Несколько слов о пассивной безопасности автомобиля
О пассивной безопасности автомобиля
Авария — штука всегда неприятная. Но современные автомобили имеют целый арсенал средств, которые не дадут ей стать трагедией.
Автомобильная безопасносЧтобы живые остались в живых и не покалечились во время серьёзной аварии, их скорость при столкновении нужно погасить как можно плавнее (недаром, прыгающим с высоты подстилают многоярусные маты). Причём скорость гасить нужно так, чтобы внутри автомобиля оставалось достаточно жизненного пространства. А вот это уже задача, которая предъявляет к силовой структуре автомобиля взаимоисключающие требования.
Получается, что кузов должен быть и жёстким, и податливым одновременно. Так вот, жёстким делают каркас «жилой» зоны, в которой находятся водитель и пассажиры — при ударе она деформируется в последнюю очередь. Силовая «клетка» салона сделана из сверхпрочной стали, в дверях есть мощные брусья, не дающие им сминаться. А относительно податливыми изготавливают специальные зоны, за счёт деформации которых и будет гаситься скорость. Моторный отсек и багажник как раз являются так называемыми зонами запрограммированной деформации. Так автомобили делают сравнительно недавно. Раньше же никто об этом не задумывался, и машины сминались равномерно — страдал и кузов, и салон. А у современных автомобилей, попавших в аварию, как правило, можно увидеть, что передок разбит всмятку, а салон цел.
Чтобы живые остались в живых и не покалечились во время серьёзной аварии, их скорость при столкновении нужно погасить как можно плавнее (недаром, прыгающим с высоты подстилают многоярусные маты). Причём скорость гасить нужно так, чтобы внутри автомобиля оставалось достаточно жизненного пространства. А вот это уже задача, которая предъявляет к силовой структуре автомобиля взаимоисключающие требования.
Получается, что кузов должен быть и жёстким, и податливым одновременно. Так вот, жёстким делают каркас «жилой» зоны, в которой находятся водитель и пассажиры — при ударе она деформируется в последнюю очередь. Силовая «клетка» салона сделана из сверхпрочной стали, в дверях есть мощные брусья, не дающие им сминаться. А относительно податливыми изготавливают специальные зоны, за счёт деформации которых и будет гаситься скорость. Моторный отсек и багажник как раз являются так называемыми зонами запрограммированной деформации. Так автомобили делают сравнительно недавно. Раньше же никто об этом не задумывался, и машины сминались равномерно — страдал и кузов, и салон. А у современных автомобилей, попавших в аварию, как правило, можно увидеть, что передок разбит всмятку, а салон цел.
Кузов автомобиля разрабатывается таким образом, чтобы при ударе передняя и задняя части, сминаясь, гасили энергию удара, а жёсткая клетка салона оставалась невредимой.
Кстати, большую проблему при лобовом столкновении может представлять двигатель. Поэтому, чтобы при столкновении он не влетал в салон (что не сулит ничего хорошего), его опоры и моторный щит делают так, чтобы он смещался как можно ниже или вообще выпадал вниз, не нанося салону никакого вреда.
При ударе важно, как поведут себя окружающие водителя части машины. Травмобезопасная энергопоглощающая складывающаяся рулевая колонка и ломающийся кронштейн педального узла сохранили немало рук и ног.
Не менее страшен и удар сзади. В этом случае у пассажиров есть опасность повреждения шеи. Чтобы этого избежать, человечество придумало подголовники, а затем — и активные подголовники. Первые просто удерживают голову, не давая ей слишком сильно запрокинуться назад. А вторые сами, как только произошла авария, «прыгают» вперёд, обеспечивая мгновенную опору голове и вообще не давая ей смещаться.
Активные подголовники защищают шею при ударе сзади.
Выстреливающие дуги в кабриолетах. Здесь первопроходцем стал Mercedes-Benz. Именно он впервые применил поднимающуюся при опрокидывании дугу для защиты пассажиров. Saab и ряд других производителей подхватили эту идею.
Но это полдела. Чтобы люди получили наименьшие увечья, их во время аварии нужно удерживать совершенно особым способом.
Способы нам всем известны с пелёнок, но менее значимыми от этого они не становятся. Это устройства, системы и конструкции, которые преследуют всего лишь одну цель — вовремя «поймать» человека и как можно бережнее и плавнее погасить его скорость. Конечно, лучше остальных на этом поприще себя проявил бы большой батут. Он способен наиболее безвредно погасить энергию и скорость падающего на него предмета. Ведь он мягкий. Жаль, что места для батутов и многоярусных матов в автомобиле нет. Зато нашлось место для ремней и подушек безопасности.
Ремень безопасно гасит удар, поскольку площадь его взаимодействия с телом относительно велика и удерживает человека на месте, не давая ему удариться и вылететь из салона.
Ремни перекочевали в автомобиль, как и множество других полезных решений, из авиации. Поначалу на автомобили ставились ремни с двухточечным креплением, которые «держали» седоков за живот или грудь. Не прошло и полувека, как инженеры смекнули, что многоточечная конструкция гораздо лучше, потому что при аварии позволяет распределить давление ремня на поверхность тела более равномерно и значительно снизить риск травмирования позвоночника и внутренних органов. В автоспорте, например, применяются четырёх-, пяти- и даже шеститочечные ремни безопасности — они держат человека в кресле «намертво». Но на «гражданке» из-за своей простоты и удобства прижились трёхточечные.
Как говорится, почувствуйте разницу. Ремень с двухточечным креплением (слева) более травмоопасен для органов брюшной полости и позвоночника.
Чтобы ремень нормально отработал своё предназначение, он должен плотно прилегать к телу. Раньше ремни приходилось регулировать, подгонять по фигуре. С появлением инерционных ремней необходимость «ручной регулировки» отпала — в нормальном состоянии катушка свободно крутится, и ремень может обхватить пассажира любой комплекции, он не сковывает действия и каждый раз, когда пассажир захочет сменить положение тела, ремешок всегда плотно прилегает к телу. Но в тот момент, когда наступит «форс-мажор» — инерционная катушка тут же зафиксирует ремень. Кроме того, на современных машинах в ремнях применяются пиропатроны. Небольшие заряды взрывчатки детонируют, дёргают ремень, и тот прижимает пассажира к спинке кресла, не давая ему удариться.
{banner_adsen}Преднатяжители значительно повышают эффективность пристёгивания. С их помощью ремень плотно прижимает седока к спинке кресла, независимо от того, в какой позе находится последний. Пиротехнические преднатяжители срабатывают только во время столкновения по команде датчика удара; электрические работают на опережение и натягивают ремень в тот момент, когда электроника зафиксируют критические ускорения, например, при заносе или экстренном торможении.
Ремни безопасности — это одно из самых действенных средств защиты при аварии. И хотя им сто лет в обед, их конструкция постоянно изменяется и улучшается. Вторым по значимости после ремней изобретением можно, пожалуй, назвать подушки безопасности.
Ford и Volvo, возможно, начнут устанавливать на серийные машины четырёхточечные ремни.
Прообраз современной подушки был запатентован ещё в 1953 году. Нужно ли говорить, что на тот момент идея надувать сложенные мешки во время аварии была более чем смелой? Самые дерзкие из разработчиков ухватились за неё, но потерпели фиаско — необходимых технологий для реализации на тот момент просто не было.
Работа подушки безопасности без ремня, как и ремня без подушки, — эффективна только наполовину. Эти средства друг друга дополняют, но взаимозаменяемыми быть не могут.
Изначально вариантов наполнения колокола подушки было несколько. Например, некоторые инженеры предлагали закачивать в колокол газ, который хранился бы под высоким давлением в баллоне. Но принцип пиротехнического наполнения подушки перевесил. Именно он позволил надувать её мгновенно — всего за 30—50 тысячных доли секунды. И пока инженеры нашли необходимое горючее, которое при небольших размерах заряда срабатывало как надо, они многое перепробовали, в том числе и ракетное топливо. Сегодня в подушках в основном используется сухое горючее — азид натрия (NaN3), который при сгорании превращается в безвредные для человека азот и углекислый газ. Причём «таблетки» из этого кристаллического вещества получаются весьма компактными и лёгкими.
Особые требования к боковым подушкам предъявляются на открытых автомобилях. Отсутствие жёсткой крыши и стоек заставляет монтировать их в верхней части дверей и делать более прочными.
Срабатывание подушки опасно резким скачком давления, который может привести к травмированию барабанных перепонок и контузии. Ведь раскрытие колокола (иногда одновременно нескольких) происходит в небольшом замкнутом пространстве автомобильного салона. Подходов к решению этой проблемы несколько. Например, скорость вылета подушки снижают до определённого предела, чтобы хоть какая-то часть вытесняемого воздуха смогла стравиться через неплотности салона. Второй, достаточно действенный способ, — применение подушек относительно небольшого объёма. Но в некоторых случаях проблем с барабанными перепонками и контузией не избежать, всё зависит от индивидуальных особенностей человека и размера машины.
Первые подушки, кстати, появились не на машинах Mercedes-Benz, как считают многие, а на «американцах». В середине 70-х годов концерны Ford и General Motors построили более 12 тысяч машин, оборудованных эйр-бэгами. Причём тогда американцы делали подушки, которые заменяли ремни безопасности. Но подушка, раскрываясь, «летит» навстречу человеку со скоростью 270—300 км/ч… И если он не пристёгнут, вред она может причинить просто огромный. Не раз фиксировались случаи перелома шейных позвонков, причиной которых была именно подушка безопасности. Вот и отказались американцы от подушек-заменителей ремней безопасности.
Возродили подушки безопасности инженеры отдела пассивной безопасности Mercedes-Benz. И надо сказать, они, не без участия специалистов компании Bosch, одни из первых довели подушки до ума. Путь был сложен и тернист, но именно Mercedes-Benz в 1980 году поставил подушки безопасности на поток и стал оснащать ими свой S-класс. Они поняли, что подушки надо делать так, чтобы они работали в паре с ремнями безопасности, а не заменяли их. И тогда всё стало на свои места, подушки начали работать с поразительной эффективностью. Кстати, до сих пор во многих автомобилях, если человек не пристёгнут, подушки безопасности просто не сработают — опасно!
Несмотря на большой прорыв в сфере «надувной» защиты, сказать, что подушки находятся на пике развития нельзя. В скором времени подушки наделят способностью раскрываться не после аварии, а за мгновения до нее, тогда пневмоудар удастся сделать несколько мягче. Сейчас электроника умеет определять наличие пассажира в кресле, но в планах разработчиков научить систему безопасности распознавать индивидуальные данные человека (вес, рост), который в момент аварии сидит в кресле. Именно тогда подушка сможет сработать максимально эффективно.
Переднее левое кресло Saab 9–3 с боковой подушкой безопасности и активным подголовником.
Системы «надувной» защиты уже давно не ограничиваются фронтальными подушками. Конструкторы разработали аналогичные системы для защиты человека при боковом ударе. В базовое оснащение многих современных авто уже входят боковые подушки, вмонтированные в спинки передних сидений, а также надувные «занавески», которые размещаются в рёбрах крыши. Первые защищают тело пассажира при боковом ударе, а вторые — голову. В отличие от фронтальных подушек, которые сдуваются практически сразу после срабатывания, занавески могут сохранять давление в течение нескольких секунд, то есть до тех пор, пока опасная ситуация не минует. А при опрокидывании автомобиля они не дадут непристёгнутым пассажирам вылететь из салона.
В борьбе за безопасность «надувные технологии» вышли за пределы автомобильного салона. В случае наезда внешние подушки раскрываются в местах наиболее вероятного контакта человека с автомобилем (перед бампером, у кромки капота). Кстати, капоты тоже проектируют специальным образом, снабжают их пиротехникой для того, чтобы они смогли максимально безвредно «принять» на себя пешехода.
Часто предлагается оснащать машину дополнительными подушками для защиты коленей и ступней. Многие производители оснащают свои автомобили подушками и для задних пассажиров. Но какой бы суперсовременной и умной ни была бы электроника на вашем автомобиле, не забывайте пристегиваться во время поездки. Ведь разрабатывая все эти сверхсовременные средства защиты, инженеры компаний исходят из одного постулата — водитель и пассажиры пристёгнуты ремнём безопасности. А если это не так, то толку от всех эти штук будет немного.
