Daleka droga od „czapki” do kasku | Kaski Motocyklowe

W dyskusji o tym, kto pierwszy wymyślił kask, pojawia się już Gottlieb Daimler, wynalazca dwukołowego pojazdu z silnikiem spalinowym – pierwszego motocykla. W 1885 r. zaproponował, by jego konstrukcję prowadzić w skórzanym, ochronnym nakryciu głowy. Swoje trzy grosze do historii kasków motocyklowych dołożył ponad sto lat temu dr Eric Gardner, brytyjski lekarz, do którego już wtedy średnio co dwa tygodnie trafiali motocykliści z urazami głowy. Wpadł wówczas na pomysł czapki z płótna, utwardzanej szelakiem – rodzajem naturalnej żywicy pozyskiwanej z wydzieliny owadów (dziś spotykanej w hybrydowych lakierach do paznokci). Nietrudno się domyślić, że owa skorupa nie była zbyt wytrzymała. Jednak patrząc z perspektywy początku poprzedniego wieku, gdzie na głowie motocyklisty lądował co najwyżej kaszkiet, twarda czapka Gardnera była rewolucją.

Thomas Edward Lawrence zmarł 19 maja 1935 r. po sześciu dniach spędzonych w szpitalu, nie odzyskawszy przytomności po wypadku, do którego doszło niedaleko Wareham. Na wąskiej drodze próbował uniknąć potrącenia chłopców na rowerach. Jego Brough Superior SS100 wypadł z drogi, a kierowca został wyrzucony ponad kierownicą. Ponieważ nie używał kasku, w wypadku odniósł poważne obrażenia głowy.

Pożyteczne dramaty

Drugiej rewolucji dokonał brytyjski związek motorowy – Auto-Cycle Union, który zarządził, że w organizowanych przez niego wyścigu na wyspie Man w 1914 roku kask ma być obowiązkowym wyposażeniem zawodników. Nie spotkało się to z entuzjazmem motocyklistów, ale nakaz ACU okazał się zbawienny: kask miał okazję się wykazać, ratując życie zawodnika.

Mimo udowodnienia swojej przydatności, ochrona głowy nie stała się popularna i na drogach czy podczas zawodów widywano ją sporadycznie. Dopiero tragiczny wypadek motocyklowy Thomasa Edwarda Lawrence’a, brytyjskiej legendy i bohatera I wojny światowej (znanego jako Lawrence z Arabii), archeologa, żołnierza i pisarza, zwrócił uwagę opinii publicznej na temat ochrony głowy kierowców jednośladów.

Po raz kolejny swój wkład na tym polu wniósł medyk – dr Hugh Cairns. Analizując stan pacjentów po wypadkach motocyklowych, opracował kask o nowej konstrukcji. W ten sposób powstał pierwszy „orzeszek” z warstw gumy i korkowca. Wynalazek doceniła brytyjska armia i wyposażyła w to rozwiązanie swoich motocyklistów. „Orzech” w kolejnych wcieleniach rządził do 1953 roku, kiedy profesor C.F. Lombard z Uniwersytetu Południowej Karoliny opracował wzór kasku otwartego z twardą skorupą z włókna szklanego, piankowym wypełnieniem i miękką wyściółką.

W tym samym roku Roy Richter, konstruktor i kierowca wyścigowy, stracił dwóch bliskich przyjaciół, którzy zmarli w wyniku urazów głowy po wypadku na torze. Niefortunne zdarzenia pchnęły go do założenia firmy Bell Helmets i skorzystania z projektu Lombarda. Tak powstał pierwszy kask motocyklowy, absorbujący siłę uderzenia – Bell 500. Jego współczesna wersja wciąż jest w ofercie firmy! Natychmiast stał się standardem w sporcie motorowym. Niestety, dopiero w latach 60. takie kaski zaczęły się pojawiać na ulicach.

W 1963 r. rynek poszerzył się o pierwszy kask integralny – także dzieło Bella – model Star. Konstrukcja czerpała z rozwiązań używanych w kaskach pilotów i podobno także kosmonautów. To, co z pewnością łączyło Stara z kaskami lotniczymi i kosmicznymi, to wysoka cena i taka sama jakość wykonania. Od tego momentu rynek zaczął się rozrastać, by sprostać wymaganiom motocyklistów. Do najsłynniejszych użytkowników kasków Bella należał Evel Knievel, bodaj najbardziej szalony kaskader motocyklowy.

Trudny wybór

Współczesny rynek wydaje się niemal kompletny. Do wyboru są kaski otwarte, szczękowe, integralne, crossowe czy adventure (hybryda crossowego i integralnego). Jednak nie ma rozwiązania idealnego. Otwarte zapewniają świetny komfort podczas jazdy miejskiej i są lekkie, za to ograniczają bezpieczeństwo nawet o 33% względem kasku integralnego, który – choć jest najbezpieczniejszym i jednym z najcichszych kasków szosowych – nie zawsze zapewnia odpowiednią wentylację.

Kompromisem wydaje się szczękowiec. Niestety konstrukcja otwieranej szczęki obniża jej wytrzymałość. Ponadto w większości przypadków jazda z odchyloną szczęką nie jest zgodna z przepisami, gdyż w tej konfiguracji nie spełnia europejskich norm bezpieczeństwa (wyjątkiem na rynku jest Shoei Neotec 2 i Shark Evo Line 2).

Ustawienie otwartej „przyłbicy” na sztorc zakłóca linię skorupy i jej działanie.

Segment Adventure, choć z założenia uniwersalny, cechuje się kiepską aerodynamiką oraz wysokim hałasem podczas jazdy autostradowej, za to oferuje to, co terenowym turystom przydaje się najbardziej: szerokie pole widzenia oraz, dzięki daszkowi, osłonę przed błotem, kamieniami i słońcem.

Ciągły rozwój

Od wprowadzenia Bella 500 trwał rozwój technologiczny. Co prawda poszczególne elementy kasku wciąż mają tę samą rolę co kiedyś, ale znacznie lepiej ją spełniają. Twarda skorupa rozprasza energię uderzenia, piankowe wypełnienie tłumi ją, a miękka wyściółka zapewnia komfort i wraz z zapięciem dba o przyleganie kasku do głowy. Skorupy już nie są wykonywane tylko z włókna szklanego, choć wciąż cieszy się ono popularnością w modelach ze średniej półki ze względu na stosunek cena – jakość. Współczesne laminaty szklane mogą zbliżyć się wytrzymałością do włókna węglowego dzięki dopracowanej technologi produkcji, choć wciąż są od niego cięższe i – zależnie od sposobu obróbki – nieco mniej sztywne. Czy przez to mniej bezpieczne? Trudno jednoznacznie odpowiedzieć, bo to zależy to od producenta, jednak rzadko zdarza się, żeby testy bezpieczeństwa wykazały znaczące różnice.

Ostatnio zaczęto stosować kompozyt zwany „Matrix”, który powoli wypiera czyste włókno szklane. To mieszanka włókien aramidowych, węglowych i szklanych. Takie rozwiązanie pozwala na osiągnięcie niskiej wagi i ceny bez szkody dla bezpieczeństwa. Inną, nieznacznie lżejszą odmianą mieszanki kompozytowej, jest połączenie włókna węglowego z aramidowym (kevlarem).

Na drugim końcu skali stoją skorupy z wtryskiwanego, termoplastycznego poliwęglanu. Materiał cechuje się dużo mniejszą twardością i sztywnością od włókien, więc dla zachowania odpowiedniej wytrzymałości skorupa musi być grubsza, a co za tym idzie także cięższa od kompozytowej. Grubsza musi być też warstwa wypełniająca kask. Skorupa poliwęglanowa ma także inną charakterystykę rozpraszania energii niż kompozytowa. Kaski z włókien, przyjmując siłę uderzenia, rozpraszają ją na niemal całą powierzchnię kasku, a wypełnienie radzi sobie z równomiernie rozłożonym przeciążeniem, przez co potrafi zamortyzować energię kilkukrotnie podczas wypadku. Skorupa z włókien już od jednego uderzenia potrafi rozwarstwić się lub pęknąć. Oznacza to, że spełniła swoje zadanie, a nie, że jest kiepskiej jakości.

Poliwęglan jest bardziej elastyczny. Podczas uderzenia nie odkształca się, jednak jego energia wyładowuje się na niewielkim obszarze pianki wypełniającej. W efekcie na powierzchni skorupy nie powstaje pęknięcie, ale wypełnienie – styropian ekspandowany, tzw. EPS, używany m. in. do ocieplania budynków – ma znacznie trudniejsze zadanie i musi być grubsze.

Rozpraszanie energii

Stworzenie kasku wymaga zwykle lat pracy i setek, tysięcy przebadanych prototypów. Kształt każdego elementu ma niebagatelne znaczenie. Zarówno skorupa jak wypełnienie EPS wymagają odpowiedniego obliczenia i sprawdzenia, jak będą sobie radzić z przyjęciem energii. Utrudnieniem w doborze właściwych rozwiązań są choćby kanały wentylacyjne, niezbędne dla komfortu współczesnych jeźdźców. Tak oto z pozoru prosty materiał, jak się okazuje wymaga jednak precyzyjnych obliczeń. A w wyższych modelach kasków stosuje się nawet wypełnienie o różnych gęstościach.

Wytwórcy kasków, by osiągnąć wyższy poziom bezpieczeństwa, nie poprzestają na statycznych wypełnieniach. Firma 6D Helmets, specjalizująca się w kaskach crossowych, zainspirowała się płynem mózgowo-rdzeniowym, który izoluje mózg od wstrząsów i przeciążeń. Na podobnej zasadzie działa rozwiązanie pod nazwą OSD.

Składa się ono z dwóch warstw EPS, między którymi zamontowano gumowe tłumiki w kształcie klepsydr. Podczas wypadku niwelują skutki rotacji głowy i pełnią także funkcję amortyzatorów, ograniczając ryzyko obrażeń czaszki i mózgu. System wydłuża czas osiągnięcia maksymalnego przeciążenia i jego przeniesienia na czaszkę do 10 milisekund. Dla porównania, w najlepszych, konwencjonalnych kaskach ten czas to ok. 6 milisekund co oznacza wyższe ryzyko obrażeń.

W ślad za 6D poszli także inni producenci. Firma Leatt, debiutując na rynku kasków crossowych, zastosowała autorski system TurbinCore. Na wykładzinie EPS rozmieszczone są żelowe podkładki, zwane turbinkami. Rozwiązanie tłumi o 40% więcej przeciążeń powstałych podczas ruchu obrotowego i redukuje o 30% ryzyko wstrząsu mózgu.

Najczęściej spotykanym systemem jest MIPS. To coś na kształt sztywnej czapki wmontowanej do wnętrza kasku. Może się ona przemieścić względem wypełnienia w zakresie 10-15 mm, opóźniając i rozpraszając (przez tarcie) przeciążenia powstałe w wyniku ruchu rotacyjnego. MIPS nie jest autorskim pomysłem producenta kasków, więc można go spotkać w produktach wielu firm. Stosują go już m.in. Bell, Fox, Troy Lee Designs, Fly Racing czy Scott. Niewykluczone, że skorzystają z niego inni.

Każdy detal ma znaczenie

Na funkcjonalność skorupy ma wpływ nie tylko materiał i technologia produkcji. Niemałe znaczenie ma także jej kształt. Na co dzień tym, co odczuwamy najbardziej jest aerodynamika i wentylacja. Pierwsza cecha ma szczególne znaczenie w kaskach sportowych. Widać to np. po spoilerach kasków. Zwykle są to dokładane, niezbyt wytrzymałe skrzydełka, które nie ingerują w kształt skorupy. Bo każdy, dołożony element utrudnia rozpraszanie energii. Z tego samego powodu w swoim czasie wielu producentów, jak np. Shoei czy Arai, wzbraniało się przed montowaniem blend przeciwsłonecznych, które osłabiają skorupy (Arai jest w tym konsekwentny).

Na etapie projektowania dba się także o to, by kask po upadku nie wyhamował gwałtownie, co mogłoby się skończyć nagłym zwiększeniem oddziałującego przeciążenia. Ten aspekt jest szczególnie ważny dla firmy Arai, dlatego kaski japońskiego wytwórcy mają specyficzny kształt.

Kolejnym aspektem, który przeszkadza w projektowaniu bezpiecznego kasku, jest wentylacja. Jej zapewnienie jest oczywiście konieczne, ale każdy otwór to osłabienie skorupy, które trzeba jakoś zrekompensować w innym miejscu. Z tego powodu kaski z niższej półki cenowej mają kiepską wentylację.

Nie bez znaczenia dla bezpieczeństwa i zdrowia pozostaje też wygłuszenie. Składają się na nie wszystkie czynniki – aerodynamika, jakość wyściółki oraz szczelne zamknięcia wentylacji i wizjera. Ten ostatni też zresztą ma niemałe znaczenie zarówno dla bezpieczeństwa czynnego jak i biernego. Najważniejsze parametry to oczywiście odporność na pęknięcia i ścieranie. Poliwęglanowa szybka musi ochronić przed lecącymi spod kół kamieniami czy innymi „drogowymi nabojami”, a przy tym zapewnić jak najlepsze pole widzenia. Każdy producent osiąga to inaczej: jeden zwiększa rozmiary otworu, inny przysuwa ją do twarzy kierowcy, natomiast Bell stosuje wizjery zakrzywione pod takim kątem aby dodatkowo rozszerzały pole widzenia, jednak bez zniekształcania obrazu.

Do niedawna w kaskach uciążliwe było zmienianie szyby z ciemnej na przezroczystą gdy zapadał zmierzch. Sytuację zmieniły szyby z powłoką fotochromatyczną, zmieniającą przepuszczalność światła słonecznego w zależności od jego natężenia. Jednak na nic przyciemniane szybki i szerokie pole widzenia, jeśli przejrzystość obniża zaparowanie. Półki sklepowe pełne są środków przeciwko parowaniu, niestety praktyka pokazała, że najskuteczniejsza jest wkładka pinlock. Proste i bardzo pomocne rozwiązanie przyjęło się już na stałe. Cała filozofia wkładki polega na dobrym przyleganiu do wizjera i uszczelnieniu silikonowym paskiem, przez co wilgoć nie dostaje się pod powierzchnie. Zewnętrzną stronę pokryto powierzchnią absorbującą wilgoć, przypominającą membranę.

Kaski przeszły długą drogę ewolucji i dorobiły się różnych mniej lub bardziej nowoczesnych rozwiązań, choć są wyjątki jak np. zapięcie, które, jak się okazuje najlepiej sprawdza się w wersji najprostszej czyli DD.