Hästsparkas anslagsenergi - underlag för dimensionering av stallinredning och byggnadskonstruktioner

The aim is to get basic data for testing impact energy resistance of stable fittings and building elements. The goal is to quantify potential impact energy of horse kicks in order to elucidate the implication of “sufficient strength to resist horse kicks”, which is a demand for stable fitting material by law. To make the demand clear serves authorities, horse keepers, stable fitting manufacturers and it might reduce the risk of injuries of stabled horses.
Measuring hoof velocity changes during a kick will be done with the help of accelerometer with gyroscope fixed on the rear hoof. Horses used, standardbreds and thoroughbreds, are provoked to kick out. Impact energy will be calculated based upon earlier results about impact forces and impulses of horse kicks.
The results will be published in scientific press and as summary in Swedish, accessible on internet to download freely. The results will be used in order to work out a test method and equipment within Swedish Standards Inst.

Syftet är att få underlag för testning av konstruktioners förmåga att motstå stötförlopp motsvarande belastningen från en reell
hästspark. Målet är att kvantifiera hästsparkas potentiella stötenergi för att klargöra vad djurskyddsföreskriftens krav på att hästboxar ska ha ” tillräcklig hållfasthet för att stå emot hästsparkar” innebär, vilket är till nytta för myndigheter, hästhållare och tillverkare, och i förlängningen, torde minska hästars skador och lidande i samband med inhysning.
Mätning av hovens hastighet (hastighetsförändringar) under spark sker med hjälp av accelerometer med gyroskop fäst på bakhov. Använda hästar, halv- och fullblod, provoceras till att sparka bakut. Med hjälp av tidigare framkomna stötkrafter och impulser vid spark mot mätvägg beräknas anslagsenergier.
Resultaten publiceras i vetenskaplig press, samt en sammanställning görs på svenska som läggs ut för fri nedladdning via SLU. Resultaten kommer att användas för att utarbeta en testmetod inom ramen för SIS.

Det står angivet i djurskyddsmyndigheternas föreskrifter om allmänna råd om hästhållning att material i boxväggar, boxdörrar och skiljeväggar mellan spiltor ska ha tillräcklig hållfasthet för att stå emot hästsparkar. Målet med projektet var att kvantifiera hovens hastighet vid en hästspark och därefter beräkna belastningen från en hästsparks anslagsenergi på inredning. Hästar provocerades till att sparka och hastigheten på hoven mättes med hjälp av accelerometer med gyroscope som placerats på bakhoven. Sparkar från tre olika hästar analyserades. Resultaten visar att det inte är ovanligt med hastigheter på 6-11 m/s vid spark och att den kan vara upp till minst 16 m/s. Tidigare studier har visat att hästinredning bör kunna motstå 150 Ns. Vi vet inte om och hur höga anslagshastigheter påverkar kraft och anslagstid. Därför är det viktigt med fortsatta studier där kraft, anslagstid och hovhastighet registreras samtidigt i varje spark så att korrekta anslagsenergier kan beräknas.

Hur fort och hårt sparkar en häst?

Hästar kan skada sig på inredning i deras närmiljö, tex. kan skador uppkomma då de sparkar och fastnar i galler i boxmellanväggar. Det står angivet i djurskyddsmyndigheternas föreskrifter om allmänna råd om hästhållning att tillverkningsmaterial i boxväggar, boxdörrar och skiljeväggar mellan spiltor ska ha tillräcklig hållfasthet för att stå emot hästsparkar. För att förhindra att hästar ska skada sig på inredningsdetaljer, är det viktigt att ta fram underlag till en provningsmetod av konstruktioners förmåga att motstå stötförlopp motsvarande belastning från en verklig hästspark.

Den parameter som avgör en konstruktions motstånd mot hästsparkar är sparkens anslagsenergi. Vid en given impuls (I) varierar energin (E) beroende på hovens hastighet (v) vid stöt, enligt formeln E = I * v/2. I tidigare studier har man registrerat den kraft som en boxmellanvägg blivit utsatt då häst sparkade mot den och den tid som kraften verkade mot väggen och på så sätt tagit fram impulsvärden som orsakades i anslaget av en spark (von Wachenfelt, Nilsson and Ventorp, 2013). De uppmätte ett högsta impulsvärde på 131 Ns och med en viss säkerhetsmarginal bör därför inredningen för hästar upp till 700 kg kunna motstå en impuls på 150 Ns. I studien fanns ingen registrering av hovens hastighet vid anslaget. Beroende på vilken hastighet man räknar med vid tillslaget så kan anslagsenergin variera mellan 225 J och 750 J vid en hastighetsökning mellan 3 och 10 m/s. Därför är det av intresse att undersöka hastigheten hos en hästhov vid en hästspark. Målet med projektet var att bestämma hovens hastighet vid en hästspark och därefter beräkna belastningen från en hästsparks anslagsenergi på inredning och byggnadskonstruktioner.

Mätningar av hovens hastighet gjordes med hjälp av accelerometrar med gyroscope som kan bestämma accelerationen i tre olika riktningar. Accelerometrarna placerades mitt på framsidan på båda bakhovarna. Mätningarna genomfördes på fem olika hästar som var sparkbenägna i olika situationer. Hästarna sparkades då de provocerades genom att andra hästar utfodrades, andra hästar lämnade stallet, nya hästar placerades i boxen bredvid, genom att lyfta hoven eller att icke brunstigt sto presenterades för hingst. I samband med mätningarna filmades hästarna med filmkamera för att kunna identifiera när i tiden hästen sparkade.

Endast sex sparkar utförda av tre hästar gick att analysera. Maxhastigheten på sparkarna var mellan 5,8 och 16 m/s. Vi provocerade hästarna för att få fram kraftiga och snabba sparkar och visuellt mindre, inte så kraftiga och långsamma, sparkar har inte analyserats. Resultaten visar således endast exempel på vilka sparkhastigheter som kan förekomma, och att det inte är ovanligt med hastigheter som 6-11 m/s vid spark och att den kan vara upp till minst 16 m/s. Troligen kan hästar sparka ännu snabbare än vad vi uppmätte här.

Skulle vi använda hovhastigheten 10 m/s i materialet med impulser från den tidigare studien (von Wachenfelt, Nilsson & Ventorp, 2013) så skulle anslagsenergin bli 750 J. Skulle man räkna med en hovhastighet på 16 m/s med motsvarande impuls skulle anslagsenergin bli ännu högre. Vi vet dock inte om och hur hög hovhastighet vid anslag påverkar kraft och anslagstid i sparken. För att kunna fastställa vilka hållfasthetskrav vi behöver ställa på inredning och byggnadskonstruktioner i häststall är det viktigt med fortsatta studier där flera olika sparkar studeras och där kraft, anslagstid och hovhastighet registreras samtidigt i samma spark så att anslagsenergi kan beräknas.