Пасіўная бяспека аўтамабіля: як сучасныя машыны абараняюць вас падчас аварыі

Аўтамабільную бяспеку традыцыйна падзяляюць на два тыпы — актыўную і пасіўную. Актыўная бяспека — гэта сістэмы і прыстасаванні, якія дапамагаюць машыне ўвогуле пазбегнуць сутыкнення. Пасіўная ж бяспека — гэта здольнасць аўтамабіля абараніць жыццё і здароўе тых, хто ў ім знаходзіцца, калі аварыя ўсё ж адбываецца. Кожны сучасны аўтамабіль абапіраецца на спалучэнне ключавых сістэм пасіўнай бяспекі, у тым ліку рамянёў бяспекі, падушак бяспекі і зон дэфармацыі, каб звесці да мінімуму траўмы падчас удару.

Што адбываецца з аўтамабілем і яго пасажырамі падчас сутыкнення?

Пры франтальным сутыкненні аўтамабіль сминаецца і рэзка спыняецца, але пасажыры па інерцыі працягваюць рухацца наперад, кідаючыся ў бок рулявога кола, прыборнай панэлі і лабавога шкла. Можа здацца, што ў салоне недастаткова месца, каб набраць небяспечную хуткасць, аднак сілы, што пры гэтым узнікаюць, проста велізарныя. Запаволенне можа дасягаць дзясяткаў g, што робіць удар раўназначным скачку з вяршыні высотнага дома.

Каб людзі засталіся жывымі і непашкоджанымі ў сур’ёзнай аварыі, іх хуткасць трэба зніжаць як мага больш паступова і плаўна — падобна да таго, як шматслойныя маты выкарыстоўваюць, каб змякчыць падзенне з вышыні. Каб дасягнуць гэтага ўнутры машыны, кузаву трэба адначасова рабіць дзве, здавалася б, супярэчлівыя рэчы: быць дастаткова жорсткім, каб абараніць людзей, і дастаткова падатлівым, каб паглынуць энергію ўдару.

Зоны дэфармацыі і жорсткая ахоўная капсула

Сучасныя кузавы аўтамабіляў вырашаюць гэтую задачу праз двухчастковую канструктарскую філасофію:

• Жорсткая пасажырская капсула: Нясучы каркас, які акружае кіроўцу і пасажыраў, робіцца як мага больш жорсткім. У ім выкарыстоўваецца звышмоцная сталь, а ў дзверы ўбудаваны ўмацавальныя брусы, каб тыя не правальваліся ўнутр пры ўдары.
• Запраграмаваныя зоны дэфармацыі: Пярэдняя (маторны адсек) і задняя (багажнік) часткі машыны спраектаваны так, каб сминацца кантралявана, паглынаючы і рассейваючы энергію ўдару, перш чым яна дойдзе да салона.

Такі падыход з’явіўся адносна нядаўна. Старыя аўтамабілі не мелі падобнай канструкцыі — увесь кузаў сминаўся раўнамерна, а значыць салон мог абрынуцца гэтак жа лёгка, як і бампер. Сёння нярэдка можна ўбачыць сучасную машыну з цалкам разбітай пярэдняй часткай, у той час як пасажырскі адсек застаецца практычна некранутым.

Рухавік таксама ўяўляе сур’ёзную небяспеку пры франтальным сутыкненні. Каб не дапусціць яго прасоўвання ў салон — што можа быць смяротным — сучасныя машыны выкарыстоўваюць адмыслова распрацаваныя апоры рухавіка і канструкцыі маторнага шчыта, якія накіроўваюць рухавік уніз і ўбок ад людзей пры моцным удары.

Удары ззаду і падгалоўнікі

Сутыкненні ззаду нясуць свае сур’ёзныя рызыкі — перш за ўсё, хлыставыя і шыйныя траўмы, выкліканыя рэзкім адкідваннем галавы назад. Каб супрацьстаяць гэтаму, было распрацавана два пакаленні тэхналогій падгалоўнікаў:

• Звычайныя падгалоўнікі: Абмяжоўваюць рух галавы назад, каб прадухіліць празмернае разгінанне шыі.
• Актыўныя падгалоўнікі: Аўтаматычна выходзяць наперад у той момант, калі фіксуецца ўдар ззаду, забяспечваючы імгненную падтрымку галавы і практычна выключаючы небяспечны рух.

Рамяні бяспекі: найважнейшы сродак пасіўнай бяспекі

Калі гаворка ідзе пра абарону людзей падчас аварыі, няма больш фундаментальнага сродку, чым рамень бяспекі. Запазычаныя з авіяцыі, рамяні бяспекі значна развіліся з моманту свайго з’яўлення ў аўтамабільным свеце. Вось як адбывалася гэтая эвалюцыя:

• Двухкропкавыя рамяні: Самыя раннія аўтамабільныя рамяні бяспекі ўтрымлівалі пасажыра праз жывот або грудзі ў адной кропцы нацяжэння. Лепш, чым нічога, але далёка не ідэальна.
• Трохкропкавыя рамяні: Цяпер ужо ўсеагульная канструкцыя, якая больш раўнамерна размяркоўвае сілы ўдару па грудзях, плячы і сцёгнах, рэзка зніжаючы рызыку траўмаў пазваночніка і ўнутраных органаў. Спалучэнне эфектыўнасці і прастаты выкарыстання зрабіла яе стандартам для грамадзянскіх аўтамабіляў ва ўсім свеце.
• Шматкропкавыя рамяні (4-, 5- і 6-кропкавыя): Выкарыстоўваюцца ў аўтаспорце, каб надзейна ўтрымліваць кіроўцу ў крэсле ў экстрэмальных умовах, хоць занадта абмяжоўваюць рухі для штодзённай язды.

Сучасныя рамяні бяспекі куды больш складаныя, чым простая стужка. Сярод ключавых новаўвядзенняў:

• Інерцыйныя катушкі: Дазваляюць рамяню свабодна рухацца ў звычайных умовах, аўтаматычна падладжваючыся пад любы памер цела і даючы чалавеку зручна мяняць позу, але імгненна блакуюцца, калі фіксуецца рэзкае запаволенне.
• Піратэхнічныя праднацяжальнікі: Невялікія выбуховыя зарады, якія спрацоўваюць пры аварыі, за мілісекунды нацягваючы рамень і моцна прыціскаючы чалавека да крэсла яшчэ да таго, як паспее падзейнічаць сіла ўдару.

Падушкі бяспекі: другая лінія абароны

Падушкі бяспекі — гэта, бадай, другі па важнасці вынаход пасіўнай бяспекі пасля рамянёў бяспекі. Сама ідэя — надзімаць складзены мяшок за долю секунды падчас сутыкнення — была ўпершыню запатэнтавана ў 1953 годзе, хоць тэхналогій, каб надзейна гэта рэалізаваць, не існавала яшчэ цэлых два дзесяцігоддзі.

Як працуе падушка бяспекі?

Ключ да эфектыўнасці падушкі бяспекі — гэта хуткасць. Інжынеры выпрабоўвалі розныя спосабы надзімання, перш чым спыніцца на піратэхнічнай сістэме, якая застаецца стандартам і сёння. Вось як гэта працуе:

• Датчыкі ўдару фіксуюць сутыкненне і за мілісекунды запускаюць электрычны ток.
• Ток награвае кампактную таблетку азіду натрыю (NaN3) — крышталічнага злучэння — вышэй за 330 °C.
• Азід натрыю хутка разкладаецца на газападобны азот і металічны натрый.
• Вызвалены азот надзімае падушку ўсяго за 0,025–0,05 секунды (25–50 мілісекунд).
• Мяшок змякчае ўдар па чалавеку і амаль адразу здзімаецца, дазваляючы яму свабодна рухацца пасля аварыі.

Адзін з пабочных эфектаў такога імгненнага надзімання ў замкнёнай прасторы — рэзкі скачок ціску, які можа выклікаць пашкоджанне барабаннай перапонкі або кантузію. Вытворцы кіруюць гэтай рызыкай, абмяжоўваючы хуткасць раскрыцця падушкі і выкарыстоўваючы мяшкі адносна невялікага аб’ёму, хоць пэўная рызыка застаецца ў залежнасці ад канкрэтнага чалавека і памеру машыны.

Кароткая гісторыя падушкі бяспекі

Насуперак распаўсюджанаму меркаванню, падушкі бяспекі ўзніклі не дзякуючы еўрапейскім люксавым брэндам. У сярэдзіне 1970-х гадоў кампаніі «Форд» (Ford) і «Джэнерал Мотарс» (General Motors) абсталявалі сістэмамі падушак бяспекі больш за 12 000 аўтамабіляў — гэта быў першы маштабны выпадак у гісторыі аўтапрамысловасці. Аднак гэтыя раннія амерыканскія падушкі бяспекі задумваліся як замена рамянёў бяспекі, а не як дапаўненне да іх, што аказалася катастрафічным. Падушка раскрываецца ў бок непрышпіленага чалавека з хуткасцю 270–300 км/г, і задакументаваныя выпадкі пераломаў шыйных пазванкоў, выкліканых самой падушкай, прымусілі вытворцаў адмовіцца ад такога падыходу.

Менавіта «Мерседэс-Бенц» (Mercedes-Benz), працуючы ў партнёрстве з кампаніяй «Бош» (Bosch), адрадзіла і ўдасканаліла гэтую канцэпцыю. У 1980 годзе «Мерседэс» стала першай кампаніяй, якая прапанавала падушкі бяспекі ў стандартнай камплектацыі сярыйнага аўтамабіля — S-класа — з найважнейшым канструктарскім прынцыпам: падушкі бяспекі павінны працаваць разам з рамянямі бяспекі, а не замест іх. Гэтае разуменне ператварыла тэхналогію падушак бяспекі ў тую жыццёва важную сістэму, якую мы ведаем сёння. Больш за тое, многія аўтамабілі дагэтуль праектуюцца так, што падушкі бяспекі ўвогуле не раскрыюцца, калі чалавек не прышпілены.

Сучасныя сістэмы падушак бяспекі: не толькі ў рулі

Сённяшнія сістэмы падушак бяспекі — гэта значна больш, чым адна падушка ў рулявым коле. Поўны сучасны комплекс звычайна ўключае:

• Франтальныя падушкі: Для кіроўцы і пярэдняга пасажыра, абараняюць ад траўмаў галавы і грудзей пры лабавых сутыкненнях.
• Бакавыя падушкі (убудаваныя ў крэслы): Размешчаны ў бакавінах пярэдніх крэслаў, каб абараніць тулава пры бакавым удары.
• Падушкі-шторкі: Раскрываюцца з даху, каб абараніць галовы пярэдніх і задніх пасажыраў. У адрозненне ад франтальных падушак, шторкі ўтрымліваюць ціск некалькі секунд, каб забяспечыць абарону на працягу ўсяго перакульвання, а таксама каб не дапусціць выкідвання непрышпіленых пасажыраў з машыны.
• Каленныя падушкі: Усё больш распаўсюджаныя, яны абараняюць калені і ногі ад траўмаў аб прыборную панэль.
• Падушкі для задніх пасажыраў: Некаторыя вытворцы цяпер прадугледжваюць абарону падушкамі бяспекі і для тых, хто сядзіць ззаду.

Будучыня тэхналогіі падушак бяспекі не менш шматабяцальная. Інжынеры распрацоўваюць сістэмы, здольныя раскрываць падушкі за імгненні да таго, як зафіксавана сутыкненне — а не падчас яго — зніжаючы цяжкасць удару. Сістэмы бяспекі таксама вучаць распазнаваць індывідуальныя дадзеныя чалавека (рост, вагу, позу ў крэсле), каб аптымізаваць раскрыццё падушак для кожнага канкрэтнага чалавека, які знаходзіцца ў крэсле ў момант аварыі.

Галоўны вывад: пасіўная бяспека працуе, толькі калі вы ёю карыстаецеся

Якімі б перадавымі ні былі сістэмы пасіўнай бяспекі ў вашым аўтамабілі — зоны дэфармацыі, рамяні з праднацяжальнікамі, шматступенчатыя падушкі, сістэмы шторак — усе яны спраектаваны вакол адной фундаментальнай перадумовы: што кіроўца і кожны пасажыр прышпілены рамянямі бяспекі. Без гэтага эфектыўнасць усіх гэтых тэхналогій рэзка падае, а ў некаторых выпадках яны становяцца не ахоўнымі, а небяспечнымі. Заўсёды прышпільвайцеся. У кожнай паездцы, кожны раз.

Гэта пераклад. Прачытаць арыгінал можна тут: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html