Еще раз об обуви для саперов. Отчет о экспериментальных испытаниях коммерческих моделей обуви для разминирования.

Тема использования специальной обуви для разминирования остается весьма актуальной на сегодняшний день. Недавно мы уже подготовили статью, посвященную противоминным ботинкам Spider Boot и их отечественным аналогам - сапогам-паукам. Однак среди военных саперов по-прежнему нет единого мнения относительно целесообразности и эффективности использования этих самых ботинок-пауков или другой противоминной обуви.

Наша команда уже некоторое время поставляет военным противоминную обувь "Пауки", поэтому вопрос их эффективности для нас является чрезвычайно важным. Как известно, "практика - критерий истины", поэтому для нас главным аргументом в пользу поставки ботинок-пауков был анализ случаев подрывов саперов, использующих их. По данным, предоставленным нам производителем, к концу 2023 года было зафиксировано не менее 30 подрывов при использовании этой обуви. Во всех случаях взрыв осуществлялся на мине ПФМ или ПМН-2. При этом, если в случае взрыва на мине ПФМ (лепесток) военные, как правило, получали легкие травмы, то взрыв на мине ПМН-2 приводил к получению серьезных взрывных травм, включая переломы ног, но во всех случаях обходилось без травматической ампутации стопы или ноги.

Однако не будем скрывать и тот факт, что многие опытные саперы имеют негативное мнение относительно использования  пауков, особенно на передовой, критикуя неудобство работы в них, особенно на мягком или размокшем грунте. Мы не имеем ни цели, ни права убеждать профессиональное сообщество саперов в целесообразности или нецелесообразности использования определенных видов защитного снаряжения. Большинство из этих отважных воинов постоянно рискуют своей жизнью в сложных условиях и имеют богатый собственный опыт и стиль работы с разминированием. Наша задача - сделать возможным обеспечение наших героев всем необходимым для выполнения их работы эффективно и максимально безопасно. В частности, мы изучаем зарубежный опыт и технологии и предлагаем обществу ознакомиться с полезной, по нашему мнению, информацией по данным вопросам.

Сегодня мы предлагаем ознакомиться с переводом отчета о экспериментальных испытаниях различных видов саперной обуви, проведенных в 2008 году независимой нидерландской некоммерческой исследовательской организацией TNO по заказу Министерства обороны Нидерландов.

Введение

Одной из опасностей, с которыми сталкиваются солдаты на поле боя, являются ранения, вызванные противопехотными минами. Детонация противопехотной мины обычно происходит после того, как человек наступает на мину, установленную в землю. Основным фактором поражения пехотных мин является взрывное воздействие. Серьезные повреждения мягких тканей и костной структуры ноги пострадавшего от взрыва могут привести к ее ампутации. Было предпринято множество попыток разработать противоминную обувь, которая уменьшает травматизм при взрыве на мине. Было проведено несколько международных проектов для оценки этой обуви с использованием механических ног.

Департамент одежды и личного снаряжения Министерства обороны Нидерландов поручил исследовательской организации TNO Defence, Security and Safety провести испытания различных конструкций противоминной обуви для изучения уровня защиты такой обуви и реакции на травмы с использованием разных механических ног.

Цель данного отчета - описать результаты проведенных испытаний защитной обуви (противоминных ботинок) от противопехотных мин и сравнить их с результатами испытаний, представленными ранее в литературе. Основная часть этого отчета является копией статьи "Испытания и оценка противоминных ботинок с использованием двух разных суррогатных ног". Документ был представлен на симпозиуме "Системы персонального бронезащиты" в октябре 2008 года в Брюсселе. В документе обобщены основные темы испытаний. Более подробную информацию можно найти в приложениях.

Испытания и оценка противоминных ботинок с использованием двух разных механических ног

Аннотация

В данном документе описываются испытания защитной обуви (противоминных ботинок) от противопехотных мин. Цель данного исследования - сравнить эффективность восьми разных противоминных ботинок по нескольким параметрам с использованием двух типов суррогатных ног, а именно: "Frangible Surrogate Lower Limb" - суррогатной нижней конечности, модели, разработанной для изучения действия противопехотных мин, и Canadian Lower Leg (CLL) - модели, разработанной в Канаде для аналогичных целей.

Анализ повреждения суррогатных ног проводился путем разрезания с помощью военного хирурга голландских вооруженных сил. Измерения силы и перемещения проводились для лучшего понимания явления. Было выявлено, что ни один из протестированных образцов саперной обуви, за исключением одной пары, не смог предотвратить ампутацию голени при взрывах зарядах весом 25, 50 или 75 граммов. Полученные результаты согласуются с ранее опубликованными данными. Тесты на моделях CLL и FSLL показали схожие результаты, хотя следует отметить, что модель CLL более практична в использовании.

Общие сведения

Существуют два основных типа ботинок, используемых саперами для разминирования: обычные ботинки и ботинки на платформе. Обычные ботинки выглядят как стандартные военные ботинки с более толстой подошвой. Некоторые из них изготовлены из материала, способного уменьшить воздействие взрыва при детонации.

Ботинки на платформе созданы для создания расстояния между миной (взрывчатым веществом) и стопой с целью минимизации эффекта от взрыва. Однако это негативно сказывается на эргономике обуви. В данной статье мы сосредоточимся исключительно на вопросе снижения травматизма.

Материалы и методы

Эксперименты проводились на больших стендах лаборатории баллистических исследований TNO с использованием механической ноги, которая изгибается (FSLL), разработанной в Австралии, и канадской механической ноги (CLL). Испытания проводились в соответствии с методикой утвержденной в НАТО.

Испытательный стенд состоит из длинного поршня, который может двигаться только в вертикальном направлении. Колеса используются для поддержки поршня и минимизации трения для свободного вертикального движения. Поршень представляет собой верхнюю часть ноги человека в положении стоя. Масса поршня составляет 25 кг. Как FSLL, так и CLL были связаны с поршнем с помощью адаптера, разработанного в TNO.

Для испытаний использовались заряды (25 г, 50 г или 75 г) взрывчатки C4 (цилиндрической формы без оболочки), каждый из которых имел отношение высоты к диаметру 35%, на основе анализа геометрии противопехотных мин. Таблетка C-4 размещалась под пяткой, что считается наихудшим вариантом. Заряд был размещен на глубине 20 мм под поверхностью (поверхность покрыта песком). Использовался стальной контейнер для песка размером 700 мм x 630 мм и высотой 310 мм. Заряды были инициированы снизу с помощью детонаторов DM42.

Движение ноги контролировалось с помощью датчика перемещения (датчики AE, тип WS10-1000-R1K-L10-HG) и высокоскоростной видеозаписи (1000 кадров в секунду). Кроме того, датчик силы (Denton, тип 3115) был размещен непосредственно над соединением механической ноги и балки, который измерял силы сжатия.

Для тестирования были выбраны восемь типов саперной обуви, включая ботинки-пауки как пример обуви на высокой платформе. Другие пары обуви являются более или менее традиционными, например, ботинки голландской армии, которые были взяты как эталон.

Обе модели ног CLL и FSLL состоят из костной структуры в сочетании с желатином. С практической точки зрения, для обеих ног использовался желатин с концентрацией 10%. Для сохранения баллистического желатина все ноги хранились при температуре 4°C в холодильной камере до начала испытаний.

CLL был сконструирован с двойной пяточной костью без передней части, так как повреждение пяточной кости является ключевым показателем эффективности. Во время испытаний передняя часть ботинка оставалась пустой.

FSLL состоит из стопы/голеностопного сустава и голени, которые жестко соединены между собой. Это делает почти невозможным надевание испытуемых ботинок без повреждения желатиновой/костной структуры в области голеностопа. Поэтому для испытаний FSLL ботинки разрезали около язычка.

Результаты испытаний были задокументированы с помощью цифровых фотографий до и после каждого испытания. Рентгеновские снимки были сделаны на всех ногах. После детонации ботинки снимались, и каждую ногу (включая отдельные фрагменты, если образец был разорван) исследовали. Каждую ногу оценивал один и тот же эксперт, который не видел размера заряда и типа обуви. Стандартные физические измерения каждого образца были задокументированы с использованием шкалы тяжести минно-взрывных травм MTS (см. Таблицу 1) и сокращенного балла травматичности (AIS), который варьируется от 0 (отсутствие повреждений) до 6 (смертельные повреждения). Загрязнение считалось присутствующим, когда какой-либо посторонний материал (песок, фрагменты обуви) присутствовал в ране (желатин). Обувь исследовалась отдельно, и ее повреждения также описывались.

Таблица 1. Степень минных травм MTS

Результаты испытаний

Во время испытаний стало очевидно, что при весе заряда в 50 г саперные ботинки уже показали плохую защиту, и испытания с большей массой заряда не имеют смысла. Поэтому было проведено всего два испытания с зарядом в 75 г. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Съемка высокоскоростного видео позволила понять общую картину событий и показала, что после взрыва мины малой массы (25 г) наблюдается сильная деформация ноги/ботинка. 

Таблица 2. Результаты испытаний

Датчик опорной силы и датчик перемещения использовались как источник данных. В большинстве случаев более высокая сила коррелирует с более высоким показателем MTS.

Ботинки Spider Boot показали относительно низкую силу, а также самый низкий показатель травматизма среди всех протестированных концепций минных ботинок. Следует отметить, что силы, измеренные с использованием FSLL, были значительно выше, чем в тестах с CLL, даже при меньшей массе взрывчатого вещества.

Обсуждение

Повреждение обуви значительно отличалось. Проведенные эксперименты показали, что повреждение обуви нельзя использовать для оценки травмы ноги/стопы. Например, в тесте 4 (ботинки Forcewar) обувь была серьезно разрушена, в то время как в тесте 3 (ботинки Anonymate) обувь была повреждена гораздо меньше - разрушена была только внешняя часть каблука. Но эксперимент показал, что в обоих случаях суррогатная нога получила одинаковую травму, требующую ампутации ноги ниже колена.

Предыдущие исследования также продемонстрировали, что только осмотр обуви недостаточен для прогнозирования травмы ноги. И была предложена двухэтапная процедура с использованием механических испытаний на ногах. На первом этапе следует проанализировать обувь на наличие повреждений. Если повреждение обуви слишком серьезное, то обувь не проходит процедуру. Если на проверяемой обуви обнаружены только незначительные повреждения (например, оторвана часть подошвы, разрушена стелька), то обувь должна перейти ко второму этапу. На этом этапе силу сжатия следует оценивать с помощью кривой риска травмирования. Однако кривая риска была разработана для механических объектов, а передаточная функция для использованных механических ног не была доступна. Однако преимуществом текущей испытательной установки является использование механических ног, которые могут быть использованы для изучения самой травмы.

В целом можно сделать вывод, что модели FSLL и CLL приводят к схожим повреждениям, с единственным различием между закрытыми и открытыми загрязненными ранами. Основное отличие между двумя механическими ногами заключается в том, что основное внимание уделяется костным структурам. При изучении реакции на травму более подробно, видно, что повреждения (также на костных структурах) подобны.

Испытания Spiderboot показывают наименьшие показатели травматизма. Это было ожидаемо на основе предыдущих тестов. Измеренные силы имеют тот же порядок величины, что и силы, измеренные с использованием механических ног. Силы, измеренные с использованием FSLL, были значительно выше, чем силы, измеренные с использованием CLL.

Результаты повреждений при испытаниях с зарядом в  25 г сравниваются с результатами испытаний, проведенными в других лабораториях. Результаты испытаний с армейскими ботинками соответствуют предыдущим публикациям. Но, если посмотреть на результаты для обуви Aigis, то четко видно, что уровень травмирования колеблется от 1 до 2b, и что существует значительная разница в самой тяжести травмы. Независимо от того, заключается ли проблема в механических конечностях, различных испытательных стендах, точном расположении мины или способе надавливания песка сверху мины или в чем-то еще в методологии испытаний - неизвестно. Видно, что в пределах одной лаборатории результаты испытаний также различаются.

Из-за этого, а также из-за неожиданных результатов измерений сдвига, о которых упоминалось выше, следует поставить под сомнение воспроизводимость текущего метода тестирования. Поэтому рекомендуется, чтобы будущие исследования включали больше результатов из других лабораторий и сосредотачивались на деталях испытательной установки и ее воспроизводимости. Рекомендуется проводить по крайней мере пять испытаний для каждого условия для прохождения теста.

Следует отметить, что для ботинок Forceware и Aigis смещение для меньшего размера заряда (25 г) выше, чем для теста с большим размером заряда (50 г). Кроме того, силы, измеренные на ботинках Zeman и Anonymate с использованием FSLL, показывают более высокие значения для меньших зарядов. Эти различия не были обнаружены в предыдущих публикациях. Однако результаты измерений сдвига и сил не всегда публикуются. Возможным объяснением может быть то, что режим реакции меняется выше определенного уровня, что приводит к разным силам и перемещениям. Другим объяснением может быть то, что текущая испытательная установка не является достаточно воспроизводимой.

С практической точки зрения было легче работать с моделью CLL, чем с FSLL. Форма для CLL была проще, и 10% желатин заливался без каких-либо проблем. Оригинальный рецепт желатина для FSLL не был воспроизведен, поэтому был использован рецепт желатина 107c. Саперные ботинки, используемые в испытаниях FSLL, пришлось разрезать у язычка ботинка, так как голенище со стопой было недостаточно гибким, чтобы пройти через высокий ботинок. Поскольку взрыв происходит в течение короткого времени, а повреждение ботинка было в верхней части, было решено, что это не повлияет на результаты испытаний. Однако в некоторых случаях, в частности в первых экспериментах с FSLL, было обнаружено повреждение мягких тканей стопы из-за обуви. Однако эти незначительные повреждения также считались не влияющими на механизм поражения.

Вывод

В данном исследовании саперная обувь, доступная для продажи, подвергалась взрывным испытаниям с зарядами от 25 до 75 граммов C4, имитирующими противопехотные мины. Испытания проводились согласно объективной методике, согласованной в НАТО. В качестве суррогата человеческой ноги использовались модели как FSLL, так и CLL.
Изучение только обуви недостаточно для того, чтобы предсказать повреждения ноги. Несколько ботинок имели незначительные повреждения, но не смогли смягчить взрывную волну, которая передавалась на ногу, что привело к многочисленным переломам стопы и голеностопного сустава.
Было выявлено, что ни одна модель из протестированной саперной обуви, кроме ботинок на платформе spaider boot, не смогла предотвратить ампутацию голени для зарядов мощностью 25, 50 или 75 граммов. Следует отметить, что хотя испытания ботинок на платформе позволили спасти конечности, всё равно были значительные повреждения ноги, включая травмы мягких тканей и переломы.
Обе механические ноги - CLL и FSLL - дают схожие результаты, если рассматривать необходимое лечение.
Результаты, представленные в литературе, немного противоречивы, но не ясно, связано ли это с разными суррогатными ногами, условиями испытаний или настройкой теста.

С практической точки зрения, авторы в данном исследовании предпочли использовать CLL. Сравнение с другими публикациями показало разницу в оценке тяжести травм. Кроме того, измерения силы и перемещения во время текущих испытаний вызвали вопросы относительно воспроизводимости результатов испытаний на взрывы противопехотных мин. Поэтому рекомендуется дальнейшее сравнение результатов, полученных на разных испытательных стендах, и более детальное изучение воспроизводимости испытательной установки.

Текущее исследование было сосредоточено только на предотвращении травм через ношение защитной саперной обуви. Однако уровень защиты должен сочетаться с комфортом в использовании. В этом отношении ботинки на платформе, которые были протестированы, имели наихудший показатель по сравнению с другой обувью из текущего исследования. Это указывает на необходимость разработки новых противоминных ботинок, которые бы сочетали в себе различные критерии, которым должны удовлетворять противоминные ботинки.

Комментарий Saper.in.ua

Результаты исследовательской организации из Нидерландов в целом подтверждают, что единственной действенной конструкцией саперной обуви является конструкция на высокой платформе Spider Boot, при этом, как отмечают голландские исследователи такая констркция является наименне эргономичной, что, по мнению исследователей требует дальнейшей разработки саперной обуви, которая объединяла бы как защитные свойства, так и удобство использования. Несмотря на то, что данному исследованию уже больше 15 лет, такой модели саперной обуви, похоже, и не было разработано. 
Поэтому мы продолжаем считать, что наиболее эффективным на сегодня способом защиты военных саперов является использование отечественного аналога Spider Boot - саперные ботинки (сапоги) Пауки, также мы рекомендуем одновременно с ними использовать и кевларовые баллистические трусы Blast Boxer, использование которых позволяет минимизировать взрывные травмы паховой области при подрыве на противопехотной мине.