Passiv bilsikkerhet: Slik beskytter moderne kjøretøy deg i en ulykke

Bilsikkerhet deles tradisjonelt inn i to typer — aktiv og passiv. Aktiv sikkerhet refererer til systemene og enhetene som hjelper en bil med å unngå en kollisjon fra starten av. Passiv sikkerhet er derimot bilens evne til å beskytte livene og helsen til passasjerene når en ulykke faktisk inntreffer. Hvert moderne kjøretøy er avhengig av en kombinasjon av viktige passive sikkerhetssystemer, inkludert setebelter, kollisjonsputer og deformasjonssoner, for å minimere skader under en kollisjon.

Hva skjer med bilen og passasjerene under en kollisjon?

Ved en frontkollisjon knuses bilen og stopper brått — men passasjerene fortsetter å bevege seg fremover på grunn av treghet, og raser mot rattet, dashbordet og frontruten. Det kan virke som det ikke er nok plass inne i kupeen til å bygge opp farlig fart, men kreftene som er involvert er enorme. Retardasjonen kan nå titalls g, noe som gjør støtet ekvivalent med å hoppe fra toppen av en høyblokk.

For å holde passasjerene i live og uskadd i en alvorlig ulykke, må farten deres reduseres så gradvis og jevnt som mulig — omtrent som flerlags matter brukes til å dempe fall fra høyder. For å oppnå dette inne i en bil, kreves det at karosseristrukturen gjør to tilsynelatende motstridende ting samtidig: være stiv nok til å beskytte passasjerene, og fleksibel nok til å absorbere kollisjonsenergi.

Deformasjonssoner og den stive sikkerhetsburet

Moderne bilkarosserier løser denne utfordringen gjennom en todelt designfilosofi:

• Stiv passasjercelle: Den strukturelle rammen rundt sjåføren og passasjerene er bygget for å være så stiv som mulig. Den bruker ultrahøystyrkestål, og forsterkningsbjelker er bygget inn i dørene for å forhindre at de kollapser innover ved støt.
• Programmerte deformasjonssoner: Forreste (motorrom) og bakre (bagasjerom) deler av bilen er konstruert for å knuses på en kontrollert måte, og absorberer og sprer kollisjonsenergi før den når kupeen.

Denne tilnærmingen er en relativt ny utvikling. Eldre kjøretøy hadde ingen slik konstruksjon — hele karosseriet knuste jevnt, noe som betydde at kupeen var like sannsynlig å kollapse som støtfangeren. I dag er det vanlig å se en moderne bil med en fullstendig ødelagt front, mens passasjerkupeen forblir stort sett intakt.

Motoren utgjør også en alvorlig risiko ved en frontkollisjon. For å forhindre at den presses inn i kupeen — noe som kan være dødelig — bruker moderne biler spesialdesignede motorfester og brannmurstrukturer som leder motoren nedover og bort fra passasjerene ved en alvorlig kollisjon.

Påkjørsler bakfra og nakkestøtter

Kollisjoner bakfra bærer med seg egne alvorlige risikoer — mest bemerkelsesverdig piskesmell og nakkeskader forårsaket av at hodet plutselig slenger bakover. To generasjoner nakkestøtteteknologi er utviklet for å håndtere dette:

• Standard nakkestøtter: Begrenser hodets bevegelse bakover for å forhindre hyperekstensjon av nakken.
• Aktive nakkestøtter: Beveger seg automatisk fremover i det øyeblikket en bakoverkollisjoner oppdages, og gir øyeblikkelig støtte til hodet og eliminerer praktisk talt farlig bevegelse.

Setebelter: Den viktigste passive sikkerhetsanordningen

Når det gjelder å beskytte passasjerer under en ulykke, er ingen anordning mer grunnleggende enn setebeltet. Lånt fra luftfarten har setebelter utviklet seg betydelig siden de ble introdusert i bilverden. Slik utspilte denne utviklingen seg:

• Topunktsbelter: De tidligste bilsetebelter holdt passasjeren over magen eller brystet ved ett enkelt spenningspunkt. Bedre enn ingenting, men langt fra ideelt.
• Trepunktsbelter: Det nå universelle designet som fordeler kollisjonskreftene jevnere over bryst, skulder og midje, og dramatisk reduserer risikoen for ryggvirvel- og indre organskader. Kombinasjonen av effektivitet og brukervennlighet gjorde det til standarden for sivile kjøretøy over hele verden.
• Flerpunktsbelter (4-, 5- og 6-punkts): Brukt i motorsport for å holde sjåføren fast i setet under ekstreme forhold, men for restriktivt for daglig kjøring.

Moderne setebelter er langt mer sofistikerte enn en enkel strop. Viktige innovasjoner inkluderer:

• Treghetsspoler: Lar beltet bevege seg fritt under normale forhold, justerer seg automatisk til enhver kroppsstørrelse og lar brukeren skifte posisjon komfortabelt — men låser seg umiddelbart når en plutselig retardasjon oppdages.
• Pyrotekniske forspenningsanordninger: Små eksplosive ladninger som detonerer i en kollisjon, og strammer beltet på millisekunder, og trekker passasjeren fast tilbake i setet før kollisjonskreftene tar grep.

Kollisjonsputer: Den andre forsvarslinjen

Kollisjonsputer er uten tvil den nest viktigste passive sikkerhetsoppfinnelsen etter setebelter. Konseptet — å blåse opp en brettet pute i løpet av en brøkdel av et sekund under en kollisjon — ble først patentert i 1953, selv om teknologien for å få det til å fungere pålitelig ikke ville eksistere på enda to tiår.

Hvordan fungerer en kollisjonspute?

Nøkkelen til å gjøre en kollisjonspute effektiv er hastighet. Ingeniører testet ulike oppblåsingsmetoder før de bestemte seg for et pyroteknisk system, som fortsatt er standarden i dag. Slik fungerer det:

• Kollisjonssensorer oppdager en kollisjon og utløser en elektrisk strøm på millisekunder.
• Strømmen varmer opp en kompakt tablett av natriumazid (NaN3) — en krystallinsk forbindelse — forbi 330°C.
• Natriumazidet brytes raskt ned til nitrogengass og natriummetall.
• Den frigjorte nitrogengassen blåser opp kollisjonsputen på bare 0,025 til 0,05 sekunder (25 til 50 millisekunder).
• Puten demper passasjeren og tømmes deretter nesten umiddelbart, slik at de kan bevege seg fritt etter kollisjonen.

En bieffekt av denne raske oppblåsingen i et lukket rom er en kraftig trykktopp som kan forårsake trommehinneskade eller hjernerystelse. Produsenter håndterer denne risikoen ved å begrense kollisjonsputes utløsningshastighet og bruke puter med relativt lite volum, selv om noe risiko gjenstår avhengig av individet og kjøretøyets størrelse.

En kort historikk om kollisjonsputen

I motsetning til hva mange tror, stammer ikke kollisjonsputer fra europeiske luksusmerker. På midten av 1970-tallet utstyrte Ford og General Motors over 12 000 biler med kollisjonsputesystemer — den første storstilte utrullingen i bilhistorien. Disse tidlige amerikanske kollisjonsputesystemene var imidlertid designet for å erstatte setebelter snarere enn å supplere dem, noe som viste seg katastrofalt. En kollisjonspute utløses mot en ubeltebunden passasjer med 270–300 km/t, og dokumenterte tilfeller av brudd i cervikalvirvler forårsaket av kollisjonsputen selv fikk produsentene til å forlate denne tilnærmingen.

Det var Mercedes-Benz, i samarbeid med Bosch, som gjenopptok og raffinerte konseptet. I 1980 ble Mercedes den første produsenten som tilbød kollisjonsputer som standardutstyr på en produksjonsbil — S-klassen — med et kritisk designprinsipp: kollisjonsputer må fungere sammen med setebelter, ikke i stedet for dem. Dette synet forvandlet kollisjonspute-teknologien til det livreddende systemet vi kjenner i dag. Faktisk er mange kjøretøy fortsatt konstruert slik at kollisjonsputer ikke utløses i det hele tatt med mindre passasjeren har festet setebeltet.

Moderne kollisjonsputesystemer: Langt utover rattet

Dagens kollisjonsputesystemer strekker seg langt utover én enkelt pute i rattet. Et moderne komplett oppsett inkluderer vanligvis:

• Frontale kollisjonsputer: For sjåfør og forsetepassasjer, som beskytter mot hode- og brystskader ved frontkollisjoner.
• Sidekollisjonsputer (setemonterte): Bygget inn i sidene av forsetene for å beskytte overkroppen under en sidekollisjon.
• Gardinkollisjonsputer: Utløses fra taklistrene for å beskytte hodene til passasjerer foran og bak. I motsetning til frontale kollisjonsputer opprettholder gardinkollisjonsputer trykket i flere sekunder for å gi beskyttelse gjennom et velteforløp — og for å hindre ubeltede passasjerer i å bli kastet ut.
• Knekollisjonsputer: Stadig vanligere; disse beskytter knær og bein mot dashbordinntrengning.
• Baksetekollisjonsputer: Noen produsenter inkluderer nå kollisjonsputebeskyttelse for baksetepassasjerer også.

Fremtiden for kollisjonspute-teknologi er like lovende. Ingeniører utvikler systemer som kan utløse kollisjonsputer øyeblikk før en kollisjon oppdages — snarere enn under den — for å redusere skadens alvorlighetsgrad. Sikkerhetssystemer trenes også til å gjenkjenne individuelle passasjerdata (høyde, vekt, seteposisjon) for å optimalisere utløsningen av kollisjonsputer for hver spesifikk person i setet på tidspunktet for en kollisjon.

Konklusjon: Passiv sikkerhet fungerer bare når du bruker den

Uansett hvor avanserte de passive sikkerhetssystemene i kjøretøyet ditt er — deformasjonssoner, forspenningsbeltene, flertrinns kollisjonsputer, gardinsystemer — er de alle konstruert rundt én grunnleggende forutsetning: at sjåføren og alle passasjerer har på seg setebeltet. Uten det synker effektiviteten til all denne teknologien dramatisk, og i noen tilfeller blir de farlige snarere enn beskyttende. Bruk alltid setebeltet. Hver tur, hver gang.

Dette er en oversettelse. Du kan lese originalen her: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html