Studio di un sistema per la protezione del collo dei piloti

One of the most dangerous consequences of a road accident is a cervical spine injury; this kind of lesion can be severe and even mortal. However, it is very difficult to find a way to protect it properly. In car racing it has been introduced the HANS® collar in order to reduce cervical spine damages, thanks to the constraint between the driver and the car granted by seat belts. Similar devices can’t be used for motorcyclists because of the difference or the lack of this constraint. This condition represents the most affecting problem in designing a suitable protection. Moreover the HANS® collar isn’t effective in the transversal direction because of its lack of protection. The aim of this study is the definition of some design parameters for a new cervical protection device. The main aim of the studied device is the reduction of relative translation and extra rotation between cervical spine vertebrae. This study provides the validation of the dummy multibody model using the data collected in easily reproducible experimental tests in order to guarantee its biofidelity. Then it was added the prototype multibody model, was defined the requested design parameters and were simulated different impact scenarios; with the gathered data was performed an evaluation of the designed device effectiveness.

Una delle conseguenze più pericolose che si possono riscontrare in seguito ad un incidente stradale è la lesione del rachide cervicale. Lesioni in questa zona sono spesso serie, se non addirittura mortali. Ciononostante, la protezione fornibile a questa parte del corpo è carente, in quanto costituisce una sfida i cui esiti sono frequentemente incerti. Nelle competizioni automobilistiche è stato introdotto il collare HANS® con lo scopo di ridurre i danni alla colonna cervicale sfruttando il collegamento tra il pilota e la macchina garantito dalle cinture di sicurezza. Un dispositivo basato sul medesimo principio di funzionamento non è efficace per la protezione del motociclista a causa della differenza, se non della mancanza, del vincolo che lo lega al motociclo. Inoltre, uno dei difetti del collare HANS® è la mancanza protezione offerta in direzione trasversale. Questo lavoro di tesi ha lo scopo di determinare alcuni parametri costruttivi del prototipo di un nuovo tipo di dispositivo per la protezione del rachide cervicale; lo scopo principale del dispositivo oggetto di studio è quello di prevenire deleterie traslazioni e sovrarotazioni relative tra le vertebre della colonna cervicale. Si è partiti dalla validazione del modello multibody del manichino utilizzando prove sperimentali facilmente riproducibili, in modo da garantire la fedeltà del modello stesso nei suoi successivi utilizzi. In seguito è stato aggiunto il modello multibody del prototipo e, mediante simulazioni numeriche di diversi scenari d’impatto, si è pervenuti alla definizione dei principali parametri costruttivi ed ad una valutazione dell’efficacia del dispositivo ideato.