «Пожарная безопасность»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 февраля 2009 г. N 40-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Настоящий стандарт распространяется на выпускаемые, вновь разработанные и приобретенные за рубежом каски пожарные, предназначенные для оснащения пожарно-спасательных подразделений МЧС России, и может применяться при сертификационных испытаниях.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 1. 0-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения

ГОСТ Р 15.201-2000 Система разработки и постановки продукции на производство. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство

ГОСТ Р 15.309-98* Система разработки и постановки продукции на производство. Испытания и приемка выпускаемой продукции. Основные положения

_______________

* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать ГОСТ 15.309-98, здесь и далее по тексту. — Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ 12.4.128-83* Каски защитные. Общие технические требования и методы испытаний

ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия

ГОСТ 427-75* Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 2184-77* Кислота серная техническая. Технические условия

ГОСТ 2263-79* Натрий едкий технический. Технические условия

ГОСТ 4204-77* Реактивы. Кислота серная. Технические условия

ГОСТ 4328-77 Реактивы. Натрия гидроокись. Технические условия

ГОСТ 4543-71* Сталь легированная конструкционная. Технические условия

ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 15150-69* Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ИСО 6941-2003* Ткани. Характеристики горения. Определение способности к распространению пламени на вертикально ориентированных образцах

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 каска пожарная (шлем пожарный): Каска, предназначенная для защиты головы, шеи и лица человека от механических и термических воздействий, агрессивных сред, поверхностно-активных веществ (ПАВ), воды при тушении пожаров и проведении аварийно-спасательных работ, а также от неблагоприятных климатических воздействий.

3.2 корпус каски: Внешняя прочная оболочка каски, определяющая ее общую форму.

3.3 внутренняя оснастка: Комплекс элементов, фиксирующих каску на голове и обеспечивающих совместно с корпусом каски распределение нагрузки и поглощение кинетической энергии удара, а также защиту от повышенных тепловых воздействий.

3.4 подбородочный ремень: Конструктивный элемент внутренней оснастки, предназначенный для обеспечения прочной фиксации и подгонки каски на голове и закрепляемый на подбородке.

3.5 лицевой щиток (забрало): Конструктивный элемент, предназначенный для защиты лица, органов зрения и дыхания от механических и термических воздействий, агрессивных сред, ПАВ, воды и неблагоприятных климатических воздействий.

3.6 пелерина: Конструктивный элемент каски, закрепленный в затылочной области, защищающий шею и затылок от теплового излучения, открытого пламени, падающих искр и воды.

3.7 боевая одежда пожарного: Комплект многослойной специальной защитной одежды пожарного общего назначения, состоящий из куртки, брюк (полукомбинезона), подшлемника, средств защиты рук и предназначенный для защиты пожарного от опасных и вредных факторов окружающей среды, возникающих при тушении пожаров и проведении аварийно-спасательных работ, а также от неблагоприятных климатических воздействий.

3.8 подшлемник пожарного: Подшлемник из термостойкого трикотажного полотна, используемый в комплекте с боевой одеждой пожарного и предназначенный для дополнительной защиты головы пожарного от тепловых и климатических воздействий.

3.9 горизонтальный кольцевой зазор: Минимальное горизонтальное расстояние между внутренней поверхностью корпуса каски или любым выступом внутренней поверхности корпуса и несущей лентой.

3.10 несущая лента: Часть внутренней оснастки, охватывающая голову и удерживающая каску от боковых смещений.

3.11 поворотно-фиксирующее устройство: Конструктивный элемент лицевого щитка, обеспечивающий возможность приведения щитка в рабочее положение и его фиксацию.

3.12 оплавление: Искажение поверхности материала в виде провалов, натеков, пузырей, образующихся в результате размягчения и последующего плавления материала под действием тепла.

3.13 расслаивание: Физическое ослабление или потеря связи между слоями материала, при котором происходит разделение сложного по структуре материала по плоскости слоев.

4.1 Требования к климатическому исполнению

Каски пожарные должны изготовлять в климатическом исполнении для значений температуры эксплуатации от минус 40 °С до 50 °С.

4.2 Требования к конструкции

4.2.1 В конструкцию каски пожарной должны входить:

а) корпус;

б) лицевой щиток;

в) внутренняя оснастка;

г) подбородочный ремень;

д) пелерина.

Конструктивное исполнение каски пожарной должно предусматривать возможность ношения подшлемника пожарного.

4.2.2 Масса каски пожарной (без дополнительного оборудования) должна быть не более 1800 г.

4. 2.3 Конструкция внутренней оснастки должна обеспечивать регулировку по размеру головы в пределах от 54 до 62 размеров.

4.2.4 В нерабочем положении лицевой щиток должен убираться внутрь каски или помещаться снаружи ее корпуса, при этом он должен переводиться из одного фиксированного положения в другое одной рукой без снятия каски с головы (в случае расположения лицевого щитка снаружи корпуса каски он должен сниматься без применения каких-либо приспособлений).

4.2.5 Крепление лицевого щитка к каске должно обеспечивать надежную его фиксацию в рабочем и нерабочем положении. Усилие фиксирования лицевого щитка должно быть не менее 3 Н.

4.2.6 Подбородочный ремень должен регулироваться по длине, иметь ширину в пределах от 15 до 20 мм.

4.2.7 Ширина несущих лент внутренней оснастки должна быть не менее 15 мм (для касок, имеющих внутреннюю оснастку ленточной конструкции).

4.2.8 Горизонтальный кольцевой зазор должен быть не менее 5 мм (для касок, имеющих внутреннюю оснастку ленточной конструкции).

4.2.9 Края корпуса каски пожарной и лицевого щитка не должны иметь острых кромок и заусенцев.

Наружные элементы корпуса каски, изготовляемые из токопроводящего материала, не должны иметь контакта с кожей человека или должны быть защищены слоем электроизолирующего материала.

4.2.10 Для повышения безопасности работы личного состава в условиях плохой видимости и в темное время суток на корпус каски пожарной следует наносить сигнальные элементы или покрытия, изготовленные из флюоресцентного либо люминесцентного материала.

4.3 Требования стойкости к внешним воздействиям

4.3.1 Каска пожарная должна выдерживать вертикальный удар тупого предмета энергией (80±3) Дж (механическая прочность).

4.3.2 При вертикальном ударе тупым предметом энергией (50±2) Дж усилие (амортизация), переданное каской на муляж головы, не должно быть более 5 кН.

4. 3.3 При вертикальном ударе острым предметом энергией (30±1,2) Дж должно быть исключено его касание поверхности муляжа головы.

4.3.4 Лицевой щиток должен выдерживать одиночные удары груза энергией (1,20±0,05) Дж с сохранением работоспособности поворотно-фиксирующего устройства.

4.3.5 Деформация каски при действии на нее статической нагрузки (465±20) Н, направленной вдоль продольной или поперечной оси, не должна быть более 40 мм. Остаточная деформация не должна превышать 15 мм.

4.3.6 Подбородочный ремень должен выдерживать статическую нагрузку (500±5) Н, при этом удлинение ремня не должно быть более 25 мм.

4.3.7 Каска должна сохранять защитные свойства (удовлетворять требованиям 4.3.2 и 4.3.3) при воздействии температуры окружающей среды (150±5) °С в течение не менее 30 мин.

4.3.8 Продолжительность остаточного горения и тления каски при испытании на стенде «Термоманекен» не должна быть более 3 с после воздействия на него открытого пламени в течение 5 с.

4.3.9 Каска должна обладать устойчивостью к воздействию температуры окружающей среды (200±5) °С в течение не менее 3 мин.

4.3.10 Каска должна обладать устойчивостью к воздействию теплового потока мощностью 5 кВт/м (40 кВт/м) в течение не менее 4 мин (5 с), при этом температура на поверхности муляжа головы не должна быть более 50 °С.

4.3.11 При соприкосновении с токоведущими деталями корпус каски должен защищать от поражения электрическим током напряжением 400 В. Утечка тока через корпус при напряжении 1200 В не должна быть более 0,5 мА.

4.3.12 Корпус каски должен сохранять свои прочностные свойства (удовлетворять требованию 4.3.3) после воздействия на каску воды в течение не менее 4 ч.

4.3.13 Корпус каски должен сохранять свои прочностные свойства (удовлетворять требованию 4.3.3) после воздействия на него в течение не менее 4 ч следующих агрессивных сред:

а) серной кислоты плотностью 1,21 г/см в соответствии с ГОСТ 4204 или ГОСТ 2184;

б) натрия едкого в соответствии с ГОСТ 2263 или натрия гидроокиси плотностью 1,25 г/см в соответствии с ГОСТ 4328;

в) масла трансформаторного или другого минерального масла плотностью от 0,875 г/см до 0,905 г/см.

4.3.14 Водонепроницаемость пелерины должна быть не менее 1 мин при давлении 1000 мм вод.ст.

4.4 Требования надежности

4.4.1 Наработка на отказ поворотно-фиксирующего устройства лицевого щитка должна быть не менее 7500 циклов.

4.4.2 Срок хранения — не менее 2 лет с даты изготовления.

4.5 Требования к комплектности и маркировке

4.5.1 В комплект поставки должны входить:*

а) каска пожарная в сборе;

б) техническое описание, паспорт, инструкция по эксплуатации в соответствии с ГОСТ 2.601;

в) индивидуальная упаковка.

4.5.2 Каждая каска пожарная должна иметь маркировку. Маркировку наносят с внутренней стороны корпуса в доступном для осмотра месте. Маркировка должна содержать:

а) товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;

б) размер;

в) дату изготовления (месяц, год).

Маркировка должна быть четкой и сохраняться в течение всего срока эксплуатации.

* Примечание — Допускается комплектовать каску пожарную дополнительным оборудованием, средствами связи, контроля за параметрами окружающей среды, индивидуальным фонарем, а также подшлемником пожарного, выпускаемыми по нормативной документации (НД) и имеющими сертификат соответствия.

5.1 Для контроля качества касок в процессе разработки и производства проводят следующие испытания:

— приемо-сдаточные;

— приемочные;

— квалификационные;

— периодические;

— типовые;

— сертификационные.

Приемо-сдаточные и периодические испытания проводят в соответствии с ГОСТ Р 15.309.

Приемочные и квалификационные испытания проводят в соответствии с ГОСТ Р 15.201.

Типовые испытания проводят при изменении конструкции, материалов или технологии изготовления каски. Типовые испытания проводят по специально разработанной программе.

5.2 Технические показатели и номера пунктов (подпунктов), в которых изложены технические требования и методы испытаний касок, приведены в таблице 1.

Таблица 1

6.1 Общие положения

6.1.1 Каски пожарные испытывают в состоянии, в котором они предлагаются потребителю, включая любые отверстия в корпусе и другие средства крепления вспомогательных частей специального назначения.

6. 1.2 Все испытания должны проводиться в нормальных климатических условиях в соответствии с ГОСТ 15150.

6.1.3 Перед испытаниями образцы выдерживают в нормальных климатических условиях в течение 24 ч, если не оговорено другое требование.

6.1.4 Для проведения комплекса испытаний в объеме раздела 6 должно быть не менее 16 образцов касок пожарных.

6.1.5 Образцы для испытаний выбирают методом случайной выборки из числа представленных на испытания.

6.1.6 При проведении испытаний допускается использовать другие средства измерения, по точности не уступающие показателям, указанным в разделе 6.

От каски к стальному шлему (Часть I)

Стальной шлем (каска) образца 1928 года

Появление огнестрельного стрелкового оружия положило начало кризису защитного индивидуального снаряжения. В течение многих столетий для изготовления средств индивидуальной бронезащиты использовались естественные природные материалы: кожа буйволов, крепкое дерево, кость, прочные ткани и т. д. Применение этих материалов обеспечивало надежную защиту от оружия с низким уровнем энергии воздействия. Но еще более пяти тысяч лет назад началось производство средств индивидуальной бронезащиты из металлических материалов: сначала из бронзы, а затем из железа и стали. Металлические материалы характеризовались высокой технологичностью, стабильностью свойств, а изделия из металла обеспечивали необходимый уровень защиты. По мере совершенствования средств поражения доспехи становились крайне тяжелыми и значительно ограничивали подвижность. Стремительное совершенствование стрелкового оружия в XIX века, связанное с изобретением бездымного пороха, нарезного стрелкового оружия и оболочечных пуль с высокой начальной скоростью и энергией, обладавших значительным пробивным действием, окончательно вытеснило последние образцы защитного снаряжения (латы, кирасы, нагрудники) и надолго определило скептическое отношение к средствам защиты тела от ранящих снарядов.

Металлические латы и шлемы на поле боя в полном смысле слова «убила» артиллерия! Именно она с начала XVII столетия определила тактику, структуру армий и общие требования к вооружению. Доспехи не выдерживали тяжелой картечной пули. Холодное рубящее оружие осталось только у кавалерии, которая чем дальше, тем больше отходила на второй план, а главная роль на поле боя переходила к пехоте. Для нее первостепенным был фактор подвижности; защитное снаряжение должно было приспосабливаться к этому требованию. Постепенно вслед за изменением тактики и унификацией пехотного оружия оно выходило из употребления. Дольше всего продержались на вооружении кираса и металлический шлем — в середине XIХ века они еще входили в снаряжение тяжелой кавалерии — кирасирских полков.

В начале ХХ столетия динамичное поступательное развитие получили новые достижения технического прогресса, что способствовало бурному росту исследований в научных и промышленных отраслях знаний, что, в свою очередь, привело к качественному рывку в области военного дела и в военной технике. Это было обусловлено введением бездымных порохов, появлением многозарядного, в том числе и автоматического стрелкового оружия (пулеметов), осколочно-фугасных (бризантных) снарядов (гранат), скорострельных орудий, а также улучшением прицельных приспособлений. Все это вместе взятое резко повлияло на повышение эффективности воздействия стрелкового оружия и артиллерии на противника. Так, фундаментальное открытие французских конструкторов-оружейников в области артиллерийского вооружения — гидропневматическая система отката, сконструированная при создании 75-мм полевой пушки М 97, позволило повысить практическую скорострельность артиллерийских орудий от 3 до 5 раз. Бризантные взрывчатые вещества, заменившие черный порох, при разрыве снаряда, давали большее количество осколков с увеличенной убойной силой, чем при прежнем наполнении артиллерийских снарядов.

В те годы шло постоянное наращивание эффективности наступательных вооружений, в ущерб разработке защитного вооружения. Хотя еще в 1900 году в Германии были проведены опытные стрельбы по животным, на головы которых были надеты кожаные шлемы разных конструкций, наглядно доказавшие, что даже самые маленькие осколки снарядов пробивают не только кожаные шлемы, но и черепа их носителей. Однако этому не было придано никакого значения.

1 августа 1914 года началась Первая мировая война. Ее боевые широкомасштабные действия вывели военную технику и вооружения на новую ступень развития. Однако ни в одной армии не было введено защитное вооружение, противостоящее возможностям новейшего оружия. Все еще продолжали руководствоваться опытом франко-прусской войны 1870-1871 годов, когда самое большое количество ранений было вызвано прицельным огнем из стрелкового оружия, т. е. огневым воздействием на близком расстоянии, и только 8,5% ранений было получено от артиллерийского огня. Это соотношение резко изменилось в Первую мировую войну. В условиях позиционной войны, при дальнейшем развитии артиллерии, и использовании новых убойных элементов многократно возросло число человеческих жертв. Так, по данным департамента медицины Германии, за время со 2 августа 1914 года по 31 января 1917 года потери кайзеровской армии составили 39,1% от огня стрелкового оружия, 54,7% от артиллерийского огня; 1,3% от ручных гранат, 0,28% от холодного оружия и 4,6% от других видов оружия. Причем из 100 убитых 47 умерло от ранений в голову. Именно необходимость защиты одного из жизненно важных центров — головы от осколков вызвало появление стальных шлемов (касок).

В начальный период войны во многих воюющих странах была выработана концепция стального шлема (каски) — защитного головного убора, предохраняющего голову воина от осколков снарядов и пуль, ударов холодного оружия, а также возможных повреждений камнями, обломками каменных и деревянных строений. Разработка стального шлема начались одновременно во Франции, Германии, Бельгии, Италии, Великобритании в 1915 году. Во Франции еще в конце 1914 года появился пepвый защитный головной убор, массой 250 г. Он представлял собой стальной колпак овальной формы с двумя отверстиями для шнура, которым он крепился под кепи. Но новый головной убор из-за плохой непродуманной формы не пользовался у солдат популярностью. Весной 1915 года французский офицер интендантской службы Адриан разработал новый стальной шлем (каску), причем за основу он взял старый кавалерийский шлем. Стальной шлем М 15 состоял из трех частей — стального купола и прикрепленных к нему в нижней части двух полей: козырька и назатыльника. Сверху на куполе крепился продольно расположенный гребень, закрывающий вентиляционное отверстие. На 4 заклепках крепилось подтулейное устройство. Над козырьком спереди крепилась эмблема того или иного рода войск. Шлем окрашивался в серо-голубой цвет. Масса стального шлема — 720-760 г.

В России на снабжение войск поступила переданная союзниками по Антанте французская каска М.15, но окрашенная в матовый светло-серый цвет и с закрепленной на лобной части кокардой в виде герба Российской империи — двуглавого орла. В 1916 году появляется новая русская каска образца 1916 года, paзpaбoтанная на базе М.15, но с цельнотянутым куполом. Кроме того, она получила вместо гребня, закрывающего вентиляционное отверстие, небольшой конусоидально-тупенчатый шишак. Подобных касок было изготовлено для русской армии в 1916-1917 годах несколько десятков тысяч штук и они достаточно широко использовались на Германском фронте, а затем в годы Гражданской войны армиями обеих воюющих сторон — как белыми, так и красными.

Военинтендант I ранга
А.А. Шварц в своей каске
2-го опытного образца.
1936 год

После Октябрьской революции Рабоче-Крестьянская Красная Армия получила в наследство от царской армии некоторое количество стальных шлемов (касок) М. 15 образца 1916 года, которые состояли на снабжении РККА вплоть до конца 1920-х годов. Наряду с ними использовались также и небольшие запасы трофейных германских стальных шлемов (касок) М.16. Ими вооружались части 1-й Московской пролетарской стрелковой дивизии. И только в конце 1920-х годов, когда разрушенное народное хозяйство в СССР было в основном восстановлено, появилась возможность вплотную заняться модернизацией вооружения, военной техники и снаряжения, а также созданием новых, перспективных образцов, в том числе и защитного вооружения. Так, первоначально в Советском Союзе было налажено производство касок французского образца М 15, получивших обозначение «стальной шлем (каска) образца 1928 года». Они были практически полностью идентичны французскому образцу, отличаясь от него только немного измененными формами козырька и назатыльника. Окрашивались новые советские каски в темный оливково-зеленый цвет. На лобовой части каски в некоторых воинских частях крепились большие красные звезды с серпом и молотом, хотя в боевой обстановке подобная яркая большая звезда являлась отличной мишенью для прицеливания.

Но уже к концу 1920-х годов этот образец устарел как морально, так и конструктивно. Уже на Всесоюзных маневрах 1929 года работала специальная комиссия Штаба РККА по испытанию опытных образцов вооружения, которая отрабатывала в числе других и предложения по созданию новых вариантов стальных шлемов (касок).

Они должны были соответствовать требованиям технического задания, составленного научно-техническим комитетом ГАУ, в том числе:
— надежно защищать голову бойца от действия шрапнельных пуль, осколков снарядов, мерзлых комьев земли и винтовочных пуль на больших дистанциях;
— в то же время каска должна быть удобной в пользовании, т. е. при ходьбе, езде верхом, на повозке, в автомобиле и т. п. сидеть плотно на голове, не болтаться, не сползать на лоб или шею, не давить на лоб, затылок и виски; при стрельбе лежа не должна сползать на глаза, должна допускать наблюдение за небом, допускать прикладывание телефонной трубки к уху, обеспечивать вентиляцию в подкупольном пространстве;
— конструкция вентиляции каски должна обеспечить отсутствие свиста во время ветра или быстрого движения;
— подтулейное устройство должно обеспечивать возможность ношения каски летом без дополнительного головного упора, а зимой — с соответствующим зимним подшлемником, причем подтулейное устройство должно обеспечивать подгонку каски к голове не только по глубине, но и по окружности головы бойца. Кроме того, оно должно быть достаточно мягким и эластичным, т. е. не давить на голову, не натирать голову и смягчать действие массы каски (амортизировать) при ударе по каске пули или холодного оружия.

Стальной шлем (каска) СШ-37 образца 1937 года

Уже вскоре один из старших офицеров Интендантского управления Наркомата обороны военинтендант I ранга А. А. Шварц представил комиссии несколько вариантов новых стальных шлемов. Предлагаемая конструкция стальных шлемов Шварца отвечала практически всем вышеперечисленным требованиям. Каски Шварца имели цельноштампованный корпус, купол которого представлял эллипс (в плане), а сбоку (в профиль) — кривую поверхность, являющуюся сопряжением двух радиусов. Вид спереди также представлял собой сочетание двух радиусов, причем они были подобраны так, чтобы создать поверхность наиболее выгодную при воздействии на нее пуль и осколков. Снизу каска имела удлиненный козырек и поля по бокам. Причем размеры каски являлись оптимальными с точки зрения защитных свойств и необходимости иметь каски одного размера. Предполагалось, что все каски будут штамповаться одного размера и проблему подгонки касок к голове конкретного бойца можно будет решить за счет новой конструкции подтулейного устройства.

Подтулейное устройство состояло из алюминиевого обруча, закрепленного к корпусу каски заклепками. К обручу системой пружин крепилась разъемная стальная лента, которая могла раздвигаться для придания по окружности желаемой величины в зависимости от размеров головы. Система ленточных пружин удерживала ленту прочно на обруче и придавала ей форму эллипса. К ленте крепилось 8 кожаных лопастей, допускающих регулировку подтулейного устройства по глубине. Таким образом, подтулейное устройство данной конструкции позволяло регулировку как по окружности, так и по глубине. Плотность посадки подтулейного устройства на голове обеспечивалось тем, что ленту можно было раздвинуть до желаемого размера. Специальный замок надежно удерживал ленту в зафиксированном положении, а пластинчатые пружины амортизировали подтулейное устройство.

Однако А. А. Шварцу не удалось завершить свою работу над новой каской. В 1937 году он был репрессирован, но несмотря на это его каска, в немного измененном виде, все же была принята на снабжение РККА под индексом СШ-37. Причем в окончательном варианте в ее конструкцию были внесены уже явно устаревшие к тому времени требования, предъявленные к этому виду защитного вооружения генеральным инспектором кавалерии Красной Армии, Маршалом Советского Союза С. М. Буденным. Он полагал, что в предстоящей войне основную роль, как и прежде, будет играть такой высокоманевренный род войск, как кавалерия, что и вызывало специфические требования к новым образцам защитного вооружения. Так, по его настоянию в каске был сохранен явно ненужный гребень, закрывавший вентиляционное отверстие, и полям колпака каски была придана более пологая форма. По его замыслу — подобная форма полей каски служила дополнительной защитой при ударе саблей противника по голове нашего солдата, тогда клинок сабли противника должен был соскальзывать с гребня и уводиться от плеч советского воина. Поэтому стальной шлем (каска) образца 1937 года имела очень необычные формы: неглубокий купол с очень длинным козырьком и низко опущенными боковыми полями, закрывавшими уши, с большими углами наклона в наружную сторону. Сверху гребень прикрывал вентиляционное отверстие. Подтулейное устройство крепилось к колпаку каски тремя заклепками, а подбородочный ремень — к подтулейному устройству. Подтулейное устройство состояло из алюминиевого обруча, на котором был закреплен тканевый колпак, допускающий регулировку шнуром по объему головы. Система ленточных пружин удерживала ленту прочно на обруче и придавала ей форму эллипса. Окрашивалась каска СШ-37 образца 1937 года в зелено-песочный цвет. Масса — 960 г. Эти каски активно использовались военнослужащими РККА в боевых действиях на Хасане, Халхин-Голе, во время советско-финской войны и в начальный период Великой Отечественной войны.

Командующий советско-
монгольской группой войск
Г.К. Жуков рассматривает
пробитый стальной шлем СШ-37.
Халхин-Гол. Лето 1939 года.

Но уже вскоре проявились многочисленные недостатки этого стального шлема. С учетом этого создается ее усовершенствованный вариант — СШ-39, который вобрал в себя все лучшие черты своей предшественницы.

Новая каска была цельнотянутая, с куполом, равномерно закругленным, с отогнутыми полями, вытянутыми по бокам для защиты ушей. Рационально выбранные углы наклона сторон купола придали ему хорошую защиту. Поля шириной 5 мм отогнутые наружу, спереди переходили в немного удлиненный козырек. Подтулейное устройство, состоявшее из алюминиевого обруча, на котором был закреплен тканевый колпак, допускающий регулировку шнуром по объему головы, крепилось на пружинах к колпаку тремя заклепками, а подбородочный ремень — к подтулейному устройству. Несколько десятков тысяч подобных касок были использованы в советско-финской войне 1939-1940 годов.

В ходе ведения боевых действий в суровых условиях северной зимы вновь выявились отдельные недостатки нового стального шлема, и в первую очередь — неглубокая посадка каски на голове бойца, одетого в зимнюю шапку-ушанку. Уже вскоре в конструкцию каски были внесены изменения, и она была принята на снабжение Красной Армии под обозначением «стальной шлем (каска) образца 1940 года». Новое подтулейное устройство состояло теперь не из алюминиевого обруча, а из трех пружин, крепившихся к колпаку шестью заклепками, при этом подбородочный ремень крепился к двум из пружин подтулейного устройства. На пружинах крепились три лопасти подкладки из кожезаменителя, также допускающие регулировку шнуром по объему головы. Окраска — оливково-коричневая (краска ХВ 518). Масса — 1270 г. В подобном виде каска СШ-40 поступила на снабжение Красной Армии и с честью прошла все тяготы и невзгоды Великой Отечественной войны. В годы войны советские солдаты получили от оборонной промышленности несколько миллионов подобных касок.

С середины 1950-х годов удобное крепление и надежная фиксация каски СШ-40 на голове стали обеспечиваться специальной трехточечной удерживающей системой. Основной ремень крепился по бокам шлема. Вспомогательный ремень охватывал подбородок снизу и замыкался сзади, предохраняя шлем от смещения на лицо. Соединенные в единую систему ремни надежно фиксировали куску, не мешая в ношении.

В 1960 году стальной шлем СШ-40 вновь подвергся модернизации — подтулейное устройство теперь состояло из 4 пружин, которые были перенесены немного выше и крепились соответственно 4 заклепками, в верхней части купола, а подбородочный ремень теперь крепился заклепками к стенкам купола. Этот вариант получил обозначение СШ-60.

Советский офицер в стальном
шлеме СШ-40 со специальной
трехточечной удерживающей
системой

В 1968 году на снабжение Советских Вооруженных сил была введена новая каска СШ-68, отличающаяся от СШ-60 только большим наклоном передней (лобовой) стенки купола и укороченными бортиками, отогнутыми наружу. Ее подтулейное устройство было идентично каске СШ-60. Масса — 1300 г. Стальной шлем СШ-68 также окрашивался в темно-зеленый цвет. В настоящее время СШ-68 продолжает состоять на снабжении Вооруженных сил Российской Федерации, а также армий большинства стран СНГ.

Почти все двадцатое столетие огнестрельное оружие занимало доминирующее положение в противоборстве средств нападения и защиты. При этом соотношение убитых и раненых на поле боя, как правило, сопоставляется с вероятностью поражения жизненно важных органов, повреждение которых исключает возможность сохранения жизни раненого. Голова и шея занимают всего 12% общей проекции площади человека, однако второе место по вероятности смертельных ранений после грудной проекции человеческого тела занимала именно область головы и шеи. Частота смертельных ранений в голову составляет 43,5% (усредненные данные, включающие статистику ранений по Первой и Второй мировым войнам, войнам в Корее, Вьетнаме и Афганистане).

Причина указанного несоответствия кроется в том, что в реальной боевой обстановке положение тела весьма изменчиво, часть его может быть укрыта в окопе, военной технике, и только голова и верхняя часть грудной клетки остаются открытыми. Согласно статистике ранений личного состава, в первом чеченском вооруженном конфликте 1994-1996 годов число смертельных ранений в голову и шею составило 37%.

При определении требований к защите головы наряду с требованиями по исключению пробития шлема (каски) существенно возрастает роль защитных свойств по заброневому ударному действию. Создание современных шлемов обусловлено жесткими ограничениями по массе, высокими требованиями по пулестойкости, противоосколочной стойкости, амортизации ударной нагрузки, а также необходимостью выполнить медико-биологические требования и обеспечить сочетаемость с остальной экипировкой.

Защитные шлемы должны удовлетворять следующим требованиям:
— обеспечивать заданные защитные свойства;
— иметь максимальную массу шлема не более 2-2,5 кг;
— иметь вентиляционную систему с целью обеспечения хорошего микроклимата под шлемом;
— обеспечивать плотное прилегание к голове;
— сохранять оптимальное поле зрения;
— не являться акустической преградой в речевом диапазоне частот или быть оснащенными специальным переговорным устройством;
— обеспечивать возможность совмещения шлема с остальными предметами экипировки;
— обеспечивать ведение огня из стрелкового оружия из любых положений.

Стальной шлем (каска) СШ-60
образца 1960 года

Увеличение пулестойкости шлема приводит к повышению его массы, а как показывают результаты исследований, увеличение массы более чем на 1,5 кг снижает маневренность военнослужащих, при массе более 2,5 кг допустимое время использования шлема измеряется минутами. Такие шлемы называют штурмовыми и используют только при проведении скоротечных специальных операций.

По своему назначению выделяют следующие типы защитных шлемов для военнослужащих и сотрудников правоохранительных органов: пехотные, десантные, для экипажей танков и бронемашин, для экипажей самолетов и вертолетов, для милиции, для специальных подразделений.

Так, в правоохранительных органах (милиции и внутренних войсках) используются противоударные и противопульные защитные шлемы. Противоударные шлемы предназначены для защиты от ударов различными тупыми и острыми предметами (камнями, палками и т. д.). Бронешлемы наряду с требованиями по защите к ударным воздействиям должны обеспечивать и баллистическую защиту. Все отечественные бронешлемы предусматривают защиту различного уровня от пуль короткоствольного оружия, высокоскоростных осколков и ударного воздействия тупых и острых предметов. Защиту от винтовочных и автоматных пуль существующие шлемы не обеспечивают. Однако применение бронешлема может сохранить жизнь при обстреле из длинноствольного оружия на значительном расстоянии и ударе пули по касательной.

Надо отметить, что до последнего времени бронешлемы сравнительно редко использовались в практике правоохранительных органов в нашей стране. Однако в Российской армии был накоплен большой опыт боевого применения стальных шлемов (касок). Стальные шлемы для личного состава мотострелковых подразделений до конца 1980-х годов оставались практически единственным и основным образцом для всех родов войск Советской армии. До сих пор на снабжении в Российской армии остается стальной шлем СШ-68, являющаяся модификацией каски образца 1940 года, которая используется и подразделениями МВД.

Действия мотострелковых войск сопряжены с большими нагрузками, требуют высокой мобильности и предусматривают наличие штатной экипировки массой от 20 до 40 кг. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к шлему, являются: легкость, надежность конструкции, хорошая совместимость с предметами экипировки, приемлемые габариты и удобство при ведении прицельного огня.

К стальным шлемам воздушно-десантных войск предъявляются более жесткие требования. Основное внимание уделяется массе шлема.

Требования, предъявляемые к шлему танкиста, определяются условиями ограниченного внутреннего пространства или рабочего объема боевой машины. Дополнительными специальными условиями являются их сочетание с приемно-передающим устройством и огнестойкость. Требования к шлему по защите у танкистов невысокие, так как необходима в основном защита головы от ударов о внутреннее оборудование машины.

Шлемы экипажей самолетов и вертолетов отличаются большим разнообразием в зависимости от условий работы. Из-за конкретного предназначения к ним предъявляется ряд специфических требований. Ранее от летных шлемов не требовалось защитных свойств. Однако большое количество ранений осколками доказали необходимость введения защиты.

Шлемы для правоохранительных органов имеют различные уровни защиты в зависимости от назначения, начиная с защиты от ударов камнями, палками и заканчивая защитой от пуль. Конструкция шлемов также отличается большим разнообразием. На нее влияют условия эксплуатации и конкретные требования. Поскольку специальные полицейские операции, как правило, скоротечны, эксплуатация бронешлемов не сопровождается чрезмерным утомлением. В связи с этим основное требование, предъявляемое к шлему для сотрудников милиции и военнослужащих внутренних войск, — это повышенная защищенность (за счет увеличения площади и уровня защиты), даже, возможно, за счет небольшого увеличения массы и снижения удобства ношения.

Наиболее специфичны требования к штурмовому шлему для спецподразделений. Как правило, спецоперации характеризуются скоротечностью, а бойцы обладают высокой выносливостью и хорошо физически подготовлены. Поэтому при создании штурмовых шлемов основное внимание уделяется защите в ущерб показателям эргономики. В связи с тем, что повышение массы позволяет увеличить энергоемкость шлема, его масса (с пулестойким забралом) может достигать 5 кг, а время непрерывного использования может быть ограничено до нескольких десятков минут. Обычно такие шлемы имеют специальный подголовник для улучшения балансировки массы и уменьшения нагрузки на мышцы шеи.

(Начало. Окончание в статье «От каски к стальному шлему (Часть II)»)

Сергей Монетчиков
Фото Владимира Николайчука
и из архива автора
Братишка 06-2009

Стандарт идеального велосипедного шлема

Резюме: Наши идеи относительно стандарта идеального шлема.

С начала 1990-х годов в США почти не было улучшений в стандартах велосипедных шлемов. Почему нет стандартов
улучшилось за столько лет?

Любой стандарт должен быть практичным. Производитель должен соответствовать требованиям и при этом продавать шлемы. Фонд Снелла
опубликовал стандарт велосипедного шлема в 1970 году, требующий тяжелого горячего шлема в мотоциклетном стиле. Шлемов было очень мало.
когда-либо сертифицированные на него, они вообще не продавались, и о нем быстро забыли. Обновление стандартов связано с обновлением
защиты в носимом товарном шлеме, а такого не было с начала 1990-е годы.

Вторым ограничением стандартов на шлемы является возможность разработать точный тест, который можно воспроизвести во всех
несколько лабораторий с одинаковыми результатами. Это ограничивает параметры, которые можно протестировать. Как вы разрабатываете униформу
тест на легкость регулировки шлема, например, когда может быть задействовано множество субъективных факторов. И как вы тестируете
«ползучесть лямок», которое позволяет лямкам ослабляться при использовании, когда они остаются отрегулированными для испытаний на скатывание и прочность лямки.

Третьим основным препятствием является отсутствие точных медицинских данных о том, какой именно уровень защиты требуется для предотвращения
либо тяжелые травмы головного мозга, либо более легкие сотрясения мозга, которые мы все хотели бы предотвратить с помощью шлемов. Тогда есть
все еще вызывающий недоумение вращательный компонент травмы головного мозга и его связь с конструкцией шлема.

Помня об этих ограничениях, мы по-прежнему считаем полезным рассмотреть, как должен выглядеть идеальный стандарт шлема.

Требования к идеальному стандарту шлема

1. Управление энергопотреблением: Единая конструкция испытательного стенда во всех лабораториях. Лабораторные испытания на падение с высоты не менее 2 метров на всех наковальнях,
со всеми перегрузками ниже 150. Модели головы с переменным весом, которые соответствуют фактическому весу размера головы. Испытание на слабое воздействие
при падении с высоты 1 метр и перегрузке ниже некоторого оправданного числа, представляющего минимальный риск сотрясения мозга, вероятно, близкий к 100.
Большинство современных стандартов допускают более высокие g и вообще не предусматривают испытаний на низкую ударную вязкость.

2. Ременная система: Удерживать при динамическом рывке, соответствующем действующим стандартам, но отстегнуть через 3–5 секунд устойчивого натяжения.
для предотвращения завешивания детских площадок. Испытание на проскальзывание ремешка во время использования. Испытание на долговечность всех деталей, включающее тысячи циклов
для крепежа. Текущие стандарты не включают испытания лент на ползучесть.

3. Испытание на посадку: Испытание на перекатывание плюс испытание на смещение с минимальным допустимым смещением головы. Тест на способность
подходят для большинства или всех форм головы. Используйте форму головы, которая имитирует настоящую человеческую голову, а не каплю магния.
форма головы.

4. Тесты комфорта: Тест на минимальную вентиляцию. Максимальный вес. Предел ограничения периферийного зрения. Возможно
когда-нибудь тест на контроль над потоотделением.

5. Внешняя форма: Проверка на гладкую и круглую внешнюю форму без удлиненной формы или каких-либо выступов, которые могут зацепиться,
в том числе особенности конструкции корпуса шлема. Любые дополнительные крепления или козырьки должны легко отрываться. Только действующие стандарты
ограничить прогнозы, подход, который не был эффективным.

6. Испытание козырька и аксессуаров: Испытание на ударопрочность любого проданного козырька или аксессуара, а также соответствие
с отрывной спецификацией. Проверьте минимальное отклонение козырька при зацеплении. Большинство современных стандартов не имеют козырька
контрольная работа.

7. Видимость: Тест на заметность днем ​​и ночью. Ни в одном из действующих стандартов.

8. Долговечность в использовании: Испытание на истирание корпуса, гниение фит-падов и разрушение под воздействием солнечного света. Не найдено в текущем
стандарты.

9. Очистка: Проверка на долговечность при очистке обычными чистящими средствами. Не в текущих стандартах.

10. Инструкции: Проверка четких, кратких, понятных инструкций по установке и использованию, доступных в
родной язык пользователя, с графическими изображениями.

11. Покрытие: Спецификация для области покрытия, которая включает 95 или более процентов задокументированных мест ударов.
Большинство современных стандартов неадекватны.

12. Окружающая среда: Текущие стандарты кондиционирования, вероятно, подходят для низкотемпературных, высокотемпературных и влажных условий.
тестирование.

Когда?

Ожидаем ли мы этот идеальный стандарт в какие-либо разумные сроки? Нет. В шлеме было так мало достижений
технологии за последнее десятилетие, и у производителей так мало стимулов вкладывать деньги в исследования и
развития, что мы не ожидаем, что шлемы, которые могли бы соответствовать идеальному стандарту в нашей жизни, и, вероятно, не в
твой тоже.

За последнее десятилетие также не было значительных достижений в лабораторном испытательном оборудовании и протоколах. Старые рассуждения о
конструкции испытательных стендов никогда не были решены. Ни одна частная или государственная лаборатория не инвестирует в исследования крупных новых систем для
улучшаем наше тестирование. Никаких новых достижений в разработке более качественных тестов не предвидится.

Разработка международного стандарта велосипедных шлемов застопорилась. У Европы есть другая испытательная установка, которую она считает
превосходит и США считает излишне сложным. В США используются две разные установки для сброса, которые производят немного разные
результаты и старательно игнорирует проблему, потому что у каждой установки есть свои чемпионы, которые считают другую хуже, и
потому что никто не хочет инвестировать в новые буровые установки. В США используется высота падения 2 метра, а в Европе — 1,5 метра, что приводит к
шлемы тоньше и часто не проходят тесты в США. В Европе используется критерий разрушения 250 г, в то время как в США
тот же порог в 300 г, который он использует уже 50 лет и не может отпустить. На самом деле Consumer Reports тестирование показывает
что хороший американский шлем легко проходит испытание весом 250 г. Австралия, Канада и другие страны имеют еще разные критерии.

В отсутствие лучших стандартов производители останавливаются в улучшении своих шлемов из-за двух ограничений: маркетинга
и юридическая ответственность. Они убеждены, что не могут продать более толстый и громоздкий шлем. И
их адвокаты не позволят им рекламировать шлем как «более безопасный» или «защитный» или даже «предназначенный для предотвращения
сотрясение мозга» из опасения, что они проиграют судебные процессы, когда гонщик получит травму в этом шлеме.

Мы потрясены пессимизмом этого вывода. В отсутствие крупных новых инициатив со стороны кого-либо в этой области,
в следующем десятилетии не будет каких-либо значительных улучшений характеристик шлема.

Есть два луча надежды: в 2002 году новая группа начала работу над обеспечением медицинских основ для достижений в
стандарты, основанные на более точных порогах травматизма. Для получения дополнительной информации, проверьте на нашей странице о том, что мы
нужно добиться прогресса. А данными о сотрясениях мозга и исследованиями мы теперь обязаны футболистам, которые страдают больше
экономические потери от сотрясения мозга, чем любая другая группа населения, и в настоящее время финансируют фундаментальные исследования в этой области. Результаты
результаты этого исследования стали достоянием общественности в 2004 году, и в последующие десятилетия они привели к усовершенствованию конструкции шлема.
по крайней мере для футбольных шлемов. Проблема сотрясения мозга сейчас находится на переднем крае обсуждения шлемов, но фактический прогресс в
стандарты реализуются очень медленно.

Проектирование защитных касок: взгляд инженера (6–12 классы)

Этот документ является дополнением к видео под названием Проектирование защитных касок и предназначен в качестве ресурса для преподавателей.

Исходная информация и информация по планированию

О видео

Доктор Нихил Гупта, профессор машиностроения и аэрокосмической техники в Политехническом институте Нью-Йоркского университета, объясняет проблемы, связанные с проектированием защитных касок, используемых различными спортсменами. В своей лаборатории он и другие члены его команды используют специализированное оборудование, включая камеры и микроскопы, для проверки и анализа того, как различные материалы, используемые в шлемах, выдерживают удары.

Д-р Гупта также обсуждает важность удобства и посадки шлема, а также то, как этот важный элемент защитного снаряжения на самом деле ведет себя в реальных условиях.

Языковая поддержка

Чтобы помочь людям с ограниченным знанием английского языка или другим людям, которым нужна помощь, чтобы сосредоточиться на видео, предоставьте расшифровку видео. Щелкните вкладку «Транскрипт» сбоку окна видео, затем скопируйте и вставьте в документ для ознакомления учащихся.

Connect to Science

Framework for K–12 Science Education

• PS1.A Структура и свойства материи
• PS2.B: типы взаимодействий
• PS3.C: Связь между энергией и силами
• LS1.A: структура и функции

(стр. 1)

Понятия смежных наук

• Связь силы и массы
• Силы удара
• Физические свойства
• Передача энергии
• Скелетная система
• Взаимодействие систем организма

Connect to Engineering

Структура естественнонаучного образования K–12

• ETS1.A: определение и разграничение инженерных проблем
• ETS2.A: Взаимозависимость науки, техники и технологий

Инжиниринг в действии

Одной из целей проектирования является разработка системы, компонента или процесса для удовлетворения желаемых потребностей в рамках реалистичных ограничений — в данном случае безопасности пользователя без ущерба для его или ее производительности. Инженеры часто описывают факторы, влияющие на дизайн, с помощью блок-схем, напоминающих концептуальную карту. Некоторые из факторов связаны или зависят друг от друга (показаны соединительными линиями), в то время как другие могут быть самостоятельными, но не менее важными. Учащиеся, скорее всего, скажут, что защита головы пользователя должна быть первоочередной задачей при разработке шлема любого типа. Другие ограничения могут включать характер спорта; скорость спортсмена при занятиях спортом; типичные движения и потенциальные опасности спорта; поверхность, на которой обычно проводится спорт; размер и возрастной диапазон участников; и приспособления для очков или других вспомогательных средств, среди прочего. Определение диапазона ограничений является частью практики проектирования деятельности, генерирующей инженерные знания.

Примите меры со студентами

Используйте раздел «Исследования конструкции» в Плане опроса в качестве руководства, чтобы помочь учащимся изучить решения проблемы, связанной с конструкцией защитной каски. Всем классом установите ограничения, в рамках которых будут работать учащиеся, например: вид тестового материала; ограничение толщины тестируемого материала не более 4 см; разработка способа имитации силы удара, который может произойти во время соревнований; и установление способа определения того, когда испытанная пена может перестать быть эффективной для защиты своего владельца.

Схема исследования для учителей

Поощряйте запросы, используя стратегию, основанную на эвристике научного письма. Студенческие работы будут различаться по сложности и глубине в зависимости от класса, предшествующих знаний и творческих способностей. Широко используйте подсказки, чтобы стимулировать размышления и обсуждение. Мастер-классы для учащихся начинаются на стр. 7.

Исследовать понимание

Попросите учащихся перечислить как можно больше занятий или видов спорта, участники которых носят шлем или какой-либо защитный головной убор. Студенты могут быть даже знакомы с законами о мотоциклетных шлемах в вашем штате. Затем используйте подсказки, подобные приведенным ниже, чтобы заставить учащихся подумать о различиях между шлемами и головными уборами.

(стр. 2)

• Шлем бейсбольного отбивающего отличается от шлема кэтчера тем, что…
• Шлем футболиста отличается от шлема борца тем, что….
• Отсутствие защитного шлема во время занятий спортом и связанных с ним мероприятий может привести к…
• Поврежденный или неподходящий защитный шлем может привести к…

Показать видео Наука летних Олимпийских игр (SOTSO): проектирование защитных касок.

Предложите учащимся обсудить увиденное. Сосредоточьте обсуждение на том, как шлемы разрабатываются для конкретного вида спорта. Затем расскажите о том, как все спортсмены, а также люди, занимающиеся подобными видами деятельности ради развлечения, могут извлечь выгоду из защитных касок и других продуктов, разработанных для их защиты во время этих занятий.

• Когда я смотрел видео, я думал о. …
• Доктор Гупта, эксперт видео, заявил, что _____ потому что….
• Большинство защитных касок имеют слои, потому что…
• Шлем боксера отличается от шлема велосипедиста тем….
• Шлем велосипедиста отличается от шлема наездника тем, что….
• По словам доктора Гупты, все шлемы предназначены для…
• Если шлем доступен для занятий спортом, его следует носить, потому что…
• Другое защитное снаряжение для занятий спортом включает…

Задайте начальные вопросы

Стимулируйте обсуждение в малых группах с помощью подсказки: Видео заставляет меня задуматься над этими вопросами…. Пусть небольшие группы обсудят, почему защитные каски различаются по конструкции и/или материалам. На основе их обсуждений пусть каждая группа выберет одну идею и сформулирует ее таким образом, чтобы ее можно было исследовать и/или проверить. Некоторые примеры:

• Какой тип материала лучше всего подходит для защиты пользователя от одиночного удара?
• Какой тип материала лучше всего подходит для защиты пользователя от множественных ударов?
• Как можно проверить эффективность любого материала защитной каски?
• Как поверхность, на которой проводятся спортивные игры, влияет на конструкцию шлема?
• Какие «компромиссы» необходимо учитывать при разработке защитной каски?

Проектные исследования

Выберите один из этих двух вариантов в зависимости от знаний, творческих способностей и уровня способностей ваших учеников.

Открытый выбор (страницы 6-7)

Небольшие группы могут объединиться, чтобы согласовать один вопрос, на который они будут изучать ответ, или каждая небольшая группа может исследовать что-то свое. Студенты должны провести мозговой штурм, чтобы придумать процедуру, которую они выполнят, чтобы ответить на свой вопрос. Убедитесь, что учащиеся определяют ограничения, в рамках которых они проектируют. По мере того как они разрабатывают свои процедуры, работайте с ними, чтобы они внедряли безопасные процедуры, которые контролируют переменные, и использовали соответствующие инструменты для проведения точных измерений. Поощряйте учащихся такими подсказками, как:

• Переменная, которую мы будем тестировать….
• Переменные, которыми мы будем управлять….
• Мы будем следовать следующим шагам….

(стр. 3)

• Для безопасного проведения расследования мы…
• Мы будем использовать _____ для наблюдений/измерений. ..

Сосредоточенный подход (страницы 7-9 Копии мастер-класса)

Ниже показано, как учащиеся могут исследовать решение проблемы, когда рекомендовать боксеру заменить существующий головной убор. Инженеры могли бы определить количество «ударов», которое головной убор боксера может выдержать, прежде чем головной убор перестанет быть эффективным для защиты своего владельца.

1. Задайте учащимся вопросы, подобные следующим, чтобы зажечь их мышление:

   • Каким был боксерский шлем на видео?

   • Для чего такой шлем?

   • Какие материалы могут лучше всего смоделировать материал настоящего боксерского шлема?

   • Сколько пены будет достаточно, чтобы защитить пользователя, но не ухудшить характеристики?

   • Как можно имитировать удар боксерской перчатки о головной убор боксера?

2. Предложите учащимся обсудить свои ответы, а затем обдумать список возможных решений, прежде чем остановиться на том, которое они попробуют. Учащиеся могут обнаружить, что после первоначальной попытки найти решение им, возможно, придется начать заново с другой идеей; некоторые могут попробовать несколько решений одновременно. Напомните им об ограничениях, если это необходимо, используя такие подсказки, как следующие:
   • Максимальная толщина испытуемого материала должна быть не более ____ см, потому что….
   • Сила, действующая на материал, будет моделироваться….
   • Материал будет считаться неэффективным, когда….
3. Учащиеся должны определить способ безопасного тестирования своего материала. Один из способов может заключаться в том, чтобы нарисовать круг в середине испытуемого материала, приложить силу к этой области кулаками или наступить на нее ногой, наблюдать за реакцией материала и продолжать применять силу до тех пор, пока материал не считается небезопасным для ношения. Используйте подсказки со студентами, такие как следующие:
   • Силу удара создадим по….
   • Мы будем наблюдать за материалом после каждого приложения силы и искать. …
   • Переменные, которыми мы будем управлять….
   • Для безопасного проведения расследования мы будем….
4. Студенты могут продолжить свои исследования, сосредоточившись на дополнительных ограничениях, таких как выбор внешнего покрытия, которое защитит пену от пятен пота и крови, и внутреннего слоя, который впитывает пот. Студенты также могут придать форму и вырезать пенопласт, чтобы сделать настоящий шлем.

Заявление, подкрепленное доказательствами

Пока учащиеся проводят расследование, убедитесь, что они записывают свои наблюдения. При необходимости предложите, как они могут организовать свои данные, используя таблицы или рисунки пораженной области до и после применения каждой силы. Учащиеся должны проанализировать свои данные, а затем сделать одно или несколько заявлений, основанных на доказательствах, которые показывают их данные. Предложите учащимся эту подсказку: Как свидетельствует… мы утверждаем… потому что. …

(стр. 4)

Примером заявления о воздействии множественных ударов на шлем боксера может быть: поглотил силы, но, казалось, сохранил свою форму.

Сравнить результаты

Предложите учащимся сравнить свои идеи с идеями других, например, одноклассников, которые исследовали тот же или похожий вопрос, с материалами, которые они нашли в Интернете, с экспертом, которого они выбрали для интервью, или со своими учебниками. Напомните учащимся указывать первоисточники в своих сравнениях. Вызовите сравнения у учащихся с помощью таких подсказок, как следующие:

• Мои идеи сходны (или отличаются) с идеями экспертов в этом….
• Мои идеи похожи (или отличаются) от идей моих одноклассников в этом….
• Мои идеи похожи (или отличаются) от тех, что мы нашли в Интернете в этом….

Учащиеся могут провести следующие сравнения:
Мои идеи и наблюдения аналогичны некоторым продуктам, которые мы нашли в Интернете. EverlastTM утверждает, что их боксерские шлемы поглощают силу удара боксера, чтобы защитить владельца, а также поглощают пот, чтобы шлемы сохраняли свежий запах.

Размышление об обучении

Учащиеся должны задуматься о своем понимании, подумать о том, как изменились их идеи или что они теперь знают, чего не знали раньше. Предложите учащимся письменно ответить на один из вопросов, а затем попросите добровольцев поделиться информацией с классом или предложите партнерам обменяться ответами и задать друг другу вопросы. Поощряйте размышления, используя такие подсказки, как следующие:

• Мои идеи изменились с начала этого урока из-за этого доказательства….
• Мои идеи изменились следующим образом….
• Пока я работал над этим проектом, мне жаль, что я не тратил больше времени на….
• Одна часть расследования, которой я больше всего горжусь…

Inquiry Assessment

См. рубрику, включенную в курс Copy Masters для учащихся на стр. 10.

Включите видео в свой план урока

Включите видео в инструкцию

Визуализируйте концепцию:

Используйте сегменты этого видео, которые показывают Андервуд рассказывает о своем виде спорта, а также о своих спаррингах на ринге, чтобы обсудить, почему ее шлем так отличается от шлемов двух других спортсменов в видео. Используйте следующие подсказки, чтобы вести обсуждение:

• Почему у шлема Андервуда нет жесткой внешней оболочки?
• Как гасятся силы от ударов, нанесенных и полученных Андервудом?
• Почему шлем Андервуда так сильно закрывает ее голову?
• Какое еще защитное снаряжение носит Андервуд во время соревнований?

(стр. 5)

Домашнее задание:

Используйте видео в качестве трамплина для учащихся, чтобы узнать больше о травмах головы, полученных в результате множественных ударов. Пусть они исследуют, на
, последствия множественных ударов по голове боксера, несмотря на то, что она была защищена плотным поролоновым шлемом.

Используете подход 5E?

Если вы используете подход 5E к планам уроков, рассмотрите возможность включения видео в эти E’s:
Объясните: Используйте видео, чтобы учащиеся обсудили, почему первоначальные испытания любой защитной каски проводятся в лаборатории в контролируемых условиях, а не в поле. Убедитесь, что учащиеся также учитывают, что лабораторные испытания не всегда имитируют реальные ситуации.
Подробно: Используйте видеофрагменты, показывающие падения и аварии спортсменов, чтобы подчеркнуть важность использования всех подходящих типов защитного снаряжения для любого вида спорта или деятельности. Предложите учащимся выбрать четыре или пять видов спорта или занятий и перечислить все защитное оборудование, которое следует использовать во время участия в каждом из них.

Подключиться к … STEM

Технология

Предложите учащимся изучить различные типы защитных касок или другого защитного снаряжения, доступного для спортсменов, занимающихся другими видами спорта, кроме тех, что показаны в видео, или для людей с двигательными нарушениями и маленьких детей. Предложите им выяснить, как менялись шлемы с течением времени, например те, которые носят во время футбольных матчей с 189 года.0 с. Они могут создать временную шкалу событий, которые стимулировали разработку и изменение шлема по их выбору.

Использовать видео для оценивания

Показывать отрывки из видео Сары, Бизи и Королевы в действии с отключенным звуком. Затем дайте ученикам следующие инструкции: Выберите одного из спортсменов. Опишите, как шлем, который носит этот спортсмен, обеспечивает защиту и повышает производительность спортсмена.

COPY MASTER: Путеводитель по открытому выбору для учащихся

Наука о летних Олимпийских играх: проектирование защитных касок

Используйте это руководство, чтобы изучить вопрос о разработке защитных касок. Запишите свой лабораторный отчет в свою научную тетрадь.

Задайте начальные вопросы

Видео заставляет меня задуматься над этими вопросами….

Исследование дизайна

Выберите один вопрос. Как вы можете ответить на него? Обсудите список идей с вашими товарищами по команде. Напишите процедуру, которая контролирует переменные и производит точные измерения. При необходимости добавьте меры предосторожности.

• Ограничения, с которыми я буду работать, это. …
• Переменная, которую я буду тестировать….

(стр. 6)

• Для безопасного проведения расследования я…

Запись данных и наблюдений

Запишите свои наблюдения. Организуйте свои наблюдения в виде таблиц или подробных маркированных рисунков.

Подать заявление, подкрепленное доказательствами

Проанализируйте свои данные, а затем сделайте одно или несколько заявлений на основе доказательств, которые показывают ваши данные. Убедитесь, что утверждение выходит за рамки обобщения отношений между переменными.

Сравните результаты

Просмотрите видео и затем обсудите свои результаты с одноклассниками, которые исследовали тот же или похожий вопрос. Или сделайте исследование в Интернете или поговорите со специалистом. Как соотносятся ваши выводы? Обязательно отдавайте должное другим, когда используете их результаты в своих сравнениях.

• Мои идеи похожи (или отличаются) от экспертов в этом….
• Мои идеи похожи (или отличаются) от моих одноклассников в этом….
• Мои идеи похожи (или отличаются) от того, что я нашел в Интернете в этом….

Подумайте об обучении

Подумайте о том, что вы узнали. Как это согласуется с тем, что вы уже знали? Как это меняет то, что вы думали, что знали?

• Я утверждаю, что мои идеи изменились с начала этого урока из-за этого доказательства….
• Мои идеи изменились следующим образом…
• Пока я работал над этим проектом, мне жаль, что я не тратил больше времени на….
• Одна часть расследования, которой я больше всего горжусь…

COPY MASTER: Целевое руководство для учащихся

Наука о летних Олимпийских играх: проектирование защитных касок

Используйте это руководство, чтобы исследовать вопрос о том, как материал выдерживает многократные удары. Запишите свой лабораторный отчет в свою научную тетрадь.

Задайте начальные вопросы

В какой момент защитный материал перестает быть эффективным после многократного удара?

(стр. 7)

Проектные исследования

Как вы можете ответить на свой вопрос? Обсудите список идей с вашими товарищами по команде. Напишите процедуру, которая позволит вам соответствовать ограничениям. При необходимости добавьте меры предосторожности.
Как ты мог это сделать?

• Я буду использовать материал….
• Толщина материала будет….
• Я приложу силу к материалу….
• Я определю, что материал больше не эффективен, когда он…
• Переменные, которыми я буду управлять…
• Чтобы быть в безопасности, мне нужно….

Записывайте данные и наблюдения

Организуйте свои наблюдения, используя таблицы или рисунки материала на протяжении всего занятия. Используйте ограничения и любые показания «до и после» или документацию, которые у вас есть, в качестве руководства для ваших дисплеев. В приведенных ниже примерах показано, как могут отображаться измерения, полученные во время исследования нескольких обращений к тестовому материалу.

Сделать заявление, подкрепленное доказательствами

Проанализируйте свои данные, а затем сделайте одно или несколько заявлений на основе доказательств, которые показывают ваши данные.

(стр. 8)

Сравнить результаты

Просмотрите видео и затем обсудите свои результаты с одноклассниками, которые исследовали тот же или похожий вопрос. Или сделайте исследование в Интернете или поговорите со специалистом. Как ваши выводы
сравниваются? Обязательно отдавайте должное другим, когда используете их результаты в своих сравнениях.

• Мои идеи сходны (или отличаются) с идеями экспертов в этом….
• Мои идеи похожи (или отличаются) от идей моих одноклассников в этом….
• Мои идеи сходны (или отличаются) с теми, что я нашел в Интернете в этом….

Подумайте об обучении

Подумайте о том, что вы узнали. Как это согласуется с тем, что вы уже знали? Как это меняет то, что вы думали, что знали?

• Мои идеи изменились с начала этого урока из-за этого свидетельства…
• Мои идеи изменились следующим образом….
• Пока я работал над этим проектом, мне жаль, что я не тратил больше времени на….
• Одна часть расследования, которой я больше всего горжусь…

COPY MASTER: Рубрика оценки для расследований