야구용 헬멧의 안전기능에 관한 연구

Abstract

Baseball helmet must have proper strength and absorbs kinetic energy in order to protect the head. The purpose of this was to identify whether the helmet perform adjustably the protecting ability or not. To know about the helmet's protecting ability, three kinds of experiment carried out. In the first experiment to find out the limit of displacement at each point (front, rear, right side, left side) were measured under the static load by magnetic dial gauge. In the second one to learn about absorption ability, impact force when rigid body falls freely onto the helmet from the height of 0.5m and 1.0m was calculated in the from of electric energy using the 5G vibration accelerator attached to the top, earpart of inside of helmet. Thirdly natural frequency was calculated to test the characteristic of helmet by the principle of Lissajous Diagram. The results turned out as follows. 1) Displacement of helmet was largest at rear point and that at earpart was smaller than right side. 2) Absorption ability was better at the earpart than at top. 3) Natural frequency of sample A was 8.0 Hz, and the of B 12.0 Hz. To sum up above results suggested a few points. To begin with the design of helmet was modestly good now that during baseball games frequency of being hitted by ball is highest at the earpart. And strength of baseball helmet proved to be very lower than that of other helmets.;야구용 헬멧이 두부를 보호하는 기능을 수행하기 위해서는 적절한 강도를 가지고 공이 갖는 운동에너지를 흡수해야 한다. 이 연구는 헬멧의 보호능력을 검사하여 좀 더 안전한 헬멧개발에 필요한 자료를 제공하는데 목적이 있다. 이러한 목적을 수행하기 위해 3가지 실험을 하였다. 먼저, 헬멧의 부위별(앞, 뒤, 오른쪽 측면, 왼쪽 측면)강도를 알아보기 위하여 정적부하하에서 마그네틱 다이얼 게이지를 이용하여 극한에 이르기까지의 변위를 찾았다. 두번째 실험은 에너지의 흡수력을 알아보기 위하여 헬멧안쪽의 위와 귀마개부위에 5 G의 진동가속도계를 부착하여 0.5 m와 0.1 m의 높이에서 1.4 ㎏의 강체를 떨어뜨렸다. 이때 헬멧이 받는 충격량을 전기적 에너지로 산출하였다. 세번째 실험은 헬멧의 특성을 알아보기 위하여 Lissajous Diagram의 원리로 고유진동수를 측정하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 변위는 뒷부분에서 가장 크며, 귀마개 부분이 오른쪽 옆보다 작았다. 2. 에너지 흡수력은 윗부분보다 귀마개 부위가 더 좋다. 3. 제품A(F.R.P)의 고유진동수는 8.0 ㎐이고, 제품B(A.E.S)의 고유진동수는 12.0 ㎐ 이다. 이러한 결과로 부터 몇가지 점을 지적할 수 있다. 야구경기에 있어서 헬멧의 귀마개부위에 공이 맞는 빈도가 가장 많은데 귀마개부위에서 에너지 흡수력이 좋은 것으로 보아 헬멧의 디자인에는 별 다른 문제가 없다. 그러나 야구용 헬멧은 다른 헬멧에 비해 강도가 낮다.