Пассивная безопасность и ее оценка (стр. 2 из 4)
Особенно впечатляющих результатов удалось достичь в последние годы – стремительный прогресс вычислительной техники, и совершенствование современных методов расчета позволяют конструкторам все точнее просчитывать развитие деформации при ударе, а, значит, и точнее “программировать” кузов, снижая или увеличивая жесткость тех или иных элементов.
Рис. 3. Кузов Subaru Legacy 66L Wagon с замкнутым кольцеобразным укрепляющим контуром
Однако мы не должны забывать и о том, что при аварии в салоне автомобиля должно остаться достаточно свободного места для людей. Именно поэтому ослабление силовой структуры в деформируемых зонах сочетается с повышением жесткости центральной части, где деформации крайне нежелательны. Тем самым идея каркаса безопасности работает не только в автоспорте. Обратите внимание, насколько массивнее за последние годы стали передние стойки кузова, причем нередко – в ущерб обзорности! Да и конструкция многих других элементов силовой структуры в наше время определяется именно таким образом, чтобы обеспечить предельную жесткость и рассеяние энергии удара по возможно большему числу направлений (рис. 3). Большое внимание уделяется дверным проемам: здесь важно избежать заклинивания дверей. Кстати, и дверные замки сильно изменились за последние двадцать лет вследствие борьбы с самопроизвольным открыванием. В стандартах и Правилах ЕЭК ООН №11 оговаривается, что конструкция замков должна обеспечивать два положения: полностью закрытое и не полностью закрытое.
Детали автомобиля, ограничивающие жизненное пространство, должны быть без острых граней и углов, выступающие части (кнопки, выключатели, ручки) должны быть утоплены и покрыты мягкой обивкой. Детали, выступающие над панелью более чем на 9,5 мм, должны под действием горизонтального усилия 390 Н, направленного вперед, утапливаться (так, чтобы высота части детали, выступающей над панелью, была не более 9,5 мм), отсоединяться или обламываться.
Ноги тоже надо беречь. На некоторых машинах 60-х годов типичной травмой была разбитая о замок зажигания и ключи коленная чашечка. Сейчас под левое колено водителя ставят что-нибудь более безобидное – например, гладкий и хрупкий блок предохранителей.
Нет предела совершенству. Когда защита от фронтального удара и удара сзади дала заметный результат, в статистике более ярко “засветились” травмы от ударов сбоку. Последовало соответствующее усиление порогов и центральных стоек, появились мощные поперечины, “распирающие” кузов, а также защитные брусья в дверях (рис. 3) и боковые энергопоглощающие вставки. В качестве “заполнителя” полостей используют сотовые структуры (раньше – алюминиевые, теперь часто пластмассовые).
Смещение внутрь салона элементов конструкции
Не будем забывать, что в передней деформируемой зоне находится рулевой механизм, а у большинства автомобилей – еще и двигатель (вместе с коробкой передач), которые при аварии первыми встретят и упрутся в препятствие. А значит, непременно окажутся внутри “наезжающего” на них салона. И от этой серьезнейшей опасности, увы, не спасет и жесткий каркас. Кстати, именно рулевой вал и “баранка” были основными виновниками тяжелейших травм и гибели водителей в “добезопасные” времена.
С двигателем и трансмиссией справиться проще – здесь все решает система крепления, обеспечивающая “уход” силового агрегата под днище при фронтальном ударе (рис. 4). Правда, в нашей стране “противостояние” затянулось: конструкторы не предполагали, что под двигателем может оказаться прочнейшая титановая защита картера, поставленная автовладельцем, которая не позволяет силовому агрегату благополучно “упасть” под днище.
Рис. 4. Безопасное расположение силового агрегата Mercedes-Benz A-класса.
С рулевым механизмом несколько сложнее: рулевая колонка и рулевое колесо, что называется, по определению, занимают место в салоне.
Способов ограничить перемещение рулевой колонки в салон перепробовали много. Начнем с того, что практически у всех современных легковых автомобилей рулевой механизм располагают как можно дальше от передка, в большинстве случаев – внутри колесной базы, за воображаемой осью передних колес. Ну а с самой колонкой что только ни делали: встраивали разрушаемые и деформируемые элементы, телескопические устройства (колонка частично сдвигалась при определенном усилии) и так далее. В конце концов, рулевой вал стал карданным – как правило, теперь он состоит из двух- трех несоосных частей, соединенных карданными шарнирами (рис. 5). Схема очень надежная в своей простоте, да к тому же обеспечивающая возможность регулировки рулевого колеса “выше-ниже”.
Рис. 5. Безопасные рулевые колонки: а – с упругими пластинами; б – с перфорированный защитный элементом; в – со стальными шариками; г – SAAB-9000 с двумя карданными шарнирами и деформируемыми нижней частью и кронштейном
Но и ограничив перемещение руля внутрь салона, трудно гарантировать, что водитель сам не “дотянется” до него лицом или грудью, даже будучи пристегнутым. Сначала спицы делали из пружинной проволоки, чтобы баранка прогибалась при ударе. Случалось, людей калечила разорванная “безопасная” проволока. В 50-х придумали рули тюльпанного типа – с утопленной ступицей и тонким ободом. Конструкция современного рулевого колеса стала более безопасной, и его ступица содержит элементы, снижающие ударную нагрузку. Например, гофрированные или перфорированные стаканы, деформирующиеся при ударе.
Ремни безопасности
Наиболее простым и вместе с тем эффективным средством, ограничивающим перемещение людей внутри автомобиля при авариях, являются ремни безопасности. Причем, система пассивной безопасности современного автомобиля строится “от ремня”: функция каждого из остальных элементов и устройств предполагает, что все находящиеся в машине будут надежно пристегнуты.
Первыми ремнями капризные ездоки пользоваться отказывались – видите ли, стесняют – можно подумать, что в “непристегнутом” состоянии кто-то будет бегать по салону! Поэтому реакция на законы, обязывающие пользоваться ремнем безопасности, была разной: дисциплинированные европейцы стали пристегиваться, но как следует ремень не регулировали, наши соотечественники и до сих пор его демонстративно набрасывают – о регулировке речь вообще не идет. Результаты, фактически, одни и те же: либо ремень совсем не выполняет свою функцию, либо становится источником травм. В то же время, многочисленные исследования доказывают, что правильное использование ремней уменьшает число травм на 50–70%.
Казалось бы, самый надежный вариант – “первородный” простой ремень с жестким креплением (без всяких подтягивающих катушек), который до сих пор встречается на недорогих отечественных автомобилях. И это действительно так, но при одном условии: ремень должен быть правильно отрегулирован.
Во-первых, чем раньше человек “войдет в контакт” с ремнем, тем меньшая (относительно автомобиля) скорость будет у водителя или пассажира в этот момент (слабее удар о ремень). Во-вторых, ремень должен удерживать “клиента” за тазовые кости, но ни в коем случае не за живот: соскользнув во время удара на брюшину, ремень превращается из средства безопасности в орудие убийства.
Инженеры придумали свыше десятка вариантов пристегивания. Простейшие поясные (двухточечные) ремни, увы, не препятствовали удару головой и грудью о руль и приборную панель. “Зато” при резком замедлении, не щадя живота, серьезно травмировали внутренние органы. В автоспорте применяются ремни ранцево-поясные с тремя – пятью лямками. На обычных же дорожных автомобилях их использование не допускается: применяются только трехточечные ремни с диагональной и поясной лямками. Это связано с тем, что водитель или пассажир должны иметь возможность полностью освободиться от ремня одной рукой (что мы делаем, нажимая красную кнопку). Ведь, в отличие от спортивных соревнований, на дороге куда чаще может сложиться такая ситуация, когда из аварийного автомобиля придется выбираться самостоятельно, и зачастую – не в самом “исправном” состоянии!
Чтобы не стеснять движения человека в обычных условиях, появились инерционные саморегулирующиеся ремни безопасности: плавно тянешь – ремень разматывается с катушки, резко – держит. Принцип их работы - при достижении определенного числа оборотов грузики на катушке расходятся и стопорят ее. Такие ремни уважающие себя фирмы давным-давно не применяют, т.к. они срабатывают только при резких ускорениях или замедлениях автомобиля. А они не всегда сопровождают аварию – занос и переворот машины происходят довольно плавно, и тело человека в таких ремнях может перемещаться куда угодно, на всю длину ремня. Инерционные ремни на сегодня – это те, в конструкции которых имеется нечто вроде отвеса, который при малейшем отклонении от вертикали наглухо запирает катушку. Ремни такого типа запираются при любом разгоне и торможении, даже тогда, когда вы заезжаете одной стороной автомобиля на бордюр или поднимаете ее домкратом.
