Bezpečnosť vozidiel sa tradične delí na dva typy — aktívnu a pasívnu. Aktívna bezpečnosť zahŕňa systémy a zariadenia, ktoré pomáhajú predchádzať kolízii. Pasívna bezpečnosť naopak označuje schopnosť vozidla chrániť životy a zdravie cestujúcich v prípade, že k nehode dôjde. Každé moderné vozidlo sa spolieha na kombináciu kľúčových systémov pasívnej bezpečnosti — bezpečnostné pásy, airbagy a deformačné zóny — aby sa minimalizovalo zranenie pri náraze.
Čo sa deje s autom a jeho cestujúcimi počas kolízie?
Pri čelnej kolízii sa auto deformuje a náhle zastaví — ale cestujúci pokračujú v pohybe vpred zotrvačnosťou, vrhajú sa smerom k volantu, palubnému panelu a čelnému sklu. Môže sa zdať, že vnútri kabíny nie je dostatok priestoru na to, aby sa nahromadila nebezpečná rýchlosť, avšak pôsobiace sily sú obrovské. Spomalenie môže dosiahnuť desiatky g, čo robí náraz ekvivalentným skoku zo strechy výškovej budovy.
Aby cestujúci prežili vážnu nehodu bez zranenia, ich rýchlosť musí byť znižovaná čo najplynulejšie a postupne — podobne ako viacvrstvové podložky tlmia pády z výšky. Dosiahnutie tohto efektu v automobile si vyžaduje, aby karoséria plnila dve zdanlivo protichodné funkcie naraz: byť dostatočne tuhá na ochranu cestujúcich a zároveň dostatočne poddajná na pohlcovanie nárazovej energie.
Deformačné zóny a tuhá bezpečnostná klietka
Moderné karosérie automobilov riešia túto výzvu prostredníctvom dvojzložkovej konštrukčnej filozofie:
- Tuhá kabína cestujúcich: Konštrukčný rám obklopujúci vodiča a cestujúcich je navrhnutý čo najtuhší. Využíva oceľ s ultra vysokou pevnosťou a v dverách sú zabudované výstuhy, ktoré bránia ich vniknutiu dnu pri náraze.
- Riadené deformačné zóny: Predná (motorový priestor) a zadná (batožinový priestor) časť vozidla sú konštrukčne navrhnuté tak, aby sa pri náraze riadeným spôsobom deformovali, absorbovali a rozptýlili nárazovú energiu skôr, ako dosiahne kabínu.
Tento prístup je relatívne nedávnym vývojom. Staršie vozidlá nemali takéto konštrukčné riešenie — celá karoséria sa deformovala rovnomerne, čo znamenalo, že kabína mala rovnakú pravdepodobnosť zrútenia ako nárazník. Dnes je bežné vidieť moderné auto s úplne zdemolovanou prednou časťou, pričom priestor pre cestujúcich zostáva z veľkej časti neporušený.
Motor tiež predstavuje vážne riziko pri čelnej zrážke. Aby sa zabránilo jeho vniknutiu do kabíny — čo by mohlo byť smrteľné — moderné automobily využívajú špeciálne navrhnuté úchyty motora a konštrukciu prepážky, ktoré pri ťažkej nehode nasmerujú motor nadol a preč od cestujúcich.
Nárazy zozadu a opierky hlavy
Nárazy zozadu nesú vlastné vážne riziká — predovšetkým whiplash a poranenia krku spôsobené náhlym zákmitom hlavy. Na riešenie tohto problému boli vyvinuté dve generácie technológií opierok hlavy:
- Štandardné opierky hlavy: Obmedzujú pohyb hlavy dozadu, aby sa predišlo hyperextenzii krku.
- Aktívne opierky hlavy: Automaticky sa posúvajú dopredu v okamihu, keď je detekovaný náraz zozadu, čím poskytujú okamžitú oporu hlavy a prakticky eliminujú nebezpečný pohyb.
Bezpečnostné pásy: Najdôležitejší prvok pasívnej bezpečnosti
Čo sa týka ochrany cestujúcich pri nehode, žiadne zariadenie nie je základnejšie ako bezpečnostný pás. Prevzaté z letectva, bezpečnostné pásy sa od svojho zavedenia do automobilového sveta výrazne vyvinuli. Tu je prehľad tohto vývoja:
- Dvojbodové pásy: Najstaršie automobilové bezpečnostné pásy držali cestujúceho cez brucho alebo hrudník v jednom bode napätia. Lepšie ako nič, ale zďaleka nie ideálne.
- Trojbodové pásy: Dnes univerzálne používaný dizajn, ktorý rovnomernejšie rozkladá nárazové sily na hrudník, rameno a bedrá, čím výrazne znižuje riziko poranenia chrbtice a vnútorných orgánov. Kombinácia účinnosti a jednoduchosti použitia z neho urobila štandard pre civilné vozidlá na celom svete.
- Viacbodové pásy (4-, 5- a 6-bodové): Používané v motorsporte na pevné uchytenie vodiča v sedadle pri extrémnych podmienkach, hoci pre každodenné jazdy sú príliš obmedzujúce.
Moderné bezpečnostné pásy sú oveľa sofistikovanejšie ako jednoduchý popruh. Medzi kľúčové inovácie patrí:
- Inerciálne navíjače: Umožňujú pásu voľne sa pohybovať za normálnych podmienok, automaticky sa prispôsobujúc každej veľkosti tela a umožňujúc nositeľovi pohodlne meniť polohu — ale okamžite sa zablokujú pri zistení náhleho spomalenia.
- Pyrotechnické predpínače: Malé výbušné nálože, ktoré explodujú pri náraze, v priebehu milisekúnd napnú pás a pevne pritiahnu cestujúceho späť do sedadla skôr, ako sa uplatnia nárazové sily.
Airbagy: Druhá línia obrany
Airbagy sú pravdepodobne druhým najdôležitejším vynálezom pasívnej bezpečnosti po bezpečnostných pásoch. Koncept — nafúknutie zloženého vaku v zlomku sekundy počas kolízie — bol prvýkrát patentovaný v roku 1953, hoci technológia potrebná na jeho spoľahlivé fungovanie neexistovala ďalšie dve desaťročia.
Ako funguje airbag?
Kľúčom k účinnosti airbagu je rýchlosť. Inžinieri testovali rôzne metódy nafukovania, kým sa ustálili na pyrotechnickom systéme, ktorý zostáva štandardom dodnes. Tu je postup jeho fungovania:
- Senzory nárazu zachytia kolíziu a v priebehu milisekúnd aktivujú elektrický prúd.
- Prúd zahreje kompaktnú tabletu azidu sodného (NaN3) — kryštalickej zlúčeniny — nad 330 °C.
- Azid sodný sa rýchlo rozloží na dusíkový plyn a kov sodík.
- Uvoľnený dusíkový plyn nafúkne airbag za iba 0,025 až 0,05 sekundy (25 až 50 milisekúnd).
- Vak tlmí náraz cestujúceho a takmer okamžite sa vyfúkne, čo mu umožňuje voľný pohyb po nehode.
Jedným z vedľajších účinkov tohto rýchleho nafúknutia v uzavretom priestore je prudký nárast tlaku, ktorý môže spôsobiť poškodenie bubienka alebo otras mozgu. Výrobcovia toto riziko riadia obmedzením rýchlosti rozvinutia airbagu a používaním vakov relatívne malého objemu, hoci určité riziko zostáva v závislosti od konkrétnej osoby a veľkosti vozidla.
Stručná história airbagu
Na rozdiel od rozšíreného presvedčenia, airbagy nepochádzajú od európskych luxusných značiek. V polovici 70. rokov minulého storočia Ford a General Motors vybavili viac ako 12 000 automobilov systémami airbagov — čo bolo prvé nasadenie vo veľkom meradle v histórii automobilového priemyslu. Tieto rané americké airbagy boli však navrhnuté ako náhrada bezpečnostných pásov, nie ako doplnok k nim, čo sa ukázalo ako katastrofálne. Airbag sa rozvíja smerom k nezapásanému cestujúcemu rýchlosťou 270–300 km/h a zdokumentované prípady zlomenín krčných stavcov spôsobených samotným airbagom prinútili výrobcov od tohto prístupu upustiť.
Bol to Mercedes-Benz, pracujúci v partnerstve so spoločnosťou Bosch, ktorý koncept oživil a zdokonalil. V roku 1980 sa Mercedes stal prvým výrobcom, ktorý ponúkal airbagy ako štandardnú výbavu sériového automobilu — triedy S — s kľúčovým konštrukčným princípom: airbagy musia spolupracovať s bezpečnostnými pásmi, nie ich nahrádzať. Tento poznatok premenil technológiu airbagov na záchranný systém, ktorý poznáme dnes. V skutočnosti je mnoho vozidiel stále navrhnutých tak, že airbagy sa vôbec nerozvinia, pokiaľ cestujúci nemá zapnutý bezpečnostný pás.
Moderné systémy airbagov: Ďaleko za hranice volantu
Dnešné systémy airbagov idú oveľa ďalej ako jeden vak vo volante. Komplexné moderné riešenie zvyčajne zahŕňa:
- Čelné airbagy: Pre vodiča a spolujazdca vpredu, chrániace hlavu a hrudník pri čelných kolíziách.
- Bočné airbagy (zabudované v sedadlách): Zabudované do bočných strán predných sedadiel na ochranu trupu pri bočnom náraze.
- Záclonové airbagy: Rozvinú sa z lišty strechy na ochranu hláv predných a zadných cestujúcich. Na rozdiel od čelných airbagov si záclonové airbagy udržiavajú tlak niekoľko sekúnd, aby poskytovali ochranu počas prevrátenia vozidla — a aby zabránili vypadnutiu nezapásaných cestujúcich.
- Kolenné airbagy: Čoraz bežnejšie, chránia kolená a nohy pred vniknutím palubného panela.
- Airbagy pre zadných cestujúcich: Niektorí výrobcovia teraz zahŕňajú airbagovu ochranu aj pre cestujúcich na zadných sedadlách.
Budúcnosť technológie airbagov je rovnako sľubná. Inžinieri vyvíjajú systémy, ktoré môžu rozvinúť airbagy okamžiky pred detekciou kolízie — nie počas nej — čím znižujú závažnosť nárazu. Bezpečnostné systémy sa tiež trénujú na rozpoznávanie individuálnych údajov o cestujúcich (výška, hmotnosť, poloha sedenia) s cieľom optimalizovať rozvinutie airbagu pre každú konkrétnu osobu sediacu na danom mieste v čase nehody.
Záver: Pasívna bezpečnosť funguje len vtedy, keď ju využívate
Bez ohľadu na to, aké pokročilé sú systémy pasívnej bezpečnosti vo vašom vozidle — deformačné zóny, pásy s predpínačmi, viacstupňové airbagy, záclonové systémy — všetky sú navrhnuté s jedným základným predpokladom: že vodič a každý cestujúci majú zapnutý bezpečnostný pás. Bez toho účinnosť všetkých týchto technológií dramaticky klesá a v niektorých prípadoch sa stávajú nebezpečnými namiesto ochranných. Vždy sa zapnite. Každá cesta, vždy.
Toto je preklad. Originál si môžete prečítať tu: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html
Publikované január 20, 2022 • 7m na čítanie
