Защита пассажиров при аварии. Безопасный автомобиль
Дата публикации: 25 декабря 2016 г.
При аварии автомобиля необходимо, прежде всего, защитить водителя и пассажиров от ранений. Такая защита называется пассивной. Для ее обеспечения следует устранить из салона предметы с острыми кромками, которые могут нанести увечье. Необходимо также предотвратить выпадение человека из автомобиля при аварии, поскольку в этом случае вероятность смертельного исхода увеличивается примерно в 5 раз. Самопроизвольное открывание дверей при большой деформации кузова предотвращается безопасными замками.
Центральная часть кузова, в которой находятся пассажиры, должна иметь достаточную жесткость и не деформироваться при перевороте автомобиля. Эта жесткая «скорлупа» обеспечивает надежную пассивную защиту. Однако передняя и задняя части автомобиля должны быть достаточно пластичными и обеспечивать максимально возможную пластическую деформацию. Чем больше деформация кузова, тем меньшие перегрузки, обусловленные отрицательными ускорениями, возникающими при ударе, будут воздействовать на пассажиров.
Как бы ни была совершенна конструкция автомобиля с точки зрения пассивной безопасности, необходимо фиксировать ремнями безопасности едущих в автомобиле или применять надувные подушки безопасности. Если авария связана, например, с наездом на жесткую стену со скоростью 50 км/ч, то величина деформации передка составит 0,5 м, на среднюю часть автомобиля будет воздействовать отрицательное ускорение 19,6g. Если пассажир не зафиксирован ремнями и остается после удара в салоне, его путь до остановки в наиболее неблагоприятном случае будет равен 0,1 м, что соответствует среднему отрицательному ускорению примерно 98g. Такое ускорение вызывает опасные перегрузки, а увеличить деформируемую зону передка практически уже невозможно. Если же пассажир зафиксирован ремнями безопасности, то с учетом их растяжения к пути торможения прибавляется еще приблизительно 0,3 м. Суммарный путь торможения в этом случае составит уже 0,8 м, а среднее отрицательное ускорение — только 12g, что уже относительно безопасно.
Кроме ремней, часто применяют и надувные предохранительные подушки безопасности. При превышении некоторого безопасного предела ускорения автоматически открывается клапан, обеспечивая поступление сжатого воздуха в эту подушку, которая надувается и образует мягкий буфер перед телом водителя или пассажира.
Работу описанных устройств, повышающих безопасность, испытывали на манекенах, по размерам и весу отвечающих усредненному человеку (OSCAR). При аварии автомобиля измерялось отрицательное ускорение головы и других частей тела, и проводилась ускоренная киносъемка перемещения тела человека внутри пассажирского салона и деформации автомобиля. Для определения деформации кузова производят наезд автомобиля, оснащенного дистанционным управлением, на препятствие или одним колесом на мостки, чтобы автомобиль перевернулся. Для лабораторных испытаний чаще используется удар автомобиля о жесткую стену или о другой автомобиль. На кузов исследуемого автомобиля наносят координатную сетку, которая позволяет произвести количественную оценку упругих и пластических деформаций с помощью полученных фотографий. В результате испытаний, проведенных на автомобиле Мерседес-Бенц, получили величины максимальных допустимых отрицательных ускорений, возникающих в течение 0,003 с (рис. 1).
Рис. 1. Максимально допустимое отрицательное ускорение в течение 0,003 с для различных частей тела человека (Даймлер-Бенц)
Для испытания системы фиксации человека в автомобиле и самих фиксирующих устройств достаточно иметь макет части салона автомобиля, в которой находится манекен. Перемещение тела водителя без ремней безопасности показано на рисунке 2.
Рис. 2. Перемещение тела водителя, не зафиксированного ремнями безопасности, при лобовом ударе
Ремни безопасности получили широкое распространение, и в большинстве стран их применение предписано действующим законодательством. Недостатком ремней является то, что они стесняют подвижность и водителя и пассажиров, поэтому некоторые уклоняются от их использования. В 70-х годах прошлого века при проверке на шоссе Базель — Карлсруэ было проверено 1223 автомобиля, в которых ремнями безопасности были зафиксированы 12% немецких водителей и 22% зарубежных. А ведь необходимо иметь в виду, что пассажиры с ремнями безопасности получают смертельные травмы при скоростях, превышающих 90 км/ч, а без ремней — и при скорости до 20 км/ч.
Подушки безопасности наполняются воздухом очень быстро, за 0,06 с, и имеют то преимущество, что являются опорой и для головы (рис. 3).
Рис. 3. Четыре фазы действия подушки безопасности при лобовом ударе
Существует мнение, что резкое возрастание давления в салоне автомобиля
может вызвать нарушение слуха.
Однако они рассчитаны на одноразовое использование, кроме того, они существенно дороже ремней безопасности. Их достоинством является то, что они никак не стесняют движений едущих в автомобиле и срабатывают автоматически при аварии при скоростях более 20 км/ч.
Все крупные автомобильные заводы занимаются разработкой экспериментальных безопасных автомобилей, на которых проходят проверку различные средства личной защиты пассажиров. Такой безопасный автомобиль, однако, и тяжелее, и дороже обычного. В принципе, он должен иметь жесткую среднюю часть пассажирского салона, которая защищена также и от боковых ударов. Арматура для упрочнения кузова от бокового удара в дверь изображена на рис. 4.
Рис. 4. Усиление двери от бокового удара приводит
к увеличению ширины автомобиля
Совершенно очевидно, что увеличение толщины дверей приводит или к уменьшению внутреннего пространства салона, или к увеличению ширины автомобиля. Крыша транспортного средства также должна быть хорошо армирована, чтобы противостоять ударам при перевороте автомобиля и опрокидывании на крышу. Обеспечение безопасности пассажиров требует, как уже было сказано, большой пластической деформации кузова.
При лобовых ударах серьезную опасность для водителя представляет рулевое колесо, которое часто наносит ему тяжелые ранения. Поэтому законодательно установлены допустимые пределы проникновения рулевой колонки внутрь пассажирского салона. Ступица рулевого колеса глубоко утапливается и обкладывается мягким материалом. Рулевая колонка часто выполняется из перфорированного металла, так что при ударе она пластически деформируется, поглощая значительную энергию.
На рисунке 5 показана деформируемая вставка такой рулевой колонки; наверху она изображена в исходном состоянии, внизу — после деформации.
Рис. 5. Последовательность деформации безопасной рулевой колонки
В результате деформации она укорачивается приблизительно на 20 см. Другая защита от травм рулевым колесом — соединение вала рулевого колеса с картером рулевого механизма с помощью карданного вала со значительным углом между осями. При ударе соединительный карданный вал изгибается или укорачивается и удар человека об рулевое колесо значительно смягчается. Большую роль в защите от подобных травм играет также деформация самого рулевого колеса.
Передний и задний бамперы защищают кузов автомобиля от удара и повреждений при скоростях до 4-6 км/ч. Ведутся работы над созданием бамперов, которые бы были эффективны при скоростях 12-16 км/ч. Для этого необходимо, чтобы бампер имел достаточный рабочий ход и после удара возвращался бы в исходное положение, сохраняя при этом свои защитные свойства. Тем самым удалось бы уменьшить число мелких ремонтов кузова, поврежденных при столкновении на малых скоростях. Это уменьшит загрузку авторемонтных предприятий и расходы автовладельцев.
Бампер из резины непригоден, так как при ударе автомобиль отскочит назад, что может привести к другим авариям. Хорошо зарекомендовал себя комбинированный бампер из резины и гидравлического упругого устройства. Часто, однако, применяются бамперы из резиновых блоков, конструкция которых обеспечивает эффективное демпфирование ударов. Багажник с гидравлическим бампером изображен на рисунке 6.
Рис. 6. Бампер автомобиля Гремлин с гидравлическим энергопоглощающим устройством при ударе сжимается на 80 мм, а затем возвращается в прежнее положение
Полость, обозначенная жирными точками, заполнена воздухом и гасит энергию удара.
Жидкость, проходящая через отверстие в днище поршня, дросселируется
с помощью конического колпачка.
Основная трудность заключается в том, чтобы заставить людей, едущих в автомобиле, пользоваться ремнями безопасности. Иногда с этой целью замки ремней сблокированы с системой зажигания. Были предприняты многочисленные попытки разработать автоматическую систему фиксации человека на сиденье при закрытии дверей автомобиля. На рисунке 7 показано одно из таких устройств, которое автоматически фиксирует человека, как только он закроет двери автомобиля.
Рис. 7. Проект автоматической фиксации ремнями безопасности при посадке в автомобиль
а — открыто; б — закрыто.
Другое конструктивное решение применено в безопасном автомобиле Фольксваген. Ремни крепятся на потолке и не мешаются на полу, а при пуске двигателя они автоматически опускаются до рабочего положения с помощью вакуумного устройства. Такие ремни не ограничивают свободы действий пассажиров, но при столкновении, как только автомобиль получит первый импульс торможения, автоматически включается устройство, которое в течение 10-60 мс опускает коленные ремни и затягивает все остальные, фиксируя человека на сиденье.
Для защиты человека при скорости до 65 км/ч большое значение приобретает прочность сиденья и его спинки, которые в этом случае делают не регулируемыми, а крепят неподвижно к полу кузова.
Интересное конструктивное решение показано на рисунке 8.
Рис. 8. Устройство безопасности, не требующее фиксации при посадке в автомобиль
Защитная подушка на косом рычаге автоматически подводится и упирается в грудь едущего. При резком торможении автомобиля инерционное устройство вставляет собачку в храповик и подушка может перемещаться вперед, преодолевая сопротивление гидравлического буфера, поглощающего значительную энергию.
В раздел «Разное, полезные советы автомобилистам»
| Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: |
| Другие материалы о безопасности автомобиля на сайте: | |||||
|---|---|---|---|---|---|
|
|
||||
