Ще раз про взуття для саперів. Звіт про експериментальні випробування комерційних моделей взуття для розмінування.

Тема використання спеціального взуття для розмінування залишається дуже актуальною на сьогодні. Нещодавно ми вже підготували статтю, шр присвячена протимінним черевикам Spider Boot і їхнім вітчизняним аналогам — чоботям-павукам. Однак серед військових саперів, як і раніше, немає єдиної думки щодо доцільності та ефективності використання цих самих черевиків-павуків або іншого протимінного взуття.

Наша команда вже деякий час постачає військовим протимінне взуття "Павуки", тому питання їхньої ефективності для нас є надзвичайно важливим. Як відомо, "практика - критерій істини", тому для нас головним аргументом на користь постачання черевиків-павуків був аналіз випадків підривів саперів, які використовували це взуття. За даними, наданих нам виробником, до кінця 2023 року було зафіксовано не менш ніж 30 підривів під час використання цього взуття. У всіх випадках підрив здійснювався на міні ПФМ або ПМН-2. Водночас, якщо в разі вибуху на міні ПФМ (пелюстка) військові зазвичай діставали легкі травми, то вибух на міні ПМН-2 призводив до отримання серйозних вибухових травм, включно з переломами ніг, але у всіх випадках обійшлось без травматичної ампутації стопи або ноги.

Але не будемо приховувати і той факт, що багато досвідчених саперів мають негативну думку щодо використання  павуків, особливо на передовій, критикуючи незручність роботи в них, особливо на м'якому або розмокшому ґрунті. Ми не маємо ні мети, ні права переконувати професійну спільноту саперів у доцільності або нецілеподібності використання певних видів захисного спорядження. Більшість цих відважних воїнів постійно ризикують своїм життям у складних умовах і мають багатий власний досвід і стиль роботи з розмінуванням. Наше завдання — зробити можливим забезпечення наших героїв усім необхідним для виконання їхньої роботи ефективно та максимально безпечним способом. Зокрема, ми вивчаємо закордонний досвід і технології та пропонуємо спільноті ознайомитися з корисною, на нашу думку, інформацією з цих питань.

Сьогодні ми пропонуємо ознайомитися з перекладом звіту про експериментальні випробування різних видів саперного взуття, проведених 2008 року незалежною голандською некомерційною дослідницькою організацією TNO на замовлення Міністерства оборони Нідерландів.

Введення

Однією з небезпек, з якими зустрічаються солдати на полі бою, є поранення, що викликані протипіхотними мінами. Детонація протипіхотної миті зазвичай відбувається після того, як людина настає на міну, що встановлена в землю. Основним фактором ураження піхотних мін є вибуховий вплив. Серйозні пошкодження м'яких тканин і кісткової структури ноги постраджалого від вибуху можуть призвести до її ампутації. Було здійснено багато спроб розробити протимінне взуття, яке зменшує травматизм під час вибуху на міні. Було проведено кілька міжнародних проєктів для оцінювання цього взуття з використанням механічних ніг.

Департамент одягу та особистого спорядження Міністерства оборони Нідерландів доручив дослідній організації TNO Defence, Security and Safety провести випробування різних конструкцій протимінного взуття для вивчення рівня захисту такого взуття та реакції на травми з використанням різних механічних ніг.

Мета цього звіту — описати результати проведених випробувань захисного взуття (протимінних черевиків) від протипіхотних мін і порівняти їх із результатами випробувань, представленими раніше в літературі. Основна частина цього звіту є копією статті "Випробування та оцінка протимінних черевиків із використанням двох різних суррогатних ніг". Документ був представлений на симпозіумі "Системи персонального бронезахисту" в жовтні 2008 року в Брюсселі. Указано підсумки основні теми випробувань. Докладну інформацію можна знайти в додатках.

Випробування та оцінка протимінних черевиків із використанням двох різних механічних ніг

Анотація

У цьому документі описуються випробування захисного взуття (протимінних черевиків) від протипіхотних мін. Мета цього дослідження — порівняти ефективність восьми різних протимінних черевиків за кількома параметрами з використанням двох типів суррогатних ніг, а саме: "Frangible Surrogate Lower Limb" — суррогатової нижньої кінцівки, моделі, розробленої для вивчення дії протипіхотних мін і Canadian Lower Leg (CLL) — моделі, розробленої в Канаді для аналогічних цілей.

Аналіз пошкодження суррогатних ніг проводився за допомогою військового хірурга голландських збройних сил. Вимірювання сили та переміщення проводилися для кращого розуміння явища. Було виявлено, що жоден із протестованих зразків саперного взуття, за винятком однієї пари, не зміг запобігти ампутації гомілки у разі підриву на вибуховому заряді вагою 25, 50 або 75 грамів. Отримані результати відповідають раніше опублікованими даними. Тести на моделях CLL і FSLL показали схожі результати, хоча треба зазначити, що модель CLL практичніша у використанні.

Загальні відомості

Є два основні типи черевиків, що використовуються саперами для розмінування: звичайні черевики та черевики на платформі. Звичайні черевики мають вигляд стандартних військових черевиків із товстішою підошвою. Деякі з них виготовлені з матеріалу, що може зменшити вплив вибуху під час детонації.

Черевики на платформі створені для створення відстані між міною (вибуховою речовиною) і стопою для мінімізації ефекту від вибуху. Однак це негативно позначається на ергономіці взуття. У цій статті ми зосереджуємося виключно на питанні зниження травматизму.

Матеріали та методи

Експерименти проводилися на великих стендах лабораторії балістичних досліджень TNO з використанням механічної ноги, яка вигинається (FSLL), розробленої в Австралії, і канадської механічної ноги (CLL). Випробування проводилися відповідно до методики затвердженої в НАТО.

Випробувальний стенд складається з довгого поршня, який може рухатися тільки у вертикальному напрямку. Колеса використовуються для підтримки поршня та мінімізації тертя для вільного вертикального руху. Поршень являє собою верхню частину ноги людини в положенні стоячи. Маса поршня становить 25 кг. Як FSLL, так і CLL були пов'язані з поршнем за допомогою адаптера, розробленого в TNO.

Для випробувань використовувалися заряди (25 г, 50 г або 75 г) вибухівки C4 (циліндричної форми без оболонки), кожен з яких мав співвідношення висоти до діаметра 35%, на основі аналізу геометрії протипіхотних мін. Таблетка C-4 розміщувалася під п'ятою, що вважається найнебезпечнішим варіантом. Заряд був розміщений на глибині 20 мм під поверхнею (поверхня покрита піском). Використовувалася сталевий контейнер для піску розміром 700 мм x 630 мм і заввишки 310 мм. Заряди були ініціовані знизу за допомогою детонаторів DM42.

Рух ноги контролювався за допомогою датчика переміщення (датчики AE, тип WS10-1000-R1K-L10-HG) і високошвидкісного відеозапису (1000 кадрів на секунду). Крім того, датчик сили (Denton, тип 3115) був розміщений безпосередньо над з'єднанням механічної ноги та балки, який вимірював сили стиснення.

Для тестування були обрані вісім типів саперного взуття, включно з черевиками-павуками як приклад взуття на високій платформі. Інші пари взуття є більш або менш традиційними, наприклад, черевики голландської армії, які були взяті як еталон.

Обидві моделі ніг CLL і FSLL складаються з кісткової структури в поєднанні з желатином. З практичного погляду, для обох ніг використовувався желатин із концентрацією 10%. Для збереження балістичного желатину всі ноги зберігалися за температури 4 °C у холодильній камері до початку випробувань.

CLL був сконструйований із подвійною п'ятковою кістю без передньої частини, позаяк пошкодження п'яткової кістки є ключовим показником ефективності. Під час випробувань передня частина черевика залишалася порожньою.

FSLL складається зі стопи/гомілковостопного  суглоба та гомілки, які жорстко з'єднані між собою. Це робить майже неможливим надягання черевиків, що випробовувались, без пошкодження желатинової/костної структури в зоні гомілковостопного суглоба. Тому для випробувань FSLL черевики розрізали біля язичка.

Результати випробувань були задокументовані за допомогою цифрових фотографій до та після кожного випробування. Рентгеновські знімки були зроблені на всіх ногах. Після детонації черевики знімалися, і кожну ногу (включно з окремими фрагментами, якщо зразок був розірваний) досліджували. Кожну ногу оцінював той самий експерт, який не бачив розміру заряду та типу взуття. Стандартні фізичні виміри кожного зразка були задокументовані з використанням шкали ваги мінно-вибухових травм MTS (див. Таблицю 1) і скороченого бала травматичності (AIS), який варіюється від 0 (немає пошкоджень) до 6 (смертельні ушкодження). Забруднення вважалося наявним, коли будь-який сторонній матеріал (пісок, фрагменти взуття) був у рані (желатин). Взуття досліджувалося окремо, і його пошкодження також були описані.

Таблиця 1. Ступінь мінних травм MTS

Результати випробувань

Під час випробувань стало очевидно, що при вазі заряду в 50 г черевики вже показали поганий захист, і випробування з більшою масою не мають сенсу. Тому було проведено лише два випробування з зарядом в 75 г. Результати випробувань наведені в таблиці 2.
Високошвидкісне відео 

Відеозйомка дала змогу зрозуміти загальну картину події і показала, що після підриву міни малої маси  (25 г) спостерігається сильна деформація ноги/черевика. 

Таблиця 2. Результати досліджень

Датчик опорної сили і датчик переміщення використовувались як джерело даних. У більшості випадків вища сила корелює з вищим показником MTS. 
Взуття Spider boot показало відносно низьку силу, а також найнижчий показник травматизму серед усіх протестованих концепцій мінних черевиків. Примітним є той факт, що сили, виміряні за допомогою FSLL, були значно вищими ніж у тестах з CLL, навіть при меншій масі вибухової речовини.

Обговорення 

Пошкодження взуття значно відрізняється. Проте тести показують, що пошкодження черевика не може використовуватись для оцінки травми ноги/ стопи. Так, наприклад в тесті 4 (взуття Forcewar) привело до значного руйнування черевика, в той час як в тесті 3 (взуття Anonymate) взуття було пошкоджено значно менше –була зруйнована лише зовнішня частина каблука. Але експеримент показав, що в обох випадах сурогатна нога зазнала однакової травми, що потребувала ампутації ноги нижче коліна.

Попередні дослідження також дійшли до висновку, що одного лише огляду черевика недостатньо для прогнозування травми ноги. І була запропонована двоетапна процедура з використанням механічних тестів на ногах. На першому етапі слід проаналізувати черевик на наявність пошкоджень. Якщо пошкодження черевика є занадто високим, черевик не проходить процедуру. Якщо на взутті, що перевірялось, виявлено лише незначні пошкодження (наприклад, частина підошви відірвана, устілка зруйнована) то черевик повинен перейти до другого етапу. На цьому етапі сили стиснення слід оцінювати за допомогою кривої ризику травмування. Однак крива ризику була розроблена для механічних об'єктів, а передатна функція для механічних ніг, що використовувалися, не була доступна. Однак, перевагою поточної тестової установки є використання механічних ніг, які можуть бути використані для дослідження самої травми. 
Загалом можна побачити, що FSLL і CLL призводять до подібних ушкоджень, з єдиною різницею між закритими та відкритими забрудненими ранами. Основна відмінність між двома механічними ногами полягає в тому, що основна увага приділяється кістковим структурам. При вивченні реакції на травму більш детально видно, що ушкодження (також на кісткових структурах) є схожими.

Випробування Spiderboot показують найнижчі показники травматизму. Це було очікувано на основі попередніх тестів. Виміряні сили мають той самий порядок величини, що і сили, виміряні за допомогою механічних ніг. Сили, виміряні за допомогою FSLL, були значно вищі, ніж сили, виміряні за допомогою CLL. 

Слід зазначити, що для черевиків Forceware і Aigis зміщення для меншого розміру заряду (25 г) є вищим, ніж для тесту з більшим розміром заряду (50 г). Крім того, сили, виміряні на черевиках Zeman і Anonymate за допомогою FSLL, показують вищі значення для менших зарядів. Ці відмінності не можна було знайти в попередніх публікаціях. Однак, результати вимірювань зсуву і сили не завжди публікуються. Можливим поясненням може бути те, що режим реагування змінюється вище певного рівня, що призводить до різних сил і переміщення. Іншим поясненням може бути те, що поточна тестова установка не є недостатньо відтворюваною. 

 Результати травмування при випробуваннях з зарядом вибухівки в 25 г порівнюються з результатами випробувань, проведених в інших лабораторіях. Результати випробувань з армійським черевиком показують відповідність з попередніми публікаціями. Однак, якщо подивитися на результати для черевика Aigis, то чітко видно, що рівень травмування коливається від 1 до 2b, і що існує значна різниця в самій тяжкості травми. Незалежно від того, чи проблема полягає в механічних кінцівках, різних випробувальних стендах, точному розташуванні міни або способі притискання піску зверху міни чи в чомусь іншому в методології випробувань - невідомо. Видно, що в межах однієї лабораторії результати випробувань також відрізняються. 

Через це, а також через несподівані результати вимірювань зсуву, про які згадувалося вище, слід поставити під сумнів відтворюваність поточного методу тестування. Тому рекомендується, щоб майбутні дослідження включали більше результатів з інших лабораторій і зосередитися на деталях тестової установки та її відтворюваності. Рекомендується проводити щонайменше п'ять тестів на кожну умову для проходження тесту.

З практичної точки зору було легше працювати з CLL, ніж з FSLL. Форма для CLL була простішою, і 10% желатин заливався без жодних проблем. Оригінальний рецепт желатину для FSLL не був відтворений, тому був використаний рецепт желатину 107c. Шахтарські черевики, які використовувалися у випробуваннях FSLL довелося розрізати біля язичка черевика, оскільки гомілковостопний суглоб зі стопою був недостатньо гнучким, щоб пройти через високий рівень черевика. Оскільки вибух відбувається в короткий проміжок часу, а пошкодження черевика було у верхній частині, було вирішено, що це не вплинуло на результати випробувань. Проте в деяких випадках, зокрема в перших експериментах з FSLL, було виявлено пошкодження м'яких тканин стопи внаслідок взування. Однак ці незначні пошкодження також вважалися такими, що не впливають на механізм поранення. 

Висновок 

У цьому дослідженні комерційне захисне взуття, що є у продажу, піддавалося вибуховим випробуванням із зарядами вибухівки від 25 до 75 грамів С4, що імітували протипіхотні міни. Випробування проводилися відповідно до об'єктивної методики випробувань, яка була узгоджена в НАТО. В якості сурогату людської ноги використовувалися як FSLL, так і CLL. 
Вивчення лише черевика не є достатнім для того, щоб передбачити пошкодження ноги. Декілька черевиків мали незначні пошкодження, але не змогли пом'якшити вибухову хвилю, яка була передана на ногу, що призвело до численних переломів стопи та гомілковостопного суглоба. 
Було виявлено, що жодне з протестованих черевиків, окрім черевиків на платформі, не змогло запобігти ампутації гомілки для зарядів вагою в 25, 50 або 75 грамів. Слід зазначити, що хоча випробування черевиків на платформі дозволили врятувати кінцівки, все ж таки були значні пошкодження ноги, в тому числі травми м'яких тканин та переломи. 
Обидві механічні ноги - CLL і FSLL дають схожі результати, якщо дивитися на необхідне лікування. 
Результати, представлені в літературі, дещо суперечливі, але не зрозуміло чи це пов'язано з різними ногами, умовами випробування або налаштуванням тесту. 
З практичної точки зору, автори надали перевагу використанню CLL.
Порівняння з іншими публікаціями показало відмінності в результатах тяжкості травм. Крім того, вимірювання сили та переміщення під час поточних випробувань викликали деякі питання щодо відтворюваності результатів випробувань на підрив на протипіхотній міні. Тому рекомендується продовжити порівняння результатів, отриманих на різних випробувальних стендах, та більш детально вивчити відтворюваність випробувальної установки. 
Поточне дослідження було зосереджене лише на запобіганні травмуванню шляхом носіння захисного взуття. Однак рівень захисту повинен поєднуватися з комфортом у використанні. У цьому відношенні черевики на платформі, що були протестовані, мають найгірший показник порівняно з іншими черевиками з поточного дослідження. Це свідчить про необхідність розробки нових протимінних черевиків, які б поєднували в собі різні критерії, яким мають відповідати протимінні черевики. 

Коментар Saper.in.ua

Результати дослідницької організації з Нідерландів в цілому підтверджують факт, що єдиною дієвою конструкцією саперного взуття є конструкція на високій платформі Spider Boot, при цьому, як відзначають голландські дослідники така конструкція є найменш ергономічною, що, на думку дослідників, вимагає подальшої розробки саперного взуття, що мало поєднати як захисні властивості, так і зручність використання. Незважаючи на те, що цьому дослідженню вже більше 15 років, такої моделі саперного взуття, схоже, і не було розроблено.

Тому ми продовжуємо вважати, що найбільш ефективним на сьогодні способом захисту військових саперів є використання вітчизняного аналога Spider Boot - саперні черевики (чоботи) Павуки, також ми рекомендуємо одночасно з ними використовувати і кевларові балістичні труси Blast Boxer, використання яких дозволяє мінімізувати вибухові травми пахової області при підриві на протипіхотній міні.