Pasivna sigurnost automobila: Kako moderna vozila štite vas u sudaru

Sigurnost automobila konvencionalno se dijeli na dvije vrste — aktivnu i pasivnu. Aktivna sigurnost odnosi se na sustave i uređaje koji pomažu automobilu da uopće izbjegne sudar. Pasivna sigurnost, s druge strane, je sposobnost automobila da zaštiti živote i zdravlje putnika kada do nesreće ipak dođe. Svako moderno vozilo oslanja se na kombinaciju ključnih sustava pasivne sigurnosti, uključujući sigurnosne pojaseve, zračne jastuke i zone deformacije, kako bi se smanjile ozljede u sudaru.

Što se događa s automobilom i putnicima u sudaru?

U čeonom sudaru, automobil se smrska i naglo staje — ali putnici nastavljaju kretanje prema naprijed zbog inercije, jureći prema upravljaču, nadzornoj ploči i vjetrobranskom staklu. Možda se čini da unutar kabine nema dovoljno prostora za razvijanje opasne brzine, ali sile koje su uključene su zapanjujuće. Usporenje može dostići desetke g, što udar čini ekvivalentnim skoku s vrha nebodera.

Kako bi se putnici zadržali živima i bez ozljeda u ozbiljnoj nesreći, njihova brzina mora se smanjivati što postupnije i ravnomjernije — slično načinu na koji se višeslojne strunjače koriste za amortizaciju pada s visine. Postizanje toga unutar automobila zahtijeva da karoserija istodobno čini dvije naizgled oprečne stvari: bude dovoljno kruta da zaštiti putnike, i dovoljno fleksibilna da apsorbira energiju udara.

Zone deformacije i kruta sigurnosna kabina

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

• Kruta putna kabina: Konstruktivni okvir koji okružuje vozača i putnike izgrađen je da bude što kruće moguće. Koristi čelik ultra-visoke čvrstoće, a armaturne šipke ugrađene su u vrata kako bi se spriječilo njihovo uvijanje prema unutra pri udaru.
• Programirane zone deformacije: Prednji (motorni prostor) i stražnji (prtljažnik) dijelovi automobila konstruirani su da se kontrolirano smrskaju, apsorbirajući i raspršujući energiju udara prije nego što dosegne kabinu.

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

Motor također predstavlja ozbiljan rizik u čeonom sudaru. Kako bi se spriječilo da bude gurnut u kabinu — što bi moglo biti smrtonosno — moderni automobili koriste posebno dizajnirane nosače motora i strukture vatrozida koji usmjeravaju motor prema dolje i dalje od putnika u slučaju teškog sudara.

Udari straga i nasloni za glavu

Sudari sa stražnje strane nose vlastite ozbiljne rizike — ponajprije uboj vratnih mišića i ozljede vrata uzrokovane naglim trzajem glave prema nazad. Razvijene su dvije generacije tehnologije naslona za glavu kako bi se riješio ovaj problem:

• Standardni nasloni za glavu: Ograničavaju kretanje glave prema nazad kako bi se spriječila hiperekstenzija vrata.
• Aktivni nasloni za glavu: Automatski se pomiču prema naprijed u trenutku kada se otkrije udar straga, pružajući trenutnu potporu glavi i praktički eliminirajući opasno kretanje.

Sigurnosni pojasevi: Najvažniji uređaj pasivne sigurnosti

Kada je riječ o zaštiti putnika u nesreći, nijedan uređaj nije temeljniji od sigurnosnog pojasa. Preuzeti iz zrakoplovstva, sigurnosni pojasevi značajno su se razvili od svog uvođenja u automobilski svijet. Evo kako se odvijala ta evolucija:

• Dvotočkasti pojasevi: Najraniji automobilski sigurnosni pojasevi držali su putnika preko trbuha ili prsa na jednoj točki napetosti. Bolje od ničega, ali daleko od idealnog.
• Trotočkasti pojasevi: Danas univerzalni dizajn koji ravnomjernije raspoređuje sile udara po prsima, ramenu i krilu, dramatično smanjujući rizik od ozljeda kralježnice i unutarnjih organa. Njegova kombinacija učinkovitosti i jednostavnosti upotrebe učinila ga je standardom za civilna vozila diljem svijeta.
• Višetočkasti pojasevi (4-, 5- i 6-točkasti): Koriste se u automobilskim utrkama za čvrsto držanje vozača na sjedalu u ekstremnim uvjetima, iako su previše restriktivni za svakodnevnu vožnju.

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

• Inercijski namatači: Omogućuju slobodno kretanje pojasa u normalnim uvjetima, automatski se prilagođavajući svakoj veličini tijela i dopuštajući nositelju da se udobno mijenja položaj — ali se trenutno zaključavaju kada se otkrije naglo usporavanje.
• Pirotehnički pretezači: Mali eksplozivni naboji koji detoniraju u sudaru, trzanjem zatežući pojas u milisekundama i povlačeći putnika čvrsto natrag na sjedalo prije nego što sile udara nastupe.

Zračni jastuci: Druga linija obrane

Zračni jastuci vjerojatno su drugi najvažniji izum pasivne sigurnosti nakon sigurnosnih pojaseva. Koncept — napuhavanje presavijene vreće u djeliću sekunde tijekom sudara — prvi put je patentiran 1953. godine, iako tehnologija potrebna za njegovo pouzdano funkcioniranje ne bi postojala još dvadesetak godina.

Kako funkcionira zračni jastuk?

Ključ učinkovitosti zračnog jastuka je brzina. Inženjeri su testirali različite metode punjenja prije nego što su se odlučili za pirotehnički sustav, koji ostaje standard i danas. Evo kako funkcionira:

• Senzori sudara otkrivaju koliziju i aktiviraju električno struju u milisekundama.
• Struja zagrijava kompaktnu tabletu natrijeva azida (NaN3) — kristalne spojine — iznad 330 °C.
• Natrijev azid brzo se razlaže na dušikov plin i natrijev metal.
• Oslobođeni dušikov plin napuhuje zračni jastuk za samo 0,025 do 0,05 sekundi (25 do 50 milisekundi).
• Jastuk amortizira putnika, a zatim se gotovo odmah ispuhuje, omogućujući mu slobodno kretanje nakon sudara.

Jedna nuspojava ovog brzog napuhavanja u zatvorenom prostoru je naglo povećanje tlaka koje može uzrokovati oštećenje bubnjića ili potres mozga. Proizvođači upravljaju ovim rizikom ograničavanjem brzine aktiviranja zračnog jastuka i korištenjem jastuka relativno malog volumena, iako određeni rizik ostaje ovisno o pojedincu i veličini vozila.

Kratka povijest zračnih jastuka

Suprotno uvriježenom mišljenju, zračni jastuci nisu nastali kod europskih luksuznih marki. Sredinom 1970-ih, Ford i General Motors opremili su više od 12.000 automobila sustavima zračnih jastuka — prva masovna primjena u povijesti automobilizma. Međutim, ti rani američki zračni jastuci bili su dizajnirani da zamijene sigurnosne pojaseve, a ne da ih nadopune, što se pokazalo katastrofalnim. Zračni jastuk se aktivira prema nepojasanom putniku brzinom od 270–300 km/h, a dokumentirani slučajevi prijeloma vratnih kralježaka uzrokovanih samim zračnim jastukom potaknuli su proizvođače da napuste ovaj pristup.

Mercedes-Benz, u suradnji s Boschom, oživio je i usavršio ovaj koncept. Godine 1980., Mercedes je postao prvi proizvođač koji je nudio zračne jastuke kao standardnu opremu na serijskom automobilu — S-Klasi — uz ključno načelo dizajna: zračni jastuci moraju raditi zajedno sa sigurnosnim pojasevima, a ne umjesto njih. Ovaj uvid transformirao je tehnologiju zračnih jastuka u sustav koji spašava živote kakav poznajemo danas. Zapravo, mnoga vozila još uvijek su dizajnirana tako da se zračni jastuci uopće ne aktiviraju osim ako putnik nije pričvršćen pojasom.

Moderni sustavi zračnih jastuka: Izvan upravljača

Današnji sustavi zračnih jastuka daleko prelaze jedan jastuk u upravljaču. Sveobuhvatni moderni postav obično uključuje:

• Prednji zračni jastuci: Za vozača i suvozača, štiteći od ozljeda glave i prsa u čeonim sudarima.
• Bočni zračni jastuci (ugrađeni u sjedalo): Ugrađeni u bočne strane prednjih sjedala za zaštitu trupa pri bočnom udaru.
• Zavjesni zračni jastuci: Aktiviraju se iz krova za zaštitu glava putnika sprijeda i straga. Za razliku od prednjih zračnih jastuka, zavjesni jastuci održavaju tlak nekoliko sekundi kako bi pružili zaštitu tijekom prevrtanja vozila — i kako bi spriječili izbacivanje putnika koji nisu vezani pojasom.
• Kolenski zračni jastuci: Sve češći, štite koljena i noge od prodiranja nadzorne ploče.
• Zračni jastuci za stražnje putnike: Neki proizvođači sada uključuju i zaštitu zračnim jastucima za putnike na stražnjim sjedalima.

Budućnost tehnologije zračnih jastuka jednako je obećavajuća. Inženjeri razvijaju sustave koji mogu aktivirati zračne jastuke trenutke prije nego što se detektira sudar — a ne za vrijeme njega — smanjujući težinu udara. Sigurnosni sustavi također se obučavaju da prepoznaju individualne podatke o putnicima (visina, težina, položaj sjedenja) kako bi optimizirali aktiviranje zračnih jastuka za svaku specifičnu osobu na sjedalu u trenutku sudara.

Zaključak: Pasivna sigurnost funkcionira samo kada je koristite

Bez obzira na to koliko su napredni sustavi pasivne sigurnosti u vašem vozilu — zone deformacije, pojasevi s pretezačima, višestupanjski zračni jastuci, zavjesni sustavi — svi su konstruirani oko jedne temeljne pretpostavke: da vozač i svaki putnik imaju na sebi sigurnosni pojas. Bez toga, učinkovitost svih tih tehnologija drastično pada, a u nekim slučajevima postaju opasne umjesto zaštitne. Uvijek se pojaste. Svaka vožnja, svaki put.

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