Автомобильную безопасность условно подразделяют на активную и пассивную. Первая включает в себя системы и устройства автомобиля, которые препятствуют столкновению. А вторая подразумевает способность автомобиля спасти жизнь и сохранить здоровье пассажиров, если вдруг аварийной ситуации избежать не удалось. В арсенале любого современного автомобиля есть ряд средств, которые уменьшают травматические последствия ДТП: ремни безопасности, подушки безопасности, зоны смятия.
Что происходит с автомобилем и его пассажирами при лобовом столкновении? Машина сминается и останавливается, а пассажиры “летят” вперед по инерции, навстречу рулевому колесу, приборной панели и лобовому стеклу. На первый взгляд в салоне автомобиля места не так уж и много, разогнаться сильно (а, следовательно, и удариться) не получится. Как бы не так. Ведь при ускорении количество g увеличивается в разы, и такой удар может быть эквивалентен прыжку с высотного здания.
Для того, чтобы люди в автомобиле остались живы и не пострадали во время дорожно-транспортного происшествия, скорость при столкновении необходимо сбрасывать как можно плавнее (не зря для прыгунов с высоты готовят многоярусные маты). Помимо этого, гасить скорость необходимо таким образом, чтобы в салоне автомобиля было достаточно свободного места. А это уже та задача, которая предъявляет взаимоисключающие требования к несущей конструкции автомобиля.
Выходит, что кузов автомобиля должен быть одновременно и жестким, и гибким. Так, каркас жилой зоны, в которой сидят водитель и пассажиры, выполнен из жесткого материала. В случае удара он пострадает последним. Несущая “клетка” кабины изготовлена из особопрочной стали, в дверях установлены мощные прутья, которые не позволяют им сминаться. А специальные зоны сделаны относительно пластичными — скорость снизится благодаря деформации. Моторный отсек и багажник — это зоны запрограммированной деформации. Автомобили начали изготавливать таким образом относительно недавно. В прошлом никто об этом не задумывался, поэтому автомобили сминались одинаково — доставалось и кузову, и салону. Сейчас же если автомобиль попадает в аварию, салон нисколько не пострадает, весь удар примет на себя передняя часть кузова.
Кстати, двигатель может стать серьезной проблемой при столкновении лоб в лоб. Для того, чтобы во время ДТП он со всей силы не вошел в кабину, его опоры и моторный щит сделаны так, чтобы он смещался вниз или даже падал, не причиняя при этом вреда салону.
Удар сзади не менее страшен. В этом случае пассажиры рискуют получить травму шеи. Во избежание этого, человечество изобрело подголовники, а позднее и активные подголовники. Первые просто поддерживают голову, не позволяя ей слишком сильно откидываться назад. А последние сами “прыгают” вперед, как только произошла авария, поддерживают голову и не дают ей смещаться в сторону.
Но это еще полдела. Для того чтобы минимизировать травмы в случае ДТП, людям в салоне требуется особая поддержка.
С малых лет нам известны эти методы, тем не менее своей значимости они не утрачивают. Это устройства, системы и конструкции, задача которых — вовремя “поймать” человека и максимально осторожно и плавно погасить его скорость. Конечно, большой батут зарекомендовал бы себя лучше других в этой области. Он способен наиболее мягко гасить энергию и скорость падающего на него предмета в силу своей мягкости. Увы, но места для батутов и многоярусных ковриков в автомобиле нет. Зато есть место для ремней безопасности и подушек безопасности.
Ремни безопасности, как и многие другие полезные решения, были позаимствованы у авиации. Сначала на автомобилях устанавливали двухточечные ремни безопасности, которые поддерживали живот или грудь пассажира. Менее чем через полвека инженеры поняли, что многоточечная конструкция намного лучше, поскольку она помогает более равномерно распределить давление ремня на поверхность тела при ДТП и значительно снизить риск травмы позвоночника и внутренних органов. В автоспорте, например, используют четырех-, пяти- и даже шеститочечные ремни безопасности — они “крепко” удерживают человека в кресле.
Для того чтобы ремень безопасности выполнял свою функцию должным образом, требуется плотное прилегание. Когда-то ремни безопасности приходилось регулировать, подгонять в соответствии с особенностями фигуры. После появления инерционных ремней безопасности необходимость в ручной регулировке отпала, ведь катушка свободно вращается в нормальном состоянии, а ремень может обернуться вокруг пассажира любого телосложения, он не сковывает движения каждый раз, когда пассажир хочет изменить положение тела, ремень всегда плотно прилегает к телу. Но инерционная катушка немедленно зафиксирует ремень в тот момент, когда наступят форс-мажорные обстоятельства. Кроме того, в современных ремнях безопасности используют так называемые “пиропатроны”. Небольшие пороховые заряды детонируют, натягивают ремень, и он прижимает пассажира к спинке сиденья, защищая от удара.
Ремни безопасности являются одним из наиболее эффективных средств защиты в случае аварии. Несмотря на то, что это изобретение старо как мир, ремни безопасности постоянно модернизируют. Подушки безопасности, вероятно, являются вторым по значимости изобретением после ремней безопасности.
Прототип современной подушки безопасности запатентовали в далеком 1953 году.
Изначально существовало несколько вариантов наполнения колокола подушки безопасности. Например, некоторые инженеры предложили закачивать в сосуд газ, который будет храниться под высоким давлением в баллоне. Но принцип пиротехнического наполнения подушки безопасности одержал верх. Именно он давал возможность надувать подушку безопасности всего за 30-50 тысячных доли секунды. Инженеры многое перепробовали, в том числе и ракетное топливо, чтобы найти необходимое горючее, которое правильно работало бы при небольшом размере заряда. В наше время компактные и легкие “таблетки”, изготовленные из кристаллического материала азида натрия (NaN3), используют в подушках безопасности в качестве пиропатрона. Если соединение нагреть до температуры выше 330 °C с помощью электрического тока, оно начнет разлагаться на азот и натрий со скоростью, позволяющей заполнить емкость подушки безопасности и довести давление газа до рабочего значения за 0,025-0,05 секунды. Активация подушки безопасности опасна резким скачком давления, что может привести к травме барабанных перепонок и ушибу. Ведь открытие колокола (иногда нескольких одновременно) происходит в замкнутом пространстве салона автомобиля.
Но в некоторых случаях проблем с барабанными перепонками и ушибов не избежать, все зависит от особенностей человека и габаритов автомобиля.
Кстати, первые подушки безопасности появились не на автомобилях Mercedes-Benz, как полагает большинство, а на “американцах”. В середине 70-х годов Ford и General Motors спроектировали более 12 тысяч автомобилей, оснащенных подушками безопасности. А американцы тогда сделали подушки безопасности, которые заменили ремни безопасности. Но когда подушка безопасности раскрывается, она “летит” навстречу человеку со скоростью 270-300 км/ч… И если он не пристегнут, ущерб от такого удара может быть огромным. Случаи переломов шейных позвонков, причиной которых стала именно подушка безопасности, фиксировались не раз. Поэтому американцы отказались использовать подушки безопасности для замены ремней безопасности.
Инженеры отдела пассивной безопасности Mercedes-Benz вдохнули новую жизнь в подушки безопасности. Путь был нелегким, но именно концерн Mercedes-Benz запустил серийное производство подушек безопасности в 1980 году и начал оснащать ими свой S-класс. Здесь поняли, что подушки безопасности должны быть сделаны таким образом, чтобы они работали в дуэте с ремнями безопасности, а не заменяли их. И тогда все встало на свои места, подушки безопасности начали работать с удивительной эффективностью. К слову, до сих пор во многих современных автомобилях подушки безопасности просто не будут работать, если человек не пристегнут.
В ближайшем будущем подушки безопасности будут наделены способностью открываться не после аварии, а за мгновения до нее, тогда пневматический удар будет немного мягче. Сейчас электроника способна обнаружить пассажира на сиденье, но разработчики планируют научить систему безопасности распознавать персональные данные человека (вес, рост), который сидит в кресле в момент аварии. Именно тогда подушка безопасности сработает наиболее эффективно.
Конструкторы разработали аналогичные системы для защиты человека в случае бокового удара. Базовое оснащение многих современных автомобилей уже включает в себя боковые подушки безопасности, установленные в спинках передних сидений, а также надувные “шторки”, которые размещаются в ребрах крыши. Первые предназначены для защиты тела пассажира во время бокового удара, а вторые — для защиты головы. Фронтальные подушки безопасности сдуваются почти сразу после срабатывания, а вот шторки могут поддерживать давление в течение нескольких секунд, то есть до тех пор, пока опасная ситуация не будет позади. А если автомобиль перевернется, шторки не дадут пассажирам без ремней безопасности выпасть из салона.
Нередко автопроизводители предлагают оснастить автомобиль дополнительными подушками безопасности для защиты коленей и ступней. Кроме того, автомобили оснащают и подушками безопасности для задних пассажиров. Но какой бы ультрасовременной и умной ни была электроника в вашем автомобиле, не забывайте пристегиваться. Ведь при разработке средств защиты инженеры исходят из принципа, что и водитель, и пассажиры пристегнуты ремнями безопасности. В противном случае никакой пользы от всех этих технических новшеств не будет.
Оригинальная статья на сайте ДРАЙВ: https://www.drive.ru/technic/4efb330700f11713001e337d.html
Опубликовано Январь 20, 2022 • 14м на чтение
