Пасивна безпека автомобіля: як сучасні автомобілі захищають вас під час аварії

Автомобільна безпека традиційно поділяється на два типи — активну та пасивну. Активна безпека стосується систем і пристроїв, які допомагають автомобілю уникнути зіткнення. Пасивна безпека, своєю чергою, — це здатність автомобіля захищати життя та здоров’я пасажирів у разі виникнення аварії. Кожен сучасний автомобіль покладається на поєднання ключових систем пасивної безпеки — ременів безпеки, подушок безпеки та зон деформації — для мінімізації травм під час аварії.

Що відбувається з автомобілем і пасажирами під час зіткнення?

При лобовому зіткненні автомобіль деформується і різко зупиняється — але пасажири продовжують рухатися вперед за інерцією, летячи до керма, приладової панелі та вітрового скла. Здається, що всередині салону недостатньо місця для набору небезпечної швидкості, але задіяні сили є приголомшливими. Уповільнення може досягати десятків g, що робить удар рівноцінним стрибку з даху висотного будинку.

Щоб зберегти життя та здоров’я пасажирів у серйозній аварії, їхня швидкість повинна знижуватися якомога поступово та плавно — подібно до того, як багатошарові мати використовуються для пом’якшення падінь з висоти. Для досягнення цього всередині автомобіля кузов повинен одночасно виконувати два, здавалося б, суперечливих завдання: бути досить жорстким для захисту пасажирів і досить гнучким для поглинання енергії удару.

Зони деформації та жорстка захисна клітка

Сучасні автомобільні кузови вирішують це завдання завдяки двокомпонентній конструктивній філософії:

• Жорстка пасажирська клітка: Несучий каркас навколо водія та пасажирів виконується максимально жорстким. Для його виготовлення використовується надміцна сталь, а в двері вбудовуються підсилювальні балки, що запобігають їх вгинанню під час удару.
• Зони програмованої деформації: Передня (моторний відсік) і задня (багажник) частини автомобіля конструктивно призначені для контрольованої деформації, що поглинає та розсіює енергію удару до її передачі до салону.

Такий підхід є відносно новою розробкою. Старіші автомобілі не мали подібних конструктивних рішень — весь кузов деформувався рівномірно, а це означало, що салон міг зминатися так само, як і бампер. Сьогодні нерідко можна побачити сучасний автомобіль із повністю знищеною передньою частиною, тоді як пасажирський відсік залишається практично незачепленим.

Двигун також становить серйозну небезпеку при лобовому зіткненні. Щоб запобігти його зміщенню в салон — що може виявитися смертельним — у сучасних автомобілях використовуються спеціально розроблені кріплення двигуна та конструкція перегородки моторного відсіку, які направляють двигун вниз і від пасажирів у разі серйозної аварії.

Удари ззаду та підголівники

Удари в задню частину автомобіля несуть власні серйозні ризики — насамперед хлистову травму та травми шиї, спричинені раптовим відкиданням голови назад. Для боротьби з цим явищем було розроблено два покоління технологій підголівників:

• Стандартні підголівники: Обмежують відхилення голови назад, запобігаючи перерозгинанню шиї.
• Активні підголівники: Автоматично переміщуються вперед у момент виявлення удару ззаду, забезпечуючи миттєву підтримку голови та практично виключаючи небезпечне переміщення.

Ремені безпеки: найважливіший пристрій пасивної безпеки

Коли йдеться про захист пасажирів під час аварії, жоден пристрій не є таким фундаментальним, як ремінь безпеки. Запозичені з авіації, ремені безпеки значно еволюціонували з моменту їх впровадження в автомобільному світі. Ось як розгорталасяця еволюція:

• Двоточкові ремені: Найперші автомобільні ремені безпеки утримували пасажира за живіт або груди в одній точці натягу. Краще, ніж нічого, але далеко не ідеально.
• Триточкові ремені: Нині загальноприйнята конструкція, що рівномірніше розподіляє сили удару по грудях, плечу та стегнах, різко знижуючи ризик травм хребта та внутрішніх органів. Поєднання ефективності та зручності у використанні зробило їх стандартом для цивільних транспортних засобів у всьому світі.
• Багатоточкові ремені (4-, 5- і 6-точкові): Використовуються в автоспорті для надійного утримання водія в кріслі в екстремальних умовах, хоча є надто обмежувальними для повсякденного водіння.

Сучасні ремені безпеки набагато досконаліші за простий ремінь. До ключових інновацій належать:

• Інерційні котушки: Дозволяють ременю вільно рухатися в нормальних умовах, автоматично підлаштовуючись під будь-який розмір тіла та дозволяючи водію зручно змінювати положення — але миттєво блокуються при виявленні раптового уповільнення.
• Піротехнічні преднатягувачі: Невеликі вибухові заряди, що спрацьовують під час аварії, за мілісекунди натягуючи ремінь і міцно притягуючи пасажира до сидіння ще до того, як почнуть діяти ударні навантаження.

Подушки безпеки: другий рубіж захисту

Подушки безпеки, мабуть, є другим за важливістю винаходом пасивної безпеки після ременів безпеки. Концепція — надування складеної подушки за частку секунди під час зіткнення — була вперше запатентована в 1953 році, хоча технологія для її надійної реалізації з’явилася лише через два десятиліття.

Як працює подушка безпеки?

Ключ до ефективності подушки безпеки — швидкість. Інженери випробували різні методи наповнення, перш ніж зупинитися на піротехнічній системі, яка залишається стандартом і сьогодні. Ось як це працює:

• Датчики удару фіксують зіткнення та за мілісекунди запускають електричний струм.
• Струм нагріває компактну таблетку азиду натрію (NaN3) — кристалічної сполуки — понад 330°C.
• Азид натрію швидко розкладається на газоподібний азот і металевий натрій.
• Виділений газоподібний азот надуває подушку безпеки всього за 0,025–0,05 секунди (від 25 до 50 мілісекунд).
• Подушка амортизує пасажира, а потім майже одразу здувається, дозволяючи йому вільно рухатися після аварії.

Одним із побічних ефектів такого швидкого надування в замкнутому просторі є різкий стрибок тиску, який може призвести до пошкодження барабанної перетинки або струсу мозку. Виробники мінімізують цей ризик шляхом обмеження швидкості розкриття подушки та застосування подушок відносно невеликого об’єму, хоча певний ризик залишається залежно від особливостей людини та розміру автомобіля.

Коротка історія подушки безпеки

Всупереч поширеній думці, подушки безпеки виникли не у європейських преміальних брендів. У середині 1970-х років Форд і Дженерал Моторс оснастили системами подушок безпеки понад 12 000 автомобілів — це стало першим масштабним впровадженням в історії автомобілебудування. Однак ці ранні американські подушки безпеки призначалися для заміни ременів безпеки, а не для їх доповнення, що виявилося катастрофічним рішенням. Подушка безпеки розкривається назустріч незафіксованому пасажиру зі швидкістю 270–300 км/год, і задокументовані випадки переломів шийних хребців, спричинених самою подушкою безпеки, змусили виробників відмовитися від такого підходу.

Саме Мерседес-Бенц у партнерстві з Бош відродив і вдосконалив цю концепцію. У 1980 році Мерседес став першим виробником, який запропонував подушки безпеки як стандартне обладнання на серійному автомобілі — S-Class — із принциповим конструктивним рішенням: подушки безпеки повинні використовуватися разом із ременями безпеки, а не замість них. Це відкриття перетворило технологію подушок безпеки на рятівну систему, яку ми знаємо сьогодні. Більш того, багато автомобілів досі спроектовані так, що подушки безпеки взагалі не розкриваються, якщо пасажир не пристебнутий.

Сучасні системи подушок безпеки: більше, ніж одна подушка в кермі

Сучасні системи подушок безпеки виходять далеко за межі однієї подушки в кермі. Комплексне сучасне оснащення зазвичай включає:

• Фронтальні подушки безпеки: Для водія та переднього пасажира, що захищають голову та груди при лобових зіткненнях.
• Бічні подушки безпеки (вбудовані в сидіння): Вбудовані в бічні частини передніх сидінь для захисту тулуба при бічному ударі.
• Шторні подушки безпеки: Розкриваються з рейки даху для захисту голів пасажирів переднього та заднього рядів. На відміну від фронтальних подушок, шторні підтримують тиск протягом декількох секунд для забезпечення захисту впродовж усього перекидання — а також для запобігання вильоту незафіксованих пасажирів.
• Колінні подушки безпеки: Дедалі поширеніші, вони захищають коліна та ноги від вторгнення приладової панелі.
• Подушки безпеки для задніх пасажирів: Деякі виробники тепер також передбачають захист подушками безпеки для пасажирів заднього ряду.

Майбутнє технологій подушок безпеки також є дуже перспективним. Інженери розробляють системи, здатні розкривати подушки безпеки за мить до виявлення зіткнення — а не під час нього — зменшуючи тяжкість удару. Системи безпеки також навчаються розпізнавати індивідуальні дані пасажирів (зріст, вагу, положення сидіння) для оптимізації розкриття подушок безпеки для кожної конкретної людини, яка перебуває на сидінні в момент аварії.

Підсумок: пасивна безпека працює лише тоді, коли ви її використовуєте

Якими б досконалими не були системи пасивної безпеки у вашому автомобілі — зони деформації, ремені з преднатягувачами, багаторівневі подушки безпеки, шторні системи — усі вони розроблені з урахуванням однієї фундаментальної умови: водій і кожен пасажир пристебнуті ременями безпеки. Без цього ефективність усіх цих технологій різко знижується, а в деяких випадках вони стають небезпечними, а не захисними. Завжди пристібайтеся. Щоразу та в кожній поїздці.

Це переклад. Оригінал можна прочитати тут: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html