Fotballhjelm - Football helmet
Den fotball hjelm er et stykke av beskyttende utstyret som brukes hovedsakelig i grillrist fotball . Den består av et hardt plast skall med tykke polstring på innsiden, en ansiktsmaske laget av ett eller flere plastbelagte metallstenger, og en hakestropp. Hver posisjon har en annen type ansiktsmaske for å balansere beskyttelse og synlighet, og noen spillere legger til polykarbonatvisir i hjelmene, som brukes til å beskytte øynene mot blending og støt. Hjelmer er et krav på alle nivåer i organisert fotball, bortsett fra variasjoner som ikke er taklinger som flaggfotball . Selv om de er beskyttende, kan og gjør spillerne fortsatt hodeskader som hjernerystelse .
Fotballhjelmer har endret seg dramatisk med moderniseringen av sporten for å lette teknologiske endringer og for å forbedre sikkerheten til spillet. Til tross for lavere skader, er alvorlige traumer i hodet fremdeles vanlige, og å bestemme konsekvensene av disse traumene er et aktivt forskningsområde. I tillegg til den akutte bekymringen for traumatiske hjerneskader , som hjernerystelse , har studier funnet at spillere øker risikoen for langsiktige problemer som kronisk traumatisk encefalopati (CTE). Fotballhjelmer presenterer en unik designutfordring fordi, i motsetning til sykkelhjelmer , som kastes ut etter et enkelt treff, må fotballhjelmer tåle flere slag.
Historie
Oppfinnelse
En av de første forekomstene av fotballhodeplagg dateres til 1896 da Lafayette College halvback George "Rose" Barclay begynte å bruke stropper og øretelefoner for å beskytte ørene. Det er ikke sikkert hvem som oppfant fotballhjelmen. Mange kilder gir æren for opprettelsen av hjelmen til James Naismith , mens andre kilder krediterer US Naval Academy Midshipman Joseph M. Reeves (senere for å bli "Father of Carrier Aviation"), som hadde en beskyttelsesinnretning for hodet laget av føflekkskinn for å la ham spille i 1893 Army - Navy -spillet . Reeves hadde blitt informert av en marinelege om at et nytt spark mot hodet hans ville resultere i "øyeblikkelig galskap" eller til og med død, så han ga en skomaker fra Annapolis i oppdrag å lage en hjelm av skinn. Senere ble hjelmer laget av polstret skinn og lignet flygerhjelmer eller moderne scrum -caps . I hvert fall i profesjonell fotball var de valgfrie. Noen National Football League- spillere, særlig Hall-of-Famer Bill Hewitt , spilte hele eller det meste av karrieren uten hjelm.
Tidlige år
En nyvinning fra begynnelsen av 1900 -tallet var herdet skinn. 1917 markerte første gang hjelmer ble hevet over hodet i et forsøk på å lede slag bort fra toppen av hodet. Øreflapper hadde også sitt fall i denne perioden ettersom de hadde liten ventilasjon og gjorde det vanskelig for spillerne å høre. 1920 -årene var første gang hjelmer ble mye brukt i fotballsporten. Disse hjelmene var laget av skinn og hadde litt polstring på innsiden, men polstringen var utilstrekkelig og ga liten beskyttelse. I tillegg manglet de ansiktsmasker. Som et resultat var skader svært vanlige. Tidlige hjelmer absorberte også mye varme, noe som gjorde dem veldig ubehagelige å ha på.
.JPG)
I 1939 begynte Riddell Company i Chicago, Illinois, å produsere plasthjelmer fordi det følte at plasthjelmer ville være tryggere enn de som er laget av skinn. Plast ble funnet å være mer effektivt fordi det holdt sin form da full kollisjonskontakt oppstod på et skuespill. Disse hjelmene var også mye mer komfortable og hadde mer polstring for å dempe hodet i et slag. Med plasthjelmen fulgte en ansiktsmaske av plast, som gjorde at hjelmen kunne beskytte hele hodet. På midten av 1940-tallet var det nødvendig med hjelmer i NFL . De var fremdeles laget av skinn, men med forbedrede produksjonsteknikker hadde de antatt sin mer kjente sfæriske form. NFL tillot opprinnelig enten hjelmer av plast eller skinn, men i 1948 forbød ligaen plasthjelmen, og vurderte at hardplastmaterialet var en skaderisiko. NFL opphevet plasthjelmforbudet etter bare ett år i 1949, og i 1950 hadde plasthjelmen blitt universell i den ligaen.
Innføring av avanserte materialer
På 1950 -tallet avsluttet introduksjonen av polymerer lærhjelmtiden. Den siste produsenten av lærhjelm, MacGregor, sluttet å produsere lærhjelmer på midten av 1960-tallet. NFL anbefalte også ansiktsmasker for spillere i 1955, noe som reduserte antall ødelagte neser og tenner, men nødvendiggjorde også nye regler som forbyr motspillere å ta tak i ansiktsmasken. Ved varierende beretning var enten Pat Studstill eller Garo Yepremian den siste som ga avkall på ansiktsmasken; blant ikke-sparkere var Tommy McDonald den siste som gjorde det.
Nyere design
I 2002 ga den amerikanske fotballutstyrsprodusenten Riddell ut en ny design av hjelm kalt Revolution som svar på en hjernerystelse. I tillegg har Riddell nylig kommet ut med en ny design av hjelmer, Riddell Speed Flex. Denne hjelmen kom ut i 2014. Denne nye hjelmen bruker elementer av Riddells eldre hjelmer, 360 og revolusjonen, som Side Impact Protection og All Points Quick Release ansiktsmaske festesystem.
Kravet om en sikrere hjelm fikk Schutt Sports til å kunngjøre ankomsten av en neste generasjons hjelm, ION 4D, som inkluderte en integrert ansiktsvern. Denne nye ansiktsbeskyttelsesdesignen har støtdempende "Energy Wedges" som reduserer slagkraften på ansiktsvernet. Høgskoleteam som bruker hjelmen inkluderer Air Force , Penn State og Virginia . Schutt har også skilt mellom deres universitetshjelmer og ungdomshjelmer. Universitetshjelmene fra Schutt er laget med polykarbonat, som er en veldig sterk polymer designet for å ta større treff. Schutt ungdomshjelmer imidlertid; er laget av ABS, som er et lettere materiale, beregnet på barn som ikke treffer like kraftig.
Nylig har en helt ny type hjelm spilt inn. Vicis er et nytt selskap som produserer hjelmer som har et mykere ytre lag. Det mykere laget absorberer mer energi fra støt. I tillegg har hjelmens innside også et skumlignende stoff som absorberer energi og forbedrer komforten.
Moderne hjelmkomponenter
Ytre skall
Hjelmens ytre skall har endret seg betydelig gjennom NFLs historie. På 1920 -tallet hadde fotballhjelmer eksteriør i mykt skinn, mens de i dag har eksteriør av polykarbonat . Den første støpte polykarbonathjelmen dukket opp i NFL i 1986. Dagens hjelmer har vanligvis polykarbonatskall i størrelsesorden 3,35 mm. Det harde ytre skallet beskytter hodet mot lokale støt ved å delokalisere kraften, slik at belastningen kan absorberes av de andre elementene.
Polykarbonater er ideelle materialer for ytre skall fordi de er lette, tøffe og har god slagfasthet, selv i ekstreme temperaturer. Polykarbonater refererer til en familie av termoherdede polymerer som er flittig brukt i produksjonen, på grunn av deres mekaniske ytelse og lette produksjon.
Den estetiske utformingen av det ytre skallet har blitt sentral for teamets uniform og image.
Energiabsorberende elementer
Ytelsen til en fotballhjelm er basert på dens evne til å redusere kraften mot hodet fra et slag. En hjelm reduserer toppkraften som overføres til hodet ved midlertidig lagring eller spredning av slagkraft.
De primære energiabsorberende elementene er kompresjonssjokk og støtdemper, mens de sekundære elementene er komfortputer. Materialene som brukes til å bygge disse komponentene og deres dimensjoner varierer i hjelmen. Designet tar hensyn til en spillers komfort og spesifikke posisjon, samt målet om å beskytte de mest følsomme områdene i hodet og områder der store treff er vanligst.
Fordi fotballhjelmer må tåle flere kollisjoner, må hjelmmaterialene gå tilbake til sin opprinnelige form etter hvert treff. Polstermaterialer må ha lav tetthet for å gjøre hjelmen behagelig og praktisk uten å ofre energiabsorpsjon. De fleste fotballhjelmer er laget av polyuretan eller nitrilskum, fordi de holder krafttoppen under belastningen som anbefales for hodet (1,5MPa) uten å deformeres, samtidig som de er relativt lette og enkle å produsere.
For å forstå hvorfor disse polyuretan- eller nitrilskumene er ideelle for fotballhjelmer, er det nyttig å gå gjennom egenskapene til disse materialene. De kan alle i stor grad kategoriseres som viskoelastisk skum. Når en belastning påføres denne typen materialer, er det tre hovedområder for deformasjon: lineær elastikk, platå og fortetting. I den lineære elastiske regionen deformeres et materiale reversibelt i forhold til ungenes modul eller stivhet. I platåregionen begynner skummet å kollapse, og dette er også en type gjenvinnbar deformasjon. Når materialet når sitt fortettingsområde begynner det å endre sin interne struktur permanent og kan ikke gå tilbake til sin opprinnelige form. Fordi fotballhjelmer brukes gjentatte ganger, måtte de utformes, slik at belastningen forblir i elastikken eller platåområdet. Arealet under kurven i spenningsbelastningskurve (vist i figuren til høyre) representerer energien som absorberes. Skum bør belastes nøyaktig, slik at de absorberer energi uten permanent fortetting.
I viskoelastiske materialer endrer det elastiske området sin form avhengig av belastningshastigheten, noe som betyr hastigheten materialet deformeres, eller mer praktisk, treffets hastighet. Generelt, når materialet blir anstrengt raskere, er det stivere, så det deformeres mindre. Beskyttelsesgraden fra hjelmen avhenger av treffets hastighet, og ytelsen er dårlig for de raskeste og tregeste treffene. Luftlommer, selv om de absorberer litt energi selv, hjelper også hjelmene til å prestere bedre i treff med svært høy og lav hastighet. Luftekamre har ventilasjonssystemer, så volumet og geometrien til luftkamrene er dynamisk, noe som bidrar til å dempe den viskoelastiske effekten.
Opprinnelsen for luftlommer kom fra Vin Ferrara, en tidligere Harvard quarterback. En natt var Ferrara på utkikk etter et aspirin da han så en sprutflaske i medisinskapet sitt. Da han pumpet den og slo den, innså han at flasken tål slag av forskjellige krefter. Ferrara kom på ideen om å omslutte fotballhjelmer med en rekke oppblåsbare lommer for å dempe slagene en fotballspiller får og redusere hjernerystelser.
Skummet i fotballhjelmer brytes ned over tid, og denne prosessen blir ofte oversett i sikkerhetsmodellering. Spesielt for ungdomslag blir hjelmer gjenbrukt i løpet av mange år, noe som setter spillerne i fare siden de er mindre beskyttet enn ellers forventet.
Visirer
Et nyere tillegg til fotballhjelmen er visiret eller øyeskjoldet, som er festet på ansiktsmasken for å beskytte spillere mot gjenskinn eller øyeskader, for eksempel stikk. Det antas at den første spilleren som brukte et beskyttende visir var Mark Mullaney fra NFLs Minnesota Vikings i 1984, for å beskytte en helbredende øyeskade. De beste produsentene av visir er Nike , Oakley , Under Armour og SHOC, med Leader som den første som kom ut med et visir/skjold for den tidligere Chicago Bears quarterback Jim McMahon (som trengte visiret på grunn av en øyeskade i barndommen). Mens visirene til Mullaney og McMahon var tonet, var de fleste tidligere visirene klare eller røkt, men de tilbys nå i en rekke stiler som spenner fra blått, gull, svart, regnbue, sølv eller rav. Videregående og tisse-ligaer forbyr alle unntatt klare visirer. Denne regelen ble vedtatt slik at treningspersonell og trenere enkelt kan se en spillers ansikt og øyne ved alvorlig skade, for å se om spilleren er bevisst. NCAA forbød bruk av tonede visirer av samme grunn, og NFL har også fulgt etter. Imidlertid kan spillere med øyeproblemer fortsatt få spesiell tillatelse til å bruke tonede visirer, noen bemerkelsesverdige eksempler er LaDainian Tomlinson og Chris Canty. Den XFL lar spillere slitasje farget og dekorert visir.
Sensorer
Hjelmsjokk dataloggere og støtdetektorer overvåker påvirkninger en spiller mottar, for eksempel slagets kraft og retning. Hvis kraften registrert av sensorene er over 100 Gs, signaliserer det en mulig hjernerystelse. Noen spillere vil oppleve opptil 2000 av disse potensielle hjernerystelsene hvert sesong. Disse dataene analyseres deretter av leger.
Nylig har noen selskaper gitt ut hjelmer med sensorer som sender varsler når en spiller kan ha opplevd en alvorlig innvirkning. Målet er å kunne oppdage hjernerystelse så snart de skjer for å få spillere øyeblikkelig medisinsk behandling.
Kontrovers har omgitt bruken av sensorer i NFL. Selv om nesten alle er enige om at intensjonene er prisverdig, er det bekymring for kvaliteten på dataene og for personvernet til personlige helsejournaler. I løpet av 2013 -sesongen testet to navngitte NFL -lag akselerometre , men bruken ble suspendert etter rettssaken. Ligaen håper å gjeninnføre sensorene når spørsmålene om personvern og datakvalitet er behandlet.
Likevel har sensorer allerede blitt brukt for å forbedre spillets sikkerhet. Ved å bruke data som han samlet inn under en pilotstudie, viste Kevin Guskiewicz at kickoff -retur er den farligste delen av spillet. Resultatene hans var overbevisende nok til å overbevise NFL om å flytte kickoff-linjen fem meter frem til 35-yardlinjen, med den hensikt å øke antall touchbacks , et tryggere spill.
Hodesett
To Ohio -oppfinnere, John Campbell og George Sarles, utviklet et headset for Cleveland Browns -trener Paul Brown, slik at han kunne radiospille til quarterback George Ratterman. Den ble forbudt kort tid etter den første bruken i 1956 (etter at Browns hadde spilt tre førsesongkamper med radioen). NFL godkjente bruk av hodesett for alle NFL -lag i 1994.
NFL -regler sier at alle hjelmer utstyrt med headset må ha en synlig grønn prikk på baksiden. Noen ganger i 2006 ble innehaveren på forsøk på feltet beskjed om å trekke opp og kaste eller løpe i siste sekund på grunn av en endring trenerne så på banen. I følge NFL ga dette lagene en "urettferdig fordel". De nye reglene gir hvert lag beskjed om hvem som har et headset og hører stykkene som blir kalt.
Ansiktsmasker
.jpg)
En-ansiktsmasken var en gang vanlig, men bruken har blitt erstattet i profesjonell og amatørsport. For eksempel har det vært ulovlig i National Football League siden 2004 , men en bestefar -klausul tillot spillere som hadde masken før 2004 å fortsette å gjøre det resten av karrieren. Ingen nåværende profesjonell spiller bruker for øyeblikket en slik ansiktsmaske; den siste spilleren som gjorde det var Scott Player , som sist spilte profesjonelt i 2009.
Vanligvis var det bare på midten av 1980-tallet bare stedfortredere og spillere i profesjonell fotball i Canada og USA som brukte ansiktsmasken med ett tak, et bemerkelsesverdig unntak var quarterback Joe Theismann .
Enstangen hadde to forskjellige varianter. Standard ettstang var laget av nylon eller annen hard plast og ble boltet fast på begge sider av hjelmen rett foran ørehullene. Det var en "snub" -versjon som ikke strakk seg så langt ut foran hjelmen som standarden.
Ansiktsmasker for fotballhjelmer i dag er multibar, med minst to barer. Multibar -ansiktsmasker er vanligvis konstruert av metall, for eksempel titan, rustfritt stål eller oftest karbonstål. Hver ansiktsmaske er belagt med Polyarmor G17, et pulverlakk som er motstandsdyktig mot slag og korrosjon. Polyarmor er et termoplastisk belegg som brukes på en rekke overflater. Noen organisasjoner kjøper nye ansiktsmasker hver sesong, mens andre får utstyret sitt renovert.
Forskrift
NOCSAE -sertifisering
På plass regler for NFL, NCAA og fotball på videregående skole krever at alle hjelmer er sertifisert av National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment . Avhengighet av NOCSAE -sertifisering har blitt kritisert av flere grunner, inkludert at organisasjonens kontroll av utstyrsprodusenter forårsaker en interessekonflikt, tester data som fokuserer på hodeskallbrudd i stedet for hjernerystelser, og unnlatelse av å ta hensyn til ny forskning.
Den vanligste NOCSAE -testen er drop -testen (utviklet 1973). Denne testen bruker et 13-pund dummyhode fullt av sensorer og et gelatinemateriale. Hodet og hjelmen faller fra en høyde på 60 på en av de seks NOCSAE -spesifiserte stedene på hjelmen. Disse stedene inkluderer front, bak, venstre side, høyre side, høyre boss og venstre boss. Sensorene i dummyhodet måler mengden kraft som hodet opplever. NOCSAE har visse forskrifter, for eksempel topp alvorlighetsindeksen kan aldri overstige 1200 SI. Hvis en hjelm ikke oppfyller disse kravene, klarer de ikke NOCSAE -falltesten.
Aktuell forskning
Sikkerhetsforskning
Det har vært betydelig undersøkelse/forskning angående hodeskader i fotball, så vel som fotballhjelmdesign de siste årene. Kevin Guskiewicz , professor ved University of North Carolina og MacArthur -stipendiat , har i mange år forsket på hjernerystelser i fotball i alle aldersgrupper. Han har utstyrt UNC fotballhjelmer med akselerometre for å måle slag og hjernerystelse. Også NFL har tildelt over $ 1,6 millioner i idrett medisinsk forskning, nesten $ 1 million av dem har vært mot hjernerystelse forebygging. All denne forebyggingsforskningen har fått fotballhjelmprodusenter til å utvikle sikrere produkter. En felles innsats mellom Virginia Tech og Wake Forest har testet nåværende fotballhjelmer og gitt dem årlige karakterer siden 2011. På en skala fra 5 stjerner ble bare én hjelm tildelt en 5 i 2011. I 2012 ble det tildelt ytterligere to hjelmdesigner 5 stjerner.
Noen forskere har funnet det kontraintuitive resultatet at bruk av hjelmer faktisk øker sjansen for skade, og derfor anbefaler de spillere tidvis å trene uten hjelm. Da harde skall først ble introdusert, økte faktisk antallet hodeskader fordi spillerne hadde falsk trygghet og gjorde farligere taklinger. University of New Hampshire deltar i en studie der noen spillere trente to ganger i uken uten hjelmer. På slutten av sesongen traff de som trente to ganger i uken uten hjelm 30% mindre på hodet. Denne forskningen antyder at modernisering av beste praksis i spillet kan ha flere fordeler enn å forbedre materialene i hjelmen.
Materialdesign
Vijay Gupta, professor ved UCLA, har forsket og produsert en spesiell polymer som hvis den legges til som et lag på innsiden av fotballhjelmer kan gi opptil 25% reduksjon i g-kreftene en spiller ville oppleve. Denne reduksjonen av krefter vil gi en tilsvarende reduksjon av sannsynligheten for at en spiller får hjernerystelse fra de samme treffene.
Det arbeides også med å forbedre utvalget av energiabsorberende materialer i fotballhjelmer. Noen forskere bruker beregningsmetoder for å sortere gjennom biblioteker med kjent materiale. Andre utvikler helt nye skum eller ved å lagre eksisterende skum for å lage en kompositt som absorberer energi bedre.
Skum har en tendens til å være stivere ved lavere temperaturer. Forskere ser for tiden på måter å minimere temperaturpåvirkningen på skumstivhet for å gi spillerne maksimal beskyttelse i all slags vær.
Et spesielt selskap som har gjort store fremskritt er Windpact, som har en ny type skum som de kaller "skum i en kollisjonspute", eller "Crash Cloud", som komprimeres når energi absorberes og sprer energien gjennom slagventiler deretter raskt blåser opp igjen. Nåværende skum er begrenset av visse faktorer som påvirker nytten av skummet, som er den begrensede mengden plass inne i en hjelm. Hjelmer kan ikke være for store eller for innsnevrende for spilleren, så det må finnes en balanse mellom ytelse og sikkerhet. En annen begrensning er at ikke hvert treff er lik et annet. Skum inne i dagens hjelmer fungerer best når de støtes direkte og er ikke best på treff som kommer fra forskjellige vinkler eller "rotasjonspåvirkninger".
Crash Cloud -enheter kan enten erstatte polstring i hjelmene som allerede er tilstede eller linje innsiden av hjelmen ved siden av polstringen som allerede er der. Crash Cloud -skum kan kontrollere luftstrømmen for å dekke visse applikasjons behov. Dette kan være nyttig sammenkoblet med data som blir samlet om typer treff som visse posisjoner i fotball opplever. Ulike posisjoner blir truffet annerledes og på forskjellige områder, så justering av hjelmen for å møte den posisjonen er det forskningen går mot nå.
Under testing tok Windpact en av de ledende hjelmfotballhjelmprodusentene, Riddell, og tok en av hjelmene sine for å implementere Crash Cloud -teknologi inne i den. Før du la til Crash Cloud, rangerte den vanlige Riddell -hjelmen som nummer 18 i beskyttelse sammenlignet med andre hjelmer. Med Crash Cloud gikk den totalt #3. Dette er uten å endre hjelmenes design, bare ved å legge til det som allerede finnes.
Treffsimulering
Nyere forskning har begynt å vurdere testene som er spesielt brukt for å lage det sikreste fotballutstyret. I 2015 gjennomførte David Camarillo ved Stanford en studie som antydet at fotballhjelmtester ikke tok hensyn til forsinkelsen mellom skadefremkallende hjernebevegelse og stresspåvirkning.
Nevrovitere ved Ohio State University lanserte baseball fra luftkanoner på fotballhjelmer for å simulere et spark eller slag i hodet, for eksempel en takling. Det ble funnet at hjelmene kunne tåle 2500 Newton eller omtrent 562 kilo kraft.
Designparametere for fotballhjelmer har tradisjonelt vært basert på modeller med lineær akselerasjon. Denne virkningsmåten er mer enkel å studere og matcher designberegninger, for eksempel kadaverskallbrudd. Pågående forskning er fokusert på å forstå rotasjonskrefter på fotballhjelmer og hvordan man designer for mer realistiske, ikke-sentrosymmetriske krefter.
Logo -visning
National Football League
I 1948 var Los Angeles Rams det første NFL -laget som la logoer på hjelmer; den grunnleggende "rams horn" -logoen på hjelmen har stort sett vært den samme, bortsett fra farge, siden. Gjennom NFL -sesongen 2019 er Cleveland Browns de eneste gjenværende NFL -lagene som ikke bruker noen form for en hovedlogo på hjelmene. De Pittsburgh Steelers er den eneste NFL team som setter sin logo på bare én side av hjelmen (høyre side). Først var dette et midlertidig tiltak fordi Steelers ikke var sikre på at de ville like logoen på en helhjelm. De ville teste dem før de gikk ut. På grunn av interessen ved å ha logoen på bare den ene siden av hjelmene og også på grunn av lagets nye suksess, bestemte Steelers seg for å forlate hjelmen permanent. The Cincinnati Bengals , etter å ha brukt en "Bengals" ordmerke for en hjelm logo gjennom 1980 sesongen, har brukt en tiger-stripe mønster i stedet for en logo siden 1981.
Se også
Referanser
Merknader
Kilder
- Albergotti, Reed og Wang, Shirley S. "Er det på tide å ta av fotballhjelmen?" The Wall Street Journal (11. november 2009)
- Bhattacharji, Alex. "Hjelmhistorie" Sports Illustrated for Kids (oktober 1996)
- Copeland, Michael V. "Crash Pad" Fortune International (8. februar 2010) s.8
- Schwartz, Alan. "Hjernerystelse- New Football Helmet Design" The New York Times (27. oktober 2007)
- Tucker, Andrew M. "Fotballspillere hodeskader" House Judiciary FDCH Congressional Testimony (28. oktober 2009)
- Zarda, Brett. Populærvitenskap "Butting Heads" (september 2007)