Reliability and failure studies of firefighters' helmets in simulated operational conditions

• Autorzy: Walczak Agata , Pieniak Daniel , Kamocka-Bronisz Renata

Identyfikatory

DOI

10.2478/jok-2020-0072

Warianty tytułu

PL

Badania niezawodności i uszkodzeń hełmów strażackich w warunkach symulowanych narażeń operacyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to determinate the fracture mechanism of firefighters' helmets caused by the impact load in simulated operational conditions. Moreover the aim of the study was to assess the reliability of the personal protective equipment. Tests were conducted with the use of the drop tower system. On each type of helmet 5 impact tests were performed. The active force corresponding to impact energy of 60 J and the passive force (force in the place of the neck spine) was registered. Based on the results, it can be statement that helmets' structure influences their reliability and values of the active and passive forces. Additionally, the majority of tested helmets exceeded the acceptable threshold values of passive force.

PL

Celem badań było określenie mechanizmu niszczenia hełmów strażackich spowodowanego obciążeniem udarowym w symulowanych warunkach narażeni operacyjnych, a także ocena niezawodności sprzętu ochrony indywidualnej. Testy przeprowadzono z wykorzystaniem młota udarowego opadowego. Na każdym typie hełmu przeprowadzono po 5 testów udarowych. Rejestrowano siłę czynną odpowiadająca energii uderzenia 60 J oraz siłę bierną (siłę w miejscu kręgosłupa szyjnego). Na podstawie wyników można stwierdzić, że konstrukcja hełmów i ich stan wpływają na ich niezawodność i wartości sił czynnych i biernych. W przypadku większości badanych hełmów przekroczono dopuszczalne wartości progowe sił biernych.

Słowa kluczowe

EN

firefighter helmet; dynamic loading; impact test; reliability; operational conditions; limit load; critical load; cervical spine

PL

hełm strażacki; obciążenie dynamiczne; badanie udarowe; niezawodność; warunki operacyjne; obciążenie dopuszczalne; obciążenie krytyczne; kręgosłup szyjny

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 50, iss. 4
• Strony: 31--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Walczak Agata

• The Main School of Fire Service (Szkoła Główna Służby Pożarniczej)

autor

Pieniak Daniel

• University of Economics and Innovations in Lublin (Wyższa Szkoła Ekonomii i Innowacji w Lublinie)

autor

Kamocka-Bronisz Renata

• The Main School of Fire Service (Szkoła Główna Służby Pożarniczej)

Bibliografia

• 1. Abrate S.: Impact of laminated composite materials. Appl. Mech. Rev. Vol. 44, No. 4, 1991.
• 2. Baszczyński K.: The effect of temperature on the capability of industrial safety helmets to absorb impact energy. Engineering Failure Analysis, Vol. 46, 2014.
• 3. Bednarek Z., Drzymała T.: Zagrożenie występowania eksplozyjnego odpryskiwania betonu w czasie pożaru w tunelach komunikacyjnych. XIX Międzynarodowa Konferencja Naukowa Komputerowe Systemy Wspomagania Nauki, Przemysłu i Transportu „Transcomp 2015”, 2015.
• 4. Będziński R.: Biomechanika inżynierska: zagadnienia wybrane. Wyd. PWr, Wrocław 1997.
• 5. Demuts E., Sandhau R.S., Maddux G.E.: Barely visible damage threshold in graphite epoxy, Proc. Eight Int. Conf. on Composite Materials. SAMPE 1981. Vol. 4, 1981.
• 6. Hamouda A.M.S., Sohaimi R.M., Zaidi A.M.A., Abdullah S.: Materials and design issues for military helmets in Advances in Military Textiles and Personal Equipment. Woodhead Publishing, Cambridge 2012.
• 7. Jackiewicz-Rek W., Drzymała T., Kuś A., Tomaszewski M.: Durability of high performance concrete (HPC) subject to fire temperature impact. Archives of Civil Engineering, Vol. LXII, 2016.
• 8. Jamroziak K.: Próba oceny urazu głowy w ochronie balistycznej miękkiej. Modelowanie Inżynierskie, Vol. 42, 2011.
• 9. Jankowski M., Kotełko M.: Doświadczalna identyfikacja związków fizycznych w piankach poliuretanowych. Przegląd Mechaniczny, No. 4, 2010.
• 10. Liu D., Chang C., Fan C., Hsu S.: Influence of environmental factors on energy absorption degradation of polystyrene foam in protective helmets. Engineering Failure Analysis, Vol. 10, 2003.
• 11. Melnik R., Koziak S., Sowiński B., Chudzikiewicz A.: Reliability analysis of metro vehicles operating in Poland. Transport Research Procedia, Vol. 40, 2019.
• 12. National Highway Traffic Safety Administration, Occupant Cash protection – head injury criterion. DC: NHTSA, Waszyngton 1972 (S6.2 of FMVSS 571.208).
• 13. Pawłowski K.: Rozprawa doktorska pt. „Systemy adaptacyjnej absorpcji obciążeń udarowych”. Instytut Podstawowych Problemów Techniki. Warszawa 2011.
• 14. Pieniak D., Bronisz S., Kamocka-Bronisz R.: Badania redystrybucji sił przejmowanych przez hełm strażacki w kierunku kompresyjnym kręgosłupa szyjnego. Zeszyty Naukowe SGSP, No. 58, 2016.
• 15. Pieniak D., Walczak A., Kamocka-Bronisz R., Gil L.: Ocena doświadczalna pozostałej wytrzymałości i sztywności kompozytu polimerowego stosowanego w konstrukcji hełmów strażackich ze względu na temperaturę środowiska eksploatacji. TTS Technika Transportu Szynowego, No. 12, 2017.
• 16. PN-EN 443:2008: Helmets for firefighting in buildings and other structures.
• 17. Sawicki T.: Czynniki zagrażające bezpieczeństwu strażakom w warunkach pożaru. Bezpieczeństwo Pracy, No. 7-8, 2004.
• 18. Walczak A., Pieniak D., Naworol I., Wąsik W., Chudy P., Sutuła M.: Studies on absorptive properties of polymer foams used for manufacturing of firefighter helmets in Poland. Safety & Fire Technology, Vol. 50, 2018.
• 19. Walczak A., Pieniak D., Niewczas A., Niewczas A.M., Kordos P.: Study of ceramicpolymer composites reliability based on the bending strength test. Journal of KONBiN. Vol. 35, 2015.
• 20. Wolański W., Tejszerska D.: Analiza numeryczna powstania urazów kręgosłupa szyjnego. Modelowanie Inżynierskie, Vol. 35, 2008.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).