La seguridad automotriz se divide convencionalmente en dos tipos: activa y pasiva. La seguridad activa son los sistemas y dispositivos de un automóvil que le permiten evitar una colisión. Y el pasivo es la capacidad de un automóvil para salvar la vida y la salud de los pasajeros si la situación de emergencia ocurre. Hay una serie de medios para mitigar las consecuencias de un accidente en el arsenal de cualquier automóvil moderno: cinturones de seguridad, bolsas de aire, zonas de deformación.
¿Qué sucede con el automóvil y sus pasajeros en una colisión frontal? El automóvil se arruga y se detiene, y los pasajeros continúan «volando» hacia adelante por inercia, hacia un volante, un tablero y un parabrisas. Parecería que no hay mucho espacio en la cabina del coche, no se podrá acelerar mucho (y, por tanto, chocar). ¡Eso cree uno! Después de todo, la aceleración alcanza decenas de g, y tal impacto puede ser equivalente a un salto desde un edificio de gran altura.
Para que las personas vivas se mantengan con vida y no sufran lesiones durante un accidente grave, su velocidad en una colisión debe reducirse lo más suavemente posible (no sin razón se colocan colchonetas de múltiples neumáticos para saltar desde la altura. Además, es necesario reducir la velocidad de modo que haya suficiente espacio dentro del automóvil. Y esta ya es una tarea que impone requisitos mutuamente excluyentes en la estructura portante del automóvil.
Resulta que el cuerpo debe ser rígido y maleable al mismo tiempo. Entonces, el marco de la zona de estar en la que se encuentran el conductor y los pasajeros se hace rígido: en caso de impacto, se deforma al final. La «jaula» de carga de la cabina está hecha de acero de resistencia extra alta, hay barras fuertes en las puertas que no permiten que se arruguen. Y las zonas especiales se hacen relativamente maleables: la velocidad se reducirá debido a su deformación. El compartimiento del motor y el maletero son exactamente las llamadas zonas de deformación programada. Los autos se comenzaron a hacerse de esta manera hace relativamente poco tiempo. Anteriormente, nadie pensó en eso, y los autos se arrugaron uniformemente, tanto el cuerpo como el interior sufrieron. Y se puede ver, por regla general, la parte delantera de los automóviles modernos que han tenido un accidente está destrozada y el interior está intacto.
Por cierto, el motor puede ser un gran problema en una colisión frontal. Por tanto, para que no vuele hacia la cabina en caso de colisión (que no es un buen augurio), sus soportes y el escudo del motor están hechos para que se mueva lo más bajo posible o incluso se caiga sin causar ningún daño a la cabina.
Un impacto trasero no es menos terrible. En este caso, los pasajeros corren el riesgo de sufrir lesiones en el cuello. Para evitar esto, la humanidad inventó los reposacabezas y luego los reposacabezas activos. Los primeros simplemente sostienen la cabeza, sin dejar que se incline demasiado hacia atrás. Y estos últimos «saltan» hacia adelante, tan pronto como ocurrió el accidente, brindando soporte instantáneo a la cabeza y no permitiéndole moverse en absoluto.
Pero esa es la mitad de la batalla. Para que las personas sufran la menor cantidad de lesiones, deben sujetarse de una manera muy especial durante un accidente.
Todos conocemos los métodos desde la cuna, pero no por ello dejan de ser significativos. Estos son dispositivos, sistemas y construcciones que persiguen un solo objetivo: «atrapar» a una persona a tiempo y reducir su velocidad de la manera más cuidadosa y suave posible. Por supuesto, un trampolín grande demostraría ser mejor que otros en este campo. Es capaz de amortiguar de la manera más inofensiva la energía y la velocidad de un objeto que cae sobre él. Es suave. Es una pena que no haya lugar para trampolines y colchonetas de varios niveles en un automóvil. Pero hay un lugar para los cinturones de seguridad y las bolsas de aire.
Los cinturones de seguridad, así como muchas otras soluciones útiles, se trasladaron a un automóvil desde la aviación. Al principio, se instalaron en los automóviles cinturones de seguridad de dos puntos que “sujetaban” el vientre o el pecho del pasajero. Menos de medio siglo después, los ingenieros se dieron cuenta de que el diseño multipunto es mucho mejor porque ayuda a distribuir la presión del cinturón sobre la superficie del cuerpo de manera más uniforme en caso de accidente y reduce significativamente el riesgo de lesiones en la columna vertebral y los órganos internos. En los deportes de motor, por ejemplo, se utilizan cinturones de seguridad de cuatro, cinco e incluso seis puntos: sujetan «firmemente» a una persona en un asiento. Pero fueron los de tres puntos los que se impusieron en la vida civil por su sencillez y comodidad.
Para que el cinturón de seguridad haga su trabajo correctamente, debe ajustarse bien al cuerpo. Anteriormente, los cinturones de seguridad tenían que ser ajustados, ajustados. La necesidad de ajuste manual ya no existía con la introducción de los cinturones de seguridad de inercia: el carrete gira libremente en un estado normal, el cinturón puede envolver a un pasajero de cualquier constitución, no se inmoviliza y cada vez que un pasajero quiere cambiar la posición del cuerpo, el cinturón siempre queda ceñido al cuerpo. Pero el carrete de inercia arreglará inmediatamente el cinturón en el momento en que llegue la fuerza mayor. Además, las cargas de pólvora se utilizan en los cinturones de los automóviles modernos. Pequeñas cargas explosivas detonan, tiran del cinturón y presionan al pasajero contra el respaldo del asiento, sin dejar que golpee.
Los cinturones de seguridad son uno de los medios de protección más eficaces en caso de accidente. Y aunque son los más antiguos, su diseño cambia y mejora constantemente. Las bolsas de aire son probablemente el segundo invento más importante después de los cinturones.
El prototipo de la bolsa de aire moderna fue patentado en 1953. No hace falta decir que la idea de inflar bolsas dobladas durante un accidente era más que audaz en ese momento. Los desarrolladores más atrevidos lo aprovecharon, pero cayeron de bruces: simplemente no había tecnologías necesarias para la implementación en ese momento.
Inicialmente, había varias opciones para llenar el recipiente del airbag. Por ejemplo, algunos ingenieros sugirieron bombear gas, que se almacenaría a alta presión en un cilindro, dentro del recipiente. Pero el principio de llenado pirotécnico de la bolsa de aire fue mas pesado. Lo que dio la oportunidad de inflar la bolsa de aire al instante, en solo 30-50 milésimas de segundo. Los ingenieros intentaron mucho, incluido el combustible para cohetes, para encontrar el combustible necesario que funcionara correctamente con un tamaño de carga pequeño. Hoy en día, las “tabletas” compactas y livianas hechas de un material cristalino, la azida de sodio (NaN3), se utilizan en las bolsas de aire como piropatrón. Si el compuesto se calienta a una temperatura superior a 330 °C con corriente eléctrica, comenzará a descomponerse en nitrógeno y sodio a una velocidad que permita llenar el recipiente del airbag y llevar la presión del gas al valor operativo en solamente 0,025-0,05 segundos.
La activación del airbag es peligrosa por un salto brusco de presión, que puede provocar lesiones en los tímpanos y contusiones. Después de todo, la apertura del recipiente (a veces varios al mismo tiempo) se produce en un pequeño espacio cerrado del interior del automóvil. Hay varios enfoques para resolver este problema. Por ejemplo, la velocidad de apertura del airbag se reduce a un cierto límite para que al menos una parte del aire desplazado pueda liberarse a través de las fugas de la cabina. El segundo método, bastante efectivo, es el uso de bolsas de aire de volumen relativamente pequeño. Pero en algunos casos, los problemas con los tímpanos y las contusiones no se pueden evitar, todo depende de las características individuales de una persona y del tamaño de un automóvil.
Por cierto, las primeras bolsas de aire no aparecieron en los automóviles Mercedes-Benz, como muchos creen, sino en los «estadounidenses». A mediados de los años 70, Ford y General Motors construyeron más de 12 mil autos equipados con bolsas de aire. Y los estadounidenses fabricaron bolsas de aire que reemplazaron a los cinturones de seguridad en ese entonces. Pero el airbag, al abrirse, “vuela” hacia una persona a una velocidad de 270-300 km/h… Y si no está abrochado, el daño que puede causar es simplemente enorme. Se han registrado más de una vez casos de fracturas de vértebras cervicales, cuya causa fue precisamente el airbag. Entonces, los estadounidenses se negaron a usar bolsas de aire de reemplazo del cinturón de seguridad.
Los ingenieros del departamento de seguridad pasiva de Mercedes-Benz reactivaron los airbags. Y debemos decir que ellos, no sin la participación de los especialistas de Bosch, fueron de los primeros en poner en forma las bolsas de aire. El camino fue difícil y espinoso, pero fue Mercedes-Benz quien llevó los airbags a la cadena de montaje en 1980 y empezó a equipar su Clase S con ellos. Se dieron cuenta de que las bolsas de aire deberían fabricarse para que funcionen en conjunto con los cinturones de seguridad y no para reemplazarlos. Y luego todo encajó, las bolsas de aire comenzaron a funcionar con una eficiencia asombrosa. Por cierto, hasta ahora, las bolsas de aire simplemente no funcionarán en muchos automóviles si una persona no está abrochada, ¡es peligroso!
A pesar del gran avance en el campo de la protección “inflable”, no podemos decir que las bolsas de aire estén a su altura. En un futuro cercano, las bolsas de aire estarán dotadas de la capacidad de abrirse no después del accidente, sino momentos antes, luego el golpe de aire será algo más suave. Ahora la electrónica puede detectar a un pasajero en un asiento, pero los desarrolladores planean enseñarle al sistema de seguridad a reconocer los datos individuales de una persona (peso, altura) que está sentada en un asiento en el momento de un accidente. Ahí es cuando la bolsa de aire podrá funcionar de la manera más eficiente posible.
Los sistemas de protección «inflables» no se han limitado durante mucho tiempo a las bolsas de aire frontales. Los diseñadores han desarrollado sistemas similares para proteger a una persona durante un impacto lateral. El equipo básico de muchos autos modernos ya incluye bolsas de aire laterales montadas en los respaldos de los asientos delanteros, así como “cortinas” inflables que se colocan en las caderas del techo. El primero protege el cuerpo del pasajero durante un impacto lateral y el segundo, la cabeza. A diferencia de las bolsas de aire frontales, que se desinflan casi inmediatamente después de la activación, las cortinas pueden mantener la presión durante varios segundos, es decir, hasta que pasa la situación de peligro. Y cuando el automóvil vuelca, no permitirán que los pasajeros sin abrazaderas se caigan de la cabina.
A menudo se sugiere equipar un automóvil con bolsas de aire adicionales para proteger las rodillas y los pies. Muchos fabricantes también equipan sus coches con bolsas de aire para los pasajeros traseros. Pero no importa cuán ultra modernos e inteligentes sean los componentes electrónicos de su automóvil, no olvide abrocharse el cinturón de seguridad durante un viaje. Después de todo, al desarrollar todos estos medios ultra modernos de protección, los ingenieros de las empresas parten de un postulado: el conductor y los pasajeros están abrochados con un cinturón de seguridad. Y si no lo son, no habrá mucho uso de todas estas cosas.
Esta es una traducción. Puede leer el original aquí: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html
