Study of the Shock Absorption Effectiveness of Air Cushions Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

Jacek Roguskia), Leszek Jureckia), Ryszard tyszczeka), Krzysztof Cyganczuka)

a) Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute / Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpozarowej - Panstwowy Instytut Badawczy * Corresponding author / Autor korespondencyjny: [email protected]

Study of the Shock Absorption Effectiveness of Air Cushions Badanie skutecznosci amortyzacji skokochronow

ABSTRACT

Purpose: Safety air cushions play a key role in the Polish rescue system. The basic principles of operation of the jump cushion are based on controlled absorption of the kinetic energy of the human body falling from a great height. Thanks to the use of air layers and flexible energy-absorbing materials, the jump cushion is able to reduce the overload affecting the human body during contact with the shock-absorbing surface. The mechanism of impact overload during a fall involves a sudden deceleration and the accumulation of forces acting on the body, which creates a risk of injuries such as fractures, damage to internal organs or concussion. In order to ensure an optimal level of safety while minimising the risk of serious injuries to both rescuers and rescued people, it is important to understand the excessive deceleration mechanisms during a fall from a significant height. Safety air cushions are designed to slow the body down in a controlled manner by spreading kinetic energy over a larger surface area and for a longer period of time, which reduces the risk of serious injury. Typical g-forces on a well-designed air cushion are in the range of 5-10 g and exceeding them significantly increases the risk of injury. Methodology: A series of experiments was conducted, where drop test manikins weighting 40 kg to 90 kg and equipped with accelerometers were thrown from height of 16 metres onto jump cushion targets. During these experiments, various jump cushions from different manufacturers with air-filled frames fed via air tanks were used. The data gathered together with video recordings of those tests were then thoroughly analysed.

Conclusions: The research results established acceptable levels of g-force overload for the human body in specific boundary conditions. The data were confirmed consistent with the results accessible in the available literature and enabled the development of technical and operational requirements for safety cushions. The research emphasises the importance of refining the technical parameters of safety air cushions in order to ensure safety and minimise the risk of injuries during rescue operations. In the future, it may be necessary to conduct tests with a manikin of greater mass, which is dictated by the social tendency to gain weight, and to not limit falls to other places on the upper surface of the jump cushion, which may be significant for the magnitude of the overload occurring.

Keywords: air cushion, jump cushion, biomechanical overload, air-filled frame, air cushions, impact (shock) absorption technologies Type of article: review article

Received: 20.11.2024; Reviewed: 03.12.2024; Accepted: 05.12.2024;

Authors' ORCID IDs: J. Roguski - 0000-0002-7848-053X, L. Jurecki - 0000-0002-7117-7263, R. tyszczek - 0000-0002-1295-1618; K. Cyganczuk - 0000-0003-1550-5880; The authors contributed equally to this article;

Please cite as: SFT Vol. 64 Issue 2, 2024, pp. 20-45, https://doi.org/10.12845/sft.64.2.2024.2;

This is an open access article under the CC BY-SA 4.0 license (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

ABSTRAKT

Cel: Skokochrony odgrywajq kluczowq rolç w polskim systemie ratowniczym. Podstawowe zasady dzialania skokochronu opierajq siç na kontrolowanym pochlanianiu energii kinetycznej cia!a ludzkiego spadajqcego z duzej wysokosci. Dziçki zastosowaniu warstw powietrza oraz elastycznych materialöw pochlaniajqcych energiç, skokochron jest w stanie zredukowac przeciqzenia oddzialujqce na ludzkie cia!o podczas kontaktu z powierzchniq amortyzujq-cq. Aby zapewnic optymalny poziom bezpieczenstwa stosowania skokochronöw i zminimalizowac ryzyko powaznych urazöw - zaröwno u ratowniköw, jak i osöb ratowanych, istotne jest poznanie mechanizmöw przeciqzen towarzyszqcych upadkowi z wysokosci. Mechanizmy te obejmujq nag!q zmianç prçdkosci i akumulacjç si! dzialajqcych na cia!o. Stwarza to ryzyko urazöw, takich jak: zlamania, uszkodzenia narzqdöw wewnçtrznych czy wstrzqsy mözgu. Skokochrony majq za zadanie kontrolowane wyhamowanie cia!a upadajqcego poprzez rozlozenie energii kinetycznej na wiçkszq powierzchniç i dluzszy czas. Typowe przeciqzenia na dobrze zaprojektowanym skokochronie mieszczq siç w zakresie 5-10 g, natomiast ich przekroczenie znaczqco zwiçksza ryzyko urazöw.

Metodologia: Przeprowadzono badania doswiadczalne obejmujqce seriç zrzutöw manekinöw wyposazonych w czujniki przeciqzenia. Zastosowano ma-nekiny o masie 40 i 90 kg, zrzucane z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu. Do testöw wykorzystano skokochrony ze stelazem

pneumatycznym, napelniane powietrzem z butli aparatów powietrznych róznych producentów. Dane z czujników oraz rejestracje filmowe przebiegu zrzutów poddano szczególowej analizie.

Wnioski: Wyniki badart pozwolily na okreslenie akceptowalnych poziomów przecigzert dla ludzkiego ciala w okreslonych warunkach brzegowych. Dane potwierdzily spójnosc z dost^pnymi wynikami literaturowymi oraz umozliwily opracowanie wymagart techniczno-uzytkowych dla skokochronów. Ba-dania podkreslajg znaczenie dopracowania parametrów technicznych skokochronów w celu zapewnienia bezpieczertstwa i minimalizacji ryzyka urazów podczas dzialart ratowniczych. W przyszlosci mogg okazac si§ niezb^dne badania z manekinem o wi^kszej masie, co podyktowane jest tendencjg spoleczng do przybierania na wadze oraz nieograniczanie si§ do innych miejsc upadku na powierzchnie górng skokochronu, co moze miec znaczenie dla wielkosci oddzialujgcych przecigzert.

Stowa kluczowe: skokochron, poduszka ratunkowa, przecigzenia biomechaniczne, stelaz pneumatyczny, poduszki powietrzne Typ artykutu: artykul przeglgdowy

Przyj?ty: 20.11..2024; Zrecenzowany: 03.12.2024; Zaakceptowany: 05.12.2024;

Identyfikatory ORCID autorów: J. Roguski - 0000-0002-7848-053X, L. Jurecki - 0000-0002-7117-7263, R. tyszczek - 0000-0002-1295-1618; K. Cygartczuk - 0000-0003-1550-5880;

Autorzy wniesli równy wklad merytoryczny w opracowanie artykulu;

Prosz? cytowac: SFT Vol. 64 Issue 2, 2024, pp. 20-45, https://doi.org/10.12845/sft.64.2.2024.2; Artykul udost^pniany na licencji CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/).

Introduction

The literature on this subject generally recognizes John T. Scurlock (1926-2008) as the inventor of the jump cushion. Space Walk Inc., the company established by Scurlock, developed the an innovative (for that period) air cushion called 'space pillow'. Initially it was used primarily by stuntmen. A motivation for working on air cushions was provided by the dramatic fire in the Rault Center in 1972, which demonstrated the need to develop effective methods for rescuing people trapped in tall buildings. Scurlock developed the first jump cushion in 1973 and patented it in 1974 [1-2]. This device enabled a break through in safety by providing an alternative means of rescue in emergency situations.

In Europe, the concept of a standard rescue cushion, commonly referred to as jump cushion, was first officially described in 1989 by Peter Lorsbach, who presented his design in a patent application [3]. This design was a development of Scurlock's original ideas, but it introduced some modifications that made jump cushions more practical in rescue applications. These changes were intended in particular to improve the stability and speed of assembly of the jump cushion - aspects that are critical in dynamic rescue operations.

The jump cushions used nowadays are based primarily on Peter Lorsbach's design. They have a pneumatic frame that ensures a better stability of the structure during filling and use. The structure makes it possible to quickly prepare the cushion for use, which significantly reduces the response time of rescue services when people need to be evacuated from a height [4].

It should be emphasized that the basic principles of operation of a jump cushion involve a controlled absorption of the kinetic energy of a human body falling from a large height. By using air layers and flexible materials that absorb energy, a jump cushion is able to reduce the g-force acting on the human body coming in contact with the shock absorbing surface. This minimizes the risk of serious injuries, such as bone fractures, spine injuries and injuries of internal organs.

Wprowadzenie

W literaturze za pomystodawc? skokochronu powszech-nie uznaje si? Johna T. Scurlocka (1926-2008). W zatozonej przez Scurlocka firmie Space Walk Inc. opracowano innowa-cyjnq (jak na ówczesne czasy) powietrznq poduszk? ochronnq „space pillow". Poczqtkowo uzywana byta gtównie przez kaska-derów. Impulsem do podj?cia tematu poduszek ratowniczych byt dramatyczny pozar w Rault Center w 1972 roku, który obnazyt potrzeb? stworzenia skutecznych metod ratowania ludzi uwi?-zionych w wysokich budynkach. W 1973 roku Scurlock opraco-wat, a nast?pnie w 1974 roku opatentowat, pierwszy skokochron ratowniczy [1-2]. Urzqdzenie to okazato si? przetomem w dzie-dzinie bezpieczenstwa, zapewniajqc alternatywny sposób ewa-kuacji w sytuacjach awaryjnych.

W Europie koncepcja standardowej poduszki ratunkowej, powszechnie znanej jako skokochron, zostata po raz pierwszy ofi-cjalnie opisana w 1989 roku przez Petera Lorsbacha, który przed-stawit swój projekt w zgtoszeniu patentowym [3]. Konstrukcja ta stanowita rozwini?cie idei zapoczqtkowanych przez Scurlocka, jednak wprowadzita pewne istotne modyfikacje, które uczynity skokochrony bardziej praktycznymi w zastosowaniach ratowniczych. Zmiany te miaty w szczególnosci poprawic stabilnosc oraz szybkosc montazu skokochronu - czyli kluczowe aspekty w warunkach dynamicznych operacji ratowniczych.

Wspótczesnie uzytkowane skokochrony bazujq gtównie na konstrukcji opracowanej przez Petera Lorsbacha. Skokochrony te posiadajq stelaz pneumatyczny, który zapewnia lepszq sta-bilizacj? struktury podczas jego napetniania oraz uzytkowania. Konstrukcja ta pozwala na szybkie przygotowanie urzqdzenia do uzycia, co znaczqco skraca czas reakcji stuzb ratowniczych w przypadku koniecznosci ewakuacji z wysokosci [4].

Warto podkreslic, ze podstawowe zasady dziatania skoko-chronu opierajq si? na kontrolowanym pochtanianiu energii kine-tycznej ciata ludzkiego podczas upadku z duzej wysokosci. Dzi?ki zastosowaniu warstw powietrza oraz elastycznych materiatów

The jump cushion technology has been developed and adapted for various rescue conditions for decades. In addition to standard rescue situations, jump cushions have also been used in high-elevation operations, such as evacuation from tall industrial building structures. At the same time, the evolution of jump cushions involved research to find materials of better shock-absorbing characteristics and development of air filling systems that ensure fast and safe preparation of the cushion for use.

At present, jump cushion structures are based on concepts developed more than 30 years ago by Peter Lorsbach's company, which use air-filled pneumatic frames. The materials and air filling technologies improved since ensure the high reliability and effectiveness of these products in critical situations. As a result, jump cushions are a crucial piece of equipment used by rescue units worldwide [4].

Safety air cushions can be considered as pneumatic shock absorbers that are designed specifically for providing safety to persons falling from a height. The best known example of a device of this type is car airbags, which provide protection passengers during car crashes. Literature on this subject contains various reports and publications on numerical simulations and experimental testing of the behaviour of airbags in various conditions [5].

Despite the many years of research and experience in this area, airbags continue to be the object of intensive research and are constantly improved, which is necessary to improve their effectiveness and the safety of their users [6]. The innovations made are intended to improve their effectiveness and minimize the risk of negative effects of their operation. The research focuses, among other things, on the possible risks associated with an improper use of airbags, such as cases involving children - passengers who are at risk of injuries caused by the operation of standard airbags [7].

Similar devices are also developed for individual protection of pedestrians; an example is systems of airbags protecting pedestrians in the event of a collision with a vehicle [8]. Pneumatic energy absorbers are used broadly not only in the car industry, but also in other demanding fields, such as:

- vehicle suspension systems, where they effectively absorb energy generated when driving over uneven surfaces [9];

- landing systems for unmanned aerial vehicles (UAV), which must be equipped with technologies that ensure their safe and smooth landing [10];

- spacecraft landing gear, where pneumatic shock absorbers play a key role in the protection of a precious load during landing on other planets [11].

Despite the huge importance of safety air cushions to safety and life protection, there are no systematic studies with a fully scientific approach to safety air cushions. Studies conducted to date do not comprehensively take into account their properties and impact on the safety of evacuation from large heights. Jump cushions, as special safety air cushions, are designed to absorb the kinetic energy of a falling body by reducing the g-force and mitigating the effects of the fall. Their main role is to reduce the risk of injury and to save the life of people evacuated in emergency situations, such as fires in tall buildings [12].

pochtaniajqcych energiç skokochron jest w stanie zredukowac przeciqzenia oddziatujqce na ludzkie ciato podczas kontaktu z powierzchniq amortyzujqcq. W ten sposób minimalizuje ryzyko powaznych urazów, takich jak: ztamania kosci, uszkodzenia krç-gostupa czy urazy narzqdów wewnçtrznych.

Technologia skokochronów byta rozwijana przez dekady i adaptowana do róznych warunków ratowniczych. Oprócz kla-sycznych sytuacji ratowniczych, skokochrony znalazty równiez zastosowanie w operacjach wysokosciowych, takich jak ewa-kuacje z wysoko potozonych obiektów przemystowych. Równo-czesnie, ewolucja skokochronów wiqzata siç z badaniami nad materiatami o lepszych wtasciwosciach amortyzujqcych oraz roz-wijaniem systemów napetniania powietrzem, które zapewniajq szybkie i bezpieczne przygotowanie urzqdzenia do pracy.

Obecnie konstrukcje skokochronów bazujq na rozwiqzaniach opracowanych ponad 30 lat temu przez firmç Petera Lorsbacha i wykorzystujqcych stelaze pneumatyczne napetniane powietrzem. Udoskonalone na przestrzeni nastçpnych lat materiaty i technologie napetniania pozwalajq na uzyskanie wysokiej niezawodnosci i efektywnosci tych wyrobów w sytuacjach krytycznych. Wszystko to sprawia, ze skokochrony stanowiq kluczowy element wyposa-zenia jednostek ratowniczych na catym swiecie [4].

Poduszki ratownicze mozna zaliczyc do grupy amortyzatorów pneumatycznych, które zostaty specjalnie zaprojektowane do ase-kuracji podczas upadku osób z wysokosci. Najbardziej znanym przy-ktadem tego typu urzqdzen sq samochodowe poduszki powietrzne. Wykorzystuje siç je w celu ochrony pasazerów podczas kolizji. W lite-raturze przedmiotu znalezc mozna liczne raporty i publikacje, które dotyczq symulacji numerycznych oraz badan eksperymentalnych zachowania poduszek powietrznych w róznorodnych warunkach [5].

Mimo wieloletnich badan i doswiadczen w tej dziedzinie, poduszki powietrzne nadal sq obiektem intensywnych badan i ulepszen, co wynika z koniecznosci dalszej poprawy ich skutecznosci oraz bezpieczenstwa uzytkowników [6]. Wprowadzane innowacyjne rozwiqzania majq na celu zwiçkszenie ich efektywnosci oraz minimalizowanie ryzyka negatywnych skutków ich dziatania. Badania naukowe skupiajq siç miçdzy innymi na moz-liwych zagrozeniach zwiqzanych z niewtasciwym uzyciem poduszek powietrznych, takich jak przypadki dzieci-pasazerów, które mogq byc narazone na obrazenia w wyniku dziatania standardo-wych poduszek samochodowych [7].

Podobne urzqdzenia opracowywane sq takze do ochrony indywidualnej pieszych, jak na przyktad systemy poduszek powietrznych, które majq za zadanie chronic pieszego w przy-padku kolizji z pojazdem [8]. Pneumatyczne pochtaniacze energii znalazty szerokie zastosowanie nie tylko w motoryzacji, ale równiez w innych wymagajqcych dziedzinach, takich jak:

- systemy zawieszenia pojazdów, gdzie zapewniajq sku-teczne pochtanianie energii wynikajqcej z jazdy po nie-równych nawierzchniach [9];

- systemy lqdowania bezzatogowych statków powietrznych (UAV), które muszq byc wyposazone w technologie pozwalajqce na bezpieczne i miçkkie lqdowanie [10];

- lqdowniki planetarne, gdzie pneumatyczne amortyzatory petniq kluczowq rolç w ochronie cennego tadunku podczas lqdowania na powierzchniach obcych planet [11].

The first jump cushion in Poland that received a formal approval document issued by the Scientific and Research Centre for Fire Protection - National Research Institute (CNBOP) was approved for use on 7 June 1993. It was made by Klaus Esser KG. This certification was a key step in the development of rescue systems and provided the basis for the formal introduction of this technology as the standard equipment of rescue units in Poland.

It must be noted that, despite their long history, jump cushions continue to be the object of research intended to optimize them to improve their effectiveness and safety. Particular attention is paid to an analysis of the biomechanics of the g-forces acting on the human body falling on jump cushion and to research on materials used to make jump cushions so as to ensure the most effective energy absorption. A correct understanding and further development of this technology can contribute to an improved safety of those evacuated and to a reduction in the number of injuries associated with falling from a height.

The following legislation and standards are the normative documents that specify the requirements and research methods for jump cushions:

- DIN 14151-3-2024-04 [13], a standard applicable in the German market that concerns jump cushions with a pneumatic frame of the 16 type, i.e. with the maximum jump height of 16 m;

- Annex to the Regulation of the Minister of Interior and Administration of 27 April 2010 amending the regulation on a list of products serving to ensure public safety or health and life as well as life protection, as well as the rules of issuing approvals for use of those products [14], which applies in the Polish market and concerns jump cushions with a pneumatic frame that are filled from cylinders for cylinder breathing apparatuses and jump cushions without a frame filled with fans, without identifying the maximum jump height.

The issues related to the safety and health of the service of firefighters of the State Fire Brigade are regulated, among others, by the Regulation of the Minister of Interior and Administration of 31 August 2021 on the detailed safety and health conditions for the service of firefighters of the State Fire Brigade [14]. That document specifies the detailed requirements aimed to ensure the safety of firefighters during rescue operations, training and exercise alike.

One of the important aspects included in the regulation are the rules applicable to jumping onto the jump cushions, which are discussed in detail in Chapter 5 (of part IX) titled Service safety and health requirements during rescue operations at a height or below the ground level and during exercises and training at a height or below the ground level. Particular attention is paid to the limitations on the conduct of exercises. According to sec. 48(2)(4), 'exercises and training shall not be conducted in the case of activities related to the performance of practice jumps onto jump cushions'.

An analysis of these provisions leads to the conclusion that they limit, to a significant extent, or even prevent conducting practical training related to making rescue jumps. Exercises with the use of jump cushions are eliminated primarily due to the desire to minimize the risk of injury to firefighters during the training, but

Mimo ogromnego znaczenia poduszek ratowniczych dla bezpieczenstwa i ochrony zycia, brakuje systematycznych badan, które traktowatyby ratownicze poduszki powietrzne w sposób w petni naukowy. Dotychczasowe prace nie uwzglçdniajq kom-pleksowo ich wtasciwosci i wptywu na bezpieczenstwo ewakuacji z wysokosci. Skokochrony, jako specjalistyczne poduszki ratownicze, sq przeznaczone do pochtaniania energii kinetycznej spa-dajqcego ciata, redukujqc przeciqzenia i tagodzqc skutki upadku. Ich gtównym zadaniem jest zmniejszenie ryzyka urazów i ratowa-nie zycia osób ewakuowanych w sytuacjach kryzysowych, takich jak pozary wysokich budynków [12].

W Polsce pierwszy skokochron, który otrzymat formalny dokument dopuszczajqcy wydany przez Centrum Naukowo-Ba-dawcze Ochrony Przeciwpozarowej (CNBOP), zostat zatwier-dzony do uzytkowania 7 czerwca 1993 roku. Wyprodukowata go firma Klaus Esser KG. Certyfikacja byta kluczowym krokiem w rozwoju systemów ratowniczych oraz stanowita podstawç do formalnego wprowadzenia tej technologii do standardowego wyposazenia jednostek ratowniczych w kraju.

Nalezy zauwazyc, ze skokochrony, mimo swojej dtugiej histo-rii, sq nadal obiektem badan majqcych na celu ich optymalizacjç pod kqtem skutecznosci i bezpieczenstwa. Szczególnq uwagç poswiçca siç analizie biomechaniki przeciqzen oddziatujqcych na ciato cztowieka w trakcie upadku na skokochron oraz bada-niu materiatów wykorzystywanych do ich produkcji, aby zapewnic jak najskuteczniejszq absorpcjç energii. Wtasciwe zrozumienie i dalszy rozwój tej technologii moze przyczynic siç do zwiçksze-nia bezpieczenstwa osób ewakuowanych i zredukowania liczby urazów zwiqzanych z upadkami z wysokosci.

Dokumentami normatywnymi okreslajqcymi wymagania oraz metody badawcze dla skokochronów sq nastçpujqce przepisy i normy:

- norma DIN 14151-3-2024-04 [13], która jest stosowana na rynku niemieckim i dotyczy skokochronów ze stelazem pneumatycznym typu 16 tj. o maksymalnej wysokosci skoku 1б m;

- zatqcznik do Rozporzqdzenia Ministra Spraw Wewnçtrz-nych i Administracji z dnia 27 kwietnia 2010 r. zmienia-jqcego rozporzqdzenie w sprawie wykazu wyrobów stu-zqcych zapewnieniu bezpieczenstwa publicznego lub ochronie zdrowia i zycia oraz mienia, a takze zasad wyda-wania dopuszczenia tych wyrobów do uzytkowania [14], który jest stosowany na rynku krajowym i dotyczy skokochronów ze stelazem pneumatycznym napetnianym z butli do aparatów powietrznych butlowych oraz skokochronów bez stelaza napetnianych za pomocq wentyla-torów, bez okreslenia maksymalnej wysokosci skoku.

Kwestie bezpieczenstwa i higieny stuzby strazaków Panstwo-wej Strazy Pozarnej regulowane sq miçdzy innymi przez Rozporzqdzenie Ministra Spraw Wewnçtrznych i Administracji z dnia 31 sierp-nia 2021 r. w sprawie szczegótowych warunków bezpieczenstwa i higieny stuzby strazaków Panstwowej Strazy Pozarnej [14]. Dokument ten okresla szczegótowe wymagania majqce na celu zapew-nienie bezpieczenstwa strazakom zarówno podczas dziatan ratow-niczych, jak i szkolen oraz cwiczen.

Jednym z istotnych aspektów ujçtych w rozporzqdzeniu sq zasady dotyczqce skoków na skokochrony, które zostaty

it also results in a limitation of the possibility of practical preparation of rescuers for emergency situations, in which such skills may be necessary.

The human body poorly tolerates long g-forces, and their duration has a key impact on the intensity of the negative effects. People much better withstand lateral g-forces than those acting along the body (from the head to the feet). This is during take-off astronauts are in a laying position in the take-off modules, which minimizes the g-forces acting on the body.

From the standpoint of biomechanics, the mechanical properties of structures such as bones, cartilages, ligaments, tendons and muscles, which transfer the forces produced by the g-forces, are closely related to their function. The strength of those structures is very different depending on their location and role in the load-transfer system [15]. Particularly important are the delicate organs of the nervous system and the senses, such as the brain and the eyeballs, which are susceptible to blood pressure changes caused by the direction and force of the g-force. When blood flows into those organs, the risk of brain haemorrhages or haemorrhages into the eyeballs, which can lead to a permanent damage to the eyesight or a risk to life [2-16].

In the daily life, g-forces can be seen, e.g., during elevator rides, sudden braking or acceleration of a vehicle, while driving in bends (e.g. during drifting), as well as during in-flight turbulences. However, the greatest g-forces occur in extreme situations, such as traffic accidents, plane crashes and aviation manoeuvres. In such cases, multi-organ injuries often occur [2-17].

In principle, people can withstand g-forces of up to approx. 5G, but this range of tolerance can be broadened by targeted physical training and the use of appropriate safeguards. For example in the 1960s, American military and NASA conducted numerous studies to determine the limits of human tolerance of g-forces. The experiments conducted involved over 100,000 10-second tests in which people were subjected to g-forces of up to 25G for 1.5 seconds and 18G for almost 2.5 minutes. These studies played a key role in the design of anti-gravity suits for pilots and astronauts.

However, there is limited and unequivocal literature data on the response of the human body to g-forces in different conditions. There are no quantitative methods to identify the mutual relationship between the intensity of the g-force stimulus and the physiological responses of the human body [17-18]. Most studies focus on the specific group of pilots and astronauts who undergo special training, which makes them different from the average man forced to act in extreme situations, e.g. jumping onto a jump cushion in situations were their lives are at risk.

The highest g-forces, albeit of short duration, occur in situations such as being catapulted from a plane and reach values of up to 20-22G (in the case of some Soviet designs) or 12-14G (in Western-made military planes). During aviation manoeuvres, for example competitive aerobatics or air fight, g-forces may reach up to 10G [18, s. 358], [19-20]. High g-forces are also present during fast recovery of a plane from a dive and during manoeuvres performed at high speed in bends. Higher levels of tolerance to such g-forces result from physiological adaptation of the body and the use of proper protections [19-23].

szczegótowo omówione w Rozdziale 5 (dziatu IX), zatytutowa-nym: Wymagania bezpieczenstwa i higieny sfuzby podczas prowa-dzenia akcji ratowniczej na wysokosci lub ponizej poziomu terenu oraz cwiczen i szkolen na wysokosci lub ponizej poziomu terenu. Szczególnq uwagç zwraca siç na ograniczenia w zakresie prze-prowadzania cwiczen. Zgodnie z §48 ust. 2 pkt 4 „cwiczen lub szkolen nie prowadzi siç w przypadku dziatan zwiqzanych z wyko-nywaniem skoków cwiczebnych na skokochrony".

Analiza powyzszych zapisów pozwala stwierdzic, ze regula-cje te w znacznym stopniu ograniczajq, a wrçcz uniemozliwiajq przeprowadzanie praktycznych szkolen zwiqzanych z wykonywa-niem skoków ratowniczych. Wyeliminowanie cwiczen z wykorzy-staniem skokochronów wynika przede wszystkim z dqzenia do zminimalizowania ryzyka obrazen u strazaków podczas szkolen, jednak prowadzi równiez do ograniczenia mozliwosci praktycz-nego przygotowania ratowników do sytuacji awaryjnych, w któ-rych takie umiejçtnosci mogq byc niezbçdne.

Ciato ludzkie zle znosi dtugotrwate przeciqzenia, a czas ich oddziatywania odgrywa kluczowq rolç w intensywnosci negatyw-nych skutków. Cztowiek jest znacznie bardziej odporny na przeciqzenia boczne niz te dziatajqce wzdtuz osi ciata (gtowa-stopy). Wtasnie z tego powodu kosmonauci podczas startów znajdujq siç w pozycji lezqcej w modutach startowych, co minimalizuje obciqzenie organizmu.

Z punktu widzenia biomechaniki wtasciwosci mechaniczne struktur, takich jak kosci, chrzqstki, wiçzadta, sciçgna i miçsnie, które przenoszq sity wynikajqce z przeciqzen, sq scisle zwiqzane z ich funkcjq. Wytrzymatosc tych struktur jest bardzo zróznicowana w zaleznosci od ich potozenia i roli w uktadzie przenoszenia obciq-zen [15]. Szczególne znaczenie majq delikatne narzqdy uktadu ner-wowego i zmystów, takie jak mózg i gatki oczne, które sq podatne na zmiany cisnienia krwi spowodowane kierunkiem i sitq przeciqzen. Przy naptywie krwi do tych narzqdów wzrasta ryzyko krwotoków mózgowych lub wylewów do gatek ocznych, co moze prowadzic do trwatego uszkodzenia wzroku lub zagrozenia zycia [2-16].

W codziennym zyciu stany przeciqzenia mozna zaobserwowac m.in. podczas jazdy windq, gwattownego hamowania lub przyspie-szania pojazdu, w trakcie zakr^tów (np. drifting) lub podczas tur-bulencji w czasie podrózy samolotem. Najwiçksze przeciqzenia wystçpujq jednak w sytuacjach ekstremalnych, takich jak wypadki drogowe, katastrofy lotnicze, czy manewry lotnicze. W takich przy-padkach czçsto dochodzi do obrazen wielonarzqdowych [2-17].

Zasadniczo cztowiek jest w stanie wytrzymac przeciqzenia do okoto 5G, jednak tolerancja ta moze byc zwiçkszona dziçki ukierunkowanemu treningowi fizycznemu oraz zastosowaniu odpowiednich zabezpieczen. Na przyktad w latach 60. XX wieku, amerykanskie wojsko i NASA przeprowadzity liczne badania w celu okreslenia granic ludzkiej wytrzymatosci na przeciqzenia. W eksperymentach przeprowadzono ponad sto tysiçcy 10-sekun-dowych testów, poddajqc badanych przeciqzeniom o wartosci do 25G przez 1,5 sekundy oraz 18G przez prawie 2,5 minuty. Badania te odegraty kluczowq rolç w projektowaniu kombinezonów anty-grawitacyjnych dla pilotów i astronautów.

Istniejq jednak ograniczone i niejednoznaczne dane literaturowe dotyczqce reakcji organizmu na przeciqzenia w róz-nych warunkach. Brakuje metod ilosciowych, które uchwycityby

According to the results of studies on the behaviour of pilots, the experimental models used are often based on simplified cause and effect relationships. 'One cause - one effect' relationships are analysed most often, where the exposure to a specific level of acceleration results in a single reaction in the form of selected physiological or mental parameters of the tested persons.

The tolerance of the human body to acceleration can be increased by specialized, targeted training programs that use modern methods and forms of physical training. However, in the case of the studies discussed herein, the performance of such programs is subject to significant formal restrictions arising from the legislation in force, which significantly hinders the implementation of those strategies in practice. These restrictions prevent conducting comprehensive training under conditions that imitate the real g-force scenarios, which can influence the quality of preparation of the staff for acting under extreme acceleration conditions.

wspotzaleznosci miçdzy intensywnosciq bodzca przeciqzenio-wego a reakcjami fizjologicznymi organizmu [17-18]. Wiçkszosc badan skupia siç na specyficznej grupie, jakq sq piloci i astronauci, ktorzy przechodzq specjalistyczne treningi, co rozni ich od prze-ciçtnego cztowieka zmuszonego do dziatania w ekstremalnych sytuacjach, np. skokow na skokochron w sytuacji zagrozenia zycia.

Najwyzsze przeciqzenia, choc krotkotrwate, wystçpujq w sytuacjach, takich jak katapultowanie z samolotu, osiqgajqc wartosci do nawet 20-22G (w przypadku niektorych radzieckich konstrukcji) oraz 12-14G (w zachodnich samolotach bojowych). Podczas manewrow lotniczych, na przyktad wyczynowej akrobacji lotniczej czy walki powietrznej, przeciqzenia mogq siçgac do 10G [18, s. 358], [19-20]. Duze przeciqzenia wystçpujq rowniez podczas szybkiego wyprowa-dzania samolotu z lotu nurkowego, a takze przy manewrach wykony-wanych z duzq prçdkosciq na tukach. Wyzsze wartosci tolerancji na takie przeciqzenia wynikajq z fizjologicznej adaptacji organizmu oraz stosowania odpowiednich zabezpieczen [19-23].

Zgodnie z wynikami badan dotyczqcych zachowania pilotow, stosowane modele doswiadczalne czçsto opierajq siç na uprosz-czonych zaleznosciach przyczynowo-skutkowych. Najczçsciej analizuje siç relacje typu „jedna przyczyna - jeden skutek", gdzie ekspozycja na okreslony poziom przyspieszenia skutkuje pojedyn-czq reakcjq w postaci zmian wybranych parametrow fizjologicz-nych lub psychicznych badanych osob.

Tolerancjç organizmu ludzkiego na przyspieszenia mozna zwiçkszyc poprzez specjalistyczne, ukierunkowane programy treningowe, ktore wykorzystujq nowoczesne metody i formy tre-ningu fizycznego. Jednakze w przypadku omawianych badan, realizacja takich programow napotyka na istotne ogranicze-nia formalne wynikajqce z obowiqzujqcych regulacji, co zna-czqco utrudnia wdrozenie tych strategii w praktyce. Ogranicze-nia te uniemozliwiajq przeprowadzanie kompleksowych szkolen w warunkach odwzorowujqcych realne scenariusze przeciqzen, co moze wptywac na jakosc przygotowania personelu do dziatania w ekstremalnych warunkach przyspieszenia.

Methodology and results of the study

The main objective of the study is to analyse the effectiveness of the shock absorption of jump cushions. This objective can be achieved by studying the value of the g-force acting on the human body (dummy) during a free fall onto a jump cushion with the maximum rescue height allowed by its manufacturer. The research results help formulate conclusions regarding the effectiveness of the shock absorption of jump cushions.

Metodologia i wyniki badan

Gtównym celem prowadzonych badan jest analiza skutecznosci amortyzacji skokochronów. Osiqgniçcie opisanego celu jest mozliwe dziçki zbadaniu parametru, jakim jest wielkosc przeciqzen oddziatywujqcych na ciato cztowieka (manekin) w cza-sie swobodnego upadku na skokochron z maksymalnej dopusz-czonej przez producenta wysokosci ratowniczej. Wyniki badan pozwolq sformutowac wnioski dotyczqce skutecznosci amortyzacji skokochronów.

Purpose of the study - the importance of the g-force phenomenon in the evaluation of the effectiveness of jump cushions

The phenomenon of g-force is crucial to the evaluation of the safety and effectiveness of the operation of jump cushions during evacuation from tall structures. This is due to the fact that

Cel badan - znaczenie zjawiska przeciqzenia w ocenie skutecznosci skokochronów

Zjawisko przeciqzenia odgrywa kluczowq rol? w ocenie bezpieczenstwa i skutecznosci dziatania skokochronow podczas ewakuacji z wysokosci. Wynika to z tego, ze przeciqzenie wptywa

g-forces impact both the biomechanics of the human body when it stops and the design of the jump cushion. In the context of life and health protection, the g-force determines the risk of injury and the effectiveness of absorption of the kinetic energy during the fall.

The g-force during the fall is the force acting on the body at the time of deceleration, expressed as a multiple of the gravitational acceleration. The physical parameters characteristic of a free fall that are crucial for the minimization of the risk to the health or life of an evacuated person are:

- the final velocity of the body before the impact, which depends on the height of the fall and the gravitational acceleration;

- the stopping time, which affects the value of the g-force; the shorter the deceleration time, the larger the g-force;

- distribution of the forces acting on the body - an even distribution of the forces reduces the load on the critical points, such as the spine or the internal organs [24].

During a fall, the body is exposed to abrupt acceleration changes that can lead to injuries. In the case of a fall onto hard and inflexible surfaces (e.g. asphalt, concrete, or lawn), the stop time is relatively short (several ms), which can result in large acceleration values. The task of a jump cushion is to reduce the acceleration, preferably to a level tolerated by the human body, which is usually no more than 10-15 g. Exceeding this value significantly increases the risk of:

- injuries of internal organs, such as haemorrhages and injuries to the heart and the lungs;

- fractures of the spine and other bones as a result of sudden stopping;

- neurological effects, such as loss of consciousness or injuries to the brain caused by abrupt acceleration or deceleration.

Jump cushions are designed to reduce the g-force to safe levels. This process is implemented by:

- extending the deceleration time:

• the use of flexible materials to make the jump cushion (e.g. pneumatic coatings) that make it possible to drop the body gradually;

• filling the jump cushion with air, which works like a shock absorber and extends the time during which the body decelerates;

- even distribution of the forces:

• the use of a jump cushion design that makes the forces to be distributed on a larger surface, thus minimizing the pressure exerted on the body and reducing the risk of local damage to soft tissues and bones.

zarówno na biomechanikç ludzkiego ciata w momencie jego zatrzymania, jak i na konstrukcjç samego skokochronu. W kon-tekscie ochrony zycia i zdrowia, przeciqzenie determinuje ryzyko wystqpienia obrazen, a takze skutecznosc absorpcji energii kine-tycznej w trakcie upadku.

Przeciqzenie podczas upadku to sita dziatajqca na ciato w momencie wyhamowania, wyrazana jako wielokrotnosc przyspieszenia ziemskiego. Parametry fizyczne charakterystyczne dla swobodnego upadku, kluczowe dla zminimalizowania ryzyka utraty zdrowia lub zycia osoby ewakuowanej, to:

- prçdkosc koncowa ciata przed uderzeniem, zalezna od wysokosci upadku i przyspieszenia ziemskiego;

- czas zatrzymania - wptywajqcy na stopien przeciqzenia; im krótszy czas wyhamowania, tym wyzsze przeciqzenie;

- rozktad sit na ciato - równomierne rozproszenie sit zmniejsza obciqzenie na newralgiczne punkty, takie jak krçgostup czy narzqdy wewnçtrzne [24].

Podczas upadku organizm jest narazony na gwattowne zmiany przyspieszenia, które mogq prowadzic do urazów. W razie upadku na twarde, mato elastyczne powierzchnie (np. asfalt, beton, trawnik), czas zatrzymania jest stosunkowo niewielki (kilka ms), co moze generowac wysokie wartosci przeciqzenia. Zadaniem skokochronu jest zmniejszenie przeciqzenia, najlepiej do poziomu tolerowanego przez ludzkie ciato, zwykle wynoszq-cego nie wiçcej niz 10-15 g. Przekroczenie tej wartosci znaczqco zwiçksza ryzyko powstania:

- urazów narzqdów wewnçtrznych, takich jak krwotoki czy uszkodzenia serca i ptuc;

- ztaman krçgostupa i innych kosci w wyniku nagtego zatrzymania;

- efektów neurologicznych, takich jak utrata przytomnosci lub uszkodzenia mózgu spowodowane nagtym przyspie-szeniem lub hamowaniem.

Skokochrony sq projektowane tak, aby zmniejszyc przeciq-zenie do bezpiecznych poziomów. Proces ten odbywa siç przez:

- wydtuzenie czasu wyhamowania:

• zastosowanie elastycznych materiatów skokochronu (np. powtok pneumatycznych), które pozwa-lajq na stopniowe zatrzymanie ciata;

• jak amortyzator, zwiçkszajqc czas, w którym ciato wyhamowuje;

- równomierne rozktadanie sit:

• zastosowanie konstrukcji skokochronu sprawiajqcej, ze sity sq rozprowadzane po wiçkszej powierzchni, minimalizujqc nacisk na ciato i zmniejszajqc ryzyko lokalnych uszkodzen tkanek miçkkich i kosci.

Scope of the study

The study included a series of test in which a dummy weighing 40 and 90 kg, imitating a human body, was dropped onto the centre of the drop surface of the jump cushion. The dummies, equipped with g-force sensors, were dropped from the height of 16 meters. During the drops, the data from the g-force sensors was registered for further analysis.

Zakres badan

Badania obejmowaty przeprowadzenie serii zrzutów na sro-dek powierzchni zeskoku skokochronu manekinów o masie 40 i 90 kg odwzorowujqcych ciato cztowieka. Manekiny, wypo-sazone w czujnik przeciqzenia, zrzucane byty z wysokosci 16 metrów. Podczas zrzutów rejestrowano dane z czujników przeciqzenia celem ich dalszej analizy.

Samples

Probki

The study was conducted on four types of jump cushions from two manufacturers of such equipment present in the Polish market.

Badania przeprowadzono na czerech typach skokochro-now pochodzqcych od dwoch producentow tego typu urzqdzen dost^pnych na rynku polskim.

Characteristics of jump cushion no. 1

Charakterystyka skokochronu nr 1

Figure 1. Unfolded jump cushion no. 1 Rycina 1. Roztozony skokochron nr 1 Source: CNBOP-PIP's own archive. Zrodto: Archiwum wtasne CNBOP-PIB.

The frame of the jump cushion is composed of 12 tubes with a circular cross-section, mutually connected to form a cube, made of a fabric coated on both sides with a rubber mixture. After the tubes are filled with air, they form a skeleton of the cuboid constituting the load-bearing frame for the case of the jump cushion walls. The outside case made from a fabric coated with a rubber mixture is attached to the frame. The centre of the drop surface is marked on the case with a black circle on a white background. The inside chamber of the jump cushion is divided in half with a horizontal partition made from a synthetic fibre fabric. A rigid metal end piece with a stop valve for filling with air from compressed air cylinders at the pressure of 200 or 300 bars is connected to the lower tube of the frame. To protect the cylinder against damage, a case covering the cylinder, lined on the inside with a foamed material, is sewn to the lower case of the jump cushion. The jump cushion is equipped with two manually actuated valves for releasing air from the frame, which are located in the horizontal tubes, lower and upper, on the side of the cylinder connection. In the upper horizontal tube of the frame there is a safety valve, which is protected against damage with a plastic cover. In the casing of the jump cushion there are 28 openings in each corner, with the diameter of 60 mm, the purpose of which is to release air from the inside of the jump cushion after the rescued person jumps onto it. Once filled with air, the jump cushion is transported by handles made from polyester tape, fastened to the vertical corner tubes of the frame; there is one of them on each corner of the jump cushion and two on each of its side walls. The lower edge of the side parallel to the

Stelaz skokochronu stanowi 12 potqczonych ze sobq w ksztatcie szescianu rur o przekroju kotowym, wykonanych z tkaniny dwustronnie powlekanej mieszankq gumowq. Po napet-nieniu rur powietrzem tworzq one szkielet prostopadtoscianu stanowiqcego ram? nosnq dla powtoki scian skokochronu. Do stelaza przyklejona jest powtoka zewn?trzna wykonana z tkaniny powlekanej mieszankq gumowq. Srodek pola skoku sko-kochronu oznaczony jest na powtoce kotem koloru czarnego na biatym tle. Wewnqtrz komora skokochronu przedzielona jest na pot poziomq przegrodq wykonanq z tkaniny z wtokien syntetycz-nych. Do dolnej rury stelaza zamocowana jest sztywna, meta-lowa koncowka z zaworem zwrotnym do napetniania powietrzem z butli na spr?zone powietrze o cisnieniu 200 lub 300 bar. W celu zabezpieczenia butli przed uszkodzeniem, do dolnej powtoki skokochronu przyszyty jest pokrowiec ostaniajqcy butl?, wytozony od wewnqtrz materiatem spienionym. Skokochron wyposazono w dwa zawory do oprozniania stelaza z powietrza, uruchamiane r?cznie, umieszczone w poziomych rurach, dolnej i gornej, od strony przytqcza do butli. W gornej poziomej rurze stelaza zamo-cowano zawor bezpieczenstwa, ostoni?ty przed uszkodzeniem pokrywq z tworzywa sztucznego. W powtoce skokochronu, w kaz-dym narozniku wykonano po 28 otworow o srednicy ok. 60 mm majqcych na celu odprowadzenie powietrza ze srodka skoko-chronu po upadku osoby ratowanej. Do transportu napetnio-nego powietrzem skokochronu stuzq uchwyty wykonane z tasmy poliestrowej, przymocowane do pionowych naroznych rur stelaza, w liczbie - po jednym na kazdym z naroznikow skokochronu oraz po dwa uchwyty w kazdej bocznej scianie skokochronu.

place where the air cylinder is fastened has a pocked attached, which is filled with sandbags. Its purpose is to stabilize the jump cushion at the time of the fall of the rescued person. The approximate outside dimensions of the jump cushion, when filled to the operating pressure, are:

- 3350 x 3340 mm (base),

- 1550 mm (height).

Do dolnej kraw?dzi w boku rownolegtym do miejsca mocowania butli z powietrzem zamocowano kieszen wypetnionq workami z piaskiem. Stuzy ona do stabilizacji skokochronu w momencie upadku osoby ratowanej. Wymiary zewn?trzne skokochronu po napetnieniu go do cisnienia roboczego wynoszq okoto:

- 3350 x 3340 mm (podstawa),

- 1550 mm (wysokosc).

Characteristics of jump cushion no. 2

Charakterystyka skokochronu nr 2

a)

Figure 2. Unfolded jump cushion no. 2: a) side view, b) top view Rycina 2. Roztozony skokochron nr 2: a) widok z boku, b) widok z gory Source: CNBOP-PIP's own archive. Zrodto: Archiwum wtasne CNBOP-PIB.

b)

The frame of the jump cushion consists of 12 mutually connected tubes forming a square regular prism, made of a polyester fabric coated on two sides with rubber. After the tubes are filled with air, they form the load-bearing frame for the case of the jump cushion walls. The side walls as well as the top and bottom surfaces, made of polyester fabric coated on one side with rubber, are glued to the frame. The centre of the drop surface of the jump cushion is marked on the case in blue. The inside chamber of the jump cushion is divided into two parts with a horizontal partition (central shelf). The design of the partition enables the flow of air inside the chambers of the jump cushion. In the lower part of the frame, there is a rigid connection for compressed air cylinders used to fill the frame. The terminal of the connection makes it possible to connect a compressed air cylinder with a filling pressure of 300 bars. To prevent damage to the cylinder, a case covering the cylinder is sewn to the lower tube and the case of the jump cushion. The jump cushion is equipped with two valves for releasing air from the frame, which are located, one each, in the horizontal tubes, lower and upper, on the side of the cylinder connection. In the upper horizontal component of the frame (on the side of the inner chamber), a safety valve is installed. There are 36 openings in each of the four side walls The jump cushion, filled with air, can be transported using 12 carrying handles fastened to the horizontal tubes (1 on each tube) and to the external side wall fabric (2 on each wall). A counterbalance (a sandbag weighing 6.2 kg) is sewn in the wall of the jump cushion on the side opposite to that where the cylinder is installed.

Stelaz skokochronu sktada si? z 12 potqczonych ze sobq (w ksztatcie graniastostupa prawidtowego czworokqtnego) rur, wykonanych z tkaniny poliestrowej dwustronnie powlekanej gumq. Po napetnieniu rur powietrzem tworzq one ram? nosnq dla powtoki scian skokochronu. Do stelaza przyklejone sq sciany boczne oraz powierzchnia gorna i powierzchnia dolna, ktore sq wykonane z tkaniny poliestrowej jednostronnie powlekanej gumq. Srodek pola skoku skokochronu oznaczono na powtoce kotem w kolorze niebieskim. Wewnqtrz komora skokochronu przedzie-lona jest na dwie cz?sci poziomq przegrodq (potka srodkowa). Konstrukcja przegrody umozliwia przeptyw powietrza wewnqtrz komor skokochronu. W dolnej cz?sci stelaza zamocowano sztywne przytqcze stuzqce do podtqczenia butli ze spr?zonym powietrzem napetniajqcej stelaz. Koncowka przytqcza umozliwia podtqczanie butli ze spr?zonym powietrzem o cisnieniu napet-niania 300 bar. W celu zabezpieczenia butli przed uszkodze-niem do dolnej rury i powtoki skokochronu przyszyto pokrowiec ostaniajqcy butle. Skokochron wyposazono w dwa zawory do oprozniania stelaza z powietrza, umieszczone po jednej sztuce w poziomych rurach dolnej i gornej od strony przytqcza do butli. W gornym poziomym elemencie stelaza (od strony wewn?trznej komory) zamocowano zawor bezpieczenstwa. W powtoce kazdej z czterech scian bocznych wykonano po 36 otworow. Do trans-portu napetnionego powietrzem skokochronu stuzy 12 uchwytow nosnych przymocowanych do pionowych rur (po 1 szt. na kazdej rurze) oraz do zewn?trznej tkaniny sciany bocznej (po 2 szt. na kazdej scianie). W scianie skokochronu, po przeciwnej stronie,

The approximate outside dimensions of the jump cushion, when filled to the operating pressure, are:

- 3440 x 3390 mm (base),

- 1700 mm (height).

gdzie zamontowano butl? wszyto tzw. przeciwwag? (w formie worka z piaskiem o masie 6,2 kg).

Wymiary zewn?trzne skokochronu po napetnieniu do cisnie-nia roboczego wynoszq:

- ok. 3440 x 3390 mm (podstawa),

- ok. 1700 mm (wysokosc).

Characteristics of jump cushion no. 3 Charakterystyka skokochronu nr 3

a) b)

Figure 3. Unfolded jump cushion no. 3: a) side view, b) top view Rycina 3. Roztozony skokochron nr 3: a) widok z boku, b) widok z gory

Source: CNBOP-PIP's own archive. Zrodto: Archiwum wtasne CNBOP-PIB.

Similar to jump cushions no. 1 and no. 2 described above, jump cushion no. 3 consists of 12 mutually connected tubes with a circular cross-section, forming a cube, made from a fabric coated on two sides with a rubber mixture. After the tubes are filled with air, they form a skeleton of the cuboid constituting the load-bearing frame for the case of the jump cushion walls. The outside case made from a fabric coated with a rubber mixture is attached to the frame. The centre of the drop surface is marked on the case with a black circle on a white background. The inside chamber of the jump cushion is divided in half with a horizontal partition made from a synthetic fibre fabric. A rigid metal end piece with a stop valve for filling with air from compressed air cylinders at the pressure of 200 or 300 bars is connected to the lower tube of the frame. To protect the cylinder against damage, a case covering the cylinder, lined on the inside with a foamed material, is sewn to the lower case of the jump cushion. The jump cushion is equipped with two manually actuated valves for releasing air from the frame, which are located in the horizontal tubes, lower and upper, on the side of the cylinder connection. In the upper horizontal tube of the frame there is a safety valve, which is protected against damage with a plastic cover. In the casing of the jump cushion there are 28 openings in each corner, with the diameter of 60 mm, the purpose of which is to release air from the inside of the jump cushion after the rescued person jumps onto it. Once filled with air, the jump cushion is transported by handles made from 4 cm wide polyester tape, fastened to the vertical corner tubes of the frame; there is one of them on each corner of the jump cushion and two on each of its side walls.

Podobnie jak w przypadku opisanych wczesniej modeli 1 i 2, skokochron 3 opiera si? na konstrukcji 12 potqczonych ze sobq w ksztatcie szescianu rur o przekroju kotowym wykonanych z tkaniny dwustronnie powlekanej mieszankq gumowq. Po napet-nieniu rur powietrzem tworzq one szkielet prostopadtoscianu stanowiqcego ram? nosnq dla powtoki scian skokochronu. Do stelaza przyklejona jest powtoka zewn?trzna wykonana z tka-niny powlekanej mieszankq gumowq. Srodek pola skoku sko-kochronu oznaczony jest na powtoce kotem koloru czarnego na biatym tle. Wewnqtrz komora skokochronu przedzielona jest na pot poziomq przegrodq wykonanq z tkaniny z wtokien syntetycz-nych. Do dolnej rury stelaza zamocowana jest sztywna, meta-lowa koncowka z zaworem zwrotnym do napetniania powietrzem z butli na spr?zone powietrze o cisnieniu 200 lub 300 bar. W celu zabezpieczenia butli przed uszkodzeniem, do dolnej powtoki skokochronu przyszyty jest pokrowiec ostaniajqcy butl?, wyto-zony od wewnqtrz materiatem spienionym. Skokochron wyposa-zono w dwa zawory do oprozniania stelaza z powietrza, urucha-miane r?cznie, umieszczone w poziomych rurach, dolnej i gornej, od strony przytqcza do butli. W gornej poziomej rurze stelaza zamocowano zawor bezpieczenstwa, ostoni?ty przed uszkodzeniem pokrywq z tworzywa sztucznego. W powtoce skokochronu, w kazdym narozniku wykonano po 28 otworow o srednicy ok. 60 mm majqcych na celu odprowadzenie powietrza ze srodka skokochronu po upadku osoby ratowanej. Do transportu napet-nionego powietrzem skokochronu stuzq uchwyty wykonane z tasmy poliestrowej o szerokosci 4 cm, przymocowane do pio-nowych naroznych rur stelaza, w liczbie: po jednym na kazdym

A pocket, filled with sandbags, is fastened to the lower edge on the side parallel to the place where the air cylinder is fastened; its role is to stabilize the jump cushion when a rescued person drops onto it. The approximate outside dimensions of a jump cushion filled with air to the operating pressure are:

- 3,350 x 3,350 mm (base),

- 1,550 mm (height).

z naroznikow skokochronu oraz po dwa uchwyty w kazdej bocz-nej scianie skokochronu. Do dolnej kraw?dzi na boku rownole-gtym do miejsca mocowania butli z powietrzem przytwierdzono kieszen wypetnionq workami z piaskiem, ktorej zadaniem jest sta-bilizowanie skokochronu w momencie upadku osoby ratowanej. Przyblizone wartosci wymiarow zewn?trznych skokochronu po napetnieniu do cisnienia roboczego sq nast?pujqce:

- 3350 x 3350 mm (podstawa),

- 1550 mm (wysokosc).

Characteristics of jump cushion no. 4 Charakterystyka skokochronu nr 4

a) b)

Figure 4. Unfolded jump cushion no. 4: a) side view, b) top view Rycina 4. Roztozony skokochron nr 4: a) widok z boku, b) widok z gory

Source: CNBOP-PIP's own archive. Zrodto: Archiwum wtasne CNBOP-PIB.

The frame of jump cushion no. 4 is composed of 24 tubes with circular cross-section connected to each other to form a prism with an octagonal base, made of a fabric coated on both sides with a rubber mixture. After the tubes are filled with air, they form a skeleton of the prism constituting the load-bearing frame for the case of the jump cushion walls. The outside case made from a fabric coated with a rubber mixture is attached to the frame. The centre of the drop surface is marked on the case with a black circle on a white background. The inside chamber of the jump cushion is divided in half with a horizontal partition made from a synthetic fibre fabric. A rigid metal end piece with a stop valve for filling with air from compressed air cylinders at the pressure of 200 or 300 bars is connected to the lower tube of the frame. To protect the cylinder against damage, a case covering the cylinder, lined on the inside with a foamed material, is sewn to the lower case of the jump cushion. The jump cushion is equipped with two manually actuated valves for releasing air from the frame, which are located in the horizontal tubes, lower and upper, on the side of the cylinder connection. In the upper horizontal tube of the frame there is a safety valve, which is protected against damage with a plastic cover. In the jump cushion case, in the four side walls, there are 60 openings to release air

Stelaz skokochronu nr 4 stanowi 24 potqczonych ze sobq w ksztatcie graniastostupa o podstawie osmiokqta rur o prze-kroju kotowym wykonanych z tkaniny dwustronnie powlekanej mie-szankq gumowq. Po napetnieniu rur powietrzem, tworzq one szkie-let graniastostupa stanowiqcego ram? nosnq dla powtoki scian skokochronu. Do stelaza przyklejona jest powtoka zewn?trzna wykonana z tkaniny powlekanej mieszankq gumowq. Srodek pola skoku skokochronu oznaczony jest na powtoce kotem koloru czar-nego na biatym tle. Wewnqtrz komora skokochronu przedzielona jest na pot poziomq przegrodq wykonanq z tkaniny z wtokien synte-tycznych. Do dolnej rury stelaza zamocowana jest sztywna, meta-lowa koncowka z zaworem zwrotnym do napetniania powietrzem z butli na spr?zone powietrze o cisnieniu 200 lub 300 bar. W celu zabezpieczenia butli przed uszkodzeniem do dolnej powtoki sko-kochronu przyszyty jest pokrowiec ostaniajqcy butl?, wytozony od wewnqtrz materiatem spienionym. Skokochron wyposazono w dwa zawory do oprozniania stelaza z powietrza, uruchamiane r?cznie, umieszczone w poziomych rurach, dolnej i gornej, od strony przytqcza do butli. W gornej poziomej rurze stelaza zamo-cowano zawor bezpieczenstwa, ostoni?ty przed uszkodzeniem pokrywq z tworzywa sztucznego. W powtoce skokochronu, w czte-rech scianach bocznych wykonano po 60 otworow majqcych na

from the inside after an evacuated person drops onto the jump cushion. Once filled with air, the jump cushion is transported by handles made from polyester tape, fastened to the vertical corner tubes of the frame; there is one of them on each corner of the jump cushion and two on its four side walls. On the lower edge of the side parallel to the place where the air cylinder, there is a pocked attached, which is filled with sandbags. It is used to stabilize the jump cushion at the time of the fall of the rescued person. The average outside dimensions of the jump cushion, when filled to the operating pressure, are:

- 4585 x 4585 mm (base),

- 2280 mm (height).

Characteristics of the test equipment

In the study, dummies consisting of a torso and a head, and weighing 40 and 90 kg were used (see Figure 5). A dummy is a rigid solid filled with resin, with handles for hanging on a crane, hoist, or other similar piece of equipment that can lift the load to a specific height. In the upper part of the dummy's torso, a socket for installing an inertial measurement unit is placed.

The battery-powered inertial measurement unit (see Figure 6) has integrated acceleration sensors with indication ranges of ±3 g, ±6 g, ±12 g and ±24 g on the low side and ±100 g, ±200 g, ±400 g on the high side. The sensitivity of the acceleration sensors is 0.09 mg/LSB for the ±24 g range and 49 mg/LSB for the ±100 g range. The measured g-force values are recorded with the accuracy of 0,0001 m/s2. Moreover, the measurement unit is equipped with an angular speed sensor with indication ranges of 125 dps, 250 dps, 500 dps, 1,000 dps and 2,000 dps. The sensitivity of the angular speed sensor is 0.061 DPS/LSB for the 2000 dps range. The measurement unit allows recording data with the frequency of 1000 Hz for 7 seconds. The measurements can be started in one of two modes. In the manual mode, the measurements start immediately after the inertial measurement unit is activated. In the automatic mode, the measurement unit first detects motion along the vertical axis and then starts recording the data. The measurement unit enables an automatic selection of data from the acceleration sensors depending on the level of the recorded values. The measured data is transformed into a gravity system and filtered according to the SAE J211-1:1995.03 standard [25]. Immediately after the recording, access is provided from the WebGUI level to a preview of the data in the following charts: the RAW CHART (non-filtered acceleration), FILTERED CHART (filtered data in the IMU system), OUTPUT CHART (acceleration transformed into the gravity system after full filtration according to SAE J211-1:1995.03 [25]).

The tests were performed using a remotely controlled releasing device suspended on a crane installed in CNBOP-PIB's climbing tower (see Figure 5).

celu odprowadzenie powietrza ze srodka skokochronu po upadku osoby ratowanej. Do transportu napetnionego powietrzem skokochronu stuzq uchwyty wykonane z tasmy poliestrowej, przy-mocowane do pionowych naroznych rur stelaza - po jednym na kazdym z naroznikow skokochronu oraz po dwa uchwyty w czte-rech bocznych scianach skokochronu. Do dolnej krawçdzi na boku rownolegtym do miejsca mocowania butli z powietrzem umiejsco-wiono kieszen wypetnionq workami z piaskiem. Ma ona stuzyc do stabilizacji skokochronu w momencie upadku osoby ratowanej. Usrednione wymiary zewnçtrzne skokochronu po napetnieniu do cisnienia roboczego wynoszq:

- 4585 x 4585 mm (podstawa),

- 2280 mm (wysokosc).

Charakterystyka aparatury badawczej

W badaniach wykorzystano manekiny o ksztatcie tutowia z gtowq o masie odpowiednio 40 i 90 kg (zob. ryc. 5). Manekin tworzy sztywna bryta, wypetniona zywicq z uchwytami do pod-wieszenia do zurawia, dzwigu lub podobnego urzqdzenia, umoz-liwiajqcego podniesienie obciqzenia na okreslonq wysokosc. W gornej czçsci korpusu manekina umieszczono gniazdo do montazu uktadu pomiarowego.

Uktad pomiarowy (zob. ryc. 6) typu IMU (ang. inertial measurement unit), zasilany bateryjnie, posiada wbudowane czujniki przy-spieszenia o zakresie wskazan ±3 g, ±6 g, ±12 g, ±24 g w niskim zakresie oraz ±100 g, ±200 g, ±400 g w zakresie wysokim. Czu-tosc czujnika przyspieszenia wynosi 0,09 mg/LSB dla zakresu ±24 g oraz 49 mg/LSB dla zakresu ±100 g. Rejestracja prze-ciqzen odbywa siç z doktadnosciq 0,0001 m/s2. Ponadto uktad pomiarowy wyposazony jest w czujnik prçdkosci kqtowej o zakresie wskazan 125 dps, 250 dps, 500 dps, 1000 dps, 2000 dps. Czutosc czujnika prçdkosci kqtowej wynosi 0,061 DPS/LSB dla zakresu 2000 dps. Uktad pomiarowy zapewnia rejestracjç wyni-kow z czçstotliwosciq 1000 Hz przez okres 7 sekund. Rozpoczç-cie pomiarow mozliwe jest w dwoch trybach. Tryb rçczny zapewnia rozpoczçcie pomiarow od razu po jego uruchomieniu. Tryb automatyczny uzbrojenia wykrywa ruch w osi pionowej i po jego detekcji uktad rozpoczyna rejestracjç danych. Uktad pomiarowy zapewnia automatyczny wybor danych z czujnikow przyspieszenia, w zaleznosci od poziomu rejestrowanych wartosci. Uzyskane dane sq transformowane do uktadu grawitacyjnego oraz filtro-wane zgodne z normq SAE J211-1:1995.03 [25]. Bezposrednio po rejestracji z poziomu WebGUI zapewniony jest dostçp do pod-glqdu danych na wykresach, odpowiednio RAW CHART (wykres przyspieszen niefiltrowanych), FILTERED CHART (dane filtrowane w uktadzie IMU), OUTPUT CHART (przyspieszenia przetransfor-mowane do uktadu grawitacyjnego po petnej filtracji zgodnie z normq SAE J211-1:1995.03 [25]).

Do badan wykorzystano zdalnie sterowane urzqdzenie zwal-niajqce, podczepione do zurawia zamontowanego na wiezy wspi-nalni CNBOP-PIB (zob. ryc. 5).

Research methodology

Metodyka badan

During the tests, the dummy was connected to a remotely controlled releasing device shown in Figures 5 and 6. Taking into account the results of previous studies [26], it was assumed that the study will involve dropping the dummies described above (40 and 90 kg) [27]' onto jump cushions of various types, onto the centre of their drop surface, from the height of 16 meters.

W trakcie badan manekin podczepiony byt do zdalnie sterowa-nego urzqdzenia zwalniajqcego przedstawionego na rycinach 5 i 6. Uwzglçdniajqc wyniki wczesniej prowadzonych prac [26], przyjçto ze badania bçdq polegaty na zrzutach wspomnianych powyzej manekinow (40, 90 kg) [27]' na rozne typy skokochronow, w sro-dek ich powierzchni zeskoku, z wysokosci 16 metrow.

Figure 5. Dummy installed on the dropping device

Rycina 5. Manekin zamontowany na urzqdzeniu zrzutowym

Source: CNBOP-PIP's own archive. Zrodto: Archiwum wtasne CNBOP-PIB.

Figure 6. The DROP LOGGER inertial measurement unit installed on a dummy Rycina 6. Uktad pomiarowego DROP LOGGER zamontowany na manekinie Source: CNBOP-PIP's own archive. Zrodto: Archiwum wtasne CNBOP-PIB.

Results

For each drop, the mechanical response of the jump cushion was determined for the weight used and its corresponding impact velocity. The height was determined with a tolerance allowed in a laboratory, i.e. ±1% of the nominal height. The weights of the dropped objects were 40.54 kg and 90.54 kg. A minimum of 3 drops

It was assumed that the weight of a firefighter is 90 kg. The smaller the weight and the larger the fall height, the smaller the deflection of the jump cushion and the larger the g-forces - in previous years, the smallest weight was assumed (a very thin adult of a teenager).

Wyniki

W kazdym zrzucie wyznaczono odpowiedz mechanicznq skokochronu dla uzytej masy i odpowiadajqcej jej prçdkosci uderze-nia. Wysokosc ustalana byta z tolerancjq przewidzianq w laboratorium, tj. ±1% wysokosci nominalnej. Masy zrzucanego obiektu wynosity odpowiednio 40,54 kg oraz 90,54 kg. Dla kazdego

Przyj^to mas^ strazaka 90 kg. Im mniejsza masa i wyzsza wysokosc upadku, tym ugi^cie skokochronu mniejsze, a wi^c przeciqzenia wi^ksze - we wczesniejszych latach realizacji przyj^to najmniejszq mas^ 40 kg (bardzo szczupla osoba lub nasto-latek).

were performed for each set of parameters. During each test, the values of the g-force were recorded for 7000 ms from the moment of release of the load.

The results were analysed in terms of the value and duration of the g-force. A graph showing the change of the g-force in time is shown below. The g-force value is a rolling average for 3 points (3 ms).

At first, the authors analysed the g-force and the velocity as a function of time for one of the drops. The function is shown in the graph in Figure 7.

zestawu parametrow przeprowadzono minimum 3 zrzuty. W trak-cie kazdej proby rejestrowano przebiegi przeciqzen przez 7000 ms od momentu zwolnienia obciqzenia.

Uzyskane wyniki zostaty poddane analizie pod kqtem wielko-sci przeciqzen i czasu ich oddziatywania. Ponizej zaprezentowano wykresy przeciqzenia w funkcji czasu. Wartosc przeciqzenia jest sredniq kroczqcq z 3 punktow (3 ms).

Na poczqtku autorzy przeprowadzili analizç przeciqzenia oraz prçdkosci w funkcji czasu dla jednego ze zrzutow. Przebieg funkcji przedstawia wykres na rycinie 7.

Skokochron 2, m = 90 kg, h = 16 m

Figure 7. The change in the g-force and the velocity as a function of time for the drop of a dummy weighing 90 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 2

Rycina 7. Przebieg przecigzenia oraz prçdkosci w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 90 kg z wysokosci 16 m na skokochron 2

Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The graph starts at the moment of the first contact of the dummy with the jump cushion's surface. At a given time, the force acting on the dummy starts to change, but due to the flexibility of the jump cushion, the initial contact does not generate a large g-force. At the same time, the dummy's velocity resulting from the free fall continues to be negative, which conforms to the direction of the force of gravity. The initial change of the g-force from negative to positive values indicates the beginning of the resistance of the jump cushion, which means that the jump cushion begins to absorb the dummy's kinetic energy.

As the dummy continues to penetrate into the surface of the jump cushion, its case begins to bend, which results in changes in the g-force along the vertical axis. The value of the g-force changes from negative (typical of a free fall) to positive, when the jump cushion gradually increases its response force, resulting in an effective deceleration of the dummy. The g-force increases moderately, which suggests that the process of contact is gradual and the dummy's kinetic energy is gradually absorbed by the case of the jump cushion.

Wykres rozpoczyna siç od momentu pierwszego kontaktu manekina z powierzchniq skokochronu. W danej chwili sita dziata-jqca na manekina zaczyna siç zmieniac, jednak ze wzglçdu na ela-stycznosc skokochronu poczqtkowy kontakt nie generuje duzych przeciqzen. Jednoczesnie prçdkosc manekina, wynikajqca ze swo-bodnego spadku, utrzymuje siç na wartosci ujemnej, co jest zgodne z jej kierunkiem odpowiadajqcym dziataniu sity grawitacji. Poczqt-kowa zmiana przeciqzenia z wartosci ujemnych na dodatnie wska-zuje na poczqtek oporu stawianego przez skokochron, co oznacza, ze skokochron zaczyna pochtaniac energiç kinetycznq manekina.

Wraz z dalszym wnikaniem manekina w powierzchniç skokochronu, powtoka zaczyna siç stopniowo uginac, co powoduje zmiany przeciqzenia w osi pionowej. Przeciqzenie zmienia swojq wartosc z ujemnej (charakterystycznej dla swobodnego spadku) na dodatniq, gdy skokochron sukcesywnie zwiçksza swojq sitç reakcji, prowadzqc do skutecznego hamowania manekina. Wartosci przeciqzenia rosnq w sposob umiarkowany, co sugeruje, ze proces kontaktu jest stopniowy, a energia kinetyczna manekina jest sukcesywnie absorbowana przez powtokç skokochronu.

When the braking force of the jump cushion reaches its maximum value, which involves the maximum compression of its case, an abrupt increase in the g-force is observed. At this stage, the jump cushion is subject to a maximum compression and causes the largest resistance. At the same time, the dummy's velocity reaches its maximum value (the smallest negative value), which indicates an effective energy absorption by the jump cushion. After this value is reached, the resistance force begins to gradually decrease, which means that the jump cushion stops to intensively decelerate the dummy.

Of note is the fact that after the jump cushion has absorbed the energy, it does not bounce off the dummy in a way that would cause the direction of its velocity to change to a positive one (i.e. a direction opposite to the direction of the fall). Instead, the case gradually decompresses, thus dissipating the stored energy sufficiently to allow the dummy to be kept above the surface, without a clear bouncing. After the maximum compression, the jump cushion returns to its original shape, but it is not flexible enough to fully bounce off the dummy. In this phase, the dummy continues to be supported on the jump cushion case, which deflects under its weight again towards the ground.

The graph also shows some fluctuations in the g-force value, which indicate a dynamic behaviour of the jump cushion. These fluctuations are most likely due to the oscillation of the jump cushion case after the first impact, which is typical of the dynamic properties of flexible materials. Nevertheless, these motions are too smalls to clearly bounce off the dummy, and so the velocity still oscillates around negative values.

Further in the analysis, the authors focused on an assessment of the effectiveness of energy absorption by the jump cushion, starting from the moment of the first contact with the jump cushion case, when the vertical velocity reaches its maximum value for the first time. This moment corresponds to the maximum compression of the jump cushion and reflects the effectiveness of its shock absorption properties.

W chwili, gdy sita hamowania skokochronu osiqga maksi-mum, co jest zwiqzane z maksymalnq kompresjq powtoki, obser-wuje si? gwattowny wzrost przeciqzenia. Jest to etap, w którym skokochron ulega maksymalnemu zgniotowi i stawia najwi?k-szy opór. W tym samym czasie pr?dkosc manekina osiqga swojq maksymalnq wartosc (najmniejszq wartosc ujemnq), co wska-zuje na efektywne pochtanianie energii przez skokochron. Po osiqgni?ciu tej wartosci sita oporu zaczyna stopniowo malec, co oznacza, ze skokochron przestaje dalej intensywnie hamo-wac manekin.

Warto zauwazyc, ze po zgromadzeniu energii skokochron nie odbija manekina w sposób, który spowodowatby zmian? kierunku pr?dkosci na dodatni (czyli w kierunku przeciwnym do upadku). Zamiast tego, powtoka stopniowo rozpr?za si?, rozpraszajqc zmagazynowanq energi? w sposób wystarczajqcy, aby manekin zostat utrzymany nad powierzchniq, bez wyraznego odbicia. Po maksymalnej kompresji, skokochron powoli powraca do swojego pierwotnego ksztattu, jednak nie jest na tyle spr?zysty, aby wywo-tac petne odbicie manekina. W tej fazie manekin jest nadal pod-trzymywany przez powtok? skokochronu, która opada pod jego ci?zarem, ulegajqc ponownemu zatamaniu w kierunku podtoza.

Na wykresie mozna równiez zaobserwowac pewne fluktuacje wartosci przeciqzenia, które wskazujq na dynamiczne zachowa-nie skokochronu. Fluktuacje te sq najprawdopodobniej wynikiem oscylacji powtoki skokochronu po pierwszym uderzeniu, co jest charakterystyczne dla dynamicznych wtasciwosci elastycznych materiatów. Niemniej jednak, te ruchy sq zbyt mate, aby spowo-dowac wyrazne odbicie manekina, przez co pr?dkosc nadal oscy-luje wokót wartosci ujemnych.

W dalszej analizie autorzy skupili si? na ocenie skuteczno-sci ttumienia energii przez skokochron, poczqwszy od chwili pierwszego kontaktu z powtokq do momentu, w którym wartosc pr?dkosci pionowej osiqgnie swoje maksimum po raz pierwszy. Ten moment odpowiada maksymalnej kompresji skokochronu i odzwierciedla efektywnosc jego wtasciwosci amortyzacyjnych.

Skokochron 1, m = 40 kg, h = 16 m

— Drop 1 / Zrzut 1 - Drop 2 / Zrzut 2

— Drop 3 / Zrzut 3

Figure 8. The change in the g-force as a function of time for the drop of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 1 Rycina 8. Przebieg przeciqzenia w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 40 kg z wysokosci 16 m na skokochron 1 Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The maximum g-force caused by a fall of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the centre of the drop surface of the jump cushion no. 1 ranged from 225.8 m/s2 for drop no. 2 to 241.0 m/s2 for drop no. 1. The duration of the maximum g-force, i.e. the period of time in which the g-force value was closed to the maximum one (exceeded the threshold of 95% of the maximum value) ranged from 15 ms for drop no. 3 to 42 ms for drop no. 2.

The standard deviation for the maximum g-force was 6.65 m/s2. The value of the standard deviation for the duration of the maximum g-force values was assumed to be at the level of 11.22 ms. Due to the relatively large g-force values in the context of g-force tolerance of the human body, an analysis was also conducted of g-force values greater than 10, 15 and 20 g. The duration of g-force exceeding 10 g ranged from 106 ms for drop no. 3 to 138 ms for drop no. 1 For g-force values greater than 15 g, the duration ranged from 104 ms for drop no. 3 to 138 ms for drop no. 1 (with a standard deviation of 14.38 ms). For g-force values greater than 20 g, it ranged from 103 ms for drop no. 3 to 138 ms for drop no. 1 (with a standard deviation of 15.28 ms).

Maksymalne przeciqzenie wynikajqce z upadku masy 40 kg, z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu 1 wyniosto od 225,8 m/s2 dla zrzutu 2 do 241,0 m/s2 dla zrzutu 1. Czas trwania maksymalnego przeciqzenia, tj. okres, w ktorym przeciqzenie byto bliskie maksymalnemu (przekroczenie progu 95% maksymalnej wartosci), wyniost od 15 ms dla zrzutu 3 do 42 ms dla zrzutu 2.

Odchylenie standardowe maksymalnego przeciqzenia wyniosto 6,65 m/s2. Wartosc odchylenia standardowego dla czasu trwania maksymalnych przeciqzen przyj?to na poziomie 11,22 ms. Z uwagi na relatywnie duze wartosci przeciqzen w kontekscie tolerancji ciata ludzkiego na przeciqzenia, przeprowadzono row-niez analiz? przeciqzen powyzej progu 10, 15 i 20 g. Czas trwania przeciqzen powyzej progu 10 g wyniost od 106 ms dla zrzutu 3, do 138 ms dla zrzutu 1 (z odchyleniem standardowym 13,2 ms). Dla progu powyzej 15 g wyniost od 104 ms dla zrzutu 3, do 138 ms dla zrzutu 1 (z odchyleniem standardowym 14,38 ms). Natomiast powyzej progu 20 g wyniost od 103 ms dla zrzutu 3 oraz do 138 ms dla zrzutu 1 (z odchyleniem standardowym 15,28 ms).

Skokochron 1, m = 90 kg, h = 16 m

Figure 9. The change in the g-force as a function of time for the drop of a dummy weighing 90 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 1 Rycina 9. Przebieg przeciqzenia w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 90 kg z wysokosci 16 m na skokochron 1 Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The values of the maximum g-force resulting from the fall of a dummy weighing 90 km from a height of 16 m onto the centre of the drop surface of the jump cushion no. 1 ranged from 228,8 m/s2 do 242,8 m/s2 for drops no. 1 and 2, respectively. The duration of the maximum g-force, i.e. the period of time in which the g-force value was closed to the maximum one (exceeded the threshold of 95% of the maximum value) ranged from 19 ms (drop no. 2) to 50 ms (drop no. 1).

The standard deviation for the maximum g-force was 5.88 m/s2. The standard deviation for the duration of the maximum g-force

Wartosci maksymalnego przeciqzenia wynikajqcego z upadku masy 90 kg, z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu 1 wyniosty od 228,8 m/s2 do 242,8 m/s2 dla odpowiednio dla zrzutow 1 i 2. Czas trwania maksymalnego przeciqzenia, tj. okres, w ktorym przeciqzenie byto bliskie maksymalnemu (przekroczenie progu 95% maksymalnej wartosci), wyniost od 19 ms (zrzut 2) do 50 ms (zrzutu 1).

Odchylenie standardowe maksymalnego przeciqzenia wynio-sto 5,88 m/s2. Odchylenie standardowe czasu trwania maksymalnych przeciqzen byto rowne 13,42 ms. Z uwagi na relatywnie duze

was 13.42 ms. Due to the relatively large g-force values in the context of g-force tolerance of the human body, an analysis was also conducted of g-force values greater than 10, 15 and 20 g. The duration of g-force exceeding 10 g ranged from 124 ms for drop no. 2 to 141 ms for drop no. 1 (with a standard deviation of 6.98 ms). For g-force values greater than 15 g, the duration ranged from 121 ms for drop no. 2 to 134 ms for drop no. 1 (with a standard deviation of 5.35 ms). For g-force values greater than 20 g, it ranged from 116 ms for drop no. 2 to 134 ms for drop no. 1 (with a standard deviation of 7.41 ms).

wartosci przeciqzen w kontekscie tolerancji ciata ludzkiego na przeciqzenia przeprowadzono rowniez analiz? przeciqzen powyzej progu 10, 15 i 20 g. Czas trwania przeciqzen powyzej progu 10 g wyniost od 124 ms dla zrzutu 2, do 141 ms dla zrzutu 1 (z odchyleniem standardowym 6,98 ms). Dla progu powyzej progu 15 g wyniost od 121 ms dla zrzutu 2, do 134 ms dla zrzutu 1 (z odchyleniem standardowym 5,35 ms). Natomiast powyzej progu 20 g wyniost od 116 ms dla zrzutu 2, do 134 ms dla zrzutu 1 (z odchyleniem standardowym 7,41 ms).

Skokochron 2, m = 40 kg, h = 16 m

- Drop 1 / Zrzut 1

- Drop 2 / Zrzut 2

_ Drop 3 / Zrzut 3

1705 1715 1725 1735 1745 1755 1765 1775 1785 1795 1805 1815 1825 1835 1845 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915 1925 1935 1945 1955 1965 1975

T[MS1

Figure 10. The change in the g-force as a function of time for the drop of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 2 Rycina 10. Przebieg przecigzenia w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 40 kg z wysokosci 16 m na skokochron 2 Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The maximum g-force caused by a fall of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the centre of the drop surface of the jump cushion no. 1 ranged from 226.1 m/s2 (for drop no. 2) to 240.8 m/s2 (for drop no. 1). The duration of the maximum g-force, i.e. the period of time in which the g-force value was closed to the maximum one (exceeded the threshold of 95% of the maximum value) ranged from 3 ms (for drop no. 3) to 21 ms (for drop no. 2).

The standard deviation for the maximum g-force was assumed at the level of 6.72 m/s2. The standard deviation for the duration of the maximum g-force was 8.06 ms. Due to the relatively large g-force values in the context of the tolerance of the human body, an analysis was also conducted of g-force values greater than 10, 15 and 20 g. The duration of g-force exceeding 10 g ranged from 161 ms (for drop no. 3) to 205 ms (for drop no. 1), with a standard deviation of 18.57 ms. For g-force values greater than 15 g, the duration ranged from 156 ms (for drop no. 3) to 193 ms (for drop no. 2), with a standard deviation of 15.51 ms. For g-force values greater than 20 g, it ranged from 144 ms for drop no. 1 and 2 to 157 ms for drop no. 3, with a standard deviation of 5.31 ms.

Maksymalne przeciqzenie wynikajqce z upadku masy 40 kg, z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu 1 miescito si? w granicach od 226,1 m/s2 (dla zrzutu 2) do 240,8 m/s2 (dla zrzutu 1). Czas trwania maksymalnego przeciqzenia, tj. okres, w ktorym przeciqzenie byto bliskie maksymalnemu (przekro-czenie progu 95% maksymalnej wartosci), wyniost od 3 ms (dla zrzutu 3) do 21 ms (dla zrzutu 2).

Wartosc odchylenia standardowego maksymalnego przeciq-zenia przyj?to na poziomie 6,72 m/s2. Odchylenie standardowe czasu trwania maksymalnych przeciqzen byto rowne 8,06 ms. Z uwagi na relatywnie duze wartosci przeciqzen w kontekscie tolerancji ciata ludzkiego, przeprowadzono rowniez analiz? prze-ciqzen powyzej progu 10, 15 i 20 g. Czas trwania przeciqzen powyzej progu 10 g wyniost od 161 ms (dla zrzutu 3) do 205 ms (dla zrzutu 1), z odchyleniem standardowym 18,57 ms. Dla progu powyzej progu 15 g wyniost od 156 ms (dla zrzutu 3) do 193 ms (dla zrzutu 2) z odchyleniem standardowym 15,51 ms. Z kolei powyzej progu 20 g wartosc ta wyniosta od 144 ms dla zrzutow 1 i 2 oraz do 157 ms dla zrzutu 3 z odchyleniem standardowym 5,31 ms.

Drop 1 / Zrzut 1 Drop 2 / Zrzut 2 Drop 3 / Zrzut 3

1705 1715 1725 1735 1745 1755 1765 1775 1785 1795 1805 1815 1825 1835 1845 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915 1925 1935 1945 1955 1965 1975

T[MS]

Figure 11. The change in the g-force as a function of time for the drop of a dummy weighing 90 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 2 Rycina 11. Przebieg przecigzenia w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 90 kg z wysokosci 16 m na skokochron 2 Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The maximum g-force caused by a fall of a dummy weighing 90 kg from the height of 16 m onto the centre of the drop surface of the jump cushion no. 2 ranged from 196.3 m/s2 (drop no. 3) to 237.1 m/s2 (drop no. 2). The duration of the maximum g-force, i.e. the period of time in which the g-force value was closed to the maximum one (exceeded the threshold of 95% of the maximum value) ranged from 12 ms (drop no. 2) to 41 ms (drop no. 3). For drop no. 1, it was not possible to determine the duration of g-force exceeding 95% of the maximum value, which was due to the fluctuation of the changes.

The standard deviation of the maximum g-force was determined at the level of 17.21 m/s2. The standard deviation of the duration of the maximum g-force was equal to 17.21 ms. Due to the relatively large g-force values in the context of the tolerance of the human body, an analysis was also conducted of g-force values greater than 10, 15 and 20 g. The duration of g-force exceeding 10 g ranged from 135 ms (for drop no. 1) to 151 ms (for drop no. 2), with a standard deviation of 7.12 ms. For g-force values greater than 15 g, the duration ranged from 135 ms for drop no. 1 to 149 ms for drop no. 2, with a standard deviation of 6.38 ms, and for g-force values greater than 20 g, it ranged from 135 ms for drop no. 1 to 145 ms for drop no. 2, with a standard deviation of 4.32 ms.

Maksymalne przeciqzenie wynikajqce z upadku masy 90 kg, z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu 2 miescito si? w zakresie od 196,3 m/s2 (zrzut 3) do 237,1 m/s2 (zrzut 2). Czas trwania maksymalnego przeciqzenia, tj. okres, w ktorym przeciqzenie byto bliskie maksymalnemu (przekrocze-nie progu 95% maksymalnej wartosci), wyniost od 12 ms (zrzut 2) do 41 ms (zrzut 3). W zrzucie 1 nie udato si? okreslic czasu oddziatywania przeciqzen powyzej 95% wartosci maksymalnej, co byto wynikiem fluktuacji przebiegu.

Odchylenie standardowe maksymalnego przeciqzenia usta-lono na poziomie 17,21 m/s2. Odchylenie standardowe czasu trwania maksymalnych przeciqzen wyniosto 17,21 ms. Z uwagi na relatywnie duze wartosci przeciqzen w kontekscie tolerancji ciata ludzkiego przeprowadzono rowniez analiz? przeciqzen powyzej progu 10, 15 i 20 g. Czas trwania przeciqzen powyzej progu 10 g wyniost od 135 ms (dla zrzutu 1) do 151 ms (dla zrzutu 2) z odchyleniem standardowym 7,12 ms. Dla progu powyzej 15 g wyniost od 135 ms dla zrzutu 1, do 149 ms dla zrzutu 2 z odchyleniem standardowym 6,38 ms, natomiast powyzej progu 20 g od 135 ms dla zrzutu 1 i do 145 ms dla zrzutu 2 z odchyleniem standardowym 4,32 ms.

Drop 1 / Zrzut 1 Drop 3 / Zrzut 3

1780 T[MS]

Figure 12. The change in the g-force as a function of time for the drop of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 3 Rycina 12. Przebieg przecigzenia w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 40 kg z wysokosci 16 m na skokochron 3

Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The maximum g-force caused by a fall of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the centre of the drop surface of the jump cushion no. 3 ranged from 227.5 m/s2 (for drop no. 1) to 238.5 m/s2 (for drop no. 3). The duration of the maximum g-force, i.e. the period of time in which the g-force value was closed to the maximum one (exceeded the threshold of 95% of the maximum value) ranged from 19 ms (for drop no. 3) to 46 ms (for drop no. 1).

The standard deviation for the value of the maximum g-force was equal to 5.51 m/s2, and the standard deviation for the duration of the maximum g-force was equal to 13.5 ms. Due to the relatively large g-force values in the context of the tolerance of the human body, an analysis was also conducted of g-force values greater than 10, 15 and 20 g. The duration of g-force exceeding 10 g ranged from 119 ms (for drop no. 1) to 122 ms (for drop no. 3), with a standard deviation of 1.15 ms. For g-force values greater than 15 g, the duration ranged from 113 ms (for drop no. 1) to 121 ms (for drop no. 3), with a standard deviation of 4 ms, and for g-force values greater than 20 g) it ranged from 113 ms (for drop no. 1) to 120 ms (for drop no. 3), with a standard deviation of 3.5 ms.

Maksymalne przeciqzenie wynikajqce z upadku masy 40 kg, z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu 3 wyniosto od 227,5 m/s2 (dla zrzutu 1) do 238,5 m/s2 (dla zrzutu 3). Czas trwania maksymalnego przeciqzenia, tj. okres, w ktorym przeciqzenie byto bliskie maksymalnemu (przekroczenie progu 95% maksymalnej wartosci), wyniost od 19 ms (dla zrzutu 3) do 46 ms (dla zrzutu 1).

Wartosc odchylenia standardowego maksymalnego przeciq-zenia wyniosta 5,51 m/s2, a odchylenia standardowego czasu trwania maksymalnych przeciqzen - 13,5 ms. Z uwagi na relatyw-nie duze wartosci przeciqzen w kontekscie tolerancji ciata ludz-kiego przeprowadzono rowniez analiz? przeciqzen powyzej progu 10, 15 i 20 g. Czas trwania przeciqzen powyzej progu 10 g wyniost od 119 ms (dla zrzutu 1) do 122 ms (dla zrzutu 3) z odchyleniem standardowym 1,15 ms. Dla progu powyzej progu 15 g wyniost od 113 ms (dla zrzutu 1) do 121 ms (dla zrzutu 3) z odchyleniem standardowym 4 ms, natomiast powyzej progu 20 g wyniost od 113 ms (dla zrzutu 1) do 120 ms (dla zrzutu 3) z odchyleniem standardowym rownym 3,5 ms.

Figure 13. The change in the g-force as a function of time for the drop of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 4 Rycina 13. Przebieg przecigzenia w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 40 kg z wysokosci 16 m na skokochron 4

Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The maximum g-force caused by a fall of a dummy weighing 40 kg from the height of 16 m onto the centre of the drop surface of the jump cushion no. 4 ranged from 229.1 m/s2 (for drop no. 2) to 232.5 m/s2 (for drop no. 3). The duration of the maximum g-force, i.e. the period in which the g-force was close to the maximum one (exceeded 95% of the maximum value) ranged from 16 to 24 ms for drops no. 3 and 1, respectively.

The standard deviation for the value of the maximum g-force was equal to 1.47 m/s2. On the other hand, the standard deviation for the duration of the maximum g-force was 3.56 ms. In this test, too, due to the relatively large g-force values in the context of the tolerance of the human body, an analysis was also conducted of g-force values greater than 10, 15 and 20 g. The duration of g-force exceeding 10 g ranged from 159 ms (for drop no. 1) to 163 ms (for drop no. 3), with a standard deviation of 1.63 ms. For g-force values above 15 g, the value of this parameter ranged from 155 ms (for drop no. 1) to 161 ms (for drop no. 2), with a standard deviation equal to 2.49 ms. On the other hand, for g-force values above 20 g, this parameter ranged from 150 ms (for drop no. 1) to 158 ms (for drop no. 2), with a standard deviation of 3.3 ms.

Maksymalne przeciqzenie wynikajqce z upadku masy 40 kg z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu 4 wyniosto od 229,1 m/s2 (dla zrzutu 2) do 232,5 m/s2 (dla zrzutu 3). Czas trwania maksymalnego przeciqzenia, tj. okres, w ktorym przeciqzenie byto bliskie maksymalnemu (przekroczenie progu 95% maksymalnej wartosci), miescit si? w przedziale od 16 do 24 ms - odpowiednio dla zrzutow 3 i 1.

Wartosc odchylenia standardowego maksymalnego przeciq-zenia wyniosta 1,47 m/s2. Z kolei odchylenie standardowe czasu trwania maksymalnych przeciqzen byto rowne 3,56 ms. Takze w tym badaniu, z uwagi na relatywnie duze wartosci przeciqzen w kontekscie tolerancji ciata ludzkiego, przeprowadzono rowniez analiz? przeciqzen powyzej progu 10, 15 i 20 g. Czas trwania prze-ciqzen powyzej progu 10 g wyniost od 159 ms (dla zrzutu 1) do 163 ms (dla zrzutu 3) z odchyleniem standardowym 1,63 ms. Dla progu powyzej progu 15 g wartosc tego parametru miescita si? w granicach od 155 ms (dla zrzutu 1) do 161 ms (dla zrzutu 2) z odchyleniem standardowym rownym 2,49 ms. Z kolei powyzej progu 20 g parametr czas ten wyniost od 150 ms (dla zrzutu 1) do 158 ms (dla zrzutu 2), z odchyleniem standardowym na pozio-mie 3,3 ms.

Drop 1 / Zrzut 1 Drop 2 / Zrzut 2 Drop 3 / Zrzut 3

1665 1675 1685 1695 1705 1715 1725 1735 1745 1755 1765 1775 1785 1795 1805 1815 1825 1835 1845 1855 1865 1875 1885 1895 1905 1915

T[MS]

Figure 14. The change in the g-force as a function of time for the drop of a dummy weighing 90 kg from the height of 16 m onto the jump cushion no. 4 Rycina 14. Przebieg przecigzenia w funkcji czasu dla zrzutu manekina o masie 90 kg z wysokosci 16 m na skokochron 4

Source: Own elaboration by CNBOP-PIB. Zrodto: Opracowanie wtasne CNBOP-PIB.

The maximum recorded g-force caused by a fall of a dummy weighing 90 kg from the height of 16 m onto the centre of the drop surface of the jump cushion no. 4 ranged from 227.2 m/s2 for drop no. 1 to 264 m/s2 for drop no. 2. The duration of the maximum g-force, i.e. the period of time in which the g-force value was closed to the maximum one (exceeded the threshold of 95% of the maximum value) was 41 ms (drop no. 1) or longer. For drops no. 2 and 3, it was not possible to determine the duration of g-force exceeding 95% of the maximum value, which was due to the fluctuation of the changes.

The standard deviation of the value of the maximum g-force was equal to 15.3 m/s2. The standard deviation for the duration of the maximum g-force was at the level of 19.33 ms.

Due to the relatively large g-force values in the context of the tolerance of the human body, an analysis was also conducted of g-force values greater than 10, 15 and 20 g. The duration of g-force exceeding 10 g ranged from 1501 ms (for drop no. 3) to 1836 ms (for drop no. 3), with a standard deviation of 156.99 ms. For g-force values greater than 15 g, the duration ranged from 151 ms for drop no. 1 to 1449 ms for drop no. 3, with a standard deviation of 581.51 ms. On the other hand, for g-force values above 20 g, this duration ranged from 142 ms (for drop no. 1) to 1427 ms for drop no. 3, with a standard deviation of 578.55 ms.

Maksymalne zarejestrowane przeciqzenie wynikajqce z upadku masy 90 kg, z wysokosci 16 m na srodek powierzchni zeskoku skokochronu 4 wyniosto 227,2 m/s2 - dla zrzutu 1 oraz 264 m/s2 - dla zrzutu 2. Czas trwania maksymalnego przeciqze-nia, tj. okres, w ktorym przeciqzenie byto bliskie maksymalnemu (przekroczenie progu 95% maksymalnej wartosci) wyniost od 41 ms (zrzut 1). W zrzutach 2 i 3 nie udato si? okreslic czasu oddziatywania przeciqzen powyzej 95% wartosci maksymalnej, co wynikto z fluktuacji przebiegu.

Wartosc odchylenia standardowego maksymalnego przeciq-zenia byta rowna 15,3 m/s2. Odchylenie standardowe czasu trwania maksymalnych przeciqzen byto na poziomie 19,33 ms.

Z uwagi na relatywnie duze wartosci przeciqzen w kontek-scie tolerancji ciata ludzkiego przeprowadzono rowniez analiz? przeciqzen powyzej progu 10, 15 i 20 g. Czas trwania przeciqzen powyzej progu 10 g wyniost od 1501 ms (dla zrzutu 3) do 1836 ms (dla zrzutu 3) z odchyleniem standardowym 156,99 ms. Dla progu powyzej 15 g wartosc ta wyniosta 151 ms dla zrzutu 1 oraz 1449 ms dla zrzutu 3 z odchyleniem standardowym 581,51 ms. Z kolei powyzej progu 20 g czas ten wyniost od 142 ms dla zrzutu 1 do 1427 ms dla zrzutu 3 z odchyleniem standardowym 578,55 ms.

Results and discussion

A series of dummy drops was performed onto jump cushions with pneumatic frames, filled with air from cylinders for breathing apparatuses from various manufacturers and various manufacturing periods. The drops were performed each time onto the centre of the drop surface from a height of 16 m, which was due

Wyniki i dyskusja

Dokonano serii zrzutow manekinow na skokochrony ze stela-zem pneumatycznym, napetniane powietrzem z butli do aparatow powietrznych pochodzqcych od roznych producentow, z roznych okresow produkcji. Zrzuty wykonywane byty za kazdym razem na srodek powierzchni zeskoku z wysokosci 16 m, co podyktowane

to the maximum jump height of the jump cushions approved for use. The values of the dropped weight were selected taking into account the weight of a person who can make the jump by himself or herself (a thin adult or a teenager) and the average weight of a firefighter.

In the tests conducted, the maximum g-force values were as large as 264 m/s2 (which corresponds to approx. 27 g). Such large g-forces can pose a significant risk to the human body, especially if their duration is long. In each tests, the duration of the maximum g-force (exceeding 95% of the maximum value) ranged from 3 ms to 50 ms. Such a short duration of high g-force values can reduce the risk of serious injuries, but still involves some risks, especially for the spine. The duration of g-forces above 10 g ranged from 1501 ms to 1836 ms, and their standard deviation was 156.99 ms. Such a long duration of g-forces at this level can lead to serious injuries of internal organs, because the tolerance of the human body to long duration of such great forces is limited. The duration of g-forces above 15 g ranged from 151 ms to 1449 ms, and their standard deviation was 581.51 ms. Exceeding the value of 15 g for such a long time poses a risk to the integrity of bones, especially the spine.

The duration of g-forces above 20 g ranged from 142 ms to 1427 ms, and their standard deviation was 578.55 ms. Such a long duration of forces exceeding 20 g can lead to irreversible damage, such as bone fractures and injury to the spinal cord.

Of note is the fact that the initial contact of the dummy with the surface of the jump cushion did not generate large g-forces immediately, which means that the jump cushion effectively absorbed the kinetic energy by gradually increasing the reaction force. As a result, it reduced the initial g-force; however, later the g-force increased abruptly due to the maximum compression of the jump cushion case.

The recorded g-force fluctuations after the first impact indicate a dynamic, oscillating properties of the jump cushion, which does not bounce the dummy off after absorbing its energy in a way that could cause a repeated increase in the velocity in the upward direction. A high value of the g-force and its long duration can have a significant impact on human safety. G-force above 10 g, 15 g and especially 20 g can result in serious injuries, especially when present for a long time.

Flexibility of a jump cushion is crucial to the absorption of the energy of the fall - a slow decompression and a lack of a clear bounce reduce the risk of secondary injuries caused by the bounce of the body. The variability of the maximum g-force and its duration, as well as the significant standard deviations, indicate that the effectiveness of jump cushions in the attenuation of forces depends on many factors, such as the weight of the object, the precise drop height and the specific characteristics of the jump cushion case.

Despite the large g-values, the benefits arising from the use of jump cushions exceed the associated risks. In the case of a fall from the height of 16 m onto the ground, g-force can reach as much as 1800 m/s2, which results in extensive injuries to many internal organs and in practice means death in most cases.

Jump cushions can still be improved in terms of their absorption properties by modifying both their designs and the materials

byto maksymalnq wysokosciq zeskoku dopuszczonych do uzytko-wania skokochronöw. Wartosci zrzucanej masy wybrano, biorqc pod uwagç najmniejszq wagç osoby, ktöra moze skoczyc samodziel-nie (szczupta osoba lub nastolatek) oraz przeciçtnq wagç strazaka.

W przeprowadzonych testach uzyskane maksymalne przeciq-zenia wynosity nawet do 264 m/s2 (co odpowiada ok. 27 g). Tak wysokie przeciqzenia mogq stanowic powazne zagrozenie dla ciata cztowieka, szczegölnie jesli czas oddziatywania jest dtugi. W kazdej z pröb czas trwania maksymalnych przeciqzen (prze-kroczenie 95% wartosci maksymalnej) wynosit od 3 ms do 50 ms. Tak krötki czas dziatania duzych przeciqzen moze zmniejszac ryzyko ciçzkich urazöw, ale nadal niesie zagrozenie, szczegölnie dla krçgostupa. Przeciqzenia powyzej 10 g trwaty od 1 501 ms do 1836 ms, a ich odchylenie standardowe wynosito 1 56,99 ms. Tak dtugi czas trwania przeciqzen na tym poziomie moze prowadzic do powaznych uszkodzen narzqdöw wewnçtrznych, poniewaz ciato cztowieka ma ograniczonq tolerancjç na dtugotrwate dzia-tanie tak duzych sit. Przeciqzenia powyzej 15 g trwaty od 151 ms do 1449 ms, a ich odchylenie standardowe wynosito 581,51 ms. Przekroczenie progu 15 g przez tak dtugi okres stanowi ryzyko dla integralnosci kosci, szczegölnie dla krçgostupa.

Przeciqzenia powyzej 20 g trwaty od 142 ms do 1427 ms, a ich odchylenie standardowe wynosito 578,55 ms. Tak dtugie dziatanie sit przekraczajqcych 20 g moze prowadzic do nieod-wracalnych uszkodzen, takich jak ztamania kosci, uszkodzenie rdzenia krçgowego.

Warto zauwazyc, ze poczqtkowy kontakt manekina z powierzchniq skokochronu nie generowat natychmiast duzych przeciqzen, co oznacza, ze skokochron efektywnie pochtaniat energiç kinetycznq poprzez stopniowe zwiçkszanie sity reak-cji. Dziçki temu zmniejszat poczqtkowe przeciqzenie, ale pöz-niej obserwowany byt gwattowny wzrost przeciqzenia zwiqzany z maksymalnym zgniotem powtoki skokochronu.

Zarejestrowane fluktuacje przeciqzen po pierwszym uderzeniu wskazujq na dynamiczne, oscylacyjne wtasciwosci skokochronu, ktöry po absorpcji energii manekina nie odbija go w sposöb, ktöry mögtby spowodowac ponowny wzrost prçdkosci w gôrç. Wysokie wartosci przeciqzen i ich dtugotrwate oddziatywanie mogq miec istotny wptyw na bezpieczenstwo cztowieka. Przeciqzenia powyzej 10, 15, a szczegölnie 20 g mogq prowadzic do powaznych urazöw, szczegölnie gdy utrzymujq siç przez dtuzszy czas.

Elastycznosc skokochronu jest kluczowa dla pochtaniania energii upadku - powolne rozprçzanie i brak wyraznego odbicia zmniej-szajq ryzyko wtörnych urazöw wynikajqcych z odbicia ciata. Zmien-nosc maksymalnych przeciqzen i ich czasöw trwania, jak röwniez znaczqce odchylenia standardowe, wskazujq, ze skutecznosc sko-kochronöw w ttumieniu sit zalezy od wielu czynniköw, takich jak masa obiektu, doktadna wysokosc zrzutu oraz specyfika powtoki.

Pomimo wysokich przeciqzen korzysci wynikajqce ze sto-sowania skokochronöw przewyzszajq ryzyka z nim zwiqzane. W przypadku upadku z wysokosci 16 m na podtoze wielkosci przeciqzen mogq osiqgac nawet 1800 m/s2, co powoduje rozle-gte wielonarzqdowe urazy wewnçtrzne i praktycznie w wiçkszo-sci przypadköw oznacza smierc.

Na polu konstrukcji skokochronöw mozna w dalszym ciqgu dokonywac poprawy ich wtasciwosci absorpcyjnych, ingerujqc

from which they are made. One must note, however, that the largest g-force that a human has survived was equal to just under 1962 m/s2 and its duration was approx. 3 ms. The knowledge of biomechanics demonstrates that the mechanical properties of bones, cartilages, ligaments, tendons and muscles, which transfer forces and torques that, in this case, are caused by the g-force, correspond to their functions. Moreover, the strength values are very diverse, depending on the part of the human body's system responsible for transferring loads [26]. In this regard, the human body is a complex system that is extremely difficult to imitate, for example in FEA calculations. The properties of bones, cartilages, ligaments, tendons and muscles also depend on a person's age, are non-linear and have a hysteresis, and are influenced by the speed of the deformation. It is therefore not easy to determine the possible injuries occurring in the course of rescue operations involving the use of jump cushions, as they depend on many individual human factors, including the aforementioned mechanical properties.

zarowno w ich konstrukcje, jak i materiaty, z ktorych zostaty wyko-nane. Nalezy przy tym zauwazyc, ze najwyzsze znane dopusz-czalne przeciqzenie, jakie przezyt cztowiek, wynosito niecate 1962 m/s2 i trwato ok. 3 ms. Z biomechaniki wiemy natomiast, ze wtasciwosci mechaniczne kosci, chrzqstek, wi?zadet, sci?-gien i mi?sni, ktore przenoszq sity i momenty w naszym przy-padku pochodzqce od przeciqzen, wynikajq z ich funkcji. Ponadto w zaleznosci od tego z jakq cz?sciq uktadu przenoszenia obciq-zen ciata ludzkiego mamy do czynienia wyst?pujq bardzo zroz-nicowane wielkosci wytrzymalosci [26]. Pod tym wzgl?dem ciato ludzkie to skomplikowany uktad potqczen, niezwykle trudny do zasymulowania np. w obliczeniach MES. Wtasciwosci kosci, chrzqstek, wi?zadet, sci?gien i mi?sni zalezq rowniez od wieku, sq nieliniowe i posiadajq histerez?, a wptyw na nie ma pr?dkosc odksztatcania. Ustalenie ewentualnych obrazen powstatych w wyniku ratowania osob z uzyciem skokochronow nie jest wi?c proste, gdyz zalezy od wielu indywidualnych czynnikow ludzkich, w tym wspomnianych wtasciwosci mechanicznych.

Conclusions

In the study conducted, the g-force values measured were up to 264 m/s2 (which corresponds to approx. 27 g). Such large g-force values can pose a significant risk to the human body, especially if their duration is long.

In each test, the duration of the maximum g-force (exceeding 95% of the maximum value) ranged from 3 to 50 ms. Such a short duration of high g-force values can reduce the risk of serious injuries, but still involves some risks, especially for the spine and the osteoarticular system.

A high value of the g-force and its long duration can have a significant impact on human safety. G-force values above 10 g, 15 g and especially 20 g can result in serious injuries, especially when present for a relatively long time. The initial contact of the dummy with the jump cushion surface did not generate large g-force values, which means that the jump cushions effectively absorbed the kinetic energy by gradually increasing the reaction force and reducing the initial g-force; later, a sudden increase in the g-force was observed, connected to the maximum compression of the jump cushion case.

The g-force values recorded after the first contact of the dummy with the jump cushion surface indicate a dynamic, oscillating properties of the jump cushion which, after absorbing the dummy's energy, does not bounce it off in a way that could cause a repeated increase of its velocity in the upward direction.

Flexibility of a jump cushion determines the absorption of the energy of the fall - a slow decompression and a lack of a clear bounce reduce the risk of secondary injuries caused by the bounce of the body.

The variability of the g-force and its duration, as well as the standard deviations, indicate that the effectiveness of jump cushions in the attenuation of forces depends on many factors, such as the weight of the dropped object, the precise drop height and the specific characteristics of the jump cushion case material.

Jump cushions can still be improved in terms of their absorption properties by modifying their design and the materials from

Wnioski

W przeprowadzonych badaniach uzyskane przeciqzenia wynosity do 264 m/s2 (co odpowiada ok. 27 g). Tak wysokie wartosci przeciqzenia mogq stanowic istotne zagrozenie dla ciata cztowieka, szczegolnie jesli czas oddziatywania jest dtugi.

W kazdej z prob czas trwania maksymalnych przeciqzen (prze-kroczenie 95% wartosci maksymalnej) wynosit od 3 do 50 ms. Tak krotki czas dziatania duzych przeciqzen moze zmniejszac ryzyko ciçzkich urazow, ale nadal niesie zagrozenie, szczegolnie dla krçgostupa/uktadu kostno-stawowego.

Wysokie wartosci przeciqzen i ich dtugotrwate oddziatywa-nie mogq miec istotny wptyw na bezpieczenstwo cztowieka. Przeciqzenia powyzej 10, 15, a szczegolnie 20 g mogq prowa-dzic do powaznych urazow, szczegolnie gdy utrzymujq siç przez relatywnie dtuzszy czas. Zarejestrowane przeciqzenia po pierw-szym zetkniçciu manekina z powierzchni^ skokochronu wskazujq na dynamiczne, oscylacyjne wtasciwosci skokochronu, ktory po absorpcji energii manekina nie odbija go w sposob, ktory mogtby spowodowac ponowny wzrost prçdkosci w gorç.

Elastycznosc skokochronu decyduje o pochtanianiu energii upadku - powolne rozprçzanie i brak wyraznego odbicia zmniej-szajq ryzyko wtornych urazow wynikajqcych z odbicia ciata.

Zmiennosc przeciqzen i czasow ich trwania, jak rowniez wiel-kosc odchylenia standardowego wskazujq, ze skutecznosc sko-kochronow w ttumieniu sit zalezy od wielu czynnikow, takich jak: masa zrzucanego obiektu, doktadna wysokosc zrzutu oraz spe-cyfika materiatu powtoki.

W konstrukcji skokochronow mozna w dalszym ciqgu doko-nywac ulepszen ich wtasciwosci absorpcyjnych, modyfikujqc rozwiqzania konstrukcyjne, jak i materiaty, z ktorych zostaty wykonane, poniewaz korzysci wynikajqce ze stosowania skoko-chronow przewyzszajq ryzyka z nim zwiqzane.

W przysztosci mogq okazac siç niezbçdne badania z mane-kinem o wiçkszej masie, co podyktowane jest tendencjq spo-tecznq do przybierania na wadze oraz nieograniczanie siç do

which they are made, because the benefits resulting from their use exceed the associated risks.

In the future, it may be necessary to conduct studies with heavier dummies, due to the increasing body weight of most members of the public, also without restricting the places where the dummy drops on the upper surface of the jump cushion, which may affect the values of the occurring g-forces.

Literature / Literatura

[1] Scurlock J.T. 1974, US Patent 3,851,730, Inflatable safety cushion system for controlled deceleration from falls of greatheight, https://patentimages.storage.googleapis. com/25/12/59/47561f08f91250/US3851730.pdf [dost^p: 3.11.2024].

[2] Molski S., Kwasniewski J., Gotkowski M., Grzybowski J., Czyz J., Skokochrony jako alternatywne rozwiqzanie wzglq-dem asekuracyjnych siatek bezpieczenstwa do ochrony zbio-rowejpodczas prac na wysokosci, https://winntbg.bg.agh. edu.pl > NTT_tom1_129, https://doi.org/10.7494/978-83-66727-47-2_8. [dost^p: 3.11.2024].

[3] Lorsbach P. Jump rescue apparatus US Patent no. 4875548; 1989. [dost^p: 3.11.2024]. https://patentima-ges.storage.googleapis.com/4e/db/0e/9fedfaa57d70a5/ US4875548.pdf [https://patents.google.com/patent/ EP0317904B1/de?oq=EP0317904B1 [dost^p: 3.11.2024].

[4] Faraj R., Poptawski B., Gabryel D., Kowalski T.,Hinc K. Analyses of the rescue cushion design - sensitivity study w: 7th European Conference on Structural Control Book of Abstracts and Selected Papers, red. J. Holnicki-Szulc, D. Wagg, t. Jankowski, (Warszawa, wydawnictwo Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences, 2022), 138.

[5] Marklund P-O., Nilsson L., Simulation of airbag inflation processes using a coupledfluid structure approach. Com-put Mech 2002;29:289-97, https://doi.org/10.1007/ s00466-002-0341-z.

[6] Xiao Z., Wang L., Mo F., Zhao S., Liu C., Optimal design of pre-triggering airbag system for occupant protection performance during frontal crashes, "Journal of Automobile Engineering" 2018, 233(11), 2850-62, https://doi. org/10.1177/0954407018807330.

[7] Farmer M.E., Jain A.K., Smart automotive airbags: occupant classification and tracking, "IEEE Trans Veh Technol" 2007, 56(1), 60-80, https://doi.org/10.1109/TVT.2006.883768.

[8] Tamura T., Yoshimura T., Sekine M., Uchida M., Tanaka O., A wearable airbag to prevent fall injuries, "IEEE Trans Inf Technol Biomed" 2009, 13(6), 910-4, https://doi. org/10.1109/TITB.2009.2033673.

[9] Zhu H., Yang J., Zhang Y., Dual-chamber pneumatically interconnected suspension: modeling and theoretical analysis, "Mech Syst Signal Process" 2021, 147, 107125, https://doi. org/10.1016/j.ymssp.2020.107125.

innych miejsc upadku na powierzchnie górnq skokochronu, co moze miec znaczenie dla wielkosci oddziatywujqcych przeciqzeñ.

[10] Huh S., Shim D.H., A vision-based automatic landing method for fixed-wing UAVs, "J Intell Robot Syst" 2010, 57(1-4), 217-31, https://doi.org/10.1007/s10846-009-9382-2.

[11] Cadogan D., Sandy C., Grahne M., Development and evaluation of the mars pathfinder inflatable airbag landing system, "Acta Astronaut" 2002, 50(10), 633-40, https://doi. org/10.1016/S0094-5765(01)00215-6.

[12] Faraj R., Poptawski B., Gabryel D., Kowalski T., Hinc K., Adaptive airbag system for increased evacuation safety, "Engineering Structures" 2022, 270, 114853-1-5, https://doi. org/10.1016/j.engstruct.2022.114853.

[13] DIN 14151-3:2024-04 Sprungrettungsgeräte - Teil 3: Sprungpolster 16 - Anforderungen, Prüfung https://dx.doi. org/10.31030/3517953.

[14] Rozporzqdzenie Ministra Spraw Wewn^trznych i Admini-stracji z dnia 31 sierpnia 2021 r. w sprawie szczegotowych warunkow bezpieczenstwa i higieny stuzby strazakow Pan-stwowej Strazy Pozarnej (Dz.U. 2020 poz. 1123, 1610, 2112 oraz 202 poz. 180, 464), https://www.prawo.pl/akty/dz-u-2021-1681,19145487.html [dost^p: 3.10.2024].

[1 5] Jasinski T., Znaczenie ukierunkowanego treningu fizycznego w zwiqkszaniu tolerancji organizmu pilota wojskowego na przyspieszenia +Gz, AWFim. Bronislawa Czecha wKrakowie, „Studia i Monografie" 32, Krakow 2005.

[16] Breszka M.A., Wplyw ukierunkowanego treningu fizycznego pod-chorqzych Lotniczej Akademii Wojskowej na tolerancjq przyspie-szen +G, Rozprawa doktorska, Akademia Wychowania Fizycz-nego Jozefa Pitsudskiego w Warszawie, Warszawa 2022, https://awf.edu.pl/__data/assets/pdf_file/0004/5471 5/M. Breszka_rozprawa_dr.pdf [dost^p: 3.10.2024].

[17] Zotomayora C., Ile przeciqzenia moze wytrzymac prze-ciqtny czlowiek?, https://www.solidsmack.com/pl/fabrica-tion/how-much-g-force-can-an-average-human-withstand [dost^p: 3.11.2024].

[18] Medycyna lotnicza i kosmiczna, Baranski S. (red.), PZWL, Warszawa 1977.

[19] Whinnery J.E., Jackson W.G., Reproducibility of +Gz tolerance testing, "Aviat Space Environ Med" 1979, 50(8), 825-8, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/496752/ [dost^p: 3.11.2024].

[20] Whinnery J.E., Jones D.R., Recurrent+ Gz-induced loss of consciousness, "Aviation, space, and environmental medicine" 1987 58(10):943-947 PMID: 3675465 - europepmc.org.

[21 ] Whinnery J.E., Recognizing+ Gz-inducedloss of consciousness and subject recovery from unconsciousness on a human centrifuge, "Aviation, space, and environmental medicine" 1990 61(5):406-411 PMID: 2350309 - europepmc.org.

[22] Whinnery J.E., Medical considerations for human exposure to acceleration-induced loss of consciousness, "Aviation, space, and environmental medicine" 1991, 62(7), 618-623 PMID: 1898295.

[23] Stoll M., Human tolerance to positive G as determined by the physiological end points, "The Journal of Aviation Medicine" 1956, 27(4), 356-367.

[24] Snyder R.G., Human Impact Tolerance, "SAE Transactions" 1970, 79, 1375-1452, https://doi.org/10.4271/700398.

[25] SAE J211-1:1995.03 Instrumentation for impact test - part 1 -electronic instrumentation [dostçp: 3.11.2024].

[26] 057/BS/MNiSW/2022 Metody badawcze pojazdow pozar-niczych oraz narzçdzi i sprzçtu pozarniczego CNBOP-PIB,

2023 [material niepublikowany].

[27] 057/BS/MEiN/2023 Metody badawcze pojazdow pozar-niczych oraz narzçdzi i sprzçtu pozarniczego CNBOP-PIB,

2024 [material niepublikowany].

[28] Cygan Sz., Biomechanika Inzynierska, Instytut Metrolo-gii i Inzynierii Biomedycznej, Politechnika Warszawska, https://www.docsity.com/pl/docs/biomechanika-inzynier-ska-1/9551591/ [dostçp: 3.10.2024].

JACEK ROGUSKI, PH.D. PROF. OF THE INSTITUTE - focuses in his research work on aspects related to the safety of use of technical equipment in the firefighting sectors and the problems of operation of technical equipment. His current work focuses on issues related to the link between, on the one hand, ergonomics and ergonometry, and on the other hand, the optimization of the processes of operation and reliability of equipment using elements of the theory of reliability and virtual reality, and improving the safety of rescue operations by implementing innovative technologies. He is the author or co-author of a number of articles, monographs and presentations given at conferences in Poland and abroad. His scientific output has been recognized with 19 international and domestic awards granted at invention exhibitions for his research or development works and by his assignment to various functions in scientific committees of 10 international and domestic scientific conferences. He is the co-author of 5 patents and designs.

LESZEK JURECKI, M.SC. ENG. - a graduate of the Department of Mechanical Engineering of the Koszalin University of Technology and a deputy head of the CNBOP-PIB's Laboratory of Fire Protection Units' Technical Equipment. He is the author and co-author of a number of publications on operation studies of fire protection vehicles and equipment. He is also the author and reviewer of CNBOP-PIB's standards in the area of fire protection vehicles and pumps. A researcher on research and development projects in the area of broadly defined fire protection technology. He specializes in the problems of stability and strength of hydraulic lifts, mechanical ladders and jump cushions, as well as the reliability of fire protection equipment. In his laboratory work, he is a specialist in fire protection vehicles, water and foam systems and fire protection pumps, as well as fire protection fittings and equipment.

DR INZ. JACEK ROGUSKI, PROFESOR INSTYTUTU - zajmuje siç naukowo aspektami zwigzanymi z zagadnieniami bezpieczenstwa uzytkowania wyposazenia technicznego w strazy pozarnej oraz problemami eksploatacji urzgdzen technicznych. Obecnie prowadzone prace koncentrujg siç na zagadnieniach zwigzanych z powigzaniem aspektow ergonomii i ergonometrii z optymalizacjg procesow eksploatacji i niezawodnosci sprzçtu z wykorzystaniem elementow teorii niezawodnosci i wirtualnej rzeczywistosci oraz podniesienia bezpieczenstwa dziatan ratowniczych przez wdrazanie innowacyjnych tech-nologii. Jest autorem i wspotautorem szeregu artykutow i monografii oraz wystgpien na konferencjach krajowych i zagranicznych. Dorobek naukowy zostat potwierdzony przyznaniem 19 miçdzynarodowych i krajowych wyroznien na wystawach wynalazczosci wynikajgcych z prowadzenia badan naukowych lub prac rozwojowych oraz petnie-nie funkcji w komitetach naukowych 10 miçdzynarodowych oraz krajowych konferencji naukowych. Wspotautor 5 patentow i wzorow.

MGR INZ. LESZEK JURECKI - absolwent Wydziatu Mechanicznego Politechniki Koszalinskiej, zastçpca kierownika Zespotu Laboratoriow Technicznego Wyposazenia Jednostek Ochrony Przeciwpozarowej CNBOP-PIB. Autor i wspotautor szeregu publikacji z obszaru badan eksploatacyjnych pojazdow pozarniczych i sprzçtu pozarniczego. Ponadto wspotautor i recenzent standardow CNBOP-PIB w obszarze pojazdow i pomp pozarniczych. Wykonawca projektow badawczo-roz-wojowych zwigzanych z szeroko rozumiang technikg pozarniczg. Spe-cjalizuje siç w zagadnieniach statecznosci i wytrzymatosci podnosni-kow hydraulicznych, drabin mechanicznych i skokochronow, a takze niezawodnosci sprzçtu pozarniczego. W pracy laboratoryjnej jest specjalistg z zakresu pojazdow pozarniczych, uktadow wodno-piano-wych i pomp pozarniczych, a takze armatury i sprzçtu pozarniczego.

RYSZARD tYSZCZEK, ENG. - a graduate of the Department of Transportation of the Warsaw University of Technology and a deputy head of the CNBOP-PIB Laboratory of Fire Protection Units' Technical Equipment. A researcher on research and development projects in the area of fire protection technology. His research focuses on the problems of stability and strength of mechanical ladders, as well as jump cushions and lifting airbags. In his laboratory activities, he is a specialist in fire protection vehicles, water and foam systems and fire protection pumps, as well as technical equipment used by firefighters and rescue services.

KRZYSZTOF CYGAÑCZUK, PH.D. ENG. - completed his graduate studies at the Szczecin University and doctoral studies at the War Studies University in Warsaw, as well as post-graduate studies in the field of foreign service at the National Defence Academy, studies in data protection and information security at the Cardinal Stefan Wyszyñski University in Warsaw and studies in crisis management at the NATO Defence College in Rome and the NATO School (3 x Oberammergau). He is an assistant processor at the Department of Research Studies and Scientific Projects at the CNBOP-PIB in Józefów. He is the author and co-author of more than 30 scientific papers in the field of environmental engineering and security studies. He has participated in many international and domestic scientific conferences as member of scientific committees. A representative of Technical Committee no. 176 for Military Technology and Supply at the Polish Committee for Standardization.

INZ. RYSZARD tYSZCZEK - absolwent Wydziatu Transportu Poli-techniki Warszawskiej, zast^pca kierownika Zespotu Laboratoriow Technicznego Wyposazenia Jednostek Ochrony Przeciwpozarowej CNBOP-PIB. Realizator projektow badawczo-rozwojowych w obszarze techniki pozarniczej. Zajmuje si§ tematyk^ zwi^zan^ ze statecznosci^ i wytrzymatosci^ drabin mechanicznych, a takze prowadzi dziatalnosc w dziedzinie skokochronow i poduszek podnoszgcych. W dziatalnosci laboratoryjnej jest specjalist^ z zakresu pojazdow pozarniczych, ukta-dow wodno-pianowych i pomp pozarniczych, a takze wyposazenia technicznego stosowanego przez straz pozarng i stuzby ratownicze.

DR INZ. KRZYSZTOF CYGANCZUK - ukonczyt studia magisterskie na Uniwersytecie Szczecinskim oraz studia doktoranckie w Aka-demii Sztuki Wojennej w Warszawie, a takze studia podyplomowe z zakresu stuzby zagranicznej w Akademii Obrony Narodowej, ochrony danych i bezpieczenstwa informacji na Uniwersytecie Kar-dynata Stefana Wyszynskiego w Warszawie oraz zarzgdzania kry-zysowego w NATO Defence College (Rzym) i NATO School (3 x Oberammergau). Jest adiunktem w Dziale Prac Studialnych i Projektow Naukowych w CNBOP-PIB w Jozefowie. Autor i wspotautor ponad 30 artykutow naukowych w dziedzinie inzynierii srodowiska oraz nauk o bezpieczenstwie. Uczestnik wielu konferencji naukowych w forma-cie mi^dzynarodowym i krajowym petnigcym funkcje w komitetach naukowych. Przedstawiciel Komitetu Technicznego nr 176 ds. Techniki Wojskowej i Zaopatrzenia w Polskim Komitecie Normalizacyjnym.