Наука однозначна: шлемы спасают жизни и снижают риск получения черепно-мозговых травм. Однако выбрать лучший шлем для конкретного вида спорта может быть непросто из-за разнообразия дизайнов и материалов.
Рассмотрим, например, игру в крикет. Её правила могут быть сложными, но риски очевидны. Боулер команды бросает покрытый кожей твёрдый пробковый мяч в сторону бьющего со скоростью в среднем 80 миль в час, а успешные удары посылают снаряд в сторону поля, где находятся ещё 10 игроков.
Хотя крикет ещё не особенно популярен в большинстве Соединённых Штатов, он остаётся одним из самых популярных видов спорта в мире. Последний чемпионат мира по крикету, прошедший в 2023 году, установил несколько рекордов по трансляциям: только в Индии его смотрело около 518 миллионов человек. Если учесть всех игроков-любителей, школьников и игроков низших лиг, то становится понятно, что без надлежащей защиты существует множество шансов получить серьёзную травму головы.
Так какой же шлем лучше всего подходит и почему? Согласно исследовательской группе из университета Цзяотонг в Чунцине (Китай), ответ ясен после проведения вычислительного моделирования — но всё ещё, вероятно, зависит от вашего уровня подготовки. Их выводы были опубликованы 15 июля в журнале AIP Advances.
Исследователи сосредоточились на шлемах, изготовленных из трёх типов материалов: прочного пластика, называемого акрилонитрилбутадиенстиролом (АБС), алюминиевых композитов и стеклопластиков. Хотя более дорогие шлемы часто изготавливаются из алюминиевых композитов и стеклопластиков, шлемы из прочных пластиков, таких как АБС, и других полимеров более популярны.
«Эти материалы не только лёгкие, но и обладают высокими характеристиками поглощения энергии», — пояснил соавтор исследования Тао Ван в заявлении.
Однако это не значит, что они обязательно лучший выбор. Чтобы определить их характеристики, Ван и его коллеги разработали программу виртуального тестирования, основанную на точно измеренных моделях не только геометрии каждого шлема, но и структуры черепа, которую они предназначены защищать. Затем они провели несколько симуляций, чтобы отследить, как удар мячом по каждому варианту шлема распределяет нагрузку и напряжение в тканях головного мозга.
После анализа данных команда Вана определила, что лучший выбор игрока часто зависит от его уровня игры. Когда дело доходит до тренировок или любительского спорта, шлемы из АБС-пластика часто обеспечивают достаточную защиту. Однако для более опытных игроков и профессиональных спортсменов ситуация меняется. На этом элитном уровне более безопасными вариантами являются стеклопластик или алюминий. Хотя последний более хрупкий, он лучше распределяет нагрузку по поверхности головы, снижая риск получения травмы.
Ван предупредил, что эти правила, основанные на моделях, не обязательно применимы ко всем видам спорта, кроме крикета. Важно, чтобы тренеры, игроки и разработчики шлемов учитывали различные возможности своей конкретной игры, такие как взаимодействие мяча с гравитацией, потенциал отскока, угол удара и многое другое.
«Каждый вид спорта должен проверяться индивидуально, потому что условия нагрузки различаются в разных видах спорта», — сказал Ван.
Несмотря на это, исследование подтверждает важность дальнейших исследований в области улучшения шлемов и спортивных травм. А пока что, когда дело доходит до выбора защиты перед выходом на поле, одно правило остаётся неизменным: почти любой шлем лучше, чем его отсутствие.