Между головой и снегом: Шлем для самых безбашенных

Основное предназначение шлема — защищать лыжника от проникающих ранений головы и сотрясений мозга. Кинетическая энергия во время столкновения со снегом, деревом, камнем или одушевленным предметом передается на череп, ломая кости и сотрясая мозг. Чем выше скорость, тверже и тяжелее объект удара, тем быстрее тормозит голова. Медики утверждают, что травмы головы возможны уже при ускорении 150 g, при ускорении 250−300 g серьезная травма весьма вероятна, а при 400 g — необратимая травма мозга практически гарантирована. Энергия удара зависит от скорости движения, типа поверхности, угла столкновения и других факторов. Задача шлема — уменьшить эту энергию. Поскольку исчезнуть она не может, ее необходимо превратить в энергию другого типа — в тепловую или в энергию деформации внутренности шлема. Хороший шлем «срезает» пиковую нагрузку, распределяет ее по большей поверхности и растягивает время удара с одной до шести миллисекунд.

Различают три типа шлемов: открытый, полный и закрытый. Открытый (или ¾) — самый легкий, в нем не жарко, он не давит на скулы. Полный шлем — спортивная классика, защищает уши и челюсть с боков. Некоторые полные шлемы проигрывают открытым в удобстве, но далеко не все. Закрытый шлем типа «фулфейс» традиционно используется для скоростных соревнований, но последнее время стал популярен и среди любителей, особенно предпочитающих экстремальные дисциплины и катание в лесу. «Фулфейс» защищает голову целиком, включая лицо. Минусы: в некоторых закрытых шлемах кататься жарко, быстро запотевают очки.

Практически все «снежные» шлемы считаются одноразовыми, они рассчитаны на один сильный удар. Предупреждение об этом написано на каждом шлеме добросовестного производителя. После удара шлем теряет защитные свойства и становится непригодным для использования. Производители работают над проблемой «многоразовости», но пока что не существует шлемов, рассчитанных на неограниченное количество сильных ударов.

Шлем состоит из трех основных частей: жесткой внешней оболочки, мягкой внутренней оболочки и ремней крепления. Помимо этого есть детали, которые призваны создавать дополнительный комфорт: съемный внутренний чехол, который можно стирать; подушки для подгонки по форме головы, скоба для фиксации очков, козырек, съемные уши, съемная защита челюсти, регулируемые воздухозаборники для улучшения вентиляции, встроенные наушники плеера, проводные и беспроводные шлемофоны для пользования сотовым телефоном или рацией.

Внешнюю оболочку практически всех шлемов делают из ударопрочного АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол) или поликарбоната. В моделях для соревнований используется стеклопластик или даже углепластик. Внешняя оболочка распределяет энергию при ударе, защищает голову от проникающих ранений острыми предметами и защищает внутренности шлема от внешних воздействий во время катания. Производители выбирают тип материала и его толщину так, чтобы соответствовать стандартам, поэтому говорить о том, что шлем из одного материала прочнее, чем из другого, можно только в том случае, если это доказывают независимые испытания. Внешняя оболочка мало влияет на амортизацию и защиту от сотрясения мозга, поэтому польза от увеличенной прочности только в том, что она может чуть лучше защитить от проникающего ранения.

Внутренняя оболочка — это своего рода тормоз и амортизатор для головы. Ее задача — уменьшить энергию удара и снизить ускорение мозга за счет сжатия и разрушения пеноматериала, из которого она сделана. Часть кинетической энергии превращается в тепловую и энергию деформации. Можно сказать, что внутренняя оболочка «служит другим, сгорая». Жесткие пеноматериалы хорошо поглощают сильные удары, но почти не восстанавливают форму, а резиноподобные пеноматериалы слабо спасают при сильном ударе, но восстанавливают форму, поэтому их можно использовать много раз. Некоторые фирмы экспериментируют с многослойными подушками из мягких и твердых материалов.

Самый популярный материал для внутренней оболочки — пенополистирол. Его получают вспениванием гранул стирола (винилбензола) при высокой температуре и давлении. Раковины, пустоты и трещины означают, что внутренняя оболочка сделана с нарушением технологии.

Пенопропилен используется как для одноразовых, так и для многоразовых шлемов. Он немного дороже, чем пенополистирол. Фирма Pro-Tec делает шлемы для сноубординга из «пенопропилена с активированной поверхностью» (SXP, Surface Activated Expanded Polypropylene) и утверждает, что их шлем способен неоднократно защищать от ударов.

Пенополиуретан, более тяжелый и твердый, чем пенополистирол, используется в шлемах довольно редко. Zorbium — фирменное название нового типа эластичного пеноматериала, который поглощает в два раза больше энергии, чем аналогичные объемы пенопропилена или полистирола, и при этом восстанавливает свою форму. Некоторые фирмы проводят эксперименты по комбинации пеноматериалов разного типа в одном шлеме.

Пеноматериалы — хорошие теплоизоляторы, поэтому даже на морозе в шлеме тепло. Поскольку человек теряет больше половины тепла через голову, вопрос вентиляции шлема имеет большое значение, особенно при катании в теплую погоду.

Защитные шлемы в обязательном порядке сертифицируются на соответствие одному из стандартов. Наряду с международными (ISO), европейскими (CEN) и национальными (ASTM в Америке, DIN в Германии, OS в Австралии) стандартами существуют независимые — SNELL и CPSC (Американская комиссия по безопасности потребительских товаров). Наиболее распространенные стандарты — CEN и ASTM. Стандарты SNELL — самые строгие в индустрии шлемов.

Каким испытаниям подвергается шлем при сертификации? В первую очередь это ударные испытания, динамический отрыв ремешка, прорубание оболочки, устойчивость на голове, определение зоны защиты головы. Суть ударного испытания в том, что шлем, пристегнутый к искусственной голове, на скорости 23 км/ч падает на плоскую металлическую платформу с высоты 2 м (стандарт ASTM). Макет головы во время падения «думает» только об одном: каково сейчас ускорение торможения? Если акселерометр, встроенный в «голову», показывает величину больше 300 g, значит, шлем сертифицировать нельзя. Испытание на прорубание оболочки еще проще — острый молот весом 3 кг падает на шлем с высоты 0,7 м (стандарт СЕ). Если острие молота коснулось макета головы, то шлем не соответствует стандарту. Шлемы испытывают в теплых условиях (32−380С выше нуля), в холодных условиях (22−280С ниже нуля) и в мокром состоянии.

Тоби Доусон, двукратный чемпион мира по фристайлу на лыжах, предупреждает: «Шлем должен стать привычкой. Даже самые опытные лыжники иногда падают. А кроме того, нельзя быть уверенным, что люди впереди или позади тебя хорошо себя контролируют».