Pasivna sigurnost automobila: Kako moderna vozila štite vas u sudaru

Sigurnost u automobilizmu konvencionalno se dijeli na dvije vrste — aktivnu i pasivnu. Aktivna sigurnost odnosi se na sisteme i uređaje koji pomažu automobilu da izbjegne sudar. Pasivna sigurnost, s druge strane, predstavlja sposobnost automobila da zaštiti živote i zdravlje putnika kada do nesreće dođe. Svako moderno vozilo oslanja se na kombinaciju ključnih sistema pasivne sigurnosti, uključujući sigurnosne pojaseve, vazdušne jastuke i zone deformacije, kako bi se minimizirale povrede u sudaru.

Šta se dešava s automobilom i putnicima u trenutku sudara?

U čeonom sudaru, automobil se zgužva i naglo staje — ali putnici nastavljaju kretanje naprijed zbog inercije, jurcajući prema upravljaču, armaturnoj ploči i vjetrobranskom staklu. Može se činiti da nema dovoljno prostora u kabini za razvijanje opasne brzine, ali uključene sile su zapanjujuće. Usporavanje može dostići desetine g, što udar čini ekvivalentnim padu s vrha nebodera.

Da bi putnici ostali živi i nepovrijeđeni u ozbiljnoj nesreći, njihova brzina mora se smanjivati što postupnije i ravnomjernije — slično kao što se višeslojne strunjače koriste za ublažavanje pada s visine. Postizanje ovoga unutar automobila zahtijeva da karoserija istovremeno izvrši dvije naizgled suprotne funkcije: bude dovoljno kruta da zaštiti putnike i dovoljno fleksibilna da apsorbuje energiju sudara.

Zone deformacije i kruta sigurnosna ćelija

Moderne karoserije automobila rješavaju ovaj izazov kroz filozofiju dizajna s dva elementa:

• Kruta putnička ćelija: Konstrukcijski okvir koji okružuje vozača i putnike izgrađen je da bude što krući. Koristi čelik ultra-visoke čvrstoće, a ojačavajuće šipke ugrađene su u vrata kako bi se spriječilo njihovo uvijanje prema unutra pri udaru.
• Programirane zone deformacije: Prednji (prostor motora) i zadnji (prtljažnik) dijelovi automobila projektovani su da se zgužvaju na kontroliran način, apsorbirajući i raspršujući energiju sudara prije nego što dosegne kabinu.

Ovaj pristup je relativno noviji razvoj. Starija vozila nisu imala takvo inženjerstvo — cijela karoserija se zgužvavala ravnomjerno, što je značilo da je kabina bila jednako sklona urušavanju kao i branik. Danas je uobičajeno vidjeti moderni automobil s potpuno uništenim prednjim dijelom dok putnički prostor ostaje uglavnom netaknut.

Motor također predstavlja ozbiljnu opasnost u čeonom sudaru. Da bi se spriječilo njegovo guranje u kabinu — što bi moglo biti fatalno — moderni automobili koriste posebno dizajnirane nosače motora i konstrukcije vatrenog zida koji usmjeravaju motor prema dolje i dalje od putnika u slučaju teškog sudara.

Stražnji udari i nasloni za glavu

Udari u stražnji dio vozila nose vlastite ozbiljne rizike — najznačajnije, povrede vrata uzrokovane naglim trzanjem glave unatrag. Razvijene su dvije generacije tehnologije naslona za glavu da bi se riješio ovaj problem:

• Standardni nasloni za glavu: Ograničavaju kretanje glave unazad kako bi se spriječila hiperekstenzija vrata.
• Aktivni nasloni za glavu: Automatski se pomiču naprijed u trenutku otkrivanja stražnjeg udara, pružajući trenutnu potporu glavi i praktički eliminirajući opasno kretanje.

Sigurnosni pojasevi: Najvažniji uređaj pasivne sigurnosti

Kada je u pitanju zaštita putnika u nesreći, nijedan uređaj nije fundamentalniji od sigurnosnog pojasa. Preuzeti iz avijacije, sigurnosni pojasevi su se značajno razvili od njihovog uvođenja u automobilski svijet. Evo kako se ta evolucija odvijala:

• Dvotočkasti pojasevi: Najraniji automobilski sigurnosni pojasevi držali su putnika poprečno preko trbuha ili grudi na jednoj tački napetosti. Bolje nego ništa, ali daleko od idealnog.
• Trotočkasti pojasevi: Sada univerzalni dizajn koji ravnomjernije raspoređuje sile sudara po grudima, ramenu i krilu, dramatično smanjujući rizik od povreda kičme i unutrašnjih organa. Njegova kombinacija učinkovitosti i lakoće upotrebe učinila ga je standardom za civilna vozila širom svijeta.
• Višetočkasti pojasevi (4-, 5- i 6-tačkasti): Koriste se u motorsportu da čvrsto drže vozača u sjedištu u ekstremnim uvjetima, mada su previše restriktivni za svakodnevnu vožnju.

Moderni sigurnosni pojasevi daleko su sofisticiraniji od jednostavne trake. Ključne inovacije uključuju:

• Inercijski kalemovi: Omogućavaju slobodno kretanje pojasa u normalnim uvjetima, automatski se prilagođavajući svim veličinama tijela i dopuštajući korisniku udobnu promjenu položaja — ali se trenutno zaključavaju pri otkrivanju naglog usporavanja.
• Pirotehnički pretenzioneri: Mali eksplozivni naboji koji se aktiviraju u sudaru, zatežući pojas u milisekundama i vukući putnika čvrsto natrag u sjedište prije nego što sile udara stupe na snagu.

Vazdušni jastuci: Druga linija odbrane

Vazdušni jastuci su vjerojatno drugi najvažniji izum pasivne sigurnosti nakon sigurnosnih pojaseva. Koncept — napuhavanje složene vrećice u djeliću sekunde tokom sudara — prvi put je patentiran 1953. godine, mada tehnologija za njegovo pouzdano funkcionisanje nije postojala još dvadesetak godina.

Kako funkcioniše vazdušni jastuk?

Ključ učinkovitosti vazdušnog jastuka je brzina. Inženjeri su testirali različite metode punjenja prije nego što su se odlučili za pirotehnički sistem, koji ostaje standard do danas. Evo kako funkcioniše:

• Senzori sudara otkrivaju koliziju i aktiviraju električni impuls u milisekundama.
• Struja zagrijava kompaktnu tabletu natrijum azida (NaN3) — kristalnog jedinjenja — iznad 330°C.
• Natrijum azid se brzo razlaže na dušični plin i natrijev metal.
• Oslobođeni dušični plin napuhuje vazdušni jastuk za samo 0,025 do 0,05 sekundi (25 do 50 milisekundi).
• Vrećica amortizuje putnika i zatim se gotovo odmah ispuhuje, omogućavajući im slobodno kretanje nakon sudara.

Jedan nuspojav ovog brzog napuhavanja u zatvorenom prostoru je nagli skok pritiska koji može uzrokovati oštećenje bubne opne ili potres mozga. Proizvođači upravljaju ovim rizikom ograničavanjem brzine otvaranja vazdušnog jastuka i korištenjem vrećica relativno malog volumena, mada određeni rizik ostaje ovisno o pojedincu i veličini vozila.

Kratka historija vazdušnog jastuka

Suprotno uvriježenom mišljenju, vazdušni jastuci nisu porijeklom od evropskih luksuznih marki. Sredinom 1970-ih, Ford i General Motors opremili su više od 12.000 automobila sistemima vazdušnih jastuka — prva masovna primjena u historiji automobilizma. Međutim, ovi rani američki vazdušni jastuci bili su dizajnirani da zamijene sigurnosne pojaseve umjesto da ih dopunjuju, što se pokazalo katastrofalnim. Vazdušni jastuk se otvara prema nepovezanom putniku brzinom od 270–300 km/h, a dokumentovani slučajevi prijeloma cervikalnih pršljenova uzrokovanih samim vazdušnim jastukom naveli su proizvođače da napuste ovaj pristup.

Mercedes-Benz, u suradnji s Boschom, revitalizovao je i usavršio ovaj koncept. Godine 1980., Mercedes je postao prvi proizvođač koji je ponudio vazdušne jastuke kao standardnu opremu na serijskom automobilu — S-klasi — s ključnim načelom dizajna: vazdušni jastuci moraju raditi zajedno sa sigurnosnim pojasevima, a ne umjesto njih. Ovaj uvid pretvorio je tehnologiju vazdušnih jastuka u sistem koji spašava živote kakav poznajemo danas. Zapravo, mnoga vozila su i danas dizajnirana tako da se vazdušni jastuci uopće ne aktiviraju ako putnik nije vezan.

Moderni sistemi vazdušnih jastuka: Više od upravljača

Današnji sistemi vazdušnih jastuka daleko premašuju jednu vrećicu u upravljaču. Sveobuhvatna moderna konfiguracija obično uključuje:

• Prednji vazdušni jastuci: Za vozača i suvozača, štiteći od povreda glave i grudi u čeonim sudarima.
• Bočni vazdušni jastuci (montirani u sjedištu): Ugrađeni u bočne strane prednjih sjedišta radi zaštite trupa pri bočnom udaru.
• Zavjesni vazdušni jastuci: Aktiviraju se s krova vozila radi zaštite glava putnika na prednjim i stražnjim sjedištima. Za razliku od prednjih vazdušnih jastuka, zavjesni vazdušni jastuci održavaju pritisak nekoliko sekundi kako bi pružili zaštitu tokom prevrtanja — i spriječili izbacivanje nepovezanih putnika.
• Vazdušni jastuci za koljena: Sve češći, štite koljena i noge od prodora armaturne ploče.
• Vazdušni jastuci za stražnje putnike: Neki proizvođači sada uključuju i zaštitu vazdušnim jastucima za putnike na stražnjim sjedištima.

Budućnost tehnologije vazdušnih jastuka jednako je obećavajuća. Inženjeri razvijaju sisteme koji mogu aktivirati vazdušne jastuke trenutke prije nego što se sudar detektuje — a ne tokom njega — smanjujući težinu udara. Sigurnosni sistemi se također treniraju da prepoznaju individualne podatke o putniku (visina, težina, položaj sjedenja) kako bi optimizirali aktivaciju vazdušnog jastuka za svaku specifičnu osobu na sjedištu u trenutku sudara.

Zaključak: Pasivna sigurnost funkcioniše samo kada je koristite

Bez obzira koliko su napredni sistemi pasivne sigurnosti u vašem vozilu — zone deformacije, pojasevi s pretenzionerima, višestepeni vazdušni jastuci, zavjesni sistemi — svi su projektovani oko jedne temeljne pretpostavke: da vozač i svaki putnik nose sigurnosni pojas. Bez toga, učinkovitost svih ovih tehnologija dramatično opada, a u nekim slučajevima one postaju opasne umjesto zaštitnih. Uvijek se povežite. Svako putovanje, svaki put.

Ovo je prijevod. Originalni tekst možete pročitati ovdje: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html