Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Walczak Agata, Pieniak Daniel, Kamocka-Bronisz Renata

Journal of KONBiN

|

2020

|

Vol. 50, iss. 4

31--40

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.

2

Poprawa warunków BHP strażaków podczas gaszenia pożarów przy wykorzystaniu innowacyjnego hełmu strażackiego

Ankowski Artur, Basiak Mariusz, Kręciwilk Dawid, Omazda Arkadiusz, Korkus Halina

Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach

|

2019

|

Nr 1(15)

7--8

PL

Rozwój cywilizacyjny niesie za sobą wzrost poziomu zagrożenia oraz złożoności prowadzonych działań ratowniczo-gaśniczych. W celu jak najlepszego zabezpieczenia oraz zachowania BHP na najwyższym poziomie zachodzi konieczność wprowadzanie nowoczesnych rozwiązań umożliwiających jeszcze bardziej efektywne wykonywanie działań przez strażaków-ratowników działających w streﬁe objętej pożarem. Wielokrotnie strażacy-ratownicy prowadzący działania przy pożarach muszą zabierać ze sobą bardzo dużo dodatkowego sprzętu, który jest im niezbędny m.in. do działań gaśniczych, uzyskiwania dostępu do pomieszczeń, poruszania się w przestrzeni zadymionej i zaciemnionej czy szybkiej lokalizacji osób poszkodowanych i ogniska pożaru. Sprzęt ten choć jest niezbędny powoduje dodatkowe obciążenie dla strażaków pracujących w zagrożonej streﬁe i może spowodować np. obniżenie czasu reakcji ratownika co może przekładać się na obniżenie poziomu BHP. Fakt ten determinują do poszukiwania nowoczesnych rozwiązań technicznych usprawniających i ułatwiających pracę strażaków działających podczas różnego typu zagrożeń przyczyniających się do podniesienia poziomu bezpieczeństwa oraz zwiększenia efektywności ich działań. W artykule przedstawione zostały główne założenia dotyczące podniesienia poziomu BHPpoprzez zastosowanie innowacyjnego hełmu strażackiego zintegrowanego z obserwacyjnym systemem termowizyjnym, systemem umożliwiającym monitorowanie funkcji życiowych strażaka-ratownika oraz wyjściem do transmisji obrazów i danych do urządzeń zewnętrznych, którego najważniejszym zadaniem będzie ograniczenie wpływu oddziaływania termicznego oraz zagrożeń dynamicznych niesionych przez pożar na strażaka działającego na miejscu akcji.

EN

Civilization development entails an increase in the level of danger and the complexity of rescue and ﬁre-ﬁghting operations. In order to provide the best protection and maintain health and safety at the highest level, it is necessary to introduce modern solutions enabling even more effective performance of actions by ﬁreﬁghters-rescuers operating in the ﬁre zone. Repeatedly ﬁreﬁghters-rescuers conducting actions at ﬁres must take with them a lot of additional equipment, which they need, among others for ﬁreﬁghting, access to rooms, moving in a smoky and darkened space or rapid location of injured persons and ﬁre. Although this equipment is necessary, it causes an additional burden for ﬁreﬁghters working in the danger zone and may, for example, reduce the response time of the rescuer, which may result in the reduction in OHS level. This fact determines the search for modern technical solutions to streamline and facilitate the work of ﬁreﬁghters operating during various types of threat scontributings of threats contributing to increasing the level of safety and increasing the efﬁciency of their activities. The article presents the main assumptions about raising the level of health and safety through the use of an innovative ﬁreﬁghter helmet integrated with the thermal imaging observation system, a system that allows monitoring the vital functions of the ﬁreman-rescuer and an output for the transmission of images and data to external devices, whose most important task will be to reduce the impact of thermal impact and threats dynamic carried by the ﬁre to the ﬁreﬁghter operating on the spot.

3

Wstępne badania odporności na zarysowanie powierzchni osłon twarzy hełmów strażackich

Pieniak Daniel, Walczak Aleksander

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2019

|

R. 20, nr 1-2

322--326

PL

Obecnie w działania ratowniczych funkcjonariusze Państwowej Straży Pożarnej wykorzystują hełmy strażackie chroniące głowę ratownika. W większości przypadków wykorzystywane są tzw. hełmy typu B wg normy technicznej PN EN 433. Osłony twarzy hełmów strażackich wykonywane są zazwyczaj z przezroczystego poliwęglanu. Na powierzchnię osłony często nanoszone są jednowarstwowe powłoki metalizowane, najczęściej wykonywane w technologii PVD. Niekiedy stosowane są powłoki wielowarstwowe także gradientowe. Powierzchnia wizjera może ulegać uszkodzeniom. Uszkodzenia powierzchni ograniczają pole widzenia ratownika wpływają również niekorzystnie na właściwości barierowe powłoki. Jednym z kryteriów użytkowych osłon twarzy i okularów hełmów strażackich jest odporność na zarysowanie. Wykonano badania porównawcze odporności na zarysowanie powierzchni. Próbę przeprowadzono za pomocą diamentowego stożka Rockwella. Wykazano niewielkie różnice w odporności na zarysowanie. Mechanizm niszczenia powierzchni przez zarysowanie badanych osłon był odmienny. Najwyższy opór przeciwko wgłębnikowi uzyskano w przypadku powierzchni osłony hełmu Kontekst. Najmniejsze uszkodzenie powierzchni wykazano dla hełmu z osłona twarzy pokrytą powłoką metaliczną - Gallet. Osłony twarzy hełmów bez powłoki cechowały się większymi uszkodzeniami. Największe uszkodzenie uzyskano dla osłony hełmy Kontekst.

EN

Nowadays, in rescue operations firefighters of the State Fire Service use firefighting helmets which protect their head. Type B helmets in accordance with PN EN 433 technical norm are most often used. The face shields of firefighting helmets are usually made of transparent polycarbonate. One layer of metalized coatings, usually made in PVD technology are often applied on the shield surface. Sometimes multilayer and gradient coatings are also applied. The surface of a visor may get damaged. Surface damages limit the field of rescuer view, and also adversely influence on barrier properties of the shield. One of the utility criterion for face shields and glasses of firefighting helmets is scratch resistance. Comparative studies on scratch resistance of surface were performed. The test was conducted with the use of Rockwell diamond cone. Small differences in scratch resistance were shown. The mechanizm of surface degradation due to scratch of studied shields were varied. The highest resistance against the indenter was obtained in case of the shield surface of the Kontekst helmet. The lowest surface degradation was observed for the helmet with the shield face covered by metalized coating - Gallet. The face shields of helmets without coating were characterized by higher damages. The highest damage was obtained in case of the Kontekst helmet.

4

Badania właściwości absorpcyjnych pianek polimerowych stosowanych w krajowej produkcji hełmów strażackich

Walczak A., Pieniak D., Naworol I., Wąsik W., Chudy P., Sutuła M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2018

|

Vol. 50, iss. 2

64--73

PL

Cel: Celem niniejszego artykułu jest analiza porównawcza właściwości mechanicznych pianek polimerowych stosowanych jako absorbery energii uderzenia w krajowej produkcji hełmów strażackich. Tym samym celem artykułu jest ocena właściwości nowych materiałów pod kątem bezpieczeństwa oraz komfortu pracy użytkowników hełmów. Metody: W badaniach wykorzystano wkład z polistyrenu ekspandowanego oraz absorbery z poliuretanu pochodzące z krajowych hełmów strażackich produkowanych w różnych latach. Przeprowadzono próby wytrzymałości na ściskanie w warunkach obciążenia quasi-statycznego oraz w zakresie odkształceń sprężystych. Warunki te odpowiadają anormalnym oraz normalnym warunkom eksploatacji materiałów absorpcyjnych wykorzystywanych w konstrukcji hełmów strażackich. Komfort użytkowania oceniono na podstawie wartości modułu Younga. Wyniki: Wyniki badań wytrzymałości na ściskanie materiałów absorpcyjnych wskazują na znaczące różnice między analizowanymi absorberami na poziomie obciążeń występujących zarówno w normalnych warunkach eksploatacji, jak i w warunkach nadzwyczajnych. Pianki z polistyrenu ekspandowanego oraz z hełmu AK-06 z 2012 roku charakteryzują się dobrą wytrzymałością, zdolnością do absorpcji energii oraz dużą sztywnością. Absorbery z hełmu AK-06 z 2007 roku cechują się najgorszymi spośród badanych materiałów właściwościami konstrukcyjnymi. Materiał z 2015 roku charakteryzuje się stosunkowo dobrą wytrzymałością, zdolnością do absorpcji energii oraz niedużą sztywnością. Wnioski: W budowie hełmów strażackich wykorzystywane są różne materiały absorpcyjne, które charakteryzują się niejednakowymi właściwościami mechanicznymi. Wybór optymalnego rozwiązania możliwy jest dzięki badaniom laboratoryjnym. W konstrukcji badanych hełmów materiały absorpcyjne z polistyrenu ekspandowanego zastąpiono poliuretanem. Pianki poliuretanowe stosowane w hełmach produkowanych w 2007 roku charakteryzują się mniejszą sztywnością, lecz gorszymi właściwościami niż wkładki z polistyrenu ekspandowanego. Właściwości tych materiałów poprawiono, uzyskano to jednak dzięki znaczącemu zwiększeniu sztywności w zakresie odkształceń sprężystych. Wydaje się, że spośród badanych absorberów optymalnymi właściwościami cechuje się najnowszy materiał, stosowany w hełmach Calisia Vulcan CV 102 z 2015 roku.

EN

Objective: The objective of the study was a comparative analysis of the mechanical properties of polymer foams used as impact energy absorbers, a component of firefighter helmets manufactured in Poland. The study aimed at evaluating the influence of the properties of new materials on the working safety and comfort of helmet users. Methods: The study utilised an expanded polystyrene insert and polyutherane absorbers obtained from Polish firefighter helmets that were manufactured in various years. Compressive strength tests under quasi-static load and at dynamic conditions with regard to elastic deformations were carried out. They reflected both abnormal and normal operational loads. Comfort of use was evaluated indirectly based on Young’s modulus value.Results: Compressive strength test results for absorptive materials indicated significant differences between studied absorbers both at normal load conditions and in extraordinary situations. Expanded polystyrene foams and foam from AK-06 helmet from 2012 demonstrated a good strength, high energy absorption capacity and high stiffness. The foam from AK-06 helmet from 2007 was observed to have the worst mechanical properties among the studied materials. The material from 2015 indicated a relatively good strength, energy absorption properties and moderate stiffness. Conclusions: A variety of absorptive materials with different mechanical properties are used in the structure of firefighter helmets. Laboratory studies allow the selection of the most optimum solution. In the studied firefighter helmets, expanded polystyrene absorptive materials had been replaced by polyurethane. The polyurethane foams applied in helmets manufactured in 2007 were characterized by lower stiffness and inferior properties as compared to inserts made of expanded polystyrene. Later the properties of materials have been improved. However, it was achieved through a significant increase in stiffness with regard to elastic deformations. It seems that the optimum properties among the studied absorbers were achieved by the newest material, which was used in Calisia Vulcan CV 102 helmets from 2015.

5

Wstępne badania degradacji mechanicznej materiałów wkładek absorbujących energię uderzenia wykorzystywanych w hełmach strażackich

Pieniak D., Walczak A.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2017

|

Nr 61 (tom 1) (1)

121--135

PL

Do podstawowych funkcji hełmu strażackiego należy przechwycenie energii obciążenia zewnętrznego i jej rozproszenie w sposób bezpieczny dla strażaka ratownika. Wkładka absorpcyjna to drugi element, po skorupie, absorbujący energię uderzenia. Wykonana jest zwykle ze sztywnych materiałów porowatych, np. pianki poliuretanowej lub styropianowej. Wkładka często oddzielona jest od głowy wyłącznie cienką siatką, przez co podczas cyklicznego wkładania hełmu na głowę, w wyniku kontaktu, powstają cykliczne obciążenia eksploatacyjne. Ponadto w trakcie działań ratowniczo -gaśniczych, często dochodzi do niskoenergetycznych uderzeń hełmem, np. w przeszkodę w zadymionym pomieszczeniu. Cykliczne naprężenia ściskające, powstające w materiale wkładki, mogą powodować lokalne zmiany w strukturze materiału, np. lokalne zagęszczenie pianki w wyniku deformacji. W wyniku deformacji może zmienić się zdolność materiału wkładki do przenoszenia obciążeń krytycznych. W odniesieniu do materiału absorbera stawiane jest wymaganie, aby naprężenie przy uderzeniu nie przekraczało wartości granicznej, przy jednoczesnym uzyskaniu jak największej wartości pochłoniętej energii (jak największego pola pod wykresem naprężenie – odkształcenie). W obecnie wytwarzanych hełmach właściwość ta może być odmienna od charakteryzującej struktury hełmów użytkowanych przez kilka lat. Degradacja mechaniczna struktury materiału wkładki amortyzującej może prowadzić do pogorszenia właściwości absorpcyjnych. Dotychczas prowadzi się niewiele badań w tym kierunku. Jednakże jest to istotny problem, choćby z tego powodu, że uszkodzenia wkładki amortyzującej są trudne do wykrycia i zazwyczaj nie są podstawą do wycofania hełmu z eksploatacji.

EN

A basic function of firefighter’s helmet is to absorb the energy of external load and disperse it in a safe manner for a firefighter. The absorptive insert is a second component after helmet’s shell absorbing impact energy. It is usually made of a rigid porous material such as for example polyurethane or polystyrene foam. The insert is often separated from the firefighter’s head only with a thin mesh, thus due to a repeated insertion of the helmet, the cyclic operational loads occur. Additionally, during the rescue and firefighting operations, the low energy impacts with helmet occurs e.g. hitting an obstacle in a smoky room. The cyclic compressive stresses taking place in the insert material can cause local changes in the material structure e.g. local foam compaction due to deformation. As a result of the deformation, an ability of the insert material to transfer critical loads can be changed. With regards to the absorber’s material, it is required that tension on impact does not exceed critical value reaching at the same time the highest value of absorbed energy (the largest area under stress – strain graph). In nowadays produced helmets this property can differ from the structure of the older helmets in use. Mechanical degradation of insert material structure can lead to the deterioration of absorptive properties. So far, there are not many studies concerning that problem. However, it is a crucial problem even if by the reason of the fact that the damages of the insert are difficult to detect and usually are not the basis for the withdrawal of the helmets from the operational use.

6

Ocena doświadczalna pozostałej wytrzymałości i sztywności kompozytu polimerowego stosowanego w konstrukcji hełmów strażackich ze względu na temperaturę środowiska eksploatacji

Pieniak D., Walczak A., Kamocka-Bronisz R., Gil L.

TTS Technika Transportu Szynowego

|

2017

|

R. 24, nr 12

194--199, CD

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych właściwości mechanicznych kompozytu stosowanego w konstrukcji hełmów strażackich w symulowanych warunkach operacyjnych. Do badań wykorzystano próbki z poliamidu PA66 wzmocnionego włóknem szklanym, stosowanego do wytwarzania skorup hełmów strażackich metodą wtryskiwania. Przeprowadzono testy wytrzymałości statycznej i dynamicznej (udarowej). Próbki poddane były oddziaływaniu podwyższonej temperatury przed testem wytrzymałościowym lub w jej trakcie, w zależności od rodzaju obciążenia. Wykazano znaczący wpływ historii obciążenia eksploatacyjnego na właściwości mechaniczne poliamidu PA66 wzmocnionego włóknem szklanym. Ponadto, w przypadku wymuszenia udarowego, zanotowano zmianę charakteru zniszczenia kompozytu ze sprężysto-kruchego na sprężysto-plastyczny pod wpływem oddziaływania podwyższonej temperatury. Określone w symulowanych warunkach eksploatacji właściwości mechaniczne materiału, wykorzystywanego do wyrobu skorup, mogą być przydatne do modelowania budowy hełmów strażackich i analiz, np. MES.

EN

This paper presents results of experimental studies of mechanical properties of composite applied in firefighting helmets at simulated operating conditions. For the studies samples of PA66 polyamide reinforced with fiberglass, applied for manufacturing of firefighting helmets shells by injection method have been applied. Static and dynamic strength tests have been conducted. The samples were exposed to high temperature before the test or during the test, depending on the type of the load. A significant influence of operating load history on the mechanical properties of polyamide PA66 reinforced with fiberglass has been demonstrated. Additionally, in case of the impact load change of type of composite damage from elastic–fragile to elastic–ductile under the impact of high temperature has been observed. Mechanical properties of material simulated at operating conditions, used for manufacturing of helmets’ shells, can be useful for modelling of firefighting helmets construction and analysis e.g. MES.

7

Badania redystrybucji sił przejmowanych przez hełm strażacki w kierunku kompresyjnym kręgosłupa szyjnego

Pieniak D., Bronisz S., Kamocka–Bronisz R.

Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej

|

2016

|

Nr 58 (tom 2) (2)

105--117

PL

Warunki działań ratowniczo-gaśniczych, w szczególności podczas pożarów wewnętrznych, charakteryzują licznymi zagrożeniami. Główne zagrożenia pochodzą od czynników cieplnych i mechanicznych. Na zagrożenia mechaniczne w szczególności narażona jest głowa strażaka, chroniona przez hełm strażacki. Zadaniem hełmu jest absorbowanie części energii mechanicznej uderzenia działającej w kierunku ratownika. Celem badań było określenie wartości centralnych sił czynnych odpowiadających energii uderzenia 60 J oraz stopnia redystrybucji sił w kierunku kręgosłupa szyjnego. Badania przeprowadzono na wybranych hełmach w warunkach skojarzonych narażeń cieplnych i mechanicznych (tak jak ma to miejsce w warunkach operacyjnych). W badaniach wykazano, że energia kinetyczna uderzenia w hełm osadzony na głowie jest zamieniana głównie na energię odkształcenia (deformacji) skorupy, wkładki amortyzującej, jeżeli taka wystęPUje, i więźby. Proces ten zależy od konstrukcji hełmów. Temperatura narażenia termicznego działającego na hełm ma kluczowe znaczenie dla przejmowania i przenoszenia energii uderzenia centralnego. Badania przeprowadzono w ramach projektu badawczo -rozwojowego Nr O ROB/ 0011/03/001 „Opracowanie innowacyjnego systemu stanowisk do badań ochron osobistych”.

EN

Conditions of firefighting–rescue actions, especially during internal fires are characterized by a number of threats. They mainly come from thermal and mechanical factors. Firefighter’s head is mainly exposed to mechanical threats, protected by a firefighter helmet. The helmet absorbs part of mechanical impact energy in the direction of rescuer. The objective of the study was determination of central forces corresponding to impact energy of 60J and degree of redistribution of forces in a direction of cervical spine. The studies were conducted on the selected helmets at conditions of combined thermal and mechanical exposures (as it occurs in operating conditions). The studies have demonstrated that kinetic energy of impact to the helmet placed on the head is mainly exchanged to strain energy (deformation) of shell, protective insert, and if present a cradle. This process depends on the helmet’s construction. Temperature of thermal exposure impacting helmet is crucial for absorbing and transferring energy of the central impact. The studies were conducted as a part of research and development project No. O ROB/ 0011/03/001 „Development of innovative system of research stands for personal protection studies”.

8

Metody badań odporności hełmów ochronnych na działanie promieniowania podczerwonego

Jachowicz M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2016

|

Vol. 41, nr 1

55--65

PL

Cel: W artykule przedstawiono opracowane metody badań i wyniki pomiarów przeprowadzonych z ich użyciem w zakresie temperatury powierzchni i zdolności odbijania promieniowania cieplnego przez hełmy ochronne dostępne aktualnie na rynku. Przedstawiono również wyniki pomiarów wartości mocy promieniowania cieplnego za pomocą radiometru na stanowiskach pracy, gdzie występuje podwyższony stopień promieniowania podczerwonego. Wprowadzenie: Środki ochrony głowy i twarzy są jednymi z najbardziej rozpowszechnionych rodzajów sprzętu ochronnego. Często pracownicy są zobowiązani do stosowania ich na tzw. gorących stanowiskach pracy. W takich miejscach poza źródłami intensywnego promieniowania podczerwonego występują także: iskry, możliwość kontaktu z płomieniem oraz zagrożenia mechaniczne. Stanowiska gorące znajdują się m.in. w hutach, odlewniach, oraz podczas gaszenia pożarów. Poza bezpośrednim zagrożeniem dla głowy człowieka oraz skutkami jego długotrwałego narażenia na ciepło występuje także niebezpieczeństwo utarty przez hełm podstawowych właściwości mechanicznych takich jak zdolność amortyzacji czy odporność na przebicie. Metody: W hełmach ochronnych w tej chwili rzadko wykorzystuje się specjalne zabezpieczenia przed promieniowaniem cieplnym. Jedynie hełmy strażackie wykazują się odpornością w tym zakresie, ale uzyskana ona jest min. poprzez użycie warstw izolujących, co znacznie podnosi masę i środek ciężkości. W przypadku środków ochrony oczu i twarzy stosuje się między innymi filtry w postaci pojedynczych warstw metalicznych odbijających promieniowanie. Są one wytwarzane bardzo często metodami PVD (Phisical Vapour Deposition). Istnieje także możliwość naniesienia powłoki refleksyjnej składającej się z wielu składników, która może mieć charakter gradientowy lub warstwowy. Aby zastosować podobny sposób zabezpieczenia przed promieniowaniem cieplnym do intensywnie użytkowanych ochron głowy stosowanych np. przez strażaków i służby ratownicze niezbędne jest opracowanie metod badań, które pozwolą na ocenę ich właściwości ochronnych. Konieczna jest także ocena parametrów środowiska pracy. Wnioski i znaczenie dla praktyki: Należy się spodziewać, że zastosowanie powłok tego typu zmniejszy znacząco wzrost temperatury zarówno wewnątrz hełmu, jak i na jego powierzchni. Umożliwi to dłuższe przebywanie człowieka w środowisku zagrożenia, a także nie będzie powodowało zmniejszenia parametrów ochronnych w zakresie odporności mechanicznej sprzętu, który traci swoje właściwości wraz ze wzrostem temperatury materiałów użytych w jego konstrukcji.

EN

Aim: The paper identifies developed research methods and results from measurements performed to assess the surface temperature and thermal radiation reflectivity of protective helmets, currently available on the market, as well as the determination of thermal radiation strength values using a radiometer in workplaces where the level of infrared radiation is heightened. Introduction: Head and face protection affords some of the most widespread type of protective equipment available. Use of such equipment by employees is mandatory in so-called “hot workplaces”. In such places, apart from sources of intense infrared radiation, the presence of hazards includes; sparks, possibility of contact with flame and danger from mechanical equipment. Hot workplaces are found in steel mills, foundries and encountered during firefighting operations. Apart from a direct threat to the human head and consequence of prolonged exposure to heat, the helmet is also at risk of losing its basic mechanical properties such as shock absorption or resistance to puncture. Methods: Present day protective helmets are rarely safeguarded against thermal radiation. Only helmets designed for use by firefighters exhibit such safeguards. This is achieved, among others, through the use of insulating layers, which considerably increase the mass and centre of gravity. In the case of eye and face protection, among other things, filters are used in the form of a single metallic layer, which reflect radiation and are very often produced by Physical Vapor Deposition (PVD) methods. It is also possible to apply a reflective coating made up from multiple ingredients, which may be layered or inclined in character. In order to provide similar protection against thermal radiation for intensively used headgear, utilized by firefighters and emergency rescue services, it is necessary to develop testing methods, which will enable the evaluation of protective properties. It is also necessary to evaluate parameters of the working environment. Conclusions and relevance to practice: It is expected that the use of above mentioned coatings will significantly reduce the rising temperature, both inside the helmet and on its surface. Untreated equipment exposed to an increase in temperature tends to lose protective mechanical qualities. Coating treatment of helmets will mitigate the deterioration of protective attributes and will make it possible for humans to endure a hazardous environment for longer periods.

9

Wstępne badania odporności na starzenie tworzyw wykorzystywanych w konstrukcji hełmów strażackich

Pieniak D., Walczak A.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 11

130--133

PL

Konstrukcja współczesnych hełmów strażackich wykonana jest w większości z tworzyw sztucznych - głównie termoplastów i ich kompozytów. Tworzywa sztuczne nie mają odpowiedników w surowcach naturalnych,ale ze względu na właściwości fizyczne, konstrukcyjne, a zwłaszcza technologiczne stosowane są w konstrukcji ochron osobistych. Materiały te cechuje stosunkowo niewysoka cena, wysoka trwałość oraz lekkość. Tworzywa te są jednak wrażliwe na działanie czynników naturalnych środowiska eksploatacji, tj. promieniowania słonecznego, temperatury, wilgoci. Z punktu widzenia użytkownika wyrobów z udziałem tworzyw sztucznych lub ich kompozytów m.in. hełmów strażackich, ubrań specjalnych, proces fotodegradacji jest szczególnie istotny. Światło słoneczne zawiera szeroki zakres promieniowania widzialnego i nadfioletowego, powodujące niekorzystne zmiany we właściwościach polimerów. Ponadto niektóre tworzywa stosowane w ochronach osobistych np. poliamid z dodatkiem włókien szklanych, cechuje wrażliwość na oddziaływanie wody i wilgoci. Absorpcja wody i wilgoci przez niektóre materiały prowadzi do pogorszenia właściwości mechanicznych. W celu oceny wpływu starzenia UV na mechaniczne właściwości kompozytów polimerowych, wykonano badania twardości i odporoności na zarysowanie.

EN

The construction of modern fireman’s helmets is mostly made of polymers - primarily of thermoplastics and their composites. Polymers do not correspond to natural raw materials, but due to their physical, structural, and technological properties are used in the construction of personal protective equipment. These materials are characterised by a relatively low price, high durability and low weight. However, these materials are sensitive to exposure to natural factors of maintenance, i.e. sunlight, temperature and humidity. From the point of view of a user of the products with polymers and their composites i.a. fireman’s helmets, special clothes, the photodegradation process is particularly important. Sunlight contains a broad range of visible and ultraviolet radiation, causes adverse changes in properties of polymers. In addition, some materials which are used in personal protective equipment e.g. polyamide with addition of glass fibers are sensitive to water and humidity. The absorption of water and humidity by materials leads to degradation of the mechanical properties. In order to determinate the influence of UV aging on mechanical properties of polymer composites, hardness and scratch tests were performed.

10

Degradacja właściwości wytrzymałościowych kompozytu polimerowego stosowanego do wytwarzania skorup hełmów strażackich pod wpływem czynników termicznych

Pieniak D., Oszust M., Kamocka-Bronisz R., Ogrodnik P., Prodanov H.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych

|

2015

|

Nr 4

125--133

PL

W trakcie pożaru dochodzi do wystąpienia szeregu zagrożeń, w tym termicznych i mechanicznych. Do ochrony przed tymi zagrożeniami służy specjalny sprzęt ochrony indywidualnej. Hełmy strażackie służą do ochrony głowy i karku przed odpadającymi łącznikami i fragmentami konstrukcji oraz uderzeniami w niewidoczne (w warunkach zadymienia) przeszkody. Ponadto, hełmy powinny być odporne na zgniot poprzeczny w warunkach zasypania. Najistotniejszą częścią hełmu i zarazem najbardziej narażoną jest jego skorupa. Wielu strażaków zauważa, że w warunkach działań ratowniczo-gaśniczych, w wyniku oddziaływania gorącego środowiska, właściwości skorupy hełmu zmieniają się i niekiedy dochodzi do jej odkształcenia. Badania zrealizowano na próbkach kompozytu polimerowego, z którego wykonuje się skorupy hełmów strażackich, sposobem wtryskiwania tworzywa do form. Temperatury i czas ekspozycji zostały określone na podstawie warunków ćwiczeń w komorach rozgorzeniowych oraz literatury specjalistycznej.

EN

During fire, there appear a lot of risks, including mechanical and thermal ones. To protect themselves, firefighters use special protection equipment. Helmets protect head and neck form falling debris or hitting invisible (under smoke conditions) obstacles. What is more, helmets should be resistant to lateral deformation in case of strewing. The shell is the most essential and the most exposed to the danger part of a helmet. Numerous firefighters notice that during rescue or firefighting operations, the properties of a helmet shell change due to high temperature and as a result it gets distorted. Research was carried out on samples of polymer composite which is used in production of helmet shells by means of injecting it into molds. Temperatures and the exposure time were specified on the basis of exercise conditions in flash-over chamber and specialist literature.

11

Influence of conditioning on the bending characteristics of material samples used for fire helmets production

Pieniak D., Oszust M., Kamocka-Bronisz R.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2015

|

z. 3/103

95--103

EN

During the fire both thermal and mechanical impacts occur. Among the others, firefighting helmets are used as a protection against the above mentioned impacts, protecting head and neck of the rescuer against the falling elements and hitting the obstacles. Additionally, helmets should be resistant to crushing in case of the overwhelm. The crucial helmet’s part is its shell, since it protects firefighter’s head. Research studies presented in the article consisted in evaluation of the impact of conditioning at the fire conditions on the bending characteristics of the specimens, made of PA66 reinforced with chopped fiberglass, used for manufacturing of firefighting helmets. Polyamide is characterized by shape stability at increased temperatures and good mechanical properties. Reinforcement with fiberglass results in lower water absorptivity, which is used in firefighting actions, increased specific gravity, increased stiffness, increased creep resistance and high dimensional stability. Thermal processing was conducted by means of hot air stream with temperature at the stream injector nozzle of 200°C. The specimens were heated from one side, in order the conditioning to reflect the real fire conditions. After the cooling, specimens were studied and degradation degree was investigated based on the residual properties of the studied composite.

PL

W trakcie pożaru dochodzi do wystąpienia oddziaływań termicznych i mechanicznych. Do ochrony przed nimi służą miedzy innymi hełmy strażackie, które chronią głowę i kark ratownika przed odpadającymi elementami oraz uderzeniami w przeszkody. Ponadto hełmy powinny być odporne na zgniot w warunkach zasypania. Najistotniejszą częścią hełmu jest skorupa, gdyż to ona chroni głowę strażaka. Przedstawione w artykule badania polegały na ocenie wpływu kondycjonowania w warunkach środowiska pożaru na charakterystyki zginania próbek wykonanych z tworzywa PA66 wzmocnionego ciętym włóknem szklanym, z którego wytwarzane są skorupy hełmów strażackich. Poliamid wykazuje się stałością kształtów w podwyższonych temperaturach oraz dobrymi właściwościami mechanicznymi. Wzmacnianie włóknem szklanym powoduje zmniejszenie chłonności wody, której używa się w działaniach straży pożarnej, wzrost ciężaru właściwego, zwiększenie sztywności, podwyższenie odporności na pełzanie oraz wysoką stabilność wymiarową. Obróbkę temperaturową prowadzono za pomocą strumienia gorącego powietrza o temperaturze na wylocie z dyszy strumienicy równej 200°C. Próbki ogrzewano z jednej strony, aby kondycjonowanie w większym stopniu odpowiadało warunkom rzeczywistym. Próbki badano po wystudzeniu i badano poziom degradacji w oparciu resztkowe właściwości badanego kompozytu.

12

Zastosowanie inżynierii odwrotnej w celu odtworzenia elementów wyposażenia ochrony osobistej służb pożarniczych

Guzik M., Pieniak D., Kamocka-Bronisz R., Ogrodnik P., Blukacz M.

Logistyka

|

2015

|

nr 5

917--924, CD1

PL

W niniejszej pracy podjęto działania mające na celu otrzymanie zbioru informacji o rzeczywistym obiekcie w postaci numerycznego modelu 3D skorupy hełmu strażackiego wraz z styropianowym wypeł- nieniem absorbującym. Celem zadania jest opracowanie zoptymalizowanej siatki trójkątów, jak najdokładniej oddającej kształt geometryczny rzeczywistego obiektu oraz ocena możliwości wykorzystania narzędzi inżynierii odwrotnej do poprawy bezpieczeństwa elementów znajdujących zastosowanie w ochronie osobistej służb pożarniczych. Do wykonania pomiaru użyto skanera 3D PT-M1600, którego zasada działania oparta jest na projekcji światła strukturalnego i analizie odgięcia serii prążków pokrywających obszar pomiarowy. W skład skanera wchodzą między innymi projektor LCD, dwie kamery do pozyskiwania informacji o przestrzennym usytuowaniu punktów oraz kamera do pozyskiwania kolorowej tekstury w celu lepszej wizualizacji gotowego modelu 3D. Skaner wyposażony jest w platformę obrotową PTR-200. Do analizy i obróbki otrzymanego materiału numerycznego zostało wykorzystane oprogramowanie QTSculptor v3.6, stanowiące integralną część systemu skanowania. Skanowanie wypełnienia oraz wierzchniej strony skorupy hełmu zostało wykonane w sekwencji 12 slajdów co 30° od góry i w takiej samej sekwencji od spodu, po odwróceniu obiektów. Pomiar został wykonany z dużą dokładnością, znacznie przewyższającą zapotrzebowanie wynikające z docelowego zastosowania modelu (wykonanie analizy wytrzymałościowej MES). Na przykładzie obu skanowanych obiektów – styropianowego wypełnienia oraz skorupy hełmu – można stwierdzić, że każdy obiekt wymaga indywidualnego podejścia. Proces skanowania nie przebiega rutynowo, lecz musi być właściwie zaplanowany i zorganizowany. Również obróbka materiału cyfrowego wymaga niekiedy poczynienia wielu prób zmierzających do znalezienia optymalnego rozwiązania. Przedstawiona praca jest typowym przykładem zastosowania inżynierii odwrotnej. Rzeczywisty obiekt – wyselekcjonowany egzemplarz hełmu strażackiego – posłużył do opracowania cyfrowego modelu 3D z zamiarem powrotu do fazy projektowania, tym razem z użyciem nowoczesnych technik komputerowych. Rozwiązania techniczne, jakie współcześnie mogą być wykorzystane w inżynierii odwrotnej, oferują szeroki zakres możliwości i wysoką jakość modeli odtwarzanych obiektów, które nadają się do dalszych, szczegółowych badań lub modyfikacji. Obecnie istnieje możliwość wydrukowania modelu z wysokowytrzymałych żywic, w celu przeprowadzenia badań porównawczych obecnie produkowanych hełmów dla których opracowana jest dokumentacja 3D oraz starszych modeli ale nadal używanych zgodnie z współczesnymi wymaganiami.

EN

The activities in this study were directed at obtaining information about a real object in the form of a numerical 3D model firefighter's helmet shell with absorbing polystyrene filling. The purpose was to develop an optimized mesh of triangles that accurately renders the geometric shape of the real object and to assess the possibilities of using the reverse engineering tools to improve the safety of components applied in the firefighters personal protection. The 3D scanner PT-M1600 has been used to perform measurements. Its principle is based on the structured light projection and analysis of bending series of bands covering the measured area. The scanner includes, inter alia, LCD projector, two cameras to obtain information about the spatial location of the points and the camera to acquire a color texture for better visualization of the finished 3D model. The scanner is equipped with a rotating platform PTR-200. QTSculptor v3.6 software was applied for analysis and treatment of the obtained numerical material. It constitutes an integral part of the scanning system. Scanning of the fill and the top part of the helmet shell has been made in the sequence of 12 slides at 30 ° from the top and in the same sequence from the bottom, after turning the objects. The measurement was performed with a high accuracy, considerably exceeding the need resulting from the end use of the model (reliability analysis execution MES). Taking both scanned objects, polystyrene fill and shell of the helmet, as examples -– it can be stated that every object requires an individual approach. The scanning process is not carried out routinely, but must be properly planned and organized. Also, the treatment of digital material requires sometimes multiple attempts to find the optimal solution. The presented study is a typical example of the reverse engineering use. The authentic object – a selected firefighter's helmet copy - was used to develop a 3D digital model with the intention to return to the design phase, using the modern computer techniques this time. Technical solutions, which today can be used in the reverse engineering, offer a wide range of capabilities and high quality of the reconstructed objects models that are suitable for further and detailed testing or modifications.

13

Ocena odporności udarowej i sztywności skorup hełmów strażackich w warunkach termicznych środowiska pożaru

Pieniak D., Oszust M.

Logistyka

|

2015

|

nr 5

1223--1228, CD1

PL

Celem pracy było określenie wpływu temperatur występujących w środowisku pożaru na istotne właściwości użytkowe materiałów wykorzystywanych w produkcji skorup hełmów strażackich. Zbadano odporność na zgniot skorup hełmów oraz określono wytrzymałość materiału skorup w warunkach obciążeń dynamicznych. Wykazano jednoznaczny wpływ temperatur środowiska pożaru na pogorszenie właściwości użytkowych, co może przełożyć się na znaczne ograniczenie skuteczności ochronnej całego hełmu strażackiego.

EN

The aim of the article was to determinate the influence of fire environmental temperatures on essential properties of materials used in production of fire helmet shells. Resistance to deformation and strength of shells under dynamic load conditions was examined. An important influence of fire environmental temperatures on deterioration of properties had been demonstrated. It may cause significant reduction of protective efficacy of the whole fire helmet.

14

Ocena uszkadzalności i skuteczności ochronnej hełmów strażackich

Pieniak D., Kamocka-Bronisz R., Walczak A.

Logistyka

|

2014

|

nr 5

1260--1267

PL

Hełm strażacki stosowany jest podczas walki z pożarem. Zaliczany jest do ochrony osobistej strażaka, która powinna zapewniać zabezpieczenie głowy, głównie przed narażeniami mechanicznymi i termicznymi. W naszym kraju dopuszcza się do użytkowania w jednostkach ratowniczo-gaśniczych hełmy typu B wg PN-EN433:2008. W normie tej zawarto następującą definicję ochrony „Hełmy do zwalczania pożarów w budynkach i innych budowlach – nakrycie głowy przeznaczone do zapewnienia ochrony głowy przed zagrożeniami, które mogą wystąpić podczas zwalczania pożaru w budynkach i innych budowlach”. Wymagania dodatkowe, w tym dla wyposażenia hełmów zawarto w odrębnych normach, np. ochrona twarzy musi spełniać wymagania normy PN-EN14458:2006. Uszkodzenia hełmu powstające w warunkach eksploatacji mogą ograniczać skuteczność ochronną hełmu zwiększając tym samym zagrożenie dla ratownika. Do głównych czynników powodujących uszkodzenia i degradację struktury hełmu zalicza się wymuszenia mechaniczne, narażenia termiczne i starzenie. Do typowych uszkodzeń hełmów można zaliczyć: pęknięcia skorupy, deformacje skorupy, elementów więźby, wkładki amortyzacyjnej, zarysowania i otarcia, trwałe przebarwienia, odpryski materiału skorupy lub wizjera, ubytki materiału na krawędziach np. gniazd zaczepów więźby. Silne zabrudzenia należy uznać również za uszkodzenie. Szczególnie niebezpieczne są mikropęknięcia w strukturze skorupy hełmu objawiające się trzeszczeniem skorupy oraz dekohezja materiału wkładki amortyzującej. Wybrane uszkodzenia były zliczane przez użytkowników hełmów. Istotną kwestią, oprócz uszkadzalności hełmów, jest również ocena ich skuteczności dokonana przez właściwych użytkowników. W tym celu skuteczność ochronną hełmu oceniano w badaniach ankietowych przeprowadzonych na próbie 133 strażaków służących w systemie zmianowym w jednostkach ratowniczo – gaśniczych.

EN

Fire helmet is used during fire-fighting actions. It is classified as a personal protection of the fire-fighter, which should ensure head protection, mainly against mechanical and thermal exposures. In our country at rescue and fire-fighting units it is allowed to use type B helmets according to PN-EN433:2008. This standard contains the following protection definition: “Helmets for fire-fighting in buildings and other structures - headgear designed to protect the head from the dangers that can occur during fire-fighting in buildings and other structures”. Additional requirements, related to helmet’s equipment are contained in separate standards, e.g. face protection should fulfil the requirements of PN-EN14458:2006. Helmets’ damages occurring in operational conditions can reduce protection efficiency of helmet by increasing danger for the rescuer. The main factors causing damages and degradation of helmet’s structure are mechanical forces, thermal exposures and ageing. A typical helmet’s failures are: shell cracks, shell deformations, structure elements and amortization insert deformations, scratches and abrasions, permanent discoloration, chipping of shell’s material or visor, material loses at the edges e.g. structure hooks sockets. Strong strains should also be concerned as failures. Especially dangerous are microcracks in a shell structure of the helmet, appearing as shell crackling and decohesion of the material of amortization insert. Selected failures were counted by the users. An important issue, besides helmet’s failure, is also evaluation of helmet effectiveness performed by the respective users. For this purpose, protective effectiveness of the helmet was evaluated in a survey, conducted on a sample of 133 fire-fighters, working in shifts at rescue and fire-fighting units.

15

Badania wpływu środowiska pożaru występującego podczas akcji gaśniczych na parametry wytrzymałościowe materiałów stosowanych na hełmy strażackie

Oszust M., Ogrodnik P., Pieniak D., Gil L.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

8230--8239

PL

Hełm strażacki ma chronić głowę strażaka przed spadającymi kawałkami cegieł, szyb, prętów stalowych, pokryć dachowych, przed uderzeniami o niskie stropy, belki w ciasnych korytarzach i zniszczonych pomieszczeniach. Wysokie wymagania stawiane hełmom strażackim zostały określone w normie PN-EN 443. Najważniejszymi własnościami wg powyższej normy, wpływającymi na bezpieczeństwo strażaka podczas akcji jest spełnienie przez nich określonych parametrów cieplnych i mechanicznych. Nawiązując do wymagań zawartych w w/w normie, przeprowadzono wstępne badania właściwości wytrzymałościowych próbek wykonanych z poliamidu PA 66 wzmocnionego włóknem szklanym, który stosowany jest do wytwarzania skorup hełmów strażackich o nazwie Calisia Vulcan produkowanych przez KZPT Kalisz. Przeprowadzono badania rozciągania i zginania w temperaturach normalnych oraz po wygrzaniu próbek w temperaturach symulujących warunki pracy strażaków podczas gaszenia pożaru. Badania są wstępem bardziej szczegółowych badań mających na celu opisanie zachowania sie struktury badanych polimerów w środowisku pożaru.

EN

Fire helmet should secure firemen’s head against the falling bricks, glass, steel rods, roofing, hitting low ceilings, beams in narrow corridors and damaged rooms. High requirements with regards to fire helmets have been set in PN-EN 443 standard. The most import_ant characteristic based on the above standard influencing firemen’s safety during fire-fighting actions is fulfilling specific thermal and mechanical parameters. Referring to requirements included in the standard, the preliminary studies of strength properties of the samples made of PA 66 polyamide reinforced with fiberglass were conducted, which is used to manufacture Calisia Vulcan helmets’ shells - produced by KZPT Kalisz. Tensile and flexural tests at normal temperatures and after heating the samples simulating firemen working conditions during fire-fighting were carried out. The studies are a prelude to more detailed studies aiming at describing behavior of structure of the studied polymers in fire conditions.

16

Ochrony osobiste – rodzaje i metody badań

Czerwienko D., Czarnecki R.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2006

|

Nr 2/4

121--137

PL

W artykule wymieniono podstawowe wymagania i badania jakim podlegają środki ochron osobistych stosowanych w ochronie przeciwpożarowej.

EN

This article contains basic requirements and list of tests carried out on personal protective equipment used in fire protection.