Schutzwirkung von Helmen

[iNeedToTrain]

Auch wenn die Körper der Personen anders dabei verdrehen können oder die Extremitäten als Puffer dienen, sind doch hauptsächlich die Punkte Einschlagrichtung und - stärke für die eigentliche Schutzwirkung des Helms wichtig, oder?

Nur um das nochmals klar zu machen, ich bin kein Experte für Helme oder Köpfe, ich versuche das gerade nur als einfaches physikalisches Modell zu verstehen.
Mein "Problem" ist, dass ich vermute, dass es abgesehen vom klassischen Schädelhirntrauma durch "Anschlagen" des Gehirns an der Schädelwand, eine Vielzahl von Verletzungsmöglichkeiten gibt, die nicht nur von Beschleunigungen abhängen sondern von der Verteilung der einkommenden Druckwelle und genaue Position. Das ergibt also eine komplexe Untersuchungsmatrix.
Vereinfacht, ein Schlag auf die Schläfe hat nicht die gleiche Auswirkung woe auf den Hinterkopf.

 

[iNeedToTrain]

FE heisst eigentlich nur, dass man die Verformung simuliert.

 

[arno¹]

Ist die STAR Methode von Virginia Tech die anerkannteste Methode zum Testen von Helmen?

Ist die Methode die aktuell am sinnvollsten realisierbare?

Inwiefern genau nutzt ADAC diese Methode? Es wurde hier einfach so rein geschrieben. Stimmt das überhaupt, dass ADAC das Protokoll von VT nutzt?

 

[arno¹]

Mein "Problem" ist, dass ich vermute, dass es abgesehen vom klassischen Schädelhirntrauma durch "Anschlagen" des Gehirns an der Schädelwand, eine Vielzahl von Verletzungsmöglichkeiten gibt, die nicht nur von Beschleunigungen abhängen sondern von der Verteilung der einkommenden Druckwelle und genaue Position. Das ergibt also eine komplexe Untersuchungsmatrix.

Den Helm könnte man nur auf das testen, was er wirklich leisten könnte, also in dem Modell Aufprall auf Kopfoberseite aus verschiedenen Richtungen.

Also doch eher technisch, wie bei VT.

Zum Beispiel ist eine zusätzliche Stauchung der Kopfwirbelsäule durch den Aufprall einfach nicht relevant, wenn man Sicherheit Helme betrachten will.

Oder?

 

[Daubeck]

Was mich erstaunt ist, dass Fullface Downhill Helme die EN Norm 1078 erfüllen, weil die für Nutzung auf Asphalt ja eher nicht vorgesehen sind

 

[arno¹]

Fullface wäre eine lustige Antwort auf diese Helmdiskussion hier.

Im Schwesterforum MTBN gibt es schon länger keine Themen mehr zu den Streitigkeiten um Helm. Ich habe es extra nachgeschaut.

Die Fahrer, die Fullface im DH verwenden, fahren halt auch einfach mit RR Helm, wenn sie Straßenräder zum Trainieren nutzen.

Da redens die net so viel ...

 

[*cl*]

FE heisst eigentlich nur, dass man die Verformung simuliert.

Nein. Mit FEM kannst Du auch die Materialspannungen simulieren.

 

[iNeedToTrain]

Nein. Mit FEM kannst Du auch die Materialspannungen simulieren.

Das ist mehr oder minder das Gleiche in dem Kontext....
FE im Allgemeinen ist natürlich für sehr unterschiedliche Dinge anwendbar.

 

[*cl*]

Das ist mehr oder minder das Gleiche in dem Kontext....
FE im Allgemeinen ist natürlich für sehr unterschiedliche Dinge anwendbar.

Logo, da die Verformungen aus den Spannungen resultieren. Ich komme zwar von der Statikerfront, im Studium hatten wir mit Ansys aber mal einen Reifen simuliert. Hatte damals aber noch keinen blassen Schimmer von der Materie. War trotzdem faszinierend.

 

[Schwarzwaldyeti]

Was hier noch gar nicht zur Sprache kam, es beginnt wieder die Zeit, in der bestimmte Bäume mit stachligen Kugeln vulgo Kastanien nach Radlern werfen. Im Herbst also nur mit Helm…

 

[huebrator]

Vor knapp 30 Jahren habe ich mich mal tiefer mit der Physiologie des menschlichen Kopfes befasst, folgendes ist davon noch hängen geblieben. Grundsätzlich bin ich Maschinenbauer, die Chirurgen und Orthopäden sehen es mir bitte nach und korrigieren es.
1. Schädeldecke: Wächst im Kleinkindalter aus den Hälften zusammen, demnach gibt es mechanisch an den Nahtstellen auch immer eine Schwachstelle.
2. Gehirn: Ist vereinfacht gesagt schwimmend über Gehirnliquor im Schädel gelagert und durch diesen Aufbau auch geschützt. Erreicht eine auf den Kopf einwirkende Beschleunigung eine relativ hohe Amplitude, wird aufgrund Schwerkraft der Liquor durchdrungen und es kommt zum harten Kontakt zwischen Hirn und Schädeldecke mit entsprechenden Schäden am Hirn. Des Weiteren spielt neben der Höhe der Amplitude noch die Dauer der Belastung eine Rolle, je länger die Dauer oder das Intervall, desto größer werden die Schäden bei gleicher Höhe der Amplitude (Beschleunigung). Die Styroporschale des Helms soll demnach wie eine Art Dämpfer die Höhe der Amplitude reduzieren, dabei wird das Intervall (Einwirkzeit) etwas länger.
3. Helmschale: Bedingt durch seine mechanischen Eigenschaften bricht ein Schaum unter einer relativen Last, was sozusagen einem Totalverlust der Schutzwirkung gleich kommen würde und zu einem punktuellen Lasteintrag auf den Schädel führt, bei welchem die Schädeldecke bricht usw. usw.. Die äußere Schale am Helm dient daher als eine Art Lastverteiler, um genau solch mechanisches Versagen vom Schaum zu vermeiden.
4. Kopfrotation: Das hat bestimmt jeder einmal in Kleinen festgestellt, wenn der Kopf heftig rotiert, wird einem mal schwindlig. Bei einem Unfall sind die Rotationsgeschwindigkeiten um ein Vielfaches höher, was auch zu Schäden führen kann. Dafür lassen moderne MIPS Helme dem Kopf in der Helmschale etwas Freiraum oder relative Rotationsmöglichkeit, damit der Kopf beim Aufprall nicht starr Angebunden mit rotiert.

Was mich aber in den hier aufgeführten Studien sehr verwundert hat, sind Beschleunigungen bis 200 oder 300 g bei der Prüfung von Fahrradhelmen. Im automotive Bereich sind gesetzlich nur 80 g als zulässige Kopfbeschleunigung erlaubt.
Scheinbar sind Radler die deutlich größeren Dickköpfe.

 

[arno¹]

Beschleunigungen bis 200 oder 300 g bei der Prüfung von Fahrradhelmen.

Interessant! Wo genau hast du das her.

 

[veloklingelis]

Nur so.... so sind es nicht nur Zahlen...

 

[huebrator]

Interessant! Wo genau hast du das her.

Aus der Studie des GDV, hier verlinkt im Eingangspost. Unter dem Stichwort „zulässige Grenzwerte der Kopfbeschleunigung“ bin ich erschüttert, wie wenig der Helm kann.

Wir tragen teuer bezahlte Nussschalen auf dem Kopf, welche eigentlich nix können. Da ist noch reichlich Potential für Optimierungen mit Mehrschalenkonzepten, Sandwichbauweisen, Crashboxen und zusätzlich energieaufnehmenden Strukturen und Materialien.

Die unten aufgeführten Anforderungen sind eigentlich nix.

Beim Auto gibt es die Zulassung nur < 80 g bei einem Maueranprall mit 50 km/h gegen die starre Wand.

 

[seep]

Unter dem Stichwort „zulässige Grenzwerte der Kopfbeschleunigung“ bin ich erschüttert, wie wenig der Helm kann.

Wir tragen teuer bezahlte Nussschalen auf dem Kopf, welche eigentlich nix können.

Eine unpopuläre Meinung (die ich teile), die in diesem globuligläubigen Land aber sicherlich in Kürze einigen Widerspruch erfahren wird.

 

[grueni2]

Beim Auto gibt es die Zulassung nur < 80 g bei einem Maueranprall mit 50 km/h gegen die starre Wand.

Das ist ein Vergleich von der Sorte Apfel und Birne.
Beim Auto entfalten sich bei einem solchen Aufprall unter ohrenbetäubendem Lärm die Airbags und diese dann ihre segensreiche Wirkung.
Am Rad muss es der Helm richten, wenn man das Glück hat, dass sich dieser zwischen Kopf und Hindernis befindet.

 

[huebrator]

Das ist ein Vergleich von der Sorte Apfel und Birne.
Beim Auto entfalten sich bei einem solchen Aufprall unter ohrenbetäubendem Lärm die Airbags und diese dann ihre segensreiche Wirkung.
Am Rad muss es der Helm richten, wenn man das Glück hat, dass sich dieser zwischen Kopf und Hindernis befindet.

Na da bist du bei mir genau richtig. Die Airbagentfaltung wird vom Geräusch eigentlich nicht wahrgenommen und in der Regel von den Geräuschen des eigentlichen Crash überlagert. Aber es gibt keine plausible Erklärung, warum zur Zulassung eines PKW 80 g übers Rückhaltesystem (Airbag und Gurt) als Grenzwert festgeschrieben sind, bei der Zulassung eines Schutzsystems für den Radfahrer das Drei- bis Vierfache zulässig ist, zumal je nach Test die wichtige Einwirkdauer sogar vernachlässigt wird.

Auch beim Aufprall auf Inneneinbauteile eines Fahrzeuges gilt für den Kopf die 80 g Grenze, ganz ohne Airbag und Gurt aber mit reduzierter Prüfgeschwindigkeit (19 bzw. 24 km/h). Und in dieser Prüfung fliegt der Kopf frei durch den Fahrzeuginnenraum.

Und nun?

 

[Stadtkater]

Man müsste sich mal die Normen oder sportlichen Regularien für Motorradhelme anschauen und mit denen für Radhelme vergleichen.

 

[huebrator]

Äh, und wenn ich nun mit Helm nur 80g verträge, wieviel "g" hätte ich da nach oben Luft, die Amplitüde sollte doch rechnerisch gestaucht einen Wert als Differenz ausweisen.....?
Oder so...?

Auf die gemessenen Rohdaten kommt eine Filterklasse, i.d.R. ein CFC60 (bin aber kein Messtechniker). Für den 80 g Grenzwert gilt dann ein sogenanntes 3 ms Intervall, damit wird jede Spitze > 80 g aber Intervall kleiner 3 ms herausgefiltert. Viel besser wäre es für die Bewertung der Kopfbeschleunigung das Head Insurance Criteria (HIC) heranzuziehen, weil dieser die Höhe der Beschleunigung in Relation zum Zeitintervall setzt. Ich befürchte nur, das bei Auswertung des HIC in einer Fahrradhelmprüfung haarsträubende Werte herauskommen und im Vergleich zu den üblichen Anforderungen der heutige Helm ein dickes Problem hat.
Aber mit ein bisschen Zeit bekomme ich das bestimmt mal dargestellt, ich habe sogar einen frischen Spenderhelm in der Garage liegen, welchen ich dafür nutzen kann.

Ergänzend zu deiner Frage zur
„Luft nach oben“: Bei 200 g und mehr leider keine. Ab 125 g spricht man in der Literatur von erheblichen Kopfverletzungen bei Fußgängern. Und ich wiederhole mich, hier wird die Einwirkdauer nicht berücksichtigt.
Wenn wir wieder auf den erwähnten HIC Bezug nehmen (Grenzwert 1000), dann erwarte ich aus der Erfahrung heraus bei Kopfbeschleunigungen > 200 g einen HIC um 3000. In der Literatur wird bei Fußgängern ab einem HIC um die 2000 von sicher tödlichen Kopfverletzungen berichtet.
Ergo, der heutige Helm ist eine Mogelpackung.
Ich fahre trotzdem immer mit Helm.

 

[usr]

3. Helmschale: Bedingt durch seine mechanischen Eigenschaften bricht ein Schaum unter einer relativen Last, was sozusagen einem Totalverlust der Schutzwirkung gleich kommen würde und zu einem punktuellen Lasteintrag auf den Schädel führt, bei welchem die Schädeldecke bricht usw. usw.. Die äußere Schale am Helm dient daher als eine Art Lastverteiler, um genau solch mechanisches Versagen vom Schaum zu vermeiden.

Wird der Bremsweg des Kopfes dadurch irgenwie kürzer?

Der mechanische Zustand des Helmes nach Benutzung ist doch vollkommen egal, “Totalverlust der Schutzwirkung“ ist so ähnlich wie wenn sich der ADAC beklagen würde dass die Klatschzone nach dem Crashtest nicht mehr so lang ist wie vorher.

Ganz anders sieht das bei Helmen aus die nicht (nur) den Einschlag des Kopfes auf etwas sehr viel größeren schwereren entschärfen sollen sondern bei Helmen die (auch) die Impulsübertragung von kleinen, schnellen Objekten auf den Kopf managen: also fallende Steine, Werkzeuge oder auch so etwas wippte Granatsplitter. Das ist eben was völlig anderes, aber wenn man diese Aspekte bei der Betrachtung nicht sauber trennt ist die Intuition eben völlig daneben.