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水下冲击伤防护的初步研究

邢叔星  
【摘要】:冲击伤在现代战争中比较常见,也将是未来高技术战争中的主要伤类。水下冲击伤作为爆炸冲击伤的一种,在海上作战、作业时较常见,对人身的伤害已越来越为人们所重视。水下冲击波传播速度快,传播距离远,同质量TNT水下爆炸与空气中爆炸相比,冲击波超压值为空气冲击波的227.15~247.86倍,冲量为8.48-11.80倍,伤情比空气冲击波重得多,杀伤范围明显大于空气冲击波,死亡率显著增加。水下冲击伤的损伤特点,即除肺部仍是水下冲击波致伤和致死的靶器官外,腹腔脏器损伤也远较空气冲击波常见。海战中,渡海抢滩登陆作战部队、两栖侦察兵、陆战旅水下排雷、清障人员、落水人员等极易发生水下冲击伤。早在二次世界大战期间,研究人员就注意到有数千例伤员发生了水下冲击伤。本研究主要为满足未来渡海作战需求减少水下冲击伤发生率或减轻伤情的严重程度而开展水下冲击伤防护的实验研究,为研制水下冲击伤防护服开展一些前期工作。目前军内尚没有水下冲击伤防护服的研究报道,国外也没有类似产品。针对渡海作战,研制具有体积小、重量轻、使用方便、穿着灵活、防冲击波、防破片、防烧伤,同时具有漂浮和保暖功能的防护服,可最大限度地减少指战员的伤亡率。本研究首先采用计算机模拟与仿真的方法,结合国内外有关技术资料和我室在冲击伤防护研究方面的工作积累,对防护材料和结构形式进行初步的筛选。然后采用水下爆炸试验,通过压力传感器和数据采集系统检测各测试点的压力波形,从而对初定的材料和结构形式进行更深层次的验证和筛选,确定用于防护服研究所需的材料和结构,据此研制用于动物实验的防护服,并通过生物假体实验和动物实验探讨防护服对水下冲击波的防护效果。取得的主要结果有: 1、对水下冲击伤有良好的防护效果、同时具有轻便、漂浮功能的材料有:聚碳酸酯材料(PC)、玻璃纤维增强材料(GRP)、聚氨酯泡沫材料(RPUF),及海绵。其防护效果较理想的结构形式从外到内依次为PC聚碳酸酯小孔材料层、玻璃纤维层、聚氨酸酯材料层,硬质海绵层。各层的厚度依次为5mm、3mm、3mm、4mm。 2、通过计算机模拟材料排列结构并进行生物假体爆炸实验证明,上述材料和结构对水下冲击波具有明显的衰减作用。 第三军医大学硕士学位论文 正压峰值下降:52.55%士3.34%。 正向冲量下降:46.98%士3.38%。 3、利用硅橡胶现场成形技术,将复合材料有机地组合在一起,制作小动物防冲背 心,既解决了背心加工难度大的问题,同时确保动物体与防护材料之间的密闭,解决了 水下冲击伤防护背心研制中避免液体能量传递中遇到的无孔不入的难题。 4、开展动物实验,观察复合防护材料对动物的防护效果。 50只Wistar大鼠,随机分为对照组和防护组,每组各25只,均置于爆炸水池中, 仅头部露出水面,离爆心的距离均为35cm,电引信引爆纸雷管致水下冲击伤。观察现场 死亡率、大体解剖及病理切片等指标,实验结果表明防护服对水下冲击伤有很明显的防 护效果。防护组动物肺部冲击伤情较对照组降低约3一4个等级;水下冲击伤实验的50 只动物中,24例现场死亡,且全部为对照组动物,对照组死亡率高达%%;而防护组 全部存活,死亡率为0%。


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