Приложение И (обязательное). Описание манекенов

Приложение И
(обязательное)

Описание манекенов

И.1 Общие положения

И.1.1 Манекены, регламентируемые настоящим стандартом, описаны в дополнениях 1-3 к настоящему приложению и в технических чертежах Научно-исследовательского института автомобильного транспорта (Research Institute for Road Vehicles: Schoemakerstraat 97, 2628 VK Delft, The Netherlands).

И.1.2 Альтернативные манекены могут быть использованы при условии, что:

И.1.2.1 их эквивалентность может быть доказана и должна удовлетворять требованиям испытательной лаборатории;

И.1.2.2 факт их использования регистрируют в протоколе испытания.

Дополнение 1 к приложению И

Описание манекенов, моделирующих детей в возрасте 9 мес, 3, 6 и 10 лет

1 Общие положения

1.1 Размеры и масса манекенов соответствуют антропометрическим характеристикам 50-го процентиля репрезентативности детей в возрасте 9 мес, 3, 6 и 10 лет.

1.2 Различные части манекенов изготовлены из полиуретана, наплавленного на каркас, выполненный из металла и полиэфира.

1.3 Изображение манекена в разобранном виде представлено на рисунке И.9.

2 Конструкция

2.1 Голова

2.1.1 Голова изготовлена из полиуретана, усиленного металлическими лентами. Внутри головы можно помещать измерительное оборудование в блоке, изготовленном из полиамида и установленном в центре тяжести

2.2 Позвонки

2.2.1 Шейные позвонки

2.2.1.1 Шея изготовлена из пяти колец полиуретана, центр которых усилен полиамидом. Сочленение первого и второго шейных позвонков изготовлено из полиамида.

2.2.2 Поясничные позвонки

2.2.2.1 Пять поясничных позвонков изготовлены из полиамида.

2.3 Грудная клетка

2.3.1 Каркас грудной клетки представляет собой трубчатую стальную раму, к которой прикреплены сочленения для рук. Позвоночник изготовлен в виде стального троса, имеющего четыре выступа, снабженных винтовой резьбой.

2.3.2 Каркас покрыт полиуретаном. В углублении, предусмотренном в грудной клетке, можно установить измерительный прибор.

2.4 Конечности

2.4.1 Руки и ноги также изготовлены из полиуретана, усиленного металлическими элементами в виде труб квадратного сечения, полос и пластин. Колени и локти снабжены регулируемыми шарнирными сочленениями. Плечевые и тазобедренные суставы оборудованы регулируемыми шаровыми шарнирами.

2.5 Таз

2.5.1 Таз изготовлен из полиэфира, усиленного стекловолокном и покрыто полиуретаном.

2.5.2 Форма верхней части таза, которая имеет большое значение для определения сил, воздействующих на полость живота, максимально точно соответствует форме таза ребенка.

2.5.3 Тазобедренные сочленения расположены под тазом.

2.6 Сборка манекена

2.6.1 Схема сборки: шея - грудная клетка - таз

2.6.1.1 Поясничные позвонки и таз надеты на стальной трос, натяжение которого регулируют с помощью гайки. Шейные позвонки устанавливают и регулируют аналогичным образом. Стальной трос не должен свободно перемещаться в том месте, в котором он пересекает грудную клетку, поэтому регулирование натяжения поясничных позвонков не допускается со стороны шеи или с противоположного направления.

2.6.2 Схема: голова - шея

2.6.2.1 Голову можно устанавливать и регулировать с помощью болта и гайки через сочленения первого и второго шейных позвонков.

2.6.3 Схема: туловище - конечности

2.6.3.1 Установку рук и ног и регулирование их положения по отношению к туловищу можно проводить с помощью шарового шарнира.

2.6.3.2 В сочленениях для рук шаровой шарнир прикреплен к туловищу, а в сочленениях для ног - к ногам.

3 Основные характеристики

3.1 Значения масс указаны в таблице И.1.

Таблица И.1

Часть тела	Масса по возрастным группам, кг
	9 мес	З г.	6 лет	10 лет
Голова +шея	2,20 +-0,10	2,70 +-0,10	3,54 +-0,10	3,60 +-0,10
Туловище	3,40 +-0,10	5,80 +-0,15	8,45 +-0,20	12,30 +-0,30
Руки	0,70 +-0,05	1,10 +-0,05	1,85 +-0,10	2,00 +-0,10
Предплечья	0,45 +-0,05	0,70 +-0,05	1,15 +-0,05	1,60 +-0,10
Бедра	1,40 +-0,05	3,00 +-0,10	4,10 +-0,15	7,50 +-0,15
Голени	0,85 +-0,05	1,70 +-0,10	3,00 +-0,10	5,00 +-0,15
Итого	9,00 +-0,20	15,00 +-0,30	22,00 +-0,50	32,20 +-0,70

3.2 Основные размеры

3.2.1 Основные размеры приведены в таблице И.2 и указаны на рисунке И.1.

Таблица И.2

Позиция по рисунку И.1	Размер частей манекена	Значение по возрастным группам, мм
		9 мес	3 г.	6 лет	10 лет
1	Задняя сторона ягодицы - передняя сторона колена	195	334	378	456
2	Задняя сторона ягодицы - подколенная ямка, положение сидя	145	262	312	376
3	Центр тяжести - сиденье	180	190	190	200
4	Окружность груди	440	510	580	660
5	Глубина грудной клетки	102	125	135	142
6	Биакромиальное расстояние	170	215	250	295
7	Ширина головы	125	137	141	141
8	Длина головы	166	174	175	181
9	Окружность бедер, положение сидя	510	590	668	780
10	Окружность бедер, положение стоя (на рисунке И.1 не показано)	470	550	628	740
11	Глубина бедра, положение сидя	125	147	168	180
12	Ширина бедер, положение сидя	166	206	229	255
13	Ширина шеи	60	71	79	89
14	Нижняя часть ягодиц - локоть	135	153	155	186
15	Ширина плеч	216	249	295	345
16	Высота глаз, положение сидя	350	460	536	625
17	Общая высота, положение сидя	450	560	636	725
18	Высота плеча, положение сидя	280	335	403	483
19	Подошвы ног, подколенная ямка, положение сидя	125	205	283	355
20	Рост (на рисунке И.1 не показано)	708	980	1166	1376
21	Высота бедра, положение сидя	70	85	95	106

4 Регулирование сочленений

4.1 Общие положения

4.1.1 Для получения воспроизводимых результатов путем использования манекенов необходимо определить и отрегулировать трение в каждом сочленении, напряжение в тросах шеи и поясницы и жесткость полости живота.

4.2 Регулирование троса шеи

4.2.1 Туловище кладут спиной на горизонтальную плоскость.

4.2.2 Устанавливают полный комплект шеи без головы.

4.2.3 Затягивают винт, регулирующий натяжение в сочленении первого и второго шейных позвонков.

4.2.4. В сочленение между первым и вторым шейными позвонками помещают стержень или болт.

4.2.5 Гайку регулирования натяжения постепенно ослабляют таким образом, чтобы сочленение первого и второго шейных позвонков опустилось на (10 +-1) мм под действием направленного вертикально вниз усилия 50 Н, приложенного к стержню или болту, перемещенному в сочленении между первым и вторым шейными позвонками, как указано на рисунке И.2.

4.3 Сочленение первого и второго шейных позвонков

4.3.1 Туловище кладут спиной на горизонтальную плоскость.

4.3.2 Устанавливают полный комплект шеи и головы.

4.3.3 Затягивают болт и регулировочную гайку через голову и сочленение между первым и вторым шейными позвонками, причем голова должна находиться в горизонтальном положении.

4.3.4 Ослабляют гайку до тех пор, пока голова не начнет опускаться, как указано на рисунке И.3.

4.4 Тазобедренное сочленение

4.4.1 Кладут таз передней частью на горизонтальную плоскость.

4.4.2 Прикрепляют верхнюю часть бедра.

4.4.3 Затягивают регулировочную гайку, причем бедро должно находиться в горизонтальном положении.

4.4.4 Ослабляют гайку до тех пор, пока бедро не начнет двигаться, как указано на рисунке И.4.

4.4.5 На начальном этапе тазобедренное сочленение часто проверяют в связи с явлением притирки.

4.5 Коленное сочленение

4.5.1 Кладут бедро на горизонтальную плоскость.

4.5.2 Устанавливают голень.

4.5.3 Затягивают регулировочную гайку колена, причем голень должна находиться в горизонтальном положении.

4.5.4 Ослабляют регулировочную гайку до тех пор, пока голень не начнет двигаться, как указано на рисунке И.5.

4.6 Плечевое сочленение

4.6.1 Устанавливают туловище в вертикальном положении.

4.6.2 Устанавливают плечо без предплечья.

4.6.3 Затягивают регулировочные гайки плеч, причем плечи должны находиться в горизонтальном положении.

4.6.4 Ослабляют регулировочные гайки до тех пор, пока плечи не начнут двигаться, как указано на рисунке И.6.

4.6.5 На начальном этапе плечевые сочленения часто проверяют в связи с явлением притирки.

4.7 Локтевое сочленение

4.7.1 Устанавливают плечо в вертикальном положении.

4.7.2 Устанавливают предплечье.

4.7.3 Затягивают регулировочные гайки локтя, причем предплечье должно находиться в горизонтальном положении.

4.7.4 Ослабляют регулировочную гайку до тех пор, пока предплечье не начнет двигаться, как указано на рисунке И.7.

4.8 Поясничный трос

4.8.1 Устанавливают верхнюю часть туловища, поясничные позвонки, нижнюю часть туловища, полость живота и пружину (см. рисунок И.8).

4.8.2 Затягивают гайку регулирования натяжения троса в нижней части туловища до тех пор, пока пружина не сожмется на две трети своей длины в свободном состоянии.

4.9 Калибровка полости живота

4.9.1 Общие положения

4.9.1.1 Испытание проводят с помощью соответствующего натяжного устройства.

4.9.2 Помещают элемент, моделирующий полость живота, на твердый блок той же длины и ширины, что и часть позвоночного столба на уровне поясницы.

Ширина блока должна превышать не менее чем в два раза ширину части позвоночного столба на уровне поясницы (см. рисунок И.9).

4.9.3 Прикладывают усилие 20 Н.

4.9.4 Затем прикладывают постоянное усилие 50 Н.

4.9.5 Прогиб полости живота через 2 мин воздействия нагрузки должен составлять для манекена, моделирующего ребенка в возрасте:

9 мес....................................................................	(11,5 +-2,0) мм;
12 лет...................................................................	(11,5 +-2,0) мм;
13 лет...................................................................	(13,0 +-2,0) мм;
14 лет...................................................................	(13,0 +-2,0) мм.

5 Измерительные приборы

5.1 Общие положения

5.1.1 Методы калибровки и измерения должны быть основаны на ИСО 6487 [2].

5.2 Установка акселерометра в грудной клетке

Акселерометр следует устанавливать в защищенной полости, расположенной в грудной клетке.

5.3 Определение величины проникновения в полость живота

5.3.1 Образец формовочной глины вертикально прикрепляют к передней части поясничных позвонков с помощью тонкой клейкой ленты.

5.3.2 Прогибание слоя формовочной глины ни в коем случае не свидетельствует о проникновения в полость живота.

5.3.3 Размеры образцов формовочной глины должны соответствовать длине и ширине поясничного позвоночного столба; толщина образцов должна составлять (25 +-2) мм.

5.3.4 Разрешается использовать только ту формовочную глину, которая представлена вместе с манекеном.

5.3.5 Температура формовочной глины во время испытания должна составлять (30 +-5)°С.

Дополнение 2 к приложению И

Описание манекена, моделирующего новорожденного

Манекен представляет собой единое устройство, состоящее из головы, туловища, рук и ног. Туловище, руки и ноги представляют собой цельную конструкцию из сорботана с покрытием из полихлорвинила* и имеют металлический пружинный позвоночник. Голова изготовлена из пенополиуретана с полихлорвиниловым покрытием и неподвижно закреплена на туловище. Манекен снабжен плотно прилегающим эластичным костюмом из хлопка и полиэфирного волокна.

Размеры и распределение массы манекена соответствуют 50-му процентилю репрезентативности новорожденных детей и указаны размеры - на рисунке И.10, массы приведены в таблицах И.3 и И.4.

Таблица И.3 - Основные размеры манекена, моделирующего новорожденного

Размер	Название элемента	Значение, мм
A	Крестец - темя	345
В	Крестец - подошвы ног (с прямой ногой)	250
С	Ширина головы	105
D	Глубина головы	125
E	Ширина плеч	150
F	Ширина грудной клетки	105
G	Глубина грудной клетки	100
Н	Ширина бедер	105
I	Расстояние от грудной клетки до темени	235

Таблица И.4 - Распределение массы манекена, моделирующего новорожденного.

Элемент	Масса, кг
Голова и шея	0,7
Туловище	1,1
Руки	0,5
Ноги	1,1
Итого	3,4

Калибровка манекена ребенка

1 Жесткость плечевого сустава

1.1 Манекен кладут спиной на горизонтальную плоскость и придерживают туловище с одной стороны для предотвращения смещения, как показано на рисунке И.11.

1.2 Прикладывают усилие 150 Н при помощи цилиндрического плунжера с плоским торцом диаметром 40 мм в горизонтальной плоскости в направлении, перпендикулярном к внутренней продольной оси манекена. Ось плунжера проходит через центр плеча манекена и касается плеча в точке А, как показано на рисунке И.11. Горизонтальное отклонение плунжера от точки первого соприкосновения с рукой должно составлять 30 - 50 мм.

1.3 Совершают аналогичные действия с другим плечом, придерживая корпус с противоположной стороны.

2 Жесткость сочленения ноги

2.1 Манекен кладут спиной на горизонтальную плоскость (см. рисунок И.12) и соединяют вместе обе голени таким образом, чтобы внутренние части колен соприкасались.

2.2 Прикладывают к коленям вертикальную нагрузку с помощью плоского плунжера размером 35 х 95 мм, причем центральная точка плунжера должна быть расположена над наиболее выступающей частью колен.

2.3 Прикладывают к плунжеру достаточную силу и сгибают ноги в области бедра до тех пор, пока торец плунжера не окажется на расстоянии 85 мм от опорной плоскости. Усилие должно быть 30 - 70 Н. Необходимо следить, чтобы нижние конечности в ходе испытания не соприкасались с какой-либо поверхностью.

3 Температура

Калибровку проводят при температуре 15°С - 30°С.

Дополнение 3 к приложению И

Описание манекена, моделирующего 18-месячного ребенка

1 Общие положения

1.1 Размеры и масса манекена соответствуют антропометрическим характеристикам 50-го процентиля репрезентативности детей в возрасте 18 мес.

2 Конструкция

2.1 Голова

2.1.1 Голова состоит из полужесткого пластического элемента, моделирующего череп, покрытый материалом, имитирующим кожу. В черепной коробке должна быть предусмотрена полость, в которой можно установить контрольно-измерительные приборы (факультативно)

2.2 Шея

2.2.1 Шея состоит из трех частей:

2.2.2 резинового цилиндрического элемента;

2.2.3 регулируемого шарнира, моделирующего затылок, который устанавливается на резиновом цилиндрическом элементе и допускает вращение вокруг боковой оси в условиях регулируемого трения;

2.2.4 нерегулируемого шарового шарнира в основании шеи.

2.3 Туловище

2.3.1 Туловище состоит из пластмассового скелета, покрытого материалом, имитирующим тело и кожу. В туловище, в передней части скелета, имеется полость, которую заполняют пеной, позволяющей обеспечить нужную жесткость грудной клетки. В задней части туловища также имеется полость, в которой может быть установлена контрольно-измерительная аппаратура.

2.4 Полость живота

2.4.1 Полость живота манекена представляет собой единый деформируемый элемент, который устанавливают между грудной клеткой и тазом.

2.5 Поясничный отдел позвоночника

2.5.1 Поясничный отдел позвоночника представляет собой цилиндрический резиновый элемент, который устанавливают между грудной клеткой и тазом Необходимую жесткость поясничных позвонков регулируют с помощью металлического кабеля, проходящего через отверстия внутри резинового элемента.

2.6 Таз

2.6.1 Таз, изготовленный методом литья из полужесткого пластического материала и по форме напоминающий таз ребенка, покрывают материалом, имитирующим тело и кожу в районе таза и ягодиц.

2.7 Тазобедренное сочленение

2.7.1 Тазобедренное сочленение устанавливают в нижней части таза. Сочленение допускает вращение вокруг боковой оси, а также вокруг оси, образующей с боковой осью прямой угол посредством карданного шарнира. Вращение вокруг обеих осей проводят в условиях регулируемого трения.

2.8 Коленное сочленение

2.8.1 Коленное сочленение позволяет сгибать и разгибать голень в условиях регулируемого трения.

2.9 Плечевое сочленение

2.9.1 Плечевое сочленение устанавливают на каркасе грудной клетки. Храповые устройства позволяют устанавливать руки в двух первоначальных положениях.

2.10 Локтевое сочленение

2.10.1 Локтевое сочленение позволяет сгибать и разгибать руку. Храповые устройства позволяют устанавливать предплечье в двух первоначальных положениях.

2.11 Сборка манекена

2.11.1 Спинной кабель устанавливают в поясничной части.

2.11.2 Поясничную часть позвоночного столба монтируют в скелете между тазом и грудным отделом позвоночника.

2.11.3 Элемент, моделирующий полость живота, устанавливают между грудной клеткой и тазом.

2.11.4 Шейный элемент устанавливают сверху грудной клетки.

2.11.5 Голову устанавливают на шейном элементе с использованием промежуточной пластины.

2.11.6 Затем монтируют элементы, моделирующие руки и ноги.

3 Основные характеристики

3.1 Масса

3.1.1 Распределение масс манекена, моделирующего 18-месячного ребенка, приведено в таблице И.5.

Таблица И.5 - Распределение массы манекена, моделирующего 18-месячного ребенка

Элемент	Масса, кг
Голова и шея	2,73
Туловище	5,06
Плечо	0,27
Предплечье	0,25
Бедро	0,61
Голень	0,48
Итого	11,01

3.2 Основные размеры

3.2.1 Основные размеры приведены на рисунке И.13 и в таблице И.6.

Таблица И.6 - Основные размеры манекена 18-месячного ребенка

Позиции по рисунку И.13	Элемент манекена	Значение, мм
1	Задняя сторона ягодицы - передняя сторона колена	239
2	Задняя сторона ягодицы - подколенная ямка, положение сидя	201
3	Центр тяжести - нижняя часть ягодицы	193
4	Окружность груди	474
5	Глубина грудной клетки	113
7	Ширина головы	124
8	Длина головы	160
9	Окружность бедер, положение сидя	510
10	Окружность бедер, положение стоя (на рисунке И.13 не показано)	471
11	Глубина бедер, положение сидя	125
12	Ширина бедер, положение сидя	174
14	Нижняя часть ягодиц - локоть	125
15	Ширина плеч	224
17	Общая высота, положение сидя	495(*)
18	Высота плеча, положение сидя	305
19	Подошвы ног, подколенная ямка, положение сидя	173
20	Рост (на рисунке И.13 не показано)	820(*)
21	Высота бедра, положение сидя	66
(*) Ягодицы, спину и голову манекена прижимают к вертикальной стенке.

4 Регулирование сочленений

4.1 Общее положение

4.1.1 Для обеспечения воспроизводимых результатов при использовании манекенов необходимо отрегулировать трение в шарнирах, натяжение в поясничной части позвоночника и жесткость элемента, моделирующего полость живота.

4.2 Поясничный отдел позвоночника

4.2.1 До установки поясничного отдела позвоночника в манекен проводят его калибровку.

4.2.2 Устанавливают нижнюю монтажную пластину поясничного отдела позвоночника на вертикальную опору таким образом, чтобы передняя сторона поясничных позвонков была расположена снизу, как показано на рисунке И.14.

4.2.3 Прикладывают к верхней монтажной пластине направленное вниз усилие 250 Н. Результирующее перемещение вниз, регистрируемое через 1-2 с после приложения силы, должно быть 9-12 мм.

4.3 Полость живота

4.3.1 Устанавливают элемент, моделирующий полость живота, на жесткий блок такой же длины и ширины, как и поясничный отдел позвоночника. Толщина блока должна превышать не менее чем в два раза толщину поясничного отдела позвоночника, как показано на рисунке И.15.

4.3.2 Прикладывают первоначальное усилие 20 Н.

4.3.3 После этого прикладывают постоянное усилие 50 Н.

4.3.4 Прогиб элемента, моделирующего полость живота, по прошествии 2 мин должен быть (12 +-2) мм.

4.4 Регулирование элемента шеи

4.4.1 Монтируют элемент шеи в комплекте, состоящем из резинового цилиндрического элемента, шарового шарнира и шарнира затылка с использованием вертикальной стенки таким образом, чтобы передняя часть была направлена вниз, как показано на рисунке И.16.

4.4.2 Прикладывают вертикально направленное усилие 100 Н к оси шарнира затылка. Перемещение шарнира затылка вниз должно составлять (22 +-2) мм.

4.5 Сочленение затылка

4.5.1 Устанавливают элемент шеи в сборе и элемент головы в сборе.

4.5.2 Укладывают туловище на спину на горизонтальную плоскость.

4.5.3 Затягивают болт и регулировочную гайку через голову и сочленение затылка до тех пор, пока она не перестанет опускаться под собственной массой.

4.6 Тазобедренное сочленение

4.6.1 Монтируют бедро без голени на тазе.

4.6.2 Устанавливают бедро в горизонтальном положении.

4.6.3 Увеличивают трение на боковой оси до тех пор, пока нога не перестанет опускаться под собственной массой.

4.6.4 Устанавливают бедро в горизонтальном положении в направлении боковой оси.

4.6.5 Увеличивают трение в карданном шарнире до тех пор, пока бедро не перестанет опускаться под собственной массой.

4.7 Коленное сочленение

4.7.1 Прикрепляют голень к бедру.

4.7.2 Устанавливают бедро и голень в горизонтальном положении. Бедро должно находиться на опоре.

4.7.3 Затягивают регулировочную гайку на коленном шарнире до тех пор, пока голень не перестанет опускаться под собственной массой.

4.8 Плечевые сочленения

4.8.1 Разводят предплечья и устанавливают плечо в верхнем положении храпового устройства.

4.8.2 Если рука не удерживается в этом положении, то храповое устройство плеча следует отремонтировать или заменить.

4.9 Локтевое сочленение

4.9.1 Устанавливают плечо в самом нижнем положении храпового устройства, а предплечье - в верхнем положении храпового устройства.

4.9.2 Если предплечье не удерживается в этом положении, то храповое устройство локтевого сочленения следует отремонтировать или заменить.

5 Контрольно-измерительные приборы

5.1 Общие положения

5.1.1 Хотя манекен 18-месячного ребенка может быть оборудован различными датчиками, вначале его снабжают дополнительными грузами одинакового размера и массы.

5.1.2 Методы калибровки и измерения должны быть основаны на ИСО 6487 [2].

5.2 Установка акселерометра в грудной клетке

5.2.1 Акселерометр следует устанавливать в защищенной полости, расположенной в грудной клетке.

5.3 Определение величины проникновения в полость живота

5.3.1 Наличие или отсутствие проникновения в полость живота определяют с помощью скоростной фотосъемки.

_____________________________

* Толщина покрытия из полихлорвинила составляет (1,0+-0,5) мм. Плотность - (0,865 +-0,100) кг/м3.