Automobiļa pasīvā drošība: kā mūsdienu transportlīdzekļi aizsargā jūs avārijā

Automobiļu drošību parasti iedala divos veidos — aktīvā un pasīvā. Aktīvā drošība attiecas uz sistēmām un ierīcēm, kas palīdz automobilim vispirms izvairīties no sadursmes. Pasīvā drošība savukārt ir transportlīdzekļa spēja aizsargāt tā pasažieru dzīvību un veselību, kad negadījums tomēr notiek. Katrs mūsdienu transportlīdzeklis paļaujas uz galveno pasīvās drošības sistēmu kombināciju — tostarp drošības jostām, gaisa spilveniem un deformācijas zonām —, lai avārijas laikā samazinātu traumas.

Kas notiek ar automašīnu un tās pasažieriem sadursmes laikā?

Frontālas sadursmes gadījumā automašīna saburzās un strauji apstājas — taču pasažieri inercijas dēļ turpina virzīties uz priekšu, metinot tos pret stūres ratu, instrumentu paneli un vējstiklu. Var šķist, ka salonā nav pietiekami daudz vietas, lai izveidotos bīstams ātrums, taču iesaistītie spēki ir milzīgi. Bremzēšanas palēninājums var sasniegt desmitiem g, padarot triecienu līdzvērtīgu lēcienam no daudzstāvu ēkas jumta.

Lai pasažieri paliktu dzīvi un nesavainoti nopietnas avārijas gadījumā, viņu ātrums jāsamazina pēc iespējas pakāpeniskāk un vienmērīgāk — līdzīgi tam, kā daudzslāņu paklājiņi tiek izmantoti, lai amortizētu krišanu no augstuma. Lai to panāktu automašīnas iekšienē, virsbūves struktūrai vienlaikus jādara divas šķietami pretrunīgas lietas: jābūt pietiekami stingrai, lai aizsargātu pasažierus, un pietiekami elastīgai, lai absorbētu avārijas enerģiju.

Deformācijas zonas un stingrā drošības šūna

Mūsdienu automobiļu virsbūves šo problēmu risina ar divdaļīgu dizaina filozofiju:

• Stingra pasažieru šūna: Konstruktīvais rāmis ap vadītāju un pasažieriem ir veidots pēc iespējas stingrāks. Tas izmanto augstas izturības tēraudu, un durvīs ir iebūvēti armatūras stieņi, lai novērstu to ieliekšanos trieciena gadījumā.
• Programmētas deformācijas zonas: Automobiļa priekšējā (motora nodalījuma) un aizmugurējā (bagāžnieka) daļa ir izstrādāta tā, lai kontrolētā veidā saburzītos, absorbējot un izkliedējot avārijas enerģiju, pirms tā sasniedz salonu.

Šī pieeja ir salīdzinoši nesens attīstības rezultāts. Vecākiem automobiļiem nebija šāda inženiertehniskā risinājuma — visa virsbūve saburzījās vienmērīgi, kas nozīmēja, ka salons bija tikpat iespējams sabrukt kā bamperis. Mūsdienās bieži var redzēt modernu automašīnu ar pilnībā sapostītu priekšējo daļu, kamēr pasažieru nodalījums paliek lielākoties neskarts.

Dzinējs arī rada nopietnus draudus frontālas sadursmes gadījumā. Lai novērstu tā iebīdīšanos salonā — kas varētu būt letāli — mūsdienu automašīnas izmanto speciāli izstrādātus dzinēja stiprinājumus un ugunsmūra struktūras, kas smagās avārijas gadījumā novirza dzinēju uz leju un prom no pasažieriem.

Aizmugurējie triecieni un galvas balsti

Aizmugurējām sadursmēm ir savas nopietnas briesmas — visievērojamākās ir pātaga trauma un kakla traumas, ko izraisa galvas pēkšņa atsitiena kustība. Lai to risinātu, ir izstrādātas divu paaudžu galvas balstu tehnoloģijas:

• Standarta galvas balsti: Ierobežo galvas atpakaļejošo kustību, lai novērstu kakla hiperpagarinājumu.
• Aktīvie galvas balsti: Automātiski pārvietojas uz priekšu brīdī, kad tiek konstatēts aizmugurējs trieciens, nodrošinot tūlītēju atbalstu galvai un praktiski novēršot bīstamu kustību.

Drošības jostas: vissvarīgākā pasīvās drošības ierīce

Runājot par pasažieru aizsardzību avārijas laikā, neviena ierīce nav fundamentālāka par drošības jostu. Aizgūtas no aviācijas, drošības jostas ir ievērojami attīstījušās kopš to ieviešanas automobiļu pasaulē. Lūk, kā notika šī evolūcija:

• Divpunktu jostas: Pirmās automobiļu drošības jostas turēja pasažieri aiz vēdera vai krūtīm vienā spiedes punktā. Labāk nekā nekas, taču tālu no ideāla.
• Trīspunktu jostas: Tagad universālais dizains, kas vienmērīgāk sadala avārijas spēkus pa krūtīm, plecu un gurniem, dramatiski samazinot mugurkaula un iekšējo orgānu traumu risku. Tās efektivitātes un lietošanas ērtuma kombinācija padarīja to par standartu civilo transportlīdzekļu jomā visā pasaulē.
• Daudzpunktu jostas (4-, 5- un 6-punktu): Tiek izmantotas motorsportā, lai ārkārtējos apstākļos stingri nostiprinātu vadītāju sēdeklī, taču ikdienas braukšanai tās ir pārāk ierobežojošas.

Mūsdienu drošības jostas ir daudz sarežģītākas nekā vienkārša lente. Galvenie jauninājumi ietver:

• Inertās spoles: Ļauj jostai brīvi kustēties normālos apstākļos, automātiski pielāgojoties jebkuram ķermeņa izmēram un ļaujot nēsātājam ērti mainīt stāvokli — taču uzreiz bloķējas, kad tiek konstatēta pēkšņa palēnināšanās.
• Pirotehniskās priekšnostiprināšanas ierīces: Nelieli sprāgstvielu lādiņi, kas detonē avārijas gadījumā, milisekundēs savelkot jostu ciešāk un nostiprinot pasažieri sēdeklī pirms trieciena spēki sāk darboties.

Gaisa spilveni: otrā aizsardzības līnija

Gaisa spilveni ir, iespējams, otrs svarīgākais pasīvās drošības izgudrojums pēc drošības jostām. Koncepcija — salokāma maisa piepūšana sekundes daļas laikā sadursmes brīdī — tika pirmo reizi patentēta 1953. gadā, lai gan tehnoloģija, lai to droši darbinātu, nebūtu pieejama vēl divus gadu desmitus.

Kā darbojas gaisa spilvens?

Gaisa spilvena efektivitātes atslēga ir ātrums. Inženieri pārbaudīja dažādas piepūšanas metodes, pirms apmetās uz pirotehnisko sistēmu, kas joprojām ir standarts mūsdienās. Lūk, kā tas darbojas:

• Avārijas sensori konstatē sadursmi un milisekundēs aktivizē elektrisko strāvu.
• Strāva uzsilda kompaktu nātrija azīda (NaN3) tableti — kristālisku savienojumu — virs 330°C.
• Nātrija azīds ātri sadalās slāpekļa gāzē un nātrija metālā.
• Atbrīvotā slāpekļa gāze piepūš gaisa spilvenu tikai 0,025 līdz 0,05 sekundēs (25 līdz 50 milisekundēs).
• Maiss amortizē pasažieri un pēc tam gandrīz nekavējoties izlaižas, ļaujot viņiem brīvi kustēties pēc avārijas.

Viena no šīs straujas piepūšanas slēgtā telpā blakusparādībām ir straujš spiediena kāpums, kas var izraisīt bungādiņas bojājumus vai satricinājumu. Ražotāji pārvalda šo risku, ierobežojot gaisa spilvena izvietošanas ātrumu un izmantojot salīdzinoši neliela tilpuma maisus, lai gan daži riski joprojām pastāv atkarībā no indivīda un transportlīdzekļa izmēra.

Īss gaisa spilvenu vēstures apskats

Pretēji plaši izplatītajam uzskatam, gaisa spilveni neizcēlās no Eiropas luksusa zīmoliem. 20. gadsimta 70. gadu vidū Ford un General Motors aprīkoja vairāk nekā 12 000 automašīnu ar gaisa spilvenu sistēmām — pirmais lielapjoma izvietojums automobiļu vēsturē. Tomēr šie agrīnie amerikāņu gaisa spilveni bija izstrādāti, lai aizstātu drošības jostas, nevis to papildinātu, kas izrādījās katastrofāli. Gaisa spilvens izvietojas pret jostas neizmantojošu pasažieri ar ātrumu 270–300 km/h, un dokumentēti gadījumi ar kakla skriemeļu lūzumiem, ko izraisīja pats gaisa spilvens, lika ražotājiem atteikties no šīs pieejas.

Mercedes-Benz, sadarbojoties ar Bosch, atdzīvināja un pilnveidoja šo koncepciju. 1980. gadā Mercedes kļuva par pirmo ražotāju, kas piedāvāja gaisa spilvenus kā standarta aprīkojumu sērijveida automašīnā — S-klasē — ar kritiski svarīgu dizaina principu: gaisa spilveni jāizmanto kopā ar drošības jostām, nevis to vietā. Šī atziņa pārveidoja gaisa spilvenu tehnoloģiju par dzīvību glābjošo sistēmu, ko mēs pazīstam šodien. Patiesībā daudzas automašīnas joprojām ir konstruētas tā, ka gaisa spilveni vispār neizvietojas, ja vien pasažieris nav piesprādzējies.

Mūsdienu gaisa spilvenu sistēmas: tālāk par stūres ratu

Mūsdienu gaisa spilvenu sistēmas pārsniedz vienu maisu stūres ratā. Visaptveroša mūsdienīga konfigurācija parasti ietver:

• Frontālie gaisa spilveni: Vadītājam un priekšējam pasažierim, aizsargājot pret galvas un krūšu traumām frontālas sadursmes gadījumā.
• Sānu gaisa spilveni (sēdeklī iebūvēti): Iebūvēti priekšējo sēdekļu sānos, lai aizsargātu rumpi sānu trieciena gadījumā.
• Priekškara gaisa spilveni: Izvietoti no jumta sliedes, lai aizsargātu priekšējo un aizmugurējo pasažieru galvas. Atšķirībā no frontālajiem gaisa spilveniem, priekškara gaisa spilveni uztur spiedienu vairākas sekundes, lai nodrošinātu aizsardzību visas apgāšanās laikā — un lai novērstu nespiedrotu pasažieru izsviedumu.
• Ceļu gaisa spilveni: Arvien izplatītāki, tie aizsargā ceļus un kājas no instrumentu paneļa iekļūšanas.
• Aizmugurējo pasažieru gaisa spilveni: Daži ražotāji tagad iekļauj gaisa spilvenu aizsardzību arī aizmugurējā sēdekļa pasažieriem.

Gaisa spilvenu tehnoloģijas nākotne ir vienlīdz daudzsološa. Inženieri izstrādā sistēmas, kas var izvietot gaisa spilvenus brīžus pirms sadursmes konstatēšanas — nevis tās laikā —, samazinot trieciena smagumu. Drošības sistēmas tiek arī apmācītas atpazīt individuālus pasažieru datus (augumu, svaru, sēdus stāvokli), lai avārijas brīdī optimizētu gaisa spilvenu izvietošanu katrai konkrētajai personai attiecīgajā sēdeklī.

Secinājums: pasīvā drošība darbojas tikai tad, kad to izmantojat

Neatkarīgi no tā, cik modernās pasīvās drošības sistēmas atrodas jūsu transportlīdzeklī — deformācijas zonas, priekšnostiprināšanas jostas, daudzpakāpju gaisa spilveni, priekškara sistēmas — tās visas ir veidotas ap vienu pamatpieņēmumu: ka vadītājs un visi pasažieri ir piesprādzējušies. Bez tā visu šo tehnoloģiju efektivitāte krasi samazinās un dažos gadījumos tās kļūst bīstamas, nevis aizsargājošas. Vienmēr piesprādzējieties. Katru reizi, katrā braucienā.

Šis ir tulkojums. Oriģinālu var lasīt šeit: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html