Что относится к внешней пассивной безопасности автомобиля
Система пассивной безопасности автомобиля. Обзор средств пассивной безопасности.
Что такое пассивная безопасность автомобиля
Пассивная безопасность – это набор свойств и приспособлений транспортного средства, которые имеют свои уникальные конструктивные и эксплуатационные отличия, однако функционально направлены на обеспечение максимально безопасных условий при попадании в аварию. В отличии от активной системы безопасности, действие которой направлены на сохранение автомобиля от аварий, система пассивной безопасности автомобиля активизируется уже после того как авария имело место быть.
Для того, чтобы снизить последствия аварии применяется целая совокупность из устройств, цель которых снизить тяжесть возникшего ДТП. Для более точной классификации используют разделение на две основные группы:
Внутренняя система – в её состав входят:
Внешняя система –еще одна, не менее важная группа, представляется в виде:
С недавнего времени, на страницах известных информационных агентств начали подробно освещать пункты, которые сообщают о всех элементах пассивной безопасности в авто. Кроме того, не стоит забывать и деятельности независимой организации Euro NCAP (European New Car Assessment Programme). Этот комитет уже довольно долгое время проводит краш-тесты всех выходящих на рынок моделей, присуждая ведомости о результатах проверки как активной системы безопасности так и пассивной. С данными по результатам краш-тестов может ознакомится любой желающий, удостоверившись в каждой из составляющих системы защиты.
Внутренняя пассивная безопасность
Все элементы пассивной безопасности входящие в этот список призваны обезопасить всех находящихся в салоне автомобиля, который попал в аварию. Именно поэтому, очень важно помимо оснащения автомобиля специальным оборудованием (исправного вида), его необходимо использовать всеми участниками езды по назначению. Только соблюдение всех правил позволит получить наивысшую защиту. Далее мы рассмотрим самые основные пункты, которые входят в перечень внутренней пассивной безопасности.
Внешняя пассивная безопасность
Если в предыдущем пункте мы рассматривали средства и устройства автомобиля, защищающие пассажиров и водителей в момент совершения аварии, то в этот раз поговорим о комплексе, который позволяет максимально обезопасить здоровье пешехода, попавшего под колеса рассматриваемого автомобиля.
Системы пассивной безопасности автомобиля: описание и функции
Автомобильная безопасность — это мероприятия по изучению и практическому проектированию, строительству, оснащению и регулированию всего комплекса дорожного движения для сведения к минимуму возникновения и последствий дорожно-транспортных происшествий с участием автотранспортных средств. Из статьи вы узнаете о пассивной безопасности автомобиля, её элементах и о системах активной защиты.
Что такое пассивная безопасность автомобиля?
Безопасность пассажиров занимает главное место в автомобильном секторе, где постоянно обновляются эксплуатационные технологии проектирования транспорта для обеспечения защиты пассажиров и пешеходов. Каждый день на дорогах случаются аварии. Риск серьёзных повреждений и травм у пассажиров можно снизить, благодаря пассивной безопасности автомобиля.
Важно! Поскольку дети имеют неразвитую скелетную систему, они до 12 лет должны ездить пристёгнутыми в правильно установленном и соответствующем возрасту автокресле на заднем сиденье.
Она относится к мерам, направленным на минимизацию или предотвращение получения травмы в результате несчастного случая. Современные средства обеспечивают поддержку во время вождения и могут спасти жизни. Пассивная безопасность особенно важна, когда водитель больше не может активно вмешиваться в дорожные происшествия.
Компоненты система пассивной безопасности: 1 – аварийный выключатель АКБ; 2 – безопасный самооткрывающийся при столкновении капот; 3 – подушка безопасности переднего пассажира; 4 – боковая подушка безопасности переднего пассажира; 5 – боковая подушка безопасности переднего пассажира; 6 – активные подголовники; 7 – задняя правая подушка безопасности; 8 – левая головная подушка безопасности; 9 – левая задняя подушка безопасности; 10 – датчик удара задней подушки безопасности со стороны водителя; 11 – натяжитель ремня безопасности; 12 – боковая подушка безопасности водителя; 13 – датчик удара боковой подушки безопасности водителя; 14 – подушка безопасности водителя; 15 – коленная подушка безопасности; 16 – блок управления подушек безопасности; 17 – датчик удара фронтальной подушки безопасности водителя; 18 – датчик срабатывания пиропатрона капота; 19 – датчик удара фронтальной подушки безопасности переднего пассажира
Элементы пассивной безопасности
Пассивные элементы безопасности — это те, которые помогают защитить пассажиров транспортного средства (ТС) от дальнейших травм, когда авария уже произошла. В отличие от активных функций безопасности, которые нацелены на предотвращение или смягчение аварий и возможных последствий, основная функция пассивных элементов заключается в защите водителя и пассажиров внутри ТС от различных по силе столкновений. Современные ТС содержат то, что инженеры иногда называют жизненным пространством.
Жизненное пространство — созданная зона вокруг пассажиров ТС, в которой шансы избежать аварии с минимальными травмами более вероятны. Функции пассивной безопасности обеспечивают максимально возможную сохранность этого жизненного пространства и то, что пассажиры ТС остаются в этом пространстве на протяжении всей аварии. Область за пределами жизненного пространства — место, где более серьёзные травмы могут быть неизбежны.
Знаете ли вы? Различные типы подушек безопасности испытаны на мотоциклах. В 2006 г. Хонда (Honda) представила первую серийную систему подушек для туристических мотоциклов Gold Wing.
Например, если водитель, участвующий в ДТП, не пристёгнут ремнём безопасности, он может выйти за пределы жизненного пространства ТС, ударившись о лобовое стекло или другие части жёсткого салона ТС. В случае более сильного столкновения водитель без ремня часто полностью выбрасывается из автомобиля. Несмотря на классификацию этих признаков как «пассивных», они чрезвычайно важны, когда речь идёт о снижении тяжести травм в результате ДТП.
Эти функции также постоянно развиваются и совершенствуются. Например, во многих новых автомобилях подушки безопасности не только надуваются из рулевой колонки, но также появляются вдоль боковых панелей и даже вокруг коленей. Также доступны усовершенствованные ремни безопасности, которые могут снизить уровень натяжения на теле человека, чтобы уменьшить количество травм, связанных с ремнями. Даже подголовники могут включать в себя технологию пассивной сохранности, чтобы снизить риск ударов.
Примеры элементов пассивной безопасности автомобиля:
Пассивную безопасность ещё можно разделить на внутреннюю и внешнюю.
Рекомендуем для прочтения:
Внутренняя
Внутренняя пассивная система безопасности направлена на повышение сохранности транспортных грузов и снижение вероятности повреждений, ранений или смерти человека (водителя и пассажира) в ТС.
Это обеспечивают конструктивный кузов (жёсткость центральной части и отсутствие деформации при опрокидывании) и элементы салона (отсутствие острых и опасных краёв, самопроизвольное открывание дверей, ремни, подушки, рулевая колонка и бамперы с энергопоглощающими элементами). К этой системе можно причислить запасные выходы, средства их открывания и инструкции.
Внешняя
Пассивная внешняя система безопасности касается внешних участников дорожного движения и состоит из средств уменьшения вероятности травм от прямого или непрямого контакта с элементами автомобильного транспорта.
Минимизировать это опасный контакт можно такими средствами:
Важно! Около 90% автомобильных аварий прямо или косвенно связаны с человеческим фактором.
Системы активной и пассивной безопасности автомобиля
Безопасность автомобиля обеспечивается совместной работой систем активной и пассивной безопасности. Если система пассивной безопасности, элементы которой рассмотрены выше, не выполняет никаких действий до аварийной ситуации, то активная система работает, чтобы предотвратить аварию, — она всегда остаётся активной во время вождения и постоянно работает на предотвращение столкновений.
Наиболее активные функции являются электронными и контролируются компьютером. Системы будут подавать водителю как визуальные, так и звуковые сигналы предупреждения при неизбежном столкновении и предпримут корректирующие действия, если водитель этого не делает.
Системы активной безопасности:
Улучшения в конструкции проезжей части, дорожного полотна и ТС неуклонно снижают уровень травматизма и смертности во всех странах. Производители автомобилей вкладывают значительные средства в разработку новых систем, которые направлены на предотвращение аварий на дорогах и устранение последствий несчастного случая. Внедрение таких технологий в качестве стандарта на новые ТС принесут значительные выгоды для безопасности дорожного движения.
Система пассивной безопасности автомобиля
Любое транспортное средство, в том числе легковой автомобиль, всегда управляется водителем. Поэтому сейчас большое внимание уделяется системам защиты и безопасности. Но многие не знают, что различают две системы безопасности: активная и пассивная. Об активной безопасности известно всем, о ней всегда подробно рассказывают продавцы автомобилей, часто пишут в СМИ. Но на вопросы о пассивной безопасности немногие могут ответить правильно.
Что же такое пассивная безопасность автомобиля?
Пассивная безопасность – это совокупность свойств автомобиля, отличающаяся уникальностью конструкции и эксплуатационными характеристиками, которая при попадании в аварию обеспечивает самую высокую степень защиты. Активная система безопасности призвана предохранить транспортное средство от аварии. Пассивная же система безопасности начинает функционировать только после свершившегося факта аварии, и направлена на защиту людей, которые в это время находятся в автомобиле.
Внутренняя система, которая состоит из следующих элементов:
В систему же внешней безопасности входят такие детали и изделия:
Получаемые при этом данные наглядно показывают в динамике всю последовательность работы элементов системы пассивной безопасности.
Внутренняя пассивная безопасность
Вся система внутренней пассивной безопасности и входящие в неё элементы создана для того, чтобы обеспечить максимальный уровень защиты водителя и пассажиров автомобиля, попавшего в аварию. При этом очень важным фактором является обязательное использование этого специального оборудования строго по его назначению. Соблюдение всех установленных изготовителем правил позволяет получить наивысший уровень защиты. Ниже рассмотрим основные элементы системы внутренней пассивной безопасности.
Защита салона от конструктивных элементов обеспечивается целым комплексом устройств и технологических решений, которые предохраняют водителя и пассажиров от травм и увечий. Так, например, некоторые модели автомобилей оснащаются складывающимися рулями, чтобы предотвратить нанесение вреда водителю. Кроме того применяются специально разработанные травмобезопасные педальные узлы, которые в случае аварии автоматически отсоединяются от креплений и тем самым предохраняют ноги водителя от увечий.
Для обеспечения максимальной безопасности при использовании подголовника, необходимо правильно рассчитать высоту его установки, исходя из индивидуальных физиологических характеристик водителя.
Раньше применялись только двухточечные ремни безопасности, которые удерживали пассажира обычной стяжкой через грудь или живот. В настоящее время в автомобили устанавливают многоточечные ремни безопасности, которые гораздо более эффективны. Они позволяют распределять аварийную нагрузку равномерно по всему телу, тем самым предохраняя отдельные части от травм. Ремни безопасности считаются наиболее важным элементом пассивной системы безопасности.
Уже в середине прошлого века подушки безопасности прочно заняли своё место в общей системе пассивной безопасности автомобиля. Сейчас автомобили, как правило, оснащаются несколькими подушками безопасности. Каждая из них защищает какую-то одну предполагаемую зону поражения, а все вместе надёжно прикрывают водителя и пассажиров со всех сторон. Принцип действия подушек безопасности состоит в стремительном наполнении их воздухом при столкновении. Движущийся по инерции водитель сталкивается с подушкой, а не с травмоопасными элементами конструкции.
Сидения фиксируют удобное положение пассажира или водителя на месте, а подголовники, являясь частью сидения, как раз и защищают шейные позвонки водителя в момент аварии, не давая запрокидываться голове.
При изготовлении современных автомобилей стали часто применять высоконапряжённые листы металла. Это, во-первых, снижает его массу, а во-вторых, делает автомобиль более жёстким к ударам.
Всё большее применение находит система областей активного разрушения. Она состоит в том, что при ударе детали сами разрушаются, но при этом принимают на себя значительную часть кинетической энергии. Таким образом, ценой разрушения автомобиля обеспечивается сохранность жизни и здоровья водителя и пассажиров.
Для примера можно привести конструкцию каркаса кузова Smart автомобиля, где ещё на стадии разработки важнейшей целью стала система пассивной безопасности.
Внешняя пассивная безопасность
Элементы внешней системы пассивной безопасности призваны при аварии сохранить жизнь и здоровье пешехода.
Современные бамперы изготавливаются с несколькими поглощающими кинетическую энергию элементами, причём они имеются как в передних, так и в задних бамперах. Проще говоря, в момент столкновения бамперы сминаются и тем самым гасят энергию удара. Это не только защищает пешехода, но и способствует уменьшению повреждений в салоне транспортного средства.
Выступы, находящиеся на наружной поверхности автомобиля, на первый взгляд, не относятся к элементам системы пассивной безопасности. Но в большинстве таких конструктивных или декоративных элементов заложен принцип самодеструкции, то есть их действие аналогично работе бамперов при столкновении.
Приспособления для защиты пешеходов
Такие известные компании как Bosh, Siemens, TRV и другие уже много лет разрабатывают и внедряют дополнительные меры защиты для пешеходов, попавших в аварию. К примеру, сравнительно недавно появившаяся электронная система Electronic Pedestrian Protection функционирует следующим образом. В момент столкновения капот автомобиля автоматически поднимается, тем самым увеличивая площадь столкновения с телом пешехода. При этом увеличивается расстояние между капотом и двигателем, что также защищает от нанесения травм. Принцип действия очень похож на действие подушки безопасности.
Грамотно разработанная пассивная безопасноть авто это хорошо! Но лучше не проверять их действие на себе и других. Будьте внимательны за рулем вашего автомобиля и не пренебрегайте правилами поведения пешеходов на дороге!
Читайте также
Как можно сэкономить на диагностике двигателя
Способы экономии на диагностике двигателя
В автомобиле наибольшая часть нагрузки и, как следствие, поломок, приходится на двигатель. Предупредить неисправности можно за счет своевременного выполнения диагностики мотора. Но получение точной информации о состоянии силового агрегата можно получить только при правильном проведении диагностики и наличии достаточных знаний и навыков.
Как правильно ездить на механической коробке передач
Правильная техника переключения передач при управлении автомобилем на механике
Коробка передач с ручным переключением обычно просто называется механической (МКПП), хотя и многие автоматизированные агрегаты, строго говоря, построены по тому же принципу. Обычно подобные КПП имеют от четырёх до шести передач переднего хода и одну передачу для движения назад.
Почему гудит гидроусилитель руля при повороте
Гудение гидравлического усилителя рулевого управления, возможные причины
Устройство, снижающее усилие на рулевом колесе, может работать на электрическом или гидравлическом принципе, в последнем случае оно обозначается аббревиатурой ГУР. Механизмы достигли своего совершенства и являются чрезвычайно надёжными, все их узлы герметичны и работают в высококачественном масле, поэтому, за редким исключением, исходно бесшумны. Однако, иногда из гидроусилителя начинает слышаться гудение, что явно указывает на первые симптомы неисправности. Чем раньше в таком случае будут приняты меры, тем больше шансов спасти ГУР от разрушения, а стоит он немало.
Какие опасные ошибки совершают водители при заправке
Что не следует делать при завправке автомобиля
Как известно, автомобиль – источник повышенной опасности. Это утверждение касается не только управления машиной, но и других действий, например, заправки топливом. Эта процедура также требует соблюдения определенных правил, поскольку в противном случае велик риск нанести здоровью вред. Существует ряд ошибок, которых нужно избегать при заправке авто топливом.
Как продать дорогое авто
Многим сейчас приходится не только покупать, но и продавать автомобили. В Беларуси продать дорогое авто сложнее, чем, скажем, автомобиль эконом класса.
Основные параметры для оценки стоимости своего автомобиля.
Каждый автовладелец обязан знать примерную рыночную стоимость автотранспортного средства. Такие операции, как: купля-продажа, аренда, оформления протокола в случае ДТП, требуют знания ориентировочной стоимости автомобиля.
Правила выбора первого автомобиля
Как выбрать первый автомобиль
Каждый водитель особенно внимательно подходит к вопросу покупки первого автомобиля. Часто человек при выборе машины руководствуется эмоциями, внешним видом машины, имеющимися в ней опциями, а техническое состояние и надежность остаются на втором плане. В результате покупка становится настоящей головной болью и необдуманной тратой средств.
Причины и последствия образования пены в антифризе
Образование пены в антифризе
Если вы обнаружили, что вспенивается охлаждающая жидкость в расширительном баке, значит надо искать причину непосредственно в антифризе или выявлять неполадки головки блока цилиндров (ГБЦ) и его прокладок.
При наличии первого варианта, проблема может скрываться в не качественном продукте, поскольку есть умельцы, разливающие некое «месиво» самостоятельно, и продающие его под видом охладителя.
Подготовка автомобиля к длительной поездке
В теплый сезон почти у всех просыпается тяга к путешествиям. Причем вопрос касается не только поездок на море. Вырваться из города можно на дачу, в деревню или даже куда подальше, например, в глухие леса на недельку.
Как не купить кредитный автомобиль и не попасть на удочку мошенников?
Покупка автомобиля как в автосалоне, так и у частного лица предполагает возможность приобретения, так называемого, кредитного транспортного средства – находящегося в залоге и сумма кредита за который не выплачена в полном объеме.
Что относится к внешней пассивной безопасности автомобиля
Пассивная безопасность и ее оценка
Что делать, если автомобиль уже не слушается водителя, и вообще ему (автомобилю) все надоело? Этот вопрос очень сложный, ибо навыками управления в критических ситуациях владеют далеко не все, а возможности систем автоматического управления (АБС, систем стабилизации, если они есть), тоже не беспредельны. Так что не исключен вариант, когда самое неприятное все же произойдет, и тогда от водителя не зависит уже ничего. Теперь за жизнь и здоровье людей будет бороться автомобиль. Итак, нужно научить автомобиль спасать людей. И эта задача – самая трудная.
Пассивная безопасность – это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП, если оно все же случилось. Пассивная безопасность проявляется в период, когда водитель, несмотря на принятые меры безопасности, не может изменить характер движения автомобиля и предотвратить ДТП.
Различают внутреннюю пассивную безопасность, снижающую травматизм пассажиров, водителя и обеспечивающую сохранность грузов, перевозимых автомобилем, и внешнюю безопасность, которая уменьшает возможность нанесения повреждений другим участникам движения. Иногда применяют термин “агрессивность” автомобиля, как понятие, обратное его внешней пассивной безопасности.
Изучение статистических данных по аварийности показывает, что с ростом автомобильного парка и интенсивности движения уменьшается относительное число наездов на пешеходов и возрастает количество столкновений, опрокидываний и наездов автомобилей на неподвижное препятствие. Одновременно возрастает значение внутренней пассивной безопасности.
Для оценки пассивной безопасности автомобиля предложено несколько измерителей. Наиболее простой измеритель – фактор тяжести – представляет собой отношение числа погибших Nс во время ДТП к числу раненых Np: Fт = Nc /Np.
По данным официальных отчетов, фактор тяжести Fт в различных странах находится в пределах 1:5–1:40. Иногда тяжесть ДТП определяют по отношению числа тяжело раненых Nт и погибших Nc к общему числу ДТП Nдтп:
По имеющимся данным, при скорости автомобиля менее 14 м/с F’т » 0,05. При росте скорости F’т увеличивается и при 35 м/с достигает 0,4.
Применяются также удельные показатели: число раненых и погибших при ДТП, отнесенные к 1 млн. жителей, 1 млн. км пробега или 1 млн. автомобилей.
Биомеханика основных видов ДТП
Наибольшее значение для внутренней пассивной безопасности имеют столкновения транспортных средств и их наезды на неподвижное препятствие, а для внешней – наезды на пешеходов.
Рис. 1. Механизм образования травм у водителя при столкновении автомобилей
Рис. 2. Механизм образования травм у переднего пассажира
Кроме того, необходимо учитывать, следующие моменты:
– двигатель, который у большинства современных автомобилей находится впереди, в результате удара вполне может оказаться внутри салона и упасть на ноги;
– если автомобиль “догоняют” сзади, то резкое запрокидывание головы – верный перелом позвоночника;
– отдельные детали интерьера могут при ударе срываться со своих мест и отправляться в путешествие по салону.
Внутренняя пассивная безопасность
Когда автомобиль ударяется о препятствие, то человек по инерции продолжает движение внутри остановившегося автомобиля. Но недолго – до ближайшего твердого предмета, которых в салоне вполне достаточно.
Представьте себе автомобиль, врезающийся в бетонную стенку на скорости 72 км/ч (20 м/с). Если считать движение равнозамедленным, то при деформации его моторного отсека sa = 0,8 м среднее замедление составит
По действующим Правилам ЕЭК ООН № 32, 33, 94, 95 жизнь водителя и пассажиров должна быть сохранена при наезде автомобиля на неподвижное препятствие со скоростью 14 м/с; во время столкновения автомобилей при скорости 19,4 м/с; в случае удара сзади по автомобилю предметом массой до 1250 кг со скоростью 22,2 м/с; при боковом ударе (под углом 90°) со скоростью 9 м/с; во время двух- или трехкратного переворачивания автомобиля с начальной скоростью 14 м/с.
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.
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.
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”.
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.
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.
Рис. 6. Пиротехнический натяжитель ремня безопасности. При срабатывании пиропатрона (1) ремень (3) подтягивается поршнем (2)
Однако и в этом случае не исключен вариант, когда зазор между телом и ремнем будет слишком большим. И поэтому в последнее время все чаще на ремнях безопасности стали появляться натяжители, которые срабатывают в том случае, если величина ускорения превышает значение, заложенное в датчик (рис. 6). Сейчас начинают применяться датчики ускорения пятого поколения, работающие с двухрежимными газогенераторами и пиротехническими патронами для натяжения ремней безопасности. Компьютер учитывает даже вес и рост каждого пассажира! В качестве заряда используется экологически чистая водородно-кислородная смесь (гремучий газ). Только таким дорогостоящим образом удалось полностью “воспроизвести” обычный регулируемый ремень без потери его свойств.
Особую роль в защите людей от травм играют подушки безопасности (англ. airbag ). Ремни не могут совершенно обезопасить водителя. Статистика говорит сама за себя – 27% всех увечий достаются голове: иногда даже пристегнутый водитель ударяется ею о руль. В наше время передние подушки стали распространенным (а во многих странах – обязательным) элементом пассивной безопасности.
Вообще-то это даже не элемент – целая система, которая работает по определенным законам. Датчики, сигнализирующие о начале удара, измеряют либо деформацию деталей, либо замедление автомобиля. Для надежности часто устанавливают два датчика: один на передней части автомобиля, другой внутри кузова. Сигнал датчика через 0,005–0,01с поступает в “детонатор”, воспламеняемый электрической искрой. Спрятанные в рулевом колесе и панели приборов подушки наполняются газом, раскрываются и принимают “в объятия” водителя и его соседа. Генератором газа служат баллоны со сжатым до 200–250 МПа азотом или аргоном, а также пиропатроны с запасом твердого топлива. На дорогих автомобилях спасительными мешками защищают и задних пассажиров.
От последствий наиболее опасного – бокового удара на автомобилях последних выпусков оберегают подушки, спрятанные в торцах спинок сидений, и надувные занавески, скрывающиеся в стойке лобового стекла и (или) в каркасе над дверью. Они способны предотвращать выпадение пассажиров через окно во время опрокидывания автомобиля и частично защищать от осколков разбитого окна.
Все эти хитроумные средства не были бы столь эффективны без “интеллектуальной” микропроцессорной системы. В настоящее время она способна мгновенно распознавать реальные сценарии столкновения (и реальное положение водителя и пассажиров) и соответственно регулировать процесс раскрытия подушек.
Фирма «Бош» предложила контроллер подушек безопасности со встроенными гироскопическим сенсором крена автомобиля. Блок управления мгновенно распознает и оценивает опасность опрокидывания автомобиля и, не дожидаясь начала толчков и ударов, включает подушки, защищающие головы водителя и пассажиров, а также преднатяжители ремней безопасности.
Подушки, поначалу казавшиеся панацеей, все же не лишены недостатков. И дело не только в том, что в момент их срабатывания водитель и пассажир могут оказаться в очках или с горящей сигаретой (курить за рулем вредно втройне!). Надувшаяся в течение сотых долей секунды (т.е. взрывообразно) подушка отнимает значительную долю внутреннего объема салона. И, если это не кабриолет или окна не были открыты настежь, происходит резкий скачок давления, который может привести не только к временной контузии, но и к более серьезным травмам слухового аппарата. Чем больше подушек одновременно сработает, тем больше скачок давления. Даже взрослым достается изрядно, что уж говорить о детях!
Именно поэтому уже практически не применяются полноразмерные (защищающие все тело выше пояса) подушки безопасности. Сейчас передние подушки делаются относительно небольшими и предназначаются для защиты головы (использование ремня безопасности остается обязательным). Совершенствуется и система управления подушками – в пассажирском сиденье появились (правда, пока лишь на дорогих автомобилях) датчики веса: подушка не раскрывается, если нагрузка на сиденье меньше определенной. На некоторых автомобилях в двери монтируют специальные молоточки, похожие на взведенные бойки. За миг до срабатывания подушек они освобождаются и разбивают боковые окна.
Особый случай, если на переднем сиденье перевозят ребенка в специальном кресле (в Европе – обычное явление), и тут дело уже не в акустике: подушка становится опасной чисто механически. Поэтому у многих автомобилей пассажирская подушка может быть отключена вручную, и если этого не сделать, перевозить ребенка впереди нельзя.
К другим конструкциям, ограничивающим перемещение человека, относятся сетки безопасности, размещаемые внутри автомобиля непосредственно за спинками сидений и защищающие водителя и пассажиров при продольных столкновениях. Сетка, изготовленная из эластичного материала типа капрона, имеет крупные ячейки и закреплена в рамке, которая в свою очередь крепится к потолку автомобиля.
Сиденья и подголовники
Подушки безопасности, ремни и тому подобные средства, конечно, великое дело. Однако в ряде случаев единственный спасательный круг – сиденье автомобиля. Примеры хорошо известны: при ударе сзади остается надеяться только на прочность спинки и подголовника. А если при встречном столкновении детали, крепящие сиденье к днищу кузова, не выдержат нагрузки, и сиденье переместится вперед (или оторвется спинка), то значительно уменьшится объем жизненного пространства и увеличится вероятность удара водителя и пассажира о детали автомобиля, а также затруднится эвакуация людей из автомобиля после ДТП. Безопасность сидений и спинок имеет особое значение для автобусов вследствие большого количества людей, одновременно подвергающихся травмированию.
В США и Европе, с их многокилометровыми колоннами движущихся с одной скоростью автомобилей, столкновения “паровозиком” – явление распространенное. От резкого толчка голова под действием силы инерции откидывается назад и может произойти повреждение позвоночника. Для защиты пассажиров в этом случае на спинку сиденья устанавливают подголовники с мягкой обивкой.
Специалисты считают, что будущее за жестко встроенными, неподвижными подголовниками. Однако регулируемые выдвижные пока еще выпускают массово. Хороший подголовник закрепляют в массивном коробе. Его непросто сместить даже в крайнем верхнем положении.
Подголовник оценивают на жесткость, а если точнее – на травмобезопасность для головы заднего пассажира. Во время испытаний замедление модели головы человека при ударе о спинку переднего сиденья не должно превышать 80 g в течение 3 мс.
Фирмы, известные своими достижениями в пассивной безопасности, создают целые системы для защиты при ударе сзади, но применяются они в основном в дорогих автомобилях. Например, “активный” подголовник, предложенный SAAB : при увеличении давления тела на спинку сиденья подголовник выдвигается вверх и навстречу голове. В “системе защиты от плетевого удара” ( WHIPS ) Volvo вся спинка сиденья движется назад вместе с человеком, чтобы уменьшить нагрузки на позвоночник. А затем еще и отклоняется назад, чтобы предотвратить реактивное отбрасывание головы вперед.
Существуют также специальные детские сиденья, требования к которым определяет правило №44 ЕЭК ООН. Из статистических выкладок известно, что даже самые примитивные защитные средства для ребенка снижают риск получения увечий на 25%. А специальные, повернутые против движения сиденья с жестким “панцирем” гарантируют жизнь малышам даже при очень тяжелых авариях.
Комплект для малышей от 8 месяцев до 4 лет (вес 9- 18 кг ) представляет собой глубокое сиденье, укомплектованное специальной накладкой, которая прижимает ребенка в области живота к спинке. Наружный торец накладки имеет паз под лямку поясного ремня безопасности или под обе лямки диагонально-поясного ремня. Для детей от 4 до 12 лет (вес 15- 36 кг ) детское защитное устройство выполнено в виде подушки, которая кладется на сиденье. Теперь уже юного пассажира можно пристегивать обычным “взрослым” ремнем. Но ремень этот должен быть обязательно трехточечным, пользоваться одной лишь поясной лямкой нельзя.
Другие средства внутренней пассивной безопасности
Помимо всем известных средств защиты, в автомобиле еще очень много элементов, имеющих к пассивной безопасности самое непосредственное отношение.
Скажем, стекла. Первым распространенным решением стало применение закаленного (подвергнутого специальной термообработке) стекла, которое значительно прочнее обычного, а если и разбивается, то на мелкие осколки с округлыми краями. Но иногда даже маленький камень способен превратить такое стекло в непрозрачную сетку или сноп осколков.
Позже появилось более надежное средство – триплекс, стекло трехслойное. Внутренний и наружные слои триплекса – обычное стекло, а между ними – тончайшая и очень прочная синтетическая пленка, например из поливинилбутирола толщиной 0,4–0,85 мм. При ударе внутренний и наружный слои “расползаются” многочисленными трещинами, но осколков практически нет – они “приклеены” к синтетической пленке, стекло практически не теряет прозрачности. Но ранний триплекс был хрупок и недостаточно упруг, осколки имели острые углы и режущие кромки. При ударе головой водитель мог получить сотрясение мозга, а если пробивал “лобовик” – серьезные, порой смертельные порезы шеи (так называемый гильотинный эффект). Увеличив толщину соединительной пленки, само стекло сделали тонким, более упругим. Однако триплекс – довольно дорогое удовольствие и поэтому закаленное стекло до сих пор применяется для боковых и заднего окон.
Фирма “Мерседес-Бенц” испытывала ветровое стекло, которое при аварии должно было покинуть проем. Конструкция получилась неудачной, порой “вылеты” случались даже при резком торможении. Получилось, что проще ограничить свободу перемещения водителя.
Отдельная тема – защита при опрокидывании. При наличии жесткой крыши пассажиры просто повиснут вниз головой. А если машина открытая (кабриолет, родстер)? Ведь именно по соображениям безопасности их выпуск одно время практически прекратился. И вновь был возобновлен лишь с появлением соответствующих защитных устройств – усилителей рамки ветрового окна, дуги безопасности, которая автоматически “выстреливается” позади заднего ряда кресел как только крен автомобиля превысит максимально допустимый. Причем роль задней дуги безопасности может выполнять усиленная крышка багажника или расположенные на ней прочные надувные подушки.
У грузовых автомобилей и автопоездов с седельным тягачом большую опасность представляет груз, плохо закрепленный на платформе. При встречных столкновениях и наездах автомобилей на неподвижное препятствие груз в процессе удара продолжает двигаться вперед по инерции с той же скоростью, с какой двигался автомобиль перед ударом. Затем, ударяясь о передний борт платформы, груз деформирует его, а затем сминает заднюю стенку кабины. Для увеличения безопасности могут быть использованы амортизирующие устройства (в том числе в виде сеток), устанавливаемые между передним бортом грузовой платформы и грузом.
Внешняя пассивная безопасность
В процессе ДТП должна быть обеспечена сохранность, как самого автомобиля, так и окружающих предметов или других участников ДТП. Например, у некоторых автомобилей определенным образом деформируемая структура передней части и (или) рамы обеспечивают поглощение части энергии движения второго участника столкновения.
По типу упругого элемента безопасные бамперы могут быть:
– механические (с механическим амортизирующим элементом, работающим на сжатие, растяжение или сдвиг); элементы, работающие на сдвиг, удобны тем, что их жесткость не зависит от направления перемещения бампера при ударе;
Применение бамперов, поглощающих энергию удара, требует изменения конструкции элементов кузова. Для размещения амортизаторов часто необходимо усиливать рамы и нижние части несущих кузовов и изменять их конфигурацию. Вследствие увеличения массы бампера приходится устанавливать более жесткие и прочные рессоры. На некоторых моделях автомобилей изменены колеса, шины, рулевые механизмы, детали подвески.
Ныне, вместо столь дорогих и тяжелых сооружений, получили распространение двухслойные конструкции, соответствующие Правилу № 42 ЕЭК ООН. За декоративной накладкой – пористый материал или воздух. Дальше – силовой элемент, обязанный при “парковочных” (до 4 км/ч ) скоростях защитить автомобиль для последующего нормального движения. Например, не должны пострадать светотехника, кузов и выпускная система. На рис. 7 показан пневматический бампер, разработанный в Германии. Он состоит из двух рукавов 1, уложенных параллельно в выемки каркаса 5 из алюминиевого сплава. Опорный рукав 4 лежит в выемке кузова и сообщается с внутренней полостью каркаса через клапан 3. Все элементы бампера закрыты защитной оболочкой 2. При наездах и столкновениях усилие через рукава 1 и каркас передается на опорный рукав 4. Давление в рукаве 4 повышается, и воздух через клапан 3 с малым проходным сечением поступает в полость каркаса.
Рис. 7. Безопасный бампер с пневматическим амортизирующим элементом.
Наружные выступы автомобилей
Большое количество наездов транспортных средств на пешеходов и большая тяжесть последствий этого вида ДТП привели к изменениям внешнего оформления автомобилей. Были скруглены острые углы облицовки радиатора, устранены выступавшие предметы. Прекращена установка фигурных фирменных эмблем на передней части капота. Правила №26–01, 61 ЕЭК ООН содержат требования к травмобезопасности выступающих элементов наружной поверхности кабины, таких как декоративные детали, фары, детали стеклоочистителя и стеклоомывателя, бамперы, лебедки, ручки, кнопки замков и петли дверей, крышек, гайки крепления и декоративные колпаки колес, аэродинамические обтекатели и другие.
Приспособления для защиты пешеходов
Для уменьшения травматизма предложены защитные приспособления, удерживающие пешехода после удара и предохраняющие его от падения на дорогу. При срабатывании такого приспособления в первой стадии наезда (через 0,2–0,3 с) пешеход забрасывается на капот автомобиля. После начала торможения автомобиля пешеход, продолжая двигаться с приобретенной скоростью, сползает вперед по капоту и падает вниз. Защитная рамка (сетка) начинает автоматически выдвигаться примерно спустя 0,2 с после удара. Через 1 с выдвижение ее полностью заканчивается, и сетка принимает падающего человека. На рис. 8 показана защитная рамка, устанавливаемая на некоторых английских автомобилях.
Современные автомобили все чаще оборудуют не отдельными средствами пассивной безопасности, а единой системой. Время ее функционирования исчисляется десятыми долями секунды, но успевает она многое: отключить зажигание, подтянуть ремни безопасности, “укоротить” рулевую колонку, надуть и затем “сдуть” подушки, разблокировать двери, а кроме того – послать на “полицейской волне” кодированное сообщение с указанием точных координат аварии (для этого машины оборудуются навигационным приемником), включить радиомаяк и, при необходимости, систему пожаротушения, да еще сохранить в памяти бортового компьютера все параметры движения за десяток секунд до аварии. Эффективность таких систем постоянно растет, но лучше все-таки ограничиться заочным с ними знакомством.