Opis wzoru Przedmiotem wzoru uzytkowego jest przemyslowy helm ochronny, przeznaczony do ochrony glowy uzytkownika zarówno przed uderzeniami centralnymi, jak i niecentralnymi. Z francuskiego opisu patentowego nr FR2534115 znany jest ochronny helm motocyklowy, w któ- rym elementem pochlaniajacym energie uderzenia jest wykladzina wykonana ze styropianu o gestosci –75 g/litr, mocowana do wewnetrznej powierzchni skorupy, zajmujaca cala wewnetrzna powierzchnie skorupy. Dodatkowo helm wyposazony jest w system pasków spoczywajacych na glowie uzytkownika. Paski te stanowia dodatkowy element ochronny. Ze wzgledu na fakt, ze wykladzina styropianowa umieszczona jest na calej powierzchni wewnetrznej skorupy, pomiedzy glowa uzytkownika spoczywa- jaca na paskach a wykladzina znajduje sie niewiele pustej przestrzeni. Efekt ten powoduje niezadowa- lajaca wentylacje. Ponadto w przypadku uderzenia centralnego w czesc ciemieniowa sila przekazywana jest ze strony skorupy na glowe punktowo. Przy uderzeniu bocznym paski pochlaniaja tym mniej energii, im uderzenie ma miejsce blizej punktów ich zamocowania do skorupy. W cytowanym helmie motocy- klowym paski mocowane sa dosc wysoko, z dala od brzegów helmu, co zmniejsza ich skutecznosc przy uderzeniach bocznych. Ponadto umiejscowienie wykladziny tlumiacej na calej wewnetrznej powierzchni skorupy znacznie zwieksza ciezar helmu. Z wyzej podanych powodów konstrukcja helmu motocyklo- wego znanego z francuskiego opisu patentowego nie moze byc zastosowana w przemyslowych hel- mach ochronnych, które powinny posiadac zwiekszona odpornosc zarówno na uderzenia centralne, jak i boczne, jak równiez zapewniac maksymalna wentylacje podczas wielogodzinnego uzytkowania a rów- noczesnie nie moga byc zbyt ciezkie. Znany jest równiez z brytyjskiego opisu patentowego nr GB1494252 helm ochronny, w którym elementem pochlaniajacym energie uderzenia jest wykladzina mocowana do wewnetrznej powierzchni skorupy, zajmujaca cala jej wewnetrzna powierzchnie. Wady takiego rozwiazania sa analogiczne jak w rozwiazaniu znanym z francuskiego opisu patentowego. Znane sa równiez przemyslowe helmy ochronne, które w celu zmniejszenia ciezaru helmu zao- patrzone sa w wykladzine pochlaniajaca energie uderzenia tylko w czesci ciemieniowej. Helmy te nie za- bezpieczaja uzytkownika przed uderzeniami niecentralnymi. Znany jest z polskiego wzoru uzytkowego RU1417 przemyslowy helm ochronny, skladajacy sie ze skorupy, wykladziny wykonanej ze styropianu o wysokiej gestosci zawartej w zakresie 50–80 kg/m 3 , mocowanej do wewnetrznej powierzchni skorupy, wiezby w postaci pasków oraz pasa glównego, który charakteryzuje sie tym, ze wykladzina wykonana ze styropianu zajmuje cala wewnetrzna powierzchnie skorupy poza czescia ciemieniowa a wiezba mocowana jest w poblizu brzegu skorupy, przy czym gru- bosc wykladziny jest nie wieksza od odleglosci miedzy wewnetrzna powierzchnia skorupy a elementami wiezby i pasa glównego. Znane helmy ochronne posiadaja tym lepsze wlasciwosci ochronne, im wiecej zastosowano w nich elementów pochlaniajacych energie. Jednakze cecha ta stoi w sprzecznosci z niepozadanym wzrostem ciezaru helmu, który w przypadku helmów przemyslowych noszony jest na glowie uzytkow- nika przez wiele godzin. Analogicznie ilosc elementów pochlaniajacych energie oraz duza powierzchnia, jaka one zajmuja, negatywnie wplywa na wentylacje wewnatrz helmu, a co za tym idzie spada komfort uzytkowania. Cechy te powoduja wzrastajacy dyskomfort oraz pogorszenie zdolnosci do pracy. Znane helmy przemyslowe, które posiadaja wiele pojedynczych elementów, nie zapewniaja jed- nolitej ochrony. Przy np. czterech pojedynczych elementach znajduja sie obszary, gdzie amortyzacja bedzie wieksza (np. jezeli uderzenie nastapi w miejscu wystepowania elementu) lub mniejsza (jezeli bedzie pomiedzy nimi). Konieczne jest uzyskanie helmu ochronnego o dobrej, jednolitej ochronie glowy uzytkownika przy równoczesnym niskim ciezarze helmu. Przemyslowy helm ochronny wedlug wzoru, skladajacy sie ze skorupy z tworzyw sztucznych, elementu pochlaniajacego energie uderzenia mocowanego do wewnetrznej powierzchni skorupy obwo- dowo ponad wiezba ale ponizej szczytu skorupy pokrywajac jedynie czesc powierzchni skorupy ponad wiezba oraz zamontowanej wewnatrz wiezby w postaci pasków z tworzyw sztucznych lub z elementów wlókienniczych, mocowanych do pasa glównego, charakteryzuje sie tym, ze element pochlaniajacy energie wykonany jest z materialu o charakterystyce cieczy nienewtonowskiej w postaci materialów piankowych i ma ksztalt pierscienia. Jako material o charakterystyce cieczy nienewtonowskiej stosuje sie material na bazie pianki poliuretanowej o zamknietych komórkach z poliborododimetylosiloksanem (PBDMS) jako dylatantem zdyspergowanym przez matryce piankowa Przemyslowy helm ochronny wyposazony w elementy pochlaniajace energie o cechach cieczy nienewtonowskiej charakteryzuje sie skutecznym tlumieniem uderzen z centralnego kierunku piono- wego, a takze z kierunków niecentralnych, jednoczesnie zapewniajac wysoki komfort uzytkowania w szerokim zakresie temperatur od -30°C i 50°C umieszczonych wewnatrz skorupy helmu ponizej cze- sci ciemieniowej. Dodatkowa bardzo wazna cecha wzoru wynikajaca z zastosowania cieczy nienewto- nowskiej jest wygoda uzytkowania w porównaniu do sztywnych i twardych elementów stosowanych do pochlaniania energii. Przemyslowe helmy ochronne uzywane sa czesto przez czas 8 godzin pracy i kazdy kontakt glowy uzytkownika z twardym materialem powoduje istotny dyskomfort. Ciecze niene- wtonowskie dzieki swej „miekkosci" sa wyjatkowo wygodne. Helm wedlug wzoru podczas uderzenia centralnego, skierowanego w wierzcholek helmu i jego okolice wykazuje wysokie wlasnosci pochlaniania energii mimo braku wykladziny tlumiacej. Dzieki ist- nieniu duzej wolnej przestrzeni miedzy skorupa a wiezba, a co za tym idzie – glowa uzytkownika, ener- gia jest pochlaniania przez skorupe i wiezbe a strefa zgniotu jest wystarczajaco duza. Równoczesnie dzieki zamocowaniu wiezby blisko brzegu skorupy (duza powierzchnia kontaktu wiezby z glowa) sila dzialajaca na glowe rozklada sie na wieksza powierzchnie, tak wiec wiezba przejmuje znaczna czesc energii uderzenia. W przypadku uderzen nastepujacych w punkty polozone nizej na skorupie funkcje pochlaniania energii zaczyna przejmowac material o charakterystyce cieczy nienewtonowskiej, usytuowany w postaci pasa dookola helmu. Równoczesnie znacznemu zmniejszeniu ulegla powierzchnia kontaktu glowy z wnetrzem skorupy bez utraty wlasciwosci ochronnych, co skutkuje znacznym polepszeniem komfortu uzytkowania. Przemyslowy helm wedlug wzoru charakteryzuje sie nizszym ciezarem od helmów znanych ze stanu techniki, wysoka skutecznoscia ochronna w stosunku do uderzen centralnych i niecentralnych mimo niewielkiej powierzchni zastosowanych materialów pochlaniajacych energie uderzenia. Helm ochronny wedlug wzoru pokazany zostal na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia pólprze- krój poziomy w widoku aksonometrycznym a Fig. 2 przedstawia umiejscowienie elementów pochlania- jacych energie w postaci pelnego pierscienia w widoku z góry. Przyklad 1. Helm stanowi konstrukcje zlozona ze skorupy 1 wykonanej z HDPE (polietylen wysokiej gestosci) lub ABS'u (poli(akrylonitryl-ko-butadien-ko-styren)) lub PA (poliamid ) tworzacej ogólny ksztalt zewnetrzny, wiezby 2 wykonanej z tasmy tkaninowej, skladajacej sie z trzech pasów za- mocowanych w poblizu brzegu skorupy 1 do pasa glównego 3 oraz elementu pochlaniajacego energie uderzenia 4 mocowanego do wewnetrznej czesci skorupy 1. Element pochlaniajacy energie 4 zamocowany jest obwodowo ponad wiezba 2 ale ponizej szczytu skorupy 1, pokrywajac jedynie czesc powierzchni skorupy 1 ponad wiezba 2, i wykonany byl z materialu o charakterystyce cieczy nienewtonowskiej w po- staci pianki poliuretanowej o zamknietych komórkach z poliborododimetylosiloksanem (PBDMS) jako dylatantem zdyspergowanym przez matryce piankowa o ksztalcie pierscienia, o przekroju okraglym. Srednica przekroju elementu 4 wynosila 20 mm. Element 4 przyklejony byl do wewnetrznej powierzchni skorupy 1. Przyklad 2. Helm wedlug wzoru zostal poddany badaniom. Stanowisko do badania helmów ochronnych. Badania opracowanego modelu helmu wyposazonego w elementy amortyzacyjne o charaktery- styce cieczy nienewtonowskiej wykonano z wykorzystaniem stanowiska do badan amortyzacji helmów ochronnych, zainstalowanego w laboratorium CIOPPIB. Jest ono przeznaczone do pomiaru sily prze- kazywanej przez uderzany helm na makiete glowy oraz przyspieszenia bijaka. Stanowisko wyposazono dodatkowo w system mechaniczny umozliwiajacy mocowanie makiety glowy pod róznymi katami do pionu. Pochylenie makiety umozliwilo przeprowadzenie badan zdolnosci amortyzacji helmu podczas uderzen bocznych. Czesc mechaniczna stanowiska jest zainstalowana na monolitycznym fundamencie o masie wiekszej od 500 kg, którego glównym zadaniem jest przejecie sil dynamicznych wywolanych uderzeniem bijaka w helm zalozony na makiete glowy. W stanowisku sa zainstalowane pionowe pro- wadnice, po których porusza sie wózek. Wózek jest polaczony ze sferycznym bijakiem o masie m = 5 kg i wymiarach zdefiniowanych w normie PN-EN 397:2013. Wózek przed przeprowadzeniem badania jest podnoszony za pomoca wyciagarki na okreslona wysokosc i blokowany w zaczepie elektromagnetycz- nym. Zaczep elektromagnetyczny jest zwalniany sygnalem z ukladu sterujacego. Stanowisko wyposa- zono w elektroniczny system do pomiaru przyspieszenia bijaka podczas uderzenia w helm ochronny. Pierwszym elementem tego systemu jest jednokierunkowy akcelerometr typ 7231 C-750 firmy Endevco zainstalowany w srodku ciezkosci bijaka. Akcelerometr zostal tak umieszczony, ze jego os, w której wykazuje maksymalna czulosc, pokrywa sie z osia symetrii bijaka oraz podstawy makiety glowy. Ak- celerometr jest polaczony ze wzmacniaczem i dolnoprzepustowym filtrem analogowym, dzieki którym sygnal z przetwornika jest odpowiednio wzmacniany i filtrowany. Z punktu widzenia parametrów czesto- tliwosciowych tor pomiarowy przyspieszenia spelnia wymagania dla kanalu CFC 600 zdefiniowanego w normie ISO 6487:1987. Drugim elementem pomiarowym jest czujnik pomiaru sily typ U3/20kN pola- czony ze wzmacniaczem AE-101. Dalszym elementem torów pomiarowych przyspieszenia i sily jest cyfrowy oscyloskop marki Tektronix, którego zadaniem jest zapamietanie przebiegu czasowego przy- spieszenia bijaka lub sily przekazywanej na makiete glowy. Metodyka Badania opracowanego modelu helmu wyposazonego w elementy amortyzacyjne wykonane z materialów o charakterystyce cieczy nienewtonowskiej, pozwolily pozyskac informacje na temat ich wlasciwosci ochronnych. Uzyskane wyniki badan porównano z wynikami helmów bez dodatkowych ele- mentów amortyzacyjnych. Metodyka prowadzenia badan zdolnosci amortyzacji helmu w warunkach uderzenia spadajacego obiektu wykorzystujaca przedstawione powyzej stanowisko obejmuje nastepu- jace dzialania: - Wstepne kondycjonowanie próbek do badan w temperaturze (22 ±2)°C i wilgotnosc wzglednej (50 ±5)% przez okres co najmniej 6 godz. - Umieszczenie helmu na makiecie glowy. - Uniesienie za pomoca wózka bijaka na zalozona wysokosc. - Zwolnienie bijaka z zaczepu elektromagnetycznego i zarejestrowanie przebiegu przyspieszenia bijaka lub przebiegu sily przekazanej na makiete glowy. Podczas badania opracowanych i wykonanych w ramach niniejszego projektu modeli przemyslowych helmów ochronnych wyposazonych w elementy amortyzacyjne o charakterystyce cieczy nienewtonow- skiej jako zmienne przyjeto wysokosc spadania bijaka oraz kat pochylenia makiety glowy wzgledem kierunku pionowego. Wstepna wysokosc spadania przyjeto 1,0 m, poniewaz jest to wartosc stosowana w badaniu amortyzacji przemyslowych helmów ochronnych. Jako dodatkowa przyjeto wysokosc 0,7 m. Podczas uderzenia wykonywanego dla katów 0°, czyli pionowo z góry rejestrowano za pomoca czujnika sily wartosci sil przekazywanych na makiete glowy. Podczas uderzenia przy makiecie pochylonej o 30° w kierunku przodu, tylu i boków helmu rejestrowano za pomoca czujnika przyspieszen wartosci przy- spieszenia a [g]. Uzyskane dane z przetwornika przyspieszen posluzyly do wykonania jego przebiegów w czasie oraz wyznaczenia wartosci maksymalnych. Tabela 1 Wartosci sily przekazywanej na makiete glowy podczas uderzenia bijaka z kierunku pionowego Helm typu H to helm o duzej skorupie i duzej odleglosci skorupy od wiezby, a helm typu B to helm o malej skorupie i malej odleglosci skorupy od wiezby. Z przedstawionych wartosci maksymalnych sil przekazanych na makiete glowy przedstawionych w tabeli 1 widac, ze wbudowane elementy amorty- zacyjne nie maja wiekszego wplywu na jej wartosci. Róznice siegajace kilkunastu procent wystepuja zwykle podczas badan poszczególnych egzemplarzy helmów wyposazonych jedynie w sama wiezbe. Sytuacja taka wynika z faktu, ze podczas uderzenia zamontowane elementy amortyzacyjne nie sa wy- korzystywane do jego tlumienia (lub pracuja w niewielkim stopniu). Wiezba w kierunku pionowym znaj- duje sie w najwiekszej odleglosci od skorupy helmu Podczas badania ww. modeli helmów ochronnych uderzanych z kierunku odchylonego od pionu o 30°, wykorzystujac pochylana makiete glowy rejestrowano wartosci przyspieszen mierzonych w bi- jaku. Przykladowe przebiegi czasowe dla wybranych helmów typu H podczas uderzenia bijakiem w bok z wysokosci 70 cm przedstawiono w tabeli 2. Najwyzsze wartosci przyspieszen uzyskane podczas ba- dan dla róznych wysokosci zrzutu przedstawiono w tabeli 3 i 4. Tabela 2 Przykladowe przebiegi czasowe przyspieszenia dla wybranych helmów typu H Tabela 3 Najwyzsze wartosci przyspieszen uzyskane podczas badan dla róznych wysokosci zrzutu dla helmu typu H Tabela 4 Najwyzsze wartosci przyspieszen uzyskane podczas badan dla róznych wysokosci zrzutu dla helmu typu B7 Z przebiegów czasowych przyspieszenia dla badanych helmów oraz wartosci maksymalnych przyspieszenia dzialajacego na bijak przedstawionych w tabeli 3 i 4 widac, ze zamocowanie elementów amortyzacyjnych znacznie poprawia zdolnosci absorpcji uderzenia helmów przemyslowych, a przede wszystkim zdolnosci te sa porównywalne na calym obwodzie helmu. Szczególnie jest to widoczne pod- czas uderzen bocznych, gdzie róznice w wartosciach przyspieszen dla helmu typu H wyposazonego w elementy amortyzacyjne sa dwukrotnie nizsze niz dla helmu bez nich. Sytuacja taka wystepuje dla wysokosci zrzutu 70 cm. Dla wysokosci 100 cm wartosci przyspieszen dla helmu bez elementów amor- tyzacyjnych przekraczaly wartosci maksymalne stosowanego czujnika. Helmy bez amortyzatorów sy- mulowaly helmy znane ze stanu techniki posiadajace rozdzielone elementy amortyzacyjne i uderzenie w puste przestrzenie miedzy nimi. Wiekszosc wartosci przyspieszen notowanych dla helmu typu B sa wyzsze niz dla helmu typu H. Sytuacja ta jest spowodowana wysokoscia wiezby mocowanej wewnatrz skorupy helmu. W przypadku helmu typu H jest ona umocowana wyzej w kierunku pionowym i dalej w kierunku poziomym od bocz- nych krawedzi skorupy. Badania uzytkowe Metodyka Dla potrzeb przeprowadzenia badan uzytkowych wykonanych modeli przemyslowych helmów ochronnych opracowano metodyke badan, która polegala na wykonaniu, wymienionych ponizej po so- bie czynnosci: - Zgodnie z informacja producenta zalozyc wstepnie wyregulowany przemyslowy helm ochronny. Sprawdzic mozliwosc dopasowania helmu pod wzgledem dlugosci pasa glównego. W tym celu zgodnie pokrecajac pokretlem lub przesuwajac pasek regulacyjny dokonac zmiany dlugosci pasa sprawdzajac czy daje sie dopasowac do glowy. - Poslugujac sie instrukcja producenta sprawdzic czy dopasowanie jest osiagniete w dopuszcza- nym zakresie regulacji helmu ochronnego - Postepujac zgodnie z instrukcja producenta helmu dokonac regulacji wysokosci noszenia usta- wiajac jej najwieksza wartosc. Jezeli helm jest wyposazony w pasek podbródkowy, nalezy spraw- dzic mozliwosc jego zapiecia pod broda oraz regulacjo dlugosci - Po dopasowaniu helmu stojac w pozycji wyprostowanej wykonac piec energicznych ruchów glowa do przodu i do tylu - Stojac w pozycji wyprostowanej wykonac piec energicznych ruchów glowy na boki - Stojac w pozycji wyprostowanej 1 wykonac piec energicznych obrotów glowy. Zastosowane metody badan mialy charakter subiektywny, a ich glównym celem bylo zweryfiko- wanie wygody i komfortu uzytkowania. Biorac pod uwage, ze w rzeczywistosci sprzet jest zakladany na glowy uzytkowników, których wymiary, wlosy itp. moga w znaczacy sposób róznic sie od siebie ba- dania przeprowadzono dla 8 uzytkowników. Wykonali oni zestaw prostych, opisanych powyzej cwiczen, po zakonczeniu których musieli odpowiedziec na pytania dotyczace komfortu. WYNIKI. Badania uzytkowe Badania uzytkowe zostaly przeprowadzone z wykorzystaniem opracowanej metody badan hel- mów ochronnych. Wykorzystano w tym celu ankiete dolaczona do sprawozdania jako zalacznik. W an- kiecie bralo udzial 8 osób. Kazdy z nich ocenial dwa typy helmów H i B wyposazonych w elementy amortyzacyjne piankowe. Wyniki zebranych ankiet posluzyly do przygotowania tabeli 5. Tabela 5 Wyniki badan uzytkowych komfortu i wygody uzytkowania helmów przemyslowych Analizujac uzyskane wyniki mozna zauwazyc, ze najwazniejsze odczucia tzn. dotyczace utrud- nien w regulacji i dopasowaniu, które moglyby wplywac na bezpieczenstwo uzytkowania, wypadly w 100% pozytywnie. Zaden z ankietowanych nie doczuwal trudnosci w regulacji i dopasowaniu helmu. Podobnie bylo z polem widzenia. Zauwazalne róznice dla helmów typu B i H zanotowano w wynikach uczucia zwiekszenia masy i kontaktu elementów amortyzacyjnych z glowa uzytkownika. Sa one glównie skutkiem róznic w wielkosci/obszernosci i masie samych helmów. Helm typu B jest mniejszy i lzejszy od helmu typu H. Dla helmu typu B dwie osoby odczuwaly zwiekszenie masy przy elementach amorty- zacyjnych piankowych i az 11 przy elementach amortyzacyjnych plastycznych. Odpowiednio dla helmu typu H jedna osoba odczuwala zwiekszenie masy przy elementach amortyzacyjnych piankowych i 5 przy elementach amortyzacyjnych plastycznych. Sytuacja taka wynika z faktu, ze elementy amorty- zacyjne plastyczne charakteryzuja sie rzeczywiscie wieksza masa od elementów amortyzacyjnych pian- kowych. W zwiazku z tym uczucie to nie bylo tylko subiektywne. Kolejne róznice wynikajace z typu elementów amortyzacyjnych zauwazono w punkcie „kontakt z glowa". Uwagi odnotowano jedynie dla elementów amortyzacyjnych plastycznych, gdzie dla helmów typu B problem zauwazylo 6 osób, a dla helmów typu H jedna osoba. Znaczacym w tych przypadkach wydaje sie fakt, ze zaden z ankietowanych nie odebral tych odczuc jako negatywnie wplywajace na komfort uzytkowania. PL PL PL Description of the design The subject of the utility model is an industrial protective helmet, designed to protect the user's head against both central and non-central impacts. French patent description no. FR2534115 describes a protective motorcycle helmet, in which the element absorbing impact energy is a lining made of polystyrene with a density of -75 g/litre, attached to the inner surface of the shell, occupying the entire inner surface of the shell. Additionally, the helmet is equipped with a system of straps resting on the user's head. These straps constitute an additional protective element. Due to the fact that the polystyrene lining is placed on the entire surface of the inner shell, there is little empty space between the user's head resting on the straps and the lining. This effect causes unsatisfactory ventilation. In addition, in the case of a central impact to the parietal part, the force is transferred from the shell to the head in a point-like manner. In a side impact, the straps absorb less energy the closer the impact is to the points of their attachment to the shell. In the cited motorcycle helmet, the straps are attached quite high, away from the edges of the helmet, which reduces their effectiveness in side impacts. In addition, the location of the damping lining on the entire inner surface of the shell significantly increases the weight of the helmet. For the reasons given above, the design of the motorcycle helmet known from the French patent description cannot be used in industrial protective helmets, which should have increased resistance to both central and side impacts, as well as provide maximum ventilation during many hours of use and at the same time cannot be too heavy. There is also a known British patent description No. GB1494252 for a protective helmet in which the element absorbing impact energy is a lining attached to the inner surface of the shell, occupying its entire inner surface. The disadvantages of such a solution are analogous to the solution known from the French patent description. There are also known industrial protective helmets which, in order to reduce the weight of the helmet, are provided with a lining absorbing impact energy only in the parietal part. These helmets do not protect the user against off-center impacts. It is known from the Polish utility model RU1417 industrial protective helmet, consisting of a shell, a liner made of high density polystyrene in the range of 50-80 kg/m 3 , attached to the inner surface of the shell, a truss in the form of strips and a main belt, which is characterized in that the liner made of polystyrene occupies the entire inner surface of the shell except for the parietal part and the truss is attached near the edge of the shell, the thickness of the liner not greater than the distance between the inner surface of the shell and the truss and main belt elements. Known protective helmets have better protective properties, the more energy-absorbing elements are used in them. However, this feature is at odds with the undesirable increase in the weight of the helmet, which in the case of industrial helmets is worn on the user's head for many hours. Similarly, the number of energy-absorbing elements and the large surface area they occupy negatively affect the ventilation inside the helmet, and as a result, the comfort of use decreases. These features cause increasing discomfort and a deterioration in the ability to work. Known industrial helmets, which have many individual elements, do not provide uniform protection. For example, with four individual elements, there are areas where the cushioning will be greater (e.g. if the impact occurs at the location of the element) or smaller (if it is between them). It is necessary to obtain a protective helmet with good, uniform protection of the user's head while maintaining a low helmet weight. An industrial protective helmet according to the design, consisting of a plastic shell, an impact energy absorbing element attached to the inner surface of the shell circumferentially above the casing but below the top of the shell covering only the part of the shell surface above the casing, and mounted inside the casing in the form of plastic strips or textile elements attached to the main belt, characterized in that the energy absorbing element is made of a material with the characteristics of a non-Newtonian fluid in the form of foam materials and has the shape of a ring. As a material with the characteristics of a non-Newtonian fluid, a material based on closed-cell polyurethane foam with polyborodimethylenesiloxane (PBDMS) as a dilatant dispersed by the foam matrix is used. An industrial protective helmet equipped with energy-absorbing elements with the characteristics of a non-Newtonian fluid is characterized by effective damping of impacts from a central vertical direction, as well as from non-central directions, while providing high comfort of use in a wide range of temperatures from -30°C and 50°C placed inside the helmet shell below the parietal part. An additional very important feature of the design resulting from the use of a non-Newtonian fluid is the comfort of use compared to rigid and hard elements used for energy absorption. Industrial safety helmets are often worn for 8 hours of work and any contact of the user's head with a hard material causes significant discomfort. Non-Newtonian fluids are exceptionally comfortable due to their "softness". According to the pattern, during a central impact directed at the top of the helmet and its surroundings, the helmet shows high energy absorption properties despite the lack of a dampening lining. Due to the large free space between the shell and the helmet, and consequently the user's head, the energy is absorbed by the shell and the helmet, and the crumple zone is large enough. At the same time, thanks to the attachment of the helmet close to the edge of the shell (large contact surface of the helmet with the head), the force acting on the head is spread over a larger surface, so the helmet takes over a significant part of the impact energy. In the case of impacts occurring at points located lower on the shell, the energy absorption function is taken over by a material with the characteristics of a non-Newtonian fluid, located in the form of belt around the helmet. At the same time, the contact surface of the head with the interior of the shell was significantly reduced without losing protective properties, which results in a significant improvement in comfort of use. The industrial helmet according to the pattern is characterized by a lower weight than helmets known from the state of the art, high protective efficiency in relation to central and off-center impacts despite the small surface area of the applied materials absorbing impact energy. The protective helmet according to the pattern is shown in the drawing, where Fig. 1 shows a horizontal half-section in an axonometric view and Fig. 2 shows the location of the energy-absorbing elements in the form of a full ring in a top view. Example 1. The helmet is a structure consisting of a shell 1 made of HDPE (high density polyethylene) or ABS (poly(acrylonitrile-co-butadiene-co-styrene)) or PA (polyamide) forming the general external shape, a truss 2 made of fabric tape, consisting of three belts attached near the edge of the shell 1 to the main belt 3 and an impact energy absorbing element 4 attached to the inner part of the shell 1. The energy absorbing element 4 is attached circumferentially above the truss 2 but below the top of the shell 1, covering only the part of the surface of the shell 1 above the truss 2, and is made of a material with the characteristics of a non-Newtonian fluid in the form of closed-cell polyurethane foam with polyborodimeth- ylsiloxane (PBDMS) as the dilatant dispersed by a ring-shaped foam matrix with a circular cross-section. The cross-section diameter of element 4 was 20 mm. Element 4 was glued to the inner surface of shell 1. Example 2. A helmet according to the model was subjected to tests. Stand for testing protective helmets. Tests of the developed helmet model equipped with shock-absorbing elements with non-Newtonian fluid characteristics were performed using the stand for testing the shock absorption of protective helmets installed in the CIOPPIB laboratory. It is designed to measure the force transferred by the impacted helmet to the head model and the acceleration of the impactor. The stand was additionally equipped with a mechanical system enabling the head model to be attached at various angles to the vertical. The inclination of the model enabled tests of the helmet's shock absorption capacity during lateral impacts. The mechanical part of the station is installed on a monolithic foundation weighing more than 500 kg, the main task of which is to absorb the dynamic forces caused by the impact of the ram on the helmet placed on the head model. The station has vertical guides installed, along which the trolley moves. The trolley is connected to a spherical ram weighing m = 5 kg and with dimensions defined in the PN-EN 397:2013 standard. Before the test, the trolley is lifted using a winch to a specified height and locked in an electromagnetic catch. The electromagnetic catch is released by a signal from the control system. The station is equipped with an electronic system for measuring the acceleration of the ram during impact on a protective helmet. The first element of this system is a unidirectional accelerometer type 7231 C-750 from Endevco installed in the center of gravity of the ram. The accelerometer has been placed so that its axis, in which it shows maximum sensitivity, coincides with the axis of symmetry of the beater and the base of the head model. The accelerometer is connected to an amplifier and a low-pass analog filter, thanks to which the signal from the transducer is suitably amplified and filtered. From the point of view of frequency parameters, the acceleration measurement path meets the requirements for the CFC 600 channel defined in the ISO 6487:1987 standard. The second measuring element is a U3/20kN force measurement sensor connected to the AE-101 amplifier. Another element of the acceleration and force measurement paths is a Tektronix digital oscilloscope, the task of which is to remember the time course of the beater acceleration or the force transferred to the head model. Methodology Testing the developed helmet model equipped with shock-absorbing elements made of materials with non-Newtonian fluid characteristics allowed us to obtain information on their protective properties. The obtained test results were compared with the results of helmets without additional shock-absorbing elements. The methodology for testing the helmet's shock-absorbing capacity in the conditions of a falling object impact using the above-mentioned stand includes the following activities: - Pre-conditioning of test samples at a temperature of (22 ±2)°C and relative humidity of (50 ±5)% for a period of at least 6 hours. - Placing the helmet on the head model. - Lifting the ram using a trolley to the assumed height. - Releasing the ram from the electromagnetic catch and recording the acceleration of the ram or the force transferred to the head model. During the study of industrial models of protective helmets developed and manufactured within this project, equipped with shock-absorbing elements with non-Newtonian fluid characteristics, the variables assumed were the height of the impactor fall and the angle of the head model inclination in relation to the vertical direction. The initial height of fall was assumed to be 1.0 m, because this is the value used in the study of shock absorption of industrial protective helmets. An additional height of 0.7 m was assumed. During the impact performed for angles of 0°, i.e. vertically from above, the values of forces transferred to the head model were recorded using a force sensor. During the impact with the model tilted by 30° towards the front, back and sides of the helmet, the acceleration values a [g] were recorded using an acceleration sensor. The data obtained from the acceleration transducer were used to perform its courses over time and to determine the maximum values. Table 1 Values of force transferred to the head model during a vertical impact of the impactor The H-type helmet is a helmet with a large shell and a large distance between the shell and the frame, while the B-type helmet is a helmet with a small shell and a small distance between the shell and the frame. The presented values of maximum forces transferred to the head model presented in Table 1 show that the built-in shock-absorbing elements do not have a major influence on its values. Differences of up to a dozen or so percent usually occur during tests of individual helmets equipped only with a frame. This situation results from the fact that during an impact the installed shock-absorbing elements are not used to dampen it (or they work to a small extent). In the vertical direction, the frame is at the greatest distance from the helmet shell. During the tests of the above-mentioned helmets, models of protective helmets hit from a direction deviated from the vertical by 30°, using a tilted head model, the acceleration values measured in the impactor were recorded. Examples of time histories for selected H-type helmets during a side impact with a striker from a height of 70 cm are presented in Table 2. The highest acceleration values obtained during tests for various drop heights are presented in Tables 3 and 4. Table 2 Examples of acceleration time histories for selected H-type helmets Table 3 The highest acceleration values obtained during tests for various drop heights for the H-type helmet Table 4 The highest acceleration values obtained during tests for various drop heights for the B7-type helmet From the acceleration time histories for the tested helmets and the maximum values of acceleration acting on the striker presented in Tables 3 and 4, it can be seen that the attachment of shock-absorbing elements significantly improves the impact absorption capabilities of industrial helmets, and above all, these capabilities are comparable over the entire circumference of the helmet. This is particularly visible during side impacts, where the differences in acceleration values for the H-type helmet equipped with shock-absorbing elements are twice as low as for the helmet without them. This situation occurs for a drop height of 70 cm. For a height of 100 cm, the acceleration values for the helmet without shock-absorbing elements exceeded the maximum values of the sensor used. The helmets without shock absorbers simulated helmets known from the state of the art with separated shock-absorbing elements and impact in empty spaces between them. Most of the acceleration values recorded for the B-type helmet are higher than for the H-type helmet. This situation is caused by the height of the truss attached inside the helmet shell. In the case of the H-type helmet, it is attached higher in the vertical direction and further in the horizontal direction from the side edges of the shell. Usage tests Methodology For the needs of carrying out usability tests of manufactured models of industrial safety helmets, a test methodology was developed, which consisted of performing the following activities in sequence: - In accordance with the manufacturer's information, put on a pre-adjusted industrial safety helmet. Check the possibility of adjusting the helmet in terms of the length of the main strap. To do this, by turning the knob or moving the adjustment strap, change the length of the strap and checking whether it can be adjusted to the head. - Using the manufacturer's instructions, check whether the fit is achieved within the permissible range of adjustment of the safety helmet - Following the helmet manufacturer's instructions, adjust the wearing height by setting its highest value. If the helmet is equipped with a chin strap, check whether it can be fastened under the chin and whether its length can be adjusted - After adjusting the helmet, stand upright and perform five vigorous head movements forwards and backwards - Stand upright and perform five vigorous head movements from side to side - Stand upright and perform five vigorous head rotations. The test methods used were subjective and their main objective was to verify the convenience and comfort of use. Considering that in reality the equipment is put on the heads of users whose dimensions, hair, etc. may differ significantly, the tests were conducted for 8 users. They performed a set of simple exercises described above, after which they had to answer questions about comfort. RESULTS. Usability tests Usability tests were conducted using the developed method for testing protective helmets. A questionnaire attached to the report as an appendix was used for this purpose. 8 people took part in the survey. Each of them assessed two types of helmets H and B equipped with foam shock-absorbing elements. The results of the collected questionnaires were used to prepare Table 5. Table 5 Results of usability tests of comfort and convenience of use of industrial helmets Analyzing the obtained results, it can be noticed that the most important feelings, i.e. those concerning difficulties in adjustment and adjustment, which could affect safety of use, were 100% positive. None of the respondents felt difficulties in adjustment and adjustment of the helmet. It was similar with the field of vision. Noticeable differences for the B and H type helmets were noted in the results of the feeling of increased mass and contact of the shock-absorbing elements with the user's head. They are mainly the result of differences in the size/volume and mass of the helmets themselves. The B type helmet is smaller and lighter than the H type helmet. For the B type helmet, two people felt increased mass with foam shock-absorbing elements and as many as 11 with plastic shock-absorbing elements. For the H type helmet, one person felt increased mass with foam shock-absorbing elements and 5 with plastic shock-absorbing elements. This situation results from the fact that plastic shock-absorbing elements are actually characterized by greater mass than foam shock-absorbing elements. Therefore, this feeling was not just subjective. Further differences resulting from the type of shock-absorbing elements were noted in the "contact with the head" section. Comments were noted only for plastic shock-absorbing elements, where the problem was noted by 6 people for type B helmets and by one person for type H helmets. In these cases, it seems significant that none of the respondents perceived these sensations as negatively affecting the comfort of use.PL PL PL