ความปลอดภัยเชิงรับของรถยนต์: รถยนต์สมัยใหม่ปกป้องคุณในอุบัติเหตุได้อย่างไร

ความปลอดภัยด้านยานยนต์แบ่งออกเป็นสองประเภทตามขนบนิยม ได้แก่ แบบแอ็กทีฟและแบบพาสซีฟ ความปลอดภัยแบบแอ็กทีฟหมายถึงระบบและอุปกรณ์ที่ช่วยให้รถยนต์หลีกเลี่ยงการชนตั้งแต่แรก ส่วนความปลอดภัยแบบพาสซีฟ คือความสามารถของรถในการปกป้องชีวิตและสุขภาพของผู้โดยสารเมื่อเกิดอุบัติเหตุขึ้นจริง รถยนต์สมัยใหม่ทุกคันอาศัยระบบความปลอดภัยแบบพาสซีฟหลักหลายประการร่วมกัน ได้แก่ เข็มขัดนิรภัย ถุงลมนิรภัย และโซนยุบตัว เพื่อลดการบาดเจ็บในการชน

เกิดอะไรขึ้นกับรถและผู้โดยสารในระหว่างการชน?

ในการชนด้านหน้า รถยนต์จะยุบตัวและหยุดกะทันหัน แต่ผู้โดยสารยังคงเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยแรงเฉื่อย พุ่งเข้าหาพวงมาลัย แผงหน้าปัด และกระจกหน้า อาจดูเหมือนว่าพื้นที่ภายในห้องโดยสารไม่เพียงพอที่จะก่อให้เกิดความเร็วอันตราย แต่แรงที่เกิดขึ้นนั้นมหาศาล ความเร่งในการหยุดอาจสูงถึงหลายสิบ g ทำให้แรงกระแทกเทียบเท่ากับการกระโดดจากยอดตึกสูง

เพื่อให้ผู้โดยสารรอดชีวิตและไม่บาดเจ็บในอุบัติเหตุร้ายแรง ความเร็วของพวกเขาต้องลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปและนุ่มนวลที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ คล้ายกับการใช้แผ่นรองหลายชั้นเพื่อรองรับการตกจากที่สูง การบรรลุเป้าหมายนี้ภายในรถต้องการให้โครงสร้างตัวถังทำสองสิ่งที่ดูเหมือนขัดแย้งกันในเวลาเดียวกัน คือแข็งแรงพอที่จะปกป้องผู้โดยสาร และยืดหยุ่นพอที่จะดูดซับพลังงานการชน

โซนยุบตัวและห้องโดยสารที่แข็งแรง

ตัวถังรถยนต์สมัยใหม่แก้ปัญหานี้ด้วยปรัชญาการออกแบบสองส่วน:

• ห้องโดยสารที่แข็งแรง: โครงสร้างที่ล้อมรอบคนขับและผู้โดยสารสร้างให้แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ ใช้เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงพิเศษ และมีแถบเสริมแรงในประตูเพื่อป้องกันไม่ให้ยุบเข้าด้านในเมื่อเกิดแรงกระแทก
• โซนการเสียรูปที่ออกแบบไว้: ส่วนหน้า (ห้องเครื่องยนต์) และส่วนท้าย (ท้ายรถ) ของรถได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้ยุบตัวในลักษณะที่ควบคุมได้ เพื่อดูดซับและกระจายพลังงานการชนก่อนที่จะถึงห้องโดยสาร

แนวทางนี้เป็นพัฒนาการที่ค่อนข้างใหม่ รถยนต์รุ่นเก่าไม่มีวิศวกรรมดังกล่าว โดยตัวถังทั้งหมดจะยุบตัวอย่างสม่ำเสมอ หมายความว่าห้องโดยสารมีโอกาสยุบตัวเท่ากันกับกันชน ปัจจุบันเป็นเรื่องปกติที่จะเห็นรถยนต์สมัยใหม่ที่ส่วนหน้าพังยับเยิน ในขณะที่ห้องโดยสารยังคงสภาพสมบูรณ์เป็นส่วนใหญ่

เครื่องยนต์ก็ก่อให้เกิดความเสี่ยงร้ายแรงในการชนด้านหน้าเช่นกัน เพื่อป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ถูกดันเข้าไปในห้องโดยสาร ซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงชีวิต รถยนต์สมัยใหม่ใช้ขายึดเครื่องยนต์และโครงสร้างผนังกั้นไฟที่ออกแบบเป็นพิเศษ เพื่อนำทางเครื่องยนต์ลงต่ำและออกห่างจากผู้โดยสารเมื่อเกิดการชนรุนแรง

การชนด้านหลังและที่พักศีรษะ

การชนด้านหลังมีความเสี่ยงร้ายแรงในตัวเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการบาดเจ็บแบบวิปแลชและการบาดเจ็บที่คอ ซึ่งเกิดจากการกระชากศีรษะไปด้านหลังอย่างกะทันหัน มีการพัฒนาเทคโนโลยีที่พักศีรษะสองรุ่นเพื่อแก้ไขปัญหานี้:

• ที่พักศีรษะมาตรฐาน: จำกัดการเคลื่อนที่ของศีรษะไปด้านหลังเพื่อป้องกันการยืดคอมากเกินไป
• ที่พักศีรษะแบบแอ็กทีฟ: เคลื่อนไปข้างหน้าโดยอัตโนมัติในทันทีที่ตรวจพบแรงกระแทกด้านหลัง ให้การรองรับศีรษะทันทีและขจัดการเคลื่อนที่อันตรายได้เกือบสมบูรณ์

เข็มขัดนิรภัย: อุปกรณ์ความปลอดภัยแบบพาสซีฟที่สำคัญที่สุด

เมื่อพูดถึงการปกป้องผู้โดยสารในระหว่างอุบัติเหตุ ไม่มีอุปกรณ์ใดพื้นฐานกว่าเข็มขัดนิรภัย ยืมมาจากการบิน เข็มขัดนิรภัยได้รับการพัฒนาอย่างมากนับตั้งแต่มีการนำมาใช้ในโลกยานยนต์ นี่คือวิวัฒนาการที่เกิดขึ้น:

• เข็มขัดแบบสองจุด: เข็มขัดนิรภัยยานยนต์รุ่นแรกสุดยึดผู้โดยสารที่หน้าท้องหรือหน้าอกที่จุดเดียวของแรงตึง ดีกว่าไม่มีเลย แต่ยังห่างไกลจากอุดมคติ
• เข็มขัดแบบสามจุด: การออกแบบที่เป็นมาตรฐานสากลในปัจจุบัน กระจายแรงกระแทกอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นทั่วหน้าอก ไหล่ และตัก ลดความเสี่ยงของการบาดเจ็บกระดูกสันหลังและอวัยวะภายในอย่างมาก ความง่ายในการใช้งานรวมกับประสิทธิภาพทำให้กลายเป็นมาตรฐานสำหรับยานพาหนะพลเรือนทั่วโลก
• เข็มขัดแบบหลายจุด (4, 5 และ 6 จุด): ใช้ในกีฬามอเตอร์สปอร์ตเพื่อยึดคนขับในที่นั่งอย่างมั่นคงในสภาวะสุดโต่ง แม้ว่าจะจำกัดเกินไปสำหรับการขับขี่ทุกวัน

เข็มขัดนิรภัยสมัยใหม่มีความซับซ้อนมากกว่าสายรัดธรรมดาอย่างมาก นวัตกรรมสำคัญ ได้แก่:

• รีลเฉื่อย: ให้เข็มขัดเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในสภาวะปกติ ปรับโดยอัตโนมัติให้เข้ากับทุกขนาดร่างกายและให้ผู้สวมใส่เปลี่ยนท่านั่งได้อย่างสบาย แต่ล็อกทันทีเมื่อตรวจพบการลดความเร็วอย่างกะทันหัน
• พรีเทนชันเนอร์แบบไพโรเทคนิก: ชุดประจุระเบิดขนาดเล็กที่จุดระเบิดในการชน ดึงเข็มขัดให้แน่นในเวลาไม่กี่มิลลิวินาทีและดึงผู้โดยสารกลับเข้าที่นั่งอย่างแน่นหนาก่อนที่แรงกระแทกจะมาถึง

ถุงลมนิรภัย: แนวป้องกันที่สอง

ถุงลมนิรภัยอาจเป็นสิ่งประดิษฐ์ความปลอดภัยแบบพาสซีฟที่สำคัญอันดับสองรองจากเข็มขัดนิรภัย แนวคิดการพองถุงที่พับไว้ในเสี้ยววินาทีระหว่างการชนนั้นได้รับการจดสิทธิบัตรครั้งแรกในปี พ.ศ. 2496 แม้ว่าเทคโนโลยีที่จะทำให้มันทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือจะยังไม่มีอีกสองทศวรรษ

ถุงลมนิรภัยทำงานอย่างไร?

กุญแจสำคัญในการทำให้ถุงลมนิรภัยมีประสิทธิภาพคือความเร็ว วิศวกรทดสอบวิธีการพองต่างๆ ก่อนที่จะตัดสินใจใช้ระบบไพโรเทคนิก ซึ่งยังคงเป็นมาตรฐานในปัจจุบัน นี่คือวิธีการทำงาน:

• เซ็นเซอร์การชนตรวจจับการชนและส่งกระแสไฟฟ้าในเวลาไม่กี่มิลลิวินาที
• กระแสไฟฟ้าให้ความร้อนแก่แท็บเล็ตขนาดกะทัดรัดของโซเดียมเอไซด์ (NaN3) ซึ่งเป็นสารประกอบผลึก เกินกว่า 330°C
• โซเดียมเอไซด์สลายตัวอย่างรวดเร็วเป็นก๊าซไนโตรเจนและโลหะโซเดียม
• ก๊าซไนโตรเจนที่ปล่อยออกมาพองถุงลมในเวลาเพียง 0.025 ถึง 0.05 วินาที (25 ถึง 50 มิลลิวินาที)
• ถุงรองรับผู้โดยสารและจากนั้นแฟบลงเกือบทันที ทำให้พวกเขาสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระหลังเกิดการชน

ผลข้างเคียงอย่างหนึ่งของการพองตัวอย่างรวดเร็วในพื้นที่ปิดคือแรงดันพุ่งสูงอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้แก้วหูเสียหายหรือเกิดการกระทบกระเทือนทางสมอง ผู้ผลิตจัดการความเสี่ยงนี้โดยจำกัดความเร็วในการพองของถุงลมและใช้ถุงที่มีปริมาตรค่อนข้างเล็ก แม้ว่าความเสี่ยงบางส่วนยังคงอยู่ขึ้นอยู่กับบุคคลและขนาดของยานพาหนะ

ประวัติย่อของถุงลมนิรภัย

ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม ถุงลมนิรภัยไม่ได้มีต้นกำเนิดจากแบรนด์หรูของยุโรป ในช่วงกลางทศวรรษ 2510 ฟอร์ดและเจเนอรัล มอเตอร์สได้ติดตั้งระบบถุงลมนิรภัยในรถยนต์กว่า 12,000 คัน ซึ่งเป็นการนำมาใช้งานจริงในวงกว้างครั้งแรกในประวัติศาสตร์ยานยนต์ อย่างไรก็ตาม ถุงลมนิรภัยยุคแรกของอเมริกาเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อทดแทนเข็มขัดนิรภัยแทนที่จะเสริมการทำงาน ซึ่งพิสูจน์แล้วว่าเป็นหายนะ ถุงลมนิรภัยพองตัวเข้าหาผู้โดยสารที่ไม่คาดเข็มขัดด้วยความเร็ว 270–300 กม./ชม. และมีกรณีที่บันทึกไว้เกี่ยวกับกระดูกสันหลังส่วนคอหักที่เกิดจากถุงลมนิรภัยเองทำให้ผู้ผลิตละทิ้งแนวทางนี้

เป็นเมอร์เซเดส-เบนซ์ที่ทำงานร่วมกับบ๊อช ที่ฟื้นคืนและปรับปรุงแนวคิดนี้ ในปี พ.ศ. 2523 เมอร์เซเดสกลายเป็นผู้ผลิตรายแรกที่เสนอถุงลมนิรภัยเป็นอุปกรณ์มาตรฐานบนรถยนต์ที่ผลิตจริง ซึ่งก็คือ S-Class โดยมีหลักการออกแบบที่สำคัญ คือถุงลมนิรภัยต้องทำงานร่วมกับเข็มขัดนิรภัย ไม่ใช่แทนที่ ข้อมูลเชิงลึกนี้เปลี่ยนเทคโนโลยีถุงลมนิรภัยให้กลายเป็นระบบช่วยชีวิตที่เรารู้จักในทุกวันนี้ ในความเป็นจริง ยานพาหนะหลายคันยังคงออกแบบให้ถุงลมนิรภัยจะไม่พองเลยหากผู้โดยสารไม่คาดเข็มขัด

ระบบถุงลมนิรภัยสมัยใหม่: เกินกว่าพวงมาลัย

ระบบถุงลมนิรภัยในปัจจุบันก้าวข้ามถุงเดียวในพวงมาลัยไปมาก การตั้งค่าสมัยใหม่ที่ครบครันโดยทั่วไปรวมถึง:

• ถุงลมด้านหน้า: สำหรับคนขับและผู้โดยสารด้านหน้า ป้องกันการบาดเจ็บที่ศีรษะและหน้าอกในการชนด้านหน้า
• ถุงลมด้านข้าง (ติดตั้งในที่นั่ง): ติดตั้งในด้านข้างของที่นั่งด้านหน้าเพื่อปกป้องลำตัวระหว่างการชนด้านข้าง
• ถุงลมม่าน: พองจากรางหลังคาเพื่อปกป้องศีรษะของผู้โดยสารด้านหน้าและด้านหลัง ไม่เหมือนถุงลมด้านหน้า ถุงลมม่านจะรักษาแรงดันไว้เป็นเวลาหลายวินาทีเพื่อให้การปกป้องตลอดเหตุการณ์รถพลิกคว่ำ และเพื่อป้องกันผู้โดยสารที่ไม่คาดเข็มขัดจากการกระเด็นออกไป
• ถุงลมเข่า: พบมากขึ้นเรื่อยๆ ปกป้องเข่าและขาจากการบุกรุกของแผงหน้าปัด
• ถุงลมผู้โดยสารด้านหลัง: ผู้ผลิตบางรายตอนนี้รวมการปกป้องถุงลมสำหรับผู้โดยสารบนเบาะหลังด้วย

อนาคตของเทคโนโลยีถุงลมนิรภัยก็มีแนวโน้มที่ดีเช่นกัน วิศวกรกำลังพัฒนาระบบที่สามารถพองถุงลมได้ในช่วงเวลาก่อนที่จะตรวจพบการชน แทนที่จะเกิดขึ้นระหว่างการชน เพื่อลดความรุนแรงของแรงกระแทก ระบบความปลอดภัยยังได้รับการฝึกให้รู้จักข้อมูลผู้โดยสารแต่ละคน (ส่วนสูง น้ำหนัก ตำแหน่งการนั่ง) เพื่อปรับการพองของถุงลมให้เหมาะสมกับแต่ละบุคคลที่นั่งในเบาะในขณะเกิดการชน

บทสรุป: ความปลอดภัยแบบพาสซีฟทำงานได้เมื่อคุณใช้มัน

ไม่ว่าระบบความปลอดภัยแบบพาสซีฟในยานพาหนะของคุณจะล้ำสมัยแค่ไหน ไม่ว่าจะเป็นโซนยุบตัว เข็มขัดพรีเทนชันเนอร์ ถุงลมหลายขั้นตอน หรือระบบม่าน ล้วนถูกออกแบบทางวิศวกรรมบนสมมติฐานพื้นฐานเพียงประการเดียว คือคนขับและผู้โดยสารทุกคนคาดเข็มขัดนิรภัย หากไม่มีสิ่งนั้น ประสิทธิภาพของเทคโนโลยีเหล่านี้ทั้งหมดจะลดลงอย่างมาก และในบางกรณีอาจกลายเป็นอันตรายแทนที่จะเป็นการปกป้อง คาดเข็มขัดนิรภัยเสมอ ทุกการเดินทาง ทุกครั้ง

นี่คือการแปล คุณสามารถอ่านต้นฉบับได้ที่นี่: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html