La sicurezza automobilistica si divide convenzionalmente in due tipi: attiva e passiva. La sicurezza attiva è costituita dai sistemi e dai dispositivi di un’automobile che le consentono di evitare una collisione. Quella passiva è la capacità di un’auto di salvare la vita e la salute dei passeggeri in caso di emergenza. Nell’arsenale di ogni auto moderna sono presenti numerosi mezzi per attenuare le conseguenze di un incidente: cinture di sicurezza, airbag, zone di contenimento.
Cosa succede all’auto e ai suoi passeggeri in caso di collisione frontale? L’auto si accartoccia e si ferma, mentre i passeggeri continuano a “volare” in avanti per inerzia, verso il volante, il cruscotto e il parabrezza. Sembra che non ci sia molto spazio nell’abitacolo dell’auto, non sarà possibile accelerare molto (e, quindi, urtare). Ma non è questo il caso! Dopo tutto, l’accelerazione raggiunge decine di g, e un tale impatto può essere equivalente a un salto da un grattacielo.
Affinché le persone vive rimangano in vita e non rimangano ferite durante un grave incidente, la loro velocità in caso di urto deve essere ridotta nel modo più fluido possibile (non a caso per i salti dall’alto vengono predisposti tappeti a più livelli. Inoltre, è necessario ridurre la velocità in modo che ci sia abbastanza spazio per le scaglie all’interno dell’auto. E questo è già un compito che impone requisiti reciprocamente esclusivi alla struttura portante dell’auto.
Si scopre che la carrozzeria deve essere rigida e malleabile allo stesso tempo. Così, il telaio della zona abitativa in cui si trovano il conducente e i passeggeri è reso rigido – in caso di impatto, si deforma per ultimo. La “gabbia” portante dell’abitacolo è realizzata in acciaio ad altissima resistenza, le porte sono dotate di robuste barre che non permettono loro di accartocciarsi. Inoltre, le zone speciali sono rese relativamente malleabili: la velocità sarà ridotta a causa della loro deformazione. Il vano motore e il bagagliaio sono proprio le cosiddette zone a deformazione programmata. Le auto hanno iniziato a essere costruite in questo modo relativamente di recente. In precedenza, nessuno ci pensava e le auto si accartocciavano in modo uniforme: sia la carrozzeria che gli interni ne risentivano. Si può notare che, di norma, la parte anteriore delle auto moderne che hanno avuto un incidente è distrutta, mentre l’interno è intatto.
Tra l’altro, il motore può essere un grosso problema in caso di collisione frontale. Per questo motivo, affinché non voli nell’abitacolo in caso di collisione (il che non è di buon auspicio), i suoi supporti e lo scudo motore sono realizzati in modo che si sposti il più in basso possibile o addirittura cada senza causare danni all’abitacolo.
Un impatto posteriore non è meno terribile. In questo caso, i passeggeri rischiano di subire lesioni al collo. Per evitarlo, l’umanità ha inventato i poggiatesta e poi i poggiatesta attivi. I primi si limitano a trattenere la testa, evitando che si inclini troppo all’indietro. I primi si limitano a trattenere la testa, non permettendole di inclinarsi troppo all’indietro, mentre i secondi “saltano” in avanti, non appena si verifica l’incidente, fornendo un sostegno immediato alla testa e non permettendole di muoversi affatto.
Ma questa è metà della battaglia. Affinché le persone si feriscano il meno possibile, devono essere tenute in un modo molto particolare durante un incidente.
Tutti conosciamo i metodi della culla, ma non per questo diventano meno importanti. Si tratta di dispositivi, sistemi e costruzioni che perseguono un unico obiettivo: “catturare” una persona in tempo e ridurre la sua velocità nel modo più attento e fluido possibile. Naturalmente, un grande trampolino si dimostra migliore di altri in questo campo. È in grado di smorzare in modo più innocuo l’energia e la velocità di un oggetto che vi cade sopra. È morbido. È un peccato che in auto non ci sia posto per i trampolini e i tappeti a più livelli. Ma c’è posto per le cinture di sicurezza e gli airbag.
Le cinture di sicurezza, così come molte altre soluzioni utili, sono arrivate in auto dall’aviazione. All’inizio, sulle auto venivano installate cinture di sicurezza a due punti che “trattenevano” la pancia o il torace del passeggero. Meno di mezzo secolo dopo, gli ingegneri si sono resi conto che il design a più punti è di gran lunga migliore, perché aiuta a distribuire in modo più uniforme la pressione della cintura sulla superficie del corpo in caso di incidente e a ridurre significativamente il rischio di lesioni alla colonna vertebrale e agli organi interni. Negli sport motoristici, ad esempio, vengono utilizzate cinture di sicurezza a quattro, cinque e persino sei punti, che tengono “saldamente” una persona sul sedile. Ma sono state quelle a tre punti a diffondersi nella vita civile per la loro semplicità e comodità.
Affinché la cintura di sicurezza svolga correttamente il suo compito, deve aderire perfettamente al corpo. In precedenza, le cinture di sicurezza dovevano essere regolate, adattate. Con l’introduzione delle cinture di sicurezza a inerzia, la necessità di regolazione manuale è venuta meno: l’arrotolatore gira liberamente in condizioni normali, la cintura può avvolgere un passeggero di qualsiasi corporatura, non si immobilizza e ogni volta che il passeggero vuole cambiare la posizione del corpo, la cintura si adatta sempre perfettamente al corpo. Ma la bobina d’inerzia fissa immediatamente la cintura nel momento in cui si verifica una forza maggiore. Inoltre, nelle cinture delle auto moderne vengono utilizzate cariche di polvere. Piccole cariche esplosive esplodono, tirano la cintura e premono il passeggero contro lo schienale del sedile, impedendogli di colpire.
Le cinture di sicurezza sono uno dei mezzi di protezione più efficaci in caso di incidente. E sebbene siano le più antiche, il loro design è in costante evoluzione e miglioramento. Gli airbag sono probabilmente la seconda invenzione più importante dopo le cinture.
Il prototipo del moderno airbag è stato brevettato nel 1953. Inutile dire che l’idea di gonfiare dei sacchi ripiegati durante un incidente era più che audace all’epoca. I più audaci tra gli sviluppatori la colsero al volo, ma non ci riuscirono: in quel momento non esistevano le tecnologie necessarie per la sua realizzazione.
Inizialmente, esistevano diverse opzioni per il riempimento del serbatoio dell’airbag. Ad esempio, alcuni ingegneri suggerirono di pompare il gas, che sarebbe stato immagazzinato ad alta pressione in una bombola, all’interno del contenitore. Ma il principio del riempimento pirotecnico dell’airbag ebbe la meglio. Era quello che dava la possibilità di gonfiare l’airbag istantaneamente, in soli 30-50 millesimi di secondo. Gli ingegneri hanno fatto molti tentativi, compreso il carburante per razzi, per trovare il combustibile necessario che funzionasse correttamente con una carica di dimensioni ridotte. Oggi, le “pastiglie” compatte e leggere di un materiale cristallino, l’azoturo di sodio (NaN3), sono utilizzate negli airbag come piropatrone. Se il composto viene riscaldato a una temperatura superiore a 330°C utilizzando una corrente elettrica, inizierà a decomporsi in azoto e sodio a una velocità che consente di riempire il serbatoio dell’airbag e portare la pressione del gas al valore operativo in soli 0,025-0,05 secondi.
L’attivazione dell’airbag è pericolosa a causa di un brusco salto di pressione, che può provocare lesioni ai timpani e contusioni. Dopotutto, l’apertura dei vasi (a volte diversi contemporaneamente) avviene in un piccolo spazio chiuso dell’abitacolo dell’auto. Esistono diversi approcci per risolvere questo problema. Ad esempio, la velocità di uscita dell’airbag viene ridotta a un certo limite, in modo che almeno una parte dell’aria spostata possa essere rilasciata attraverso le falle dell’abitacolo. Il secondo metodo, piuttosto efficace, è l’utilizzo di airbag di volume relativamente ridotto. In alcuni casi, però, non è possibile evitare problemi ai timpani e contusioni, tutto dipende dalle caratteristiche individuali di una persona e dalle dimensioni dell’auto.
Tra l’altro, i primi airbag non sono apparsi sulle auto Mercedes-Benz, come molti credono, ma sulle “americane”. A metà degli anni ’70, Ford e General Motors costruirono più di 12 mila auto dotate di airbag. E gli americani hanno prodotto airbag che hanno sostituito le cinture di sicurezza di allora. Ma l’airbag, aprendosi, “vola” verso una persona a una velocità di 270-300 km/h… E se non è allacciato, i danni che può causare sono semplicemente enormi. Sono stati registrati più di una volta casi di fratture delle vertebre cervicali, la cui causa era proprio l’airbag. Gli americani si sono quindi rifiutati di utilizzare airbag sostitutivi delle cinture di sicurezza.
Gli ingegneri del dipartimento di sicurezza passiva della Mercedes-Benz hanno riportato in auge gli airbag. E dobbiamo dire che, non senza la partecipazione degli specialisti di Bosch, sono stati tra i primi a mettere in forma gli airbag. Il percorso è stato difficile e spinoso, ma è stata Mercedes-Benz a portare gli airbag alla catena di montaggio nel 1980 e a iniziare a dotarne la sua Classe S. Si rese conto che gli airbag dovevano essere realizzati in modo da lavorare insieme alle cinture di sicurezza, e non sostituirle. A quel punto tutto è andato a posto e gli airbag hanno iniziato a funzionare con un’efficienza sorprendente. A proposito, finora gli airbag non funzionano in molte auto se una persona non è allacciata: è pericoloso!
Nonostante i grandi progressi nel campo della protezione “gonfiabile”, non si può dire che gli airbag abbiano raggiunto il loro apice. Nel prossimo futuro, gli airbag saranno dotati della capacità di aprirsi non dopo l’incidente, ma pochi istanti prima, quindi il colpo d’aria sarà un po’ più morbido. Attualmente l’elettronica è in grado di rilevare la presenza di un passeggero su un sedile, ma gli sviluppatori intendono insegnare al sistema di sicurezza a riconoscere i dati individuali di una persona (peso, altezza) che è seduta su un sedile al momento dell’incidente. A quel punto l’airbag sarà in grado di funzionare nel modo più efficiente possibile.
I sistemi di protezione “gonfiabili” non si limitano da tempo agli airbag frontali. I progettisti hanno sviluppato sistemi simili per proteggere una persona durante un impatto laterale. L’equipaggiamento di base di molte auto moderne comprende già airbag laterali montati negli schienali dei sedili anteriori e “tende” gonfiabili posizionate nei fianchi del tetto. I primi proteggono il corpo del passeggero in caso di impatto laterale, i secondi la testa. A differenza degli airbag frontali, che si sgonfiano quasi immediatamente dopo l’attivazione, le tendine possono mantenere la pressione per diversi secondi, cioè fino a quando la situazione di pericolo non passa. E quando l’auto si ribalta, non permettono ai passeggeri non sorretti di cadere fuori dall’abitacolo.
Spesso si suggerisce di dotare l’auto di airbag aggiuntivi per proteggere ginocchia e piedi. Molti produttori dotano le loro auto di airbag anche per i passeggeri posteriori. Ma per quanto ultramoderna e intelligente sia l’elettronica della vostra auto, non dimenticate di allacciare la cintura di sicurezza durante un viaggio. Dopo tutto, sviluppando tutti questi mezzi di protezione ultramoderni, gli ingegneri delle aziende partono da un presupposto: il conducente e i passeggeri sono allacciati con la cintura di sicurezza. E se non lo sono, tutti questi dispositivi non servono a molto.
Questa è una traduzione. Potete leggere l’originale qui: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html
Pubblicata January 20, 2022 • 10m to read
