Автомобилната безопасност традиционно се разделя на два вида — активна и пасивна. Активната безопасност се отнася до системите и устройствата, които помагат на автомобила да избегне сблъсък. Пасивната безопасност, от друга страна, е способността на автомобила да защити живота и здравето на пътниците при настъпване на произшествие. Всяко съвременно превозно средство разчита на комбинация от ключови системи за пасивна безопасност, включително предпазни колани, въздушни възглавници и зони на деформация, за да сведе до минимум наранявания при катастрофа.
Какво се случва с автомобила и пътниците по време на сблъсък?
При челен сблъсък автомобилът се смачква и спира рязко — но пътниците продължават да се движат напред по инерция, устремявайки се към волана, таблото и предното стъкло. Може да изглежда, че в купето няма достатъчно пространство за натрупване на опасна скорост, но задействащите се сили са впечатляващи. Забавянето може да достигне десетки единици g, правейки удара равностоен на скок от покрива на висока сграда.
За да останат пътниците живи и невредими при сериозна катастрофа, скоростта им трябва да се намалява колкото е възможно по-плавно и постепенно — подобно на начина, по който многослойни постелки се използват за омекотяване на падания от височина. Постигането на това в рамките на автомобила изисква от каросерийната конструкция да изпълнява едновременно две привидно противоречиви функции: да бъде достатъчно твърда, за да защити пътниците, и достатъчно гъвкава, за да поглъща енергията от удара.
Зони на деформация и твърда защитна клетка
Съвременните автомобилни каросерии решават това предизвикателство чрез двуелементна философия на дизайна:
- Твърда пътническа клетка: Конструктивната рамка, обграждаща водача и пътниците, е проектирана да бъде възможно най-твърда. Използва се стомана с ултрависока якост, а в вратите са вградени укрепващи греди, за да се предотврати тяхното вгъване навътре при удар.
- Програмирани зони на деформация: Предната (двигателен отсек) и задната (багажник) части на автомобила са проектирани да се смачкват по контролиран начин, поглъщайки и разсейвайки енергията от удара, преди да достигне купето.
Този подход е сравнително ново развитие. По-старите превозни средства нямаха такова инженерство — цялата каросерия се смачкваше равномерно, което означаваше, че купето имаше същата вероятност да се срути, колкото и броня. Днес е обичайно да се види съвременен автомобил с напълно унищожена предна част, докато пътническото отделение остава до голяма степен непокътнато.
Двигателят също представлява сериозен риск при челен сблъсък. За да се предотврати избутването му в купето — което би могло да бъде фатално — съвременните автомобили използват специално проектирани двигателни опори и конструкции на противопожарната преграда, които насочват двигателя надолу и далеч от пътниците при тежка катастрофа.
Удари отзад и подглавници
Ударите в задната част на превозното средство носят свои собствени сериозни рискове — най-вече камшичен удар и наранявания на шията, причинени от внезапното хвърляне назад на главата. Разработени са две поколения технология за подглавници, за да се справят с този проблем:
- Стандартни подглавници: Ограничават движението на главата назад, за да предотвратят хиперекстензия на шията.
- Активни подглавници: Автоматично се придвижват напред в момента, в който е открит удар отзад, осигурявайки незабавна опора на главата и практически елиминирайки опасното движение.
Предпазни колани: Най-важното устройство за пасивна безопасност
Когато става въпрос за защита на пътниците по време на произшествие, никое устройство не е по-основно от предпазния колан. Заимствани от авиацията, предпазните колани са се развили значително от въвеждането им в автомобилния свят. Ето как се разви тази еволюция:
- Двуточкови колани: Най-ранните автомобилни предпазни колани задържаха пътника напречно върху корема или гърдите в единична точка на напрежение. По-добре от нищо, но далеч от идеалното.
- Триточкови колани: Сега универсалният дизайн, който разпределя силите при удар по-равномерно върху гърдите, рамото и бедрата, значително намалявайки риска от наранявания на гръбначния стълб и вътрешните органи. Комбинацията от ефективност и лесно използване го направи стандарт за цивилни превозни средства по целия свят.
- Многоточкови колани (4-, 5- и 6-точкови): Използвани в автомобилния спорт за здраво задържане на водача в седалката при екстремни условия, въпреки че са твърде ограничаващи за ежедневно шофиране.
Съвременните предпазни колани са много по-усъвършенствани от обикновена лента. Ключовите иновации включват:
- Инерционни макари: Позволяват на колана да се движи свободно при нормални условия, автоматично приспособявайки се към всякакъв размер на тялото и позволявайки на носещия да сменя позицията си удобно — но незабавно се заключват при открито внезапно забавяне.
- Пиротехнически претензионери: Малки взривни заряди, които детонират при катастрофа, затягайки колана за милисекунди и теглейки пътника здраво назад в седалката, преди силите от удара да поемат контрол.
Въздушни възглавници: Втората линия на защита
Въздушните възглавници са вероятно второто по важност изобретение за пасивна безопасност след предпазните колани. Концепцията — надуване на сгъната торбичка за части от секундата по време на сблъсък — е патентована за първи път през 1953 г., въпреки че технологията за надеждното ѝ функциониране не би съществувала още две десетилетия.
Как работи въздушната възглавница?
Ключът към ефективността на въздушната възглавница е скоростта. Инженерите тестваха различни методи на надуване, преди да се спрат на пиротехническа система, която остава стандарт и до днес. Ето как работи:
- Сензорите за удар откриват сблъсък и задействат електрически ток за милисекунди.
- Токът загрява компактна таблетка натриев азид (NaN3) — кристално съединение — над 330°C.
- Натриевият азид се разлага бързо на азотен газ и натриев метал.
- Освободеният азотен газ надува въздушната възглавница само за 0,025 до 0,05 секунди (25 до 50 милисекунди).
- Торбичката омекотява удара върху пътника и след това почти веднага се дефлира, позволявайки му да се движи свободно след катастрофата.
Един страничен ефект от това бързо надуване в затворено пространство е рязък скок на налягането, който може да причини увреждане на тъпанчето или сътресение на мозъка. Производителите управляват този риск, като ограничават скоростта на разгъване на въздушната възглавница и използват торбички с относително малък обем, въпреки че определен риск остава в зависимост от индивида и размера на превозното средство.
Кратка история на въздушната възглавница
Противно на общоприетото схващане, въздушните възглавници не произхождат от европейски луксозни марки. В средата на 70-те години на XX век Ford и General Motors оборудваха над 12 000 автомобила със системи за въздушни възглавници — първото мащабно внедряване в историята на автомобилизма. Въпреки това тези ранни американски въздушни възглавници бяха проектирани да заменят предпазните колани, а не да ги допълват, което се оказа катастрофално. Въздушната възглавница се разгъва към незакопчан пътник с 270–300 км/ч, а документирани случаи на счупвания на шийни прешлени, причинени от самата въздушна възглавница, накараха производителите да изоставят този подход.
Mercedes-Benz, в партньорство с Bosch, съживи и усъвършенства концепцията. През 1980 г. Mercedes стана първият производител, предложил въздушни възглавници като стандартно оборудване на серийно произвеждан автомобил — S-класата — с ключов принцип на дизайна: въздушните възглавници трябва да работят заедно с предпазните колани, а не вместо тях. Това прозрение превърна технологията на въздушните възглавници в животоспасяващата система, каквато познаваме днес. Всъщност много превозни средства все още са проектирани така, че въздушните възглавници изобщо няма да се задействат, освен ако пътникът не е с поставен колан.
Съвременни системи за въздушни възглавници: Отвъд волана
Днешните системи за въздушни възглавници далеч надхвърлят единична торбичка във волана. Пълният съвременен комплект обикновено включва:
- Фронтални въздушни възглавници: За водача и предния пътник, предпазващи от наранявания на главата и гърдите при челни сблъсъци.
- Странични въздушни възглавници (монтирани в седалките): Вградени в страничните части на предните седалки за защита на торса при страничен удар.
- Завесни въздушни възглавници: Разгъват се от покривния релс за защита на главите на предните и задните пътници. За разлика от фронталните въздушни възглавници, завесните въздушни възглавници поддържат налягането в продължение на няколко секунди, за да осигурят защита по време на преобръщане — и да предотвратят изхвърлянето на незакопчани пътници.
- Коленни въздушни възглавници: Все по-разпространени, защитават коленете и краката от навлизане на таблото.
- Въздушни възглавници за задните пътници: Някои производители сега включват защита с въздушни възглавници и за пътниците на задните седалки.
Бъдещето на технологията за въздушни възглавници е също толкова обещаващо. Инженерите разработват системи, които могат да разгъват въздушни възглавници моменти преди да бъде открит сблъсък — а не по време на него — намалявайки тежестта на удара. Системите за безопасност се обучават и да разпознават индивидуалните данни на пътниците (ръст, тегло, позиция на седене) за оптимизиране на разгъването на въздушната възглавница за всяко конкретно лице в седалката по времето на катастрофата.
Заключение: Пасивната безопасност работи само когато я използвате
Без значение колко напреднали са системите за пасивна безопасност във вашето превозно средство — зони на деформация, колани с претензионери, многостепенни въздушни възглавници, завесни системи — всички те са проектирани около едно фундаментално предположение: че водачът и всеки пътник са с поставен предпазен колан. Без това ефективността на всички тези технологии рязко спада, а в някои случаи те стават опасни, а не защитни. Винаги поставяйте колана. Всяко пътуване, всеки път.
Това е превод. Можете да прочетете оригинала тук: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html
Публикувано Януари 20, 2022 • 8m за четене
