Безопасность авто. От истоков и до наших дней

GeneREA — Thu, 23 Oct 2008 08:21:02 GMT

О том, как уберечь водителя и пассажиров от травм при авариях, изобретатели автомобилей задумались довольно давно. Однако общие принципы конструирования безопасного кузова были запатентованы лишь в 1951 году прошлого века. Кстати, ими пользуются и по сей день: жесткая «клетка» салона и сминаемые передняя и задняя части, поглощающие энергию удара.



До сих пор наиболее опасным элементом машины остается рулевая колонка, удары о которую часто кончались переломами ребер и смертью водителя. Уже в 30-х годах появились конструкции травмобезопасных рулей, однако распространения они не получили из-за мирового кризиса. Вновь интерес к пассивной безопасности вспыхнул лишь в 50-х годах. Предложенная конструкция кузова за счет деформации сминаемых зон «растягивала» время удара и заметно уменьшала действующие на водителя перегрузки по сравнению с жесткой рамной схемой. Однако при деформации передка вместе с рулевым механизмом уходила назад и рулевая колонка, припечатывая водителя к сиденью, поэтому почти одновременно появились телескопические рулевые колонки, у которых при ударе части рулевого вала вдвигались по шлицам одна в другую. Однако наибольшую пользу такая конструкция приносила лишь при фронтальном ударе, а при наезде со смещением или под углом (на которые по статистике приходится больше половины ударов в переднюю часть кузова) шлицы нередко заклинивало и нужного эффекта не получалось. Более эффективными оказались, знакомые владельцам ВАЗ-2105, рулевые валы, состоящие из нескольких частей, соединенных карданными шарнирами. Не оставили изобретатели в покое и само рулевое колесо: например, по американскому патенту 1952 года его обод был разделен на несколько упруго соединенных секций.

Но наиболее массовой стала конструкция «баранки» типа «тюльпан», когда ступица специально утапливалась по отношению к ободу и вдобавок нередко закрывалась эластичной накладкой, в результате часть энергии поглощалась при деформации обода и спиц. Тогда же широкое распространение получили мягкая обивка панели приборов и травмобезопасные ручки дверей. В 70-х годах ступицы рулей стали оснащать податливыми элементами, смягчающими удар. С массовым распространением подушек безопасности процесс дальнейшего совершенствования руля фактически застопорился. Однако интерьер продолжал совершенствоваться - приборная панель «отодвинулась» от пассажира, чтобы при так называемом кивке автомобиля он ее не доставал головой, из зоны коленей убрали травмоопасные элементы (замок зажигания, рукоятки регулировки руля и открывания капота и т. п.). Многие компании, например, используют фирменный узел крепления педалей, который при аварии «отстегивается», опуская их на пол, чтобы не причинить травмы ступням водителя.



Другое довольно «древнее» устройство - ремни безопасности. Предложены они были почти сто лет назад, но первоначально не прижились - в то время даже летчики не пристегивались. В стандартное оборудование автомобиля они вошли лишь в 1959 году на Volvo. Существуют несколько вариантов ремней. Самые простые - поясные двухточечные, знакомые большинству по пассажирским авиалайнерам. Они не позволяют вылететь при аварии через ветровое стекло, но не способны защитить голову и грудь от ударов о панель приборов и руль. На автомобилях их нередко используют в качестве средних на задних сиденьях - при ударе голова среднего пассажира попадает как раз между передних сидений, поэтому кивок не будет иметь фатальных последствий. Наиболее распространены трехточечные диагонально-поясные ремни, удерживающие все тело человека и снижающие травматизм на 60%.

Четырехточечные «гоночные» ремни еще эффективнее, но пока не имеют массового распространения, потому что пользоваться ими неудобно, особенно когда пристегиваешься сам. Нечто подобное используют лишь для крепления ребенка в автомобильных детских креслах. Сейчас повсеместно применяются инерционные, однако свободный ход у них больше, чем у ремней с ручной регулировкой.

Поэтому появились преднатяжители, при аварии натягивающие нижний конец ремня, выбирая слабину и плотно прижимая водителя или пассажира к креслу. По конструкции они могут быть либо механические (с предварительно сжатой пружиной), либо более распространенные пиротехнические, где пороховые газы поступают в пневмоцилиндр, шток которого перемещает назад замок и натягивает ремень. Но тут подстерегает другая напасть - при сильных ударах нагрузки от лямок на грудь могут оказаться чрезмерными. Из двух зол приходится выбирать меньшее - либо смириться с возможными переломами ребер, либо при перегрузке немного ослабить ремень и допустить несильный удар о руль. С появлением подушек безопасности эта дилемма наконец была разрешена в пользу второго варианта, так как даже при ослабленном ремне жесткого удара благодаря подушке все равно не будет.

Соответственно изменилась и конструкция ремней, у них появились ограничители усилия: теперь либо часть лямки складывают «гармошкой» и прострачивают нитками, которые рвутся при перегрузке, либо делают деформируемые кронштейны крепления. Работу ремней и подушки согласовывают так, чтобы в момент срабатывания ограничителя и ослабления нагрузки от ремней подушка была готова принять на себя водителя и пассажира.



А вот подушки безопасности (airbag) устроены намного сложнее ремней. Сама подушка представляет собой мешок из прочного нейлона, сложенного в контейнере внутри ступицы руля, как парашют в ранце. Там же установлен пиропатрон, который при аварии взрывается и надувает подушку, «выстреливающую» навстречу водителю. В ней предусмотрено отверстие, через которое газы постепенно стравливаются и подушка опадает. Сделано это для облегчения эвакуации и лучшего поглощения энергии удара - ведь подушка должна плавно «принять» голову водителя в свои объятия, а не «отфутболить» ее обратно. В экологически чистых системах пиропатрон служит лишь для «откупоривания» резервуара, в котором находится сжатый газ - вот он-то и наполняет подушку.

Подушки безопасности появились в качестве дополнительного оборудования в начале 80-х и уже через 10 лет стали действительно массовыми. Все чаще их стали ставить не только напротив водителя, но и переднего пассажира. Одновременно появились и проблемы.

Во-первых, их надежность, ведь сработавшая невпопад подушка делает автомобиль неуправляемым и запросто может стать причиной серьезной аварии. Во-вторых, удар подушки по силе не уступает боксерскому, и если водитель или пассажир при ее срабатывании сидят в неправильной позе, то она запросто отправит их в нокдаун. Для подростков и низкорослых пассажиров удар подушки приходится слишком высоко в голову и может привести к перелому шеи. Известны случаи гибели детей, которых перевозили спереди в детских креслах. Особенно много жертв было в США, что легко объяснимо. Дело в том, что по тамошнему законодательству разрешалось не пристегиваться ремнями безопасности, если в машине имелись подушки (это весьма импонировало свободолюбивым американцам), поэтому их объем приходилось делать в 3-4 раза больше, чем в Европе, соответственно и удар оказывался гораздо сильнее. Резкое сжатие воздуха в салоне при срабатывании огромных американских подушек вызывало образование ударной волны, нередко приводившей к контузии или даже глухоте человека. Чтобы этого избежать, в двери некоторых автомобилей встраивали специальные молоточки, разбивающие при аварии боковые стекла и выпускающие лишний воздух наружу.

В-третьих, срабатывающие от легких аварий, подушки приводили к более тяжелым последствиям из-за потери управления автомобилем. Кстати, это главная причина, по которой их не ставят на многие модели грузовиков и автобусов: считается, что травмы водителя меньшее зло, чем несущаяся по дороге неуправляемая многотонная махина. В общем, лишний раз подтвердилась простая истина, что подушки не панацея и не замена ремней безопасности, а лишь их эффективное дополнение. Впрочем, сегодня подушки выпускаются миллионами, от «детских болезней» их худо-бедно вылечили, а на новых моделях появились умные двухступенчатые, объединенные с ремнями в одну систему безопасности под управлением микропроцессора. Например, при слабых ударах срабатывает только преднатяжитель; при более сильных - подушки надуваются наполовину; и, наконец, при серьезных – «раскрываются» полностью.



Очень скоро количество подушек в автомобиле стало увеличиваться. В 1991 году Toyota предложила подобные опции для защиты тела при боковом ударе, и вскоре мешки, встроенные в двери или спинки передних сидений, стали массовым явлением. Для защиты головы появились надувные «занавески» вдоль бортов (Volvo) или похожие на них «трубы» (BMW), «выстреливающие» из крыши. Причем защищают они не только при боковом ударе, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что после удара следует «отскок» автомобиля, при котором водителя и пассажиров натянутые ремни с силой отбрасывают назад. Если нет подголовника или голова промахнулась мимо него (а такое иногда случается при кософронтальных ударах), то она запрокидывается, приводя к серьезным травмам шеи вплоть до ее перелома. Бывает голова ударяется о среднюю стойку (при открытом окне), что тоже малоприятно.

Надувные «занавески» выбирают зазор между подголовником и стойкой и направляют голову куда надо. Фактически у подголовника две функции - удерживать голову при ударе сзади и обеспечить комфортную посадку пассажиру. В то же время важно, чтобы они как можно меньше ограничивали обзорность. Не редкость «рамочные» подголовники, сквозь которые видно все, но с точки зрения комфорта это не самый лучший вариант. Поэтому на задних сиденьях их часто делают выдвижными, а на самых «продвинутых» автомобилях - еще и автоматическими, выдвигающими подголовник, либо опускающими его при движении задним ходом, когда требуется хороший обзор назад. Чтобы травмы головы и шеи были минимальными, подголовник должен быть как можно ближе к голове. Все чаще предусматривается их регулировка по высоте и углу наклона. А фирмы Opel и Saab запатентовали активный подголовник, достаточно простой по конструкции: при ударе сзади спина водителя или пассажира из-за инерции давит на нижний конец рычага в спинке сиденья, к верхнему концу которого прикреплен подголовник, и он приближается к голове, уменьшая силу удара. Существуют и более замысловатые конструкции. Например, соединенные между собой два воздушных «пузыря», один из которых расположен в спинке сиденья, а другой - в передней части подголовника. При ударе сзади воздух вытесняется спиной из нижнего «пузыря» в верхний, который раздувается и амортизирует удар головы о подголовник. Компания Renault применяет сдвоенные подголовники, в которых передняя часть упруго соединена у верхней кромки с задней, крепящейся к сиденью - при наезде сзади сначала выбирается зазор между ними, что смягчает удар. // www.autonet.ru

Всякое (не вошло в другие разделы)

Безопасность авто. От истоков и до наших дней