Что относится к пассивной безопасности автомобиля

Пассивная безопасность — что это?

Авария — штука всегда неприятная. Но современные автомобили имеют целый арсенал средств, которые не дадут ей стать трагедией.

Автомобильная безопасность условно делится на два вида — активную и пассивную. Активная безопасность — это системы и устройства машины, которые позволяют ей избежать столкновения. А пассивная — это возможности автомобиля сохранить жизнь и здоровье пассажиров, если нештатная ситуация произошла. В арсенале любого современного авто есть целый ряд средств для смягчения последствий аварии: ремни, подушки, деформируемые зоны.

Что случается с автомобилем и его пассажирами при лобовом ударе? Автомобиль мнётся и останавливается, а пассажиры по инерции продолжают «лететь» вперёд, навстречу рулю, торпеде и лобовому стеклу. Казалось бы, места в салоне машины немного, сильно разогнаться (и, значит, стукнуться) не получится. Если бы. Ведь ускорение достигает десятков g, и такой удар может быть равносилен прыжку с многоэтажки.

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» 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.

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 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 качестве пиропатрона используются компактные и лёгкие «таблетки» из кристаллического вещества — азида натрия (NaN₃). Если соединение при помощи электрического тока нагреть до температуры выше 330°C, оно начнёт разлагаться на азот и натрий со скоростью, которая позволяет наполнять колокол подушки и доводить давление газов в нём до рабочей величины всего за секунды.

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 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 годов концерны Ford и General Motors построили более 12 тысяч машин, оборудованных . Причём тогда американцы делали подушки, которые заменяли ремни безопасности. Но подушка, раскрываясь, «летит» навстречу человеку со скоростью 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 . 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 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.

Системы активной и пассивной безопасности автомобиля

Если верить исследованиям, от 80 до 85% транспортных аварий и катастроф приходится на автомобили. Производители авто понимают, что безопасность транспортного средства – важное преимущество над соперниками на рынке, а так же то, что от безопасности одного автомобиля зависит безопасность движения на дороге в целом. Причины аварий могут различными – это и человеческий фактор, и состояние дороги, и метеорологические условия, и конструкторам приходится учитывать весь спектр угроз. Поэтому современные системы безопасности обеспечивают и активную, и пассивную защиту автомобиля, и состоят из сложного комплекса различных устройств и приспособлений, от антиблокировочной системы колёс (далее – АБС) и противозаносных систем до подушек безопасности.

Содержание скрыть

Активная безопасность и предотвращение ДТП

Надёжное транспортное средство позволяет водителю сохранить свою жизнь и здоровье, а вместе с тем – жизнь и здоровье пассажиров на современных, битком забитых трассах. Безопасность автомобиля принято делить на пассивную и активную. Активная означает те конструкторские решения или системы, которые уменьшают вероятность дорожно-транспортного происшествия.

Активная безопасность позволяет менять характер движения, не опасаясь выхода автомобиля из-под контроля.

Активная безопасность зависит от конструкции машины, большое значение имеет эргономичность сидений и салона в целом, системы, предотвращающие обмерзанием стёкол, козырьки. Системы, сигнализирующие о поломках, предотвращающие блокировку тормозов или следящие за превышением скорости так же относят к активной безопасности.

Заметность автомобиля на дороге, которая определяется его цветом, тоже может сыграть свою роль в предотвращении аварии. Так, яркие жёлтые, красные и оранжевые автомобильные кузова считаются более безопасными, а при отсутствии снега к их числу добавляется и белый цвет.

Ночью за активную безопасность отвечают различные отражающие свет поверхности, которые машину заметной в свете фар. Например, поверхности номерных знаков, покрытые специальной краской.

Удобное, эргономичное размещение приборов на приборной доске и зрительный доступ к ним вносят свою лепту в предотвращение ДТП.

Системы пассивной безопасности

Если авария всё же случилась, водитель и пассажиры оказываются под защитой средств и систем пассивной безопасности. Большая часть специальных устройств и систем пассивной безопасности находится в передней части салона, поскольку при авариях страдает в первую очередь ветровое стекло, рулевая колонка, передние двери автомобиля и приборная панель.

Ремни безопасности – простое и дешёвое средство, отличающееся необычайно высокой эффективностью.

В настоящее время во многих государствах, в том числе, в России, их наличие и использование обязательно.

Более сложная система пассивной защиты – подушка безопасности.

Созданные изначально как альтернатива ремню и средство, позволяющее избежать травм грудной клетки водителя (травмы о рулевое колесо – одни из самых распространённых при авариях), в современных авто подушки могут быть установлены не только впереди водителя и пассажира, но и вмонтированы в двери для того, чтобы уберечь от бокового удара. Недостатком этих систем являет чрезвычайно громкий звук при наполнении их газом. Шум настолько силён, что превышает болевой порог и может даже повредить барабанную перепонку. Так же подушки не спасут при опрокидывании машины. По этим причинам проводят эксперименты по внедрению сеток безопасности, которые в дальнейшем заменят подушки.

У водителя при лобовом ударе есть возможность травмировать ноги, потому в современных автомобилях педальные узлы тоже должны быть травмобезопасными. При столкновении в таком узле происходит отделение педалей, что позволяет уберечь ноги от травм.

Заднее сиденье

Детские автомобильные сиденья и специальные ремни, которые надёжно фиксируют тело ребёнка и предупреждают его перемещение по салону в случае аварии, могут обеспечить безопасность совсем юных пассажиров, для которых не подходят обычные ремни безопасности.

При резком возникновении перегрузки, воздействующей на туловище пассажира, есть возможность повредить шейные позвонки. Поэтому, задние сиденья, как и передние, оснащаются подголовниками.

Надёжное крепление сидений тоже очень важно: перегрузку в 20g должно выдержать пассажирское сиденье, чтобы обеспечить должную безопасность в случае аварии.

Особенности конструкции

Как уже говорилось, автомобиль и сам по себе должен быть сконструирован так, чтобы обеспечивать максимальную безопасность людям. И достигается это не только эргономикой. Не последнее значение имеет прочность различных элементов конструкции. У одних элементов она должна быть повышена, а у других – напротив.

Так, чтобы обеспечить надёжную пассивную безопасность пассажиров и водителя, средняя часть кузова или рамы должна обладать повышенной прочностью, а передняя и задняя части – напротив. Тогда, при сминании передней и задней частей конструкции часть энергии удара тратится на деформацию, а более прочная средняя часть легко выдерживает столкновение, не деформируется и не ломается. Те части, которые должны быть смяты при ударе, делают из хрупких материалов.

Рулевое колесо должно выдержать удар, но не сломать водителю грудину и рёбра.

Поэтому ступицы руля изготавливают большого диаметра и покрывают упругими амортизирующими материалами.

Стёкла в автомобилях тоже служит целям пассивной безопасности: в отличие от обычного оконного стекла, оно не разбивается на большие куски с острыми кромками, а крошится на мелкие кубики, которые не могут нанести порезы ни водителю, ни пассажирам.

Технологии на службе активной безопасности

Современный рынок предлагает множество надёжных и эффективных систем активной безопасности. Самые распространённые и известные – антиблокировочные системы, которые предотвращают скольжение колёс, возникающее при блокировке колёс. Если нет скольжения, то автомобиль не заносит.

АБС позволяет совершать во время торможения манёвры и полностью контролировать движение транспортного средства до его полной остановки.

Электроника АБС получает сигналы с датчиков вращения колёс. Затем она анализирует информацию и посредством гидромодулятора влияет на тормозную систему, на короткие периоды времени «отпуская» тормоза, чтобы те проворачивались. Это и позволяет избежать заноса и скольжения.

На конструктивной основе АБС построены антипробуксовочные системы, которые анализируют данные о частоте вращения колёс и управляют крутящим моментом двигателя.

Системы курсовой устойчивости повышают безопасность автомобиля, удерживая направление его движения. Такие устройства сами могут определить аварийную ситуацию, интерпретируя действия водителя в сравнении с параметрами движения авто. Если система распознаёт ситуацию как аварийную, она начинает корректировать движение машины несколькими способами: подтормаживанием, изменением крутящего момента мотора, регулировкой положения передних колёс. Есть устройства, которые так же сигнализируют водителю об опасности и нагнетают давление в тормозной системе, повышая её эффективность.

Снизить смертность сбитых пешеходов на 20% позволяют системы обнаружения пешеходов. Они распознают человека по курсу движения автомобиля и автоматически снижают его скорость. Использование специальной подушки безопасности для пешеходов в комплексе с этой системой позволяют сделать автомобиль ещё более безопасным для тех, у кого автомобиля нет.

Для того, чтобы предотвратить блокировку задних колёс, применяют систему перераспределения давления. Её задача – выровнять давление тормозной жидкости, основываясь на показаниях датчиков.

Выводы

Использование систем активной и пассивной безопасности снижает риск аварии и травматизм, если авария всё-таки происходит.

Пассивная безопасность строится вокруг поглощения энергии удара частей кузова, двигателя либо тела пассажира и предотвращения опасных деформаций конструкции, которые могут привести к травмам находящихся в салоне людей.

Активная безопасность направлена на предупреждение водителя об угрозе и регулировку систем управления, торможения, изменение крутящего момента.

Технологии в данной отрасли развиваются стремительно, и рынок постоянно наполняется новыми, более современными и эффективными системами, делая движение по дорогам всё безопасней с каждым годом.

Что относится к пассивной безопасности автомобиля

Пассивная безопасность и ее оценка

Что делать, если автомобиль уже не слушается водителя, и вообще ему (автомобилю) все надоело? Этот вопрос очень сложный, ибо навыками управления в критических ситуациях владеют далеко не все, а возможности систем автоматического управления (АБС, систем стабилизации, если они есть), тоже не беспредельны. Так что не исключен вариант, когда самое неприятное все же произойдет, и тогда от водителя не зависит уже ничего. Теперь за жизнь и здоровье людей будет бороться автомобиль. Итак, нужно научить автомобиль спасать людей. И эта задача – самая трудная.

Пассивная безопасность – это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП, если оно все же случилось. Пассивная безопасность проявляется в период, когда водитель, несмотря на принятые меры безопасности, не может изменить характер движения автомобиля и предотвратить ДТП.

Различают внутреннюю пассивную безопасность, снижающую травматизм пассажиров, водителя и обеспечивающую сохранность грузов, перевозимых автомобилем, и внешнюю безопасность, которая уменьшает возможность нанесения повреждений другим участникам движения. Иногда применяют термин “агрессивность” автомобиля, как понятие, обратное его внешней пассивной безопасности.

Изучение статистических данных по аварийности показывает, что с ростом автомобильного парка и интенсивности движения уменьшается относительное число наездов на пешеходов и возрастает количество столкновений, опрокидываний и наездов автомобилей на неподвижное препятствие. Одновременно возрастает значение внутренней пассивной безопасности.

Для оценки пассивной безопасности автомобиля предложено несколько измерителей. Наиболее простой измеритель – фактор тяжести – представляет собой отношение числа погибших N_с во время ДТП к числу раненых N_p: F_т = N_c /N_p.

По данным официальных отчетов, фактор тяжести F_т в различных странах находится в пределах 1:5–1:40. Иногда тяжесть ДТП определяют по отношению числа тяжело раненых N_т и погибших N_c к общему числу ДТП N_дтп:

По имеющимся данным, при скорости автомобиля менее 14 м/с F’_т » 0,05. При росте скорости F’_т увеличивается и при 35 м/с достигает 0,4.

Применяются также удельные показатели: число раненых и погибших при ДТП, отнесенные к 1 млн. жителей, 1 млн. км пробега или 1 млн. автомобилей.

Биомеханика основных видов ДТП

В процессе наиболее тяжелых ДТП (столкновения, наезды на неподвижные препятствия, опрокидывания) вначале деформируется кузов автомобиля, происходит первичный удар. Кинетическая энергия автомобиля при этом тратится на поломку и деформацию деталей. Человек внутри автомобиля продолжает движение по инерции с прежней скоростью. Силы, удерживающие тело человека (мышечные усилия конечностей, трение о поверхность сиденья), невелики по сравнению с инерционными нагрузками и не могут воспрепятствовать перемещению. Когда человек контактирует с деталями автомобиля – рулевым колесом, панелью приборов, ветровым стеклом и т.п., происходит вторичный удар. Параметры вторичного удара зависят от скорости и замедления автомобиля, перемещения тела человека, формы и механических свойств деталей, о которые он ударяется. При высоких скоростях автомобиля возможен также третичный удар, т.е. удар внутренних органов человека (например, мозговой массы, печени, сердца) о твердые части скелета. В 1994 г . в Имоле разбился великий пилот Формулы 1, Айртон Сенна. Находясь в прочном монококе, он не получил опасных для жизни “внешних” травм, а скончался от многочисленных повреждений внутренних органов и головного мозга, вызванных перегрузкой. Монокок остался практически цел, пилота убило почти мгновенное замедление со скорости 300 км/ч до нуля. При распространенных на наших дорогах скоростях большую часть травм водители и пассажиры получают во время вторичного удара.

Наибольшее значение для внутренней пассивной безопасности имеют столкновения транспортных средств и их наезды на неподвижное препятствие, а для внешней – наезды на пешеходов.

По статистике, самое опасное сиденье в машине – правое переднее, потому что инстинктивно, в самый последний момент, водитель все же отводит удар от себя, причем самые серьезные телесные повреждения получает пассажир, не пользовавшийся ремнем безопасности. На втором месте — водительское. На третьем — заднее правое. А самое безопасное место — сзади, за водителем.

На рис. 1 показан механизм образования травм при встречных столкновениях у водителя легкового автомобиля. В начале удара водитель скользит по сиденью вперед, и его колени ударяются о панель приборов (рис. 1, а и б). Затем сгибаются тазобедренные суставы, и верхняя часть туловища наклоняется вперед до удара о рулевое колесо (в и г). При больших скоростях автомобиля возможен удар о ветровое стекло (д и е), а при боковых столкновениях – повреждение головы об угловую сторону кузова. Передний пассажир, перемещаясь вперед, также ударяется сначала коленями о панель приборов, затем головой о ветровое стекло (рис. 2, а–г). В случае движения автомобиля с большой скоростью возможно травмирование подбородка и груди пассажира о верхний край панели приборов (рис. 2, д и е). При боковых ударах повреждаются плечи, руки и колени. Таким образом, источниками травм водителя наиболее часто являются рулевая колонка, рулевое колесо, панель приборов. Для передних пассажиров опасность представляют панель приборов и ветровое стекло, а для задних – спинки передних сидений. Кнопки и рычаги управления, пепельницы, детали радиоприемника обычно не наносят серьезных ранений. Однако при ударе о них головой у водителя и пассажиров может быть повреждено лицо. Также источниками повреждений являются детали дверей. Большое число травм получают люди при выбрасывании через двери, открывшиеся вследствие удара.

Рис. 1. Механизм образования травм у водителя при столкновении автомобилей

Рис. 2. Механизм образования травм у переднего пассажира

Кроме того, необходимо учитывать, следующие моменты:

– двигатель, который у большинства современных автомобилей находится впереди, в результате удара вполне может оказаться внутри салона и упасть на ноги;

– если автомобиль “догоняют” сзади, то резкое запрокидывание головы – верный перелом позвоночника;

– отдельные детали интерьера могут при ударе срываться со своих мест и отправляться в путешествие по салону.

Внутренняя пассивная безопасность

Когда автомобиль ударяется о препятствие, то человек по инерции продолжает движение внутри остановившегося автомобиля. Но недолго – до ближайшего твердого предмета, которых в салоне вполне достаточно.

Представьте себе автомобиль, врезающийся в бетонную стенку на скорости 72 км/ч (20 м/с). Если считать движение равнозамедленным, то при деформации его моторного отсека s_a = 0,8 м среднее замедление составит

j_ср = v 2 / (2s_a) = 400/ (2*0,8) = 250 м/с 2 = 25,5 g .

При этом перегрузка, действующая на пассажиров, составит 25,5 g , то есть человека, весящего 75 кг , “приложит” о приборную доску с силой в 1912 кг ! Упираться руками и ногами бесполезно. Кстати, аналогичный расчет показывает, почему прочные джипы более опасны для пассажиров. В подобных условиях мощная рамная конструкция сомнется всего на 0,3–0,4 м. Соответственно, перегрузки и силы, действующие на пассажиров, вырастут в два раза со всеми вытекающими последствиями.

По действующим Правилам ЕЭК ООН № 32, 33, 94, 95 жизнь водителя и пассажиров должна быть сохранена при наезде автомобиля на неподвижное препятствие со скоростью 14 м/с; во время столкновения автомобилей при скорости 19,4 м/с; в случае удара сзади по автомобилю предметом массой до 1250 кг со скоростью 22,2 м/с; при боковом ударе (под углом 90°) со скоростью 9 м/с; во время двух- или трехкратного переворачивания автомобиля с начальной скоростью 14 м/с.

Слишком жесткая и прочная конструкция не поглощает энергию удара, а передает ее почти полностью тем, кто находится внутри. Т.о., даже надежно зафиксировав чем-то водителя и пассажиров, мы еще не решаем всех проблем. Человеческий организм в состоянии выдержать не всякую перегрузку (без вреда можно перенести до 50 g ). То есть в любом случае нужно как-то смягчить удар, сделать остановку возможно менее резкой. Но, с другой стороны, вряд ли можно остаться живым и здоровым, если автомобиль искорежен до такой степени, что рычаг переключения передач “прошил” потолочный фонарь. А, значит, та часть кузова, где находятся люди, в случае аварии должна деформироваться как можно меньше.

Первые прототипы оптимального кузова появились уже в 40-х годах, а 30 октября 1952 г . концерн Daimler — Benz получил патент на разработанную Бела Барени ( Bela Barenyi ) концепцию пассивной безопасности легкового автомобиля, ставшую основой для всего, что и поныне делается в этой области во всем мире. В соответствии с этой концепцией задачу по поглощению кинетической энергии автомобиля выполняет. сам кузов, точнее – его часть.

Принцип прост. В передней и задней частях кузова организуются деформируемые зоны – силовая структура умышленно ослабляется в продольном направлении (рис. 3). Ослабляют лонжероны и поперечины, уменьшая их сечение или толщину стенок, предусматривая отверстия в слабонагруженных местах. Соответственно, при столкновении эти части подвергаются значительному разрушению, но при этом поглощается немалая часть энергии движения – замедление автомобиля становится уже не столь интенсивным, удар “смягчается”. Автомобильный кузов гибнет, спасая людей.

Особенно впечатляющих результатов удалось достичь в последние годы – стремительный прогресс вычислительной техники, и совершенствование современных методов расчета позволяют конструкторам все точнее просчитывать развитие деформации при ударе, а, значит, и точнее “программировать” кузов, снижая или увеличивая жесткость тех или иных элементов.

Рис. 3. Кузов Subaru Legacy 66L Wagon с замкнутым кольцеобразным укрепляющим контуром

Однако мы не должны забывать и о том, что при аварии в салоне автомобиля должно остаться достаточно свободного места для людей. Именно поэтому ослабление силовой структуры в деформируемых зонах сочетается с повышением жесткости центральной части, где деформации крайне нежелательны. Тем самым идея каркаса безопасности работает не только в автоспорте. Обратите внимание, насколько массивнее за последние годы стали передние стойки кузова, причем нередко – в ущерб обзорности! Да и конструкция многих других элементов силовой структуры в наше время определяется именно таким образом, чтобы обеспечить предельную жесткость и рассеяние энергии удара по возможно большему числу направлений (рис. 3). Большое внимание уделяется дверным проемам: здесь важно избежать заклинивания дверей. Кстати, и дверные замки сильно изменились за последние двадцать лет вследствие борьбы с самопроизвольным открыванием. В стандартах и Правилах ЕЭК ООН №11 оговаривается, что конструкция замков должна обеспечивать два положения: полностью закрытое и не полностью закрытое.

Детали автомобиля, ограничивающие жизненное пространство, должны быть без острых граней и углов, выступающие части (кнопки, выключатели, ручки) должны быть утоплены и покрыты мягкой обивкой. Детали, выступающие над панелью более чем на 9,5 мм , должны под действием горизонтального усилия 390 Н, направленного вперед, утапливаться (так, чтобы высота части детали, выступающей над панелью, была не более 9,5 мм ), отсоединяться или обламываться.

Ноги тоже надо беречь. На некоторых машинах 60-х годов типичной травмой была разбитая о замок зажигания и ключи коленная чашечка. Сейчас под левое колено водителя ставят что-нибудь более безобидное – например, гладкий и хрупкий блок предохранителей.

Нет предела совершенству. Когда защита от фронтального удара и удара сзади дала заметный результат, в статистике более ярко “засветились” травмы от ударов сбоку. Последовало соответствующее усиление порогов и центральных стоек, появились мощные поперечины, “распирающие” кузов, а также защитные брусья в дверях (рис. 3) и боковые энергопоглощающие вставки. В качестве “заполнителя” полостей используют сотовые структуры (раньше – алюминиевые, теперь часто пластмассовые).

Смещение внутрь салона элементов конструкции

Не будем забывать, что в передней деформируемой зоне находится рулевой механизм, а у большинства автомобилей – еще и двигатель (вместе с коробкой передач), которые при аварии первыми встретят и упрутся в препятствие. А значит, непременно окажутся внутри “наезжающего” на них салона. И от этой серьезнейшей опасности, увы, не спасет и жесткий каркас. Кстати, именно рулевой вал и “баранка” были основными виновниками тяжелейших травм и гибели водителей в “добезопасные” времена.

С двигателем и трансмиссией справиться проще – здесь все решает система крепления, обеспечивающая “уход” силового агрегата под днище при фронтальном ударе (рис. 4). Правда, в нашей стране “противостояние” затянулось: конструкторы не предполагали, что под двигателем может оказаться прочнейшая титановая защита картера, поставленная автовладельцем, которая не позволяет силовому агрегату благополучно “упасть” под днище.

Рис. 4. Безопасное расположение силового агрегата Mercedes — Benz A -класса.

С рулевым механизмом несколько сложнее: рулевая колонка и рулевое колесо, что называется, по определению, занимают место в салоне.

Способов ограничить перемещение рулевой колонки в салон перепробовали много. Начнем с того, что практически у всех современных легковых автомобилей рулевой механизм располагают как можно дальше от передка, в большинстве случаев – внутри колесной базы, за воображаемой осью передних колес. Ну а с самой колонкой что только ни делали: встраивали разрушаемые и деформируемые элементы, телескопические устройства (колонка частично сдвигалась при определенном усилии) и так далее. В конце концов, рулевой вал стал карданным – как правило, теперь он состоит из двух- трех несоосных частей, соединенных карданными шарнирами (рис. 5). Схема очень надежная в своей простоте, да к тому же обеспечивающая возможность регулировки рулевого колеса “выше-ниже”.

Рис. 5. Безопасные рулевые колонки: а – с упругими пластинами; б – с перфорированный защитный элементом; в – со стальными шариками; г – SAAB -9000 с двумя карданными шарнирами и деформируемыми нижней частью и кронштейном

Но и ограничив перемещение руля внутрь салона, трудно гарантировать, что водитель сам не “дотянется” до него лицом или грудью, даже будучи пристегнутым. Сначала спицы делали из пружинной проволоки, чтобы баранка прогибалась при ударе. Случалось, людей калечила разорванная “безопасная” проволока. В 50-х придумали рули тюльпанного типа – с утопленной ступицей и тонким ободом. Конструкция современного рулевого колеса стала более безопасной, и его ступица содержит элементы, снижающие ударную нагрузку. Например, гофрированные или перфорированные стаканы, деформирующиеся при ударе.

Ремни безопасности

Наиболее простым и вместе с тем эффективным средством, ограничивающим перемещение людей внутри автомобиля при авариях, являются ремни безопасности. Причем, система пассивной безопасности современного автомобиля строится “от ремня”: функция каждого из остальных элементов и устройств предполагает, что все находящиеся в машине будут надежно пристегнуты.

Первыми ремнями капризные ездоки пользоваться отказывались – видите ли, стесняют – можно подумать, что в “непристегнутом” состоянии кто-то будет бегать по салону! Поэтому реакция на законы, обязывающие пользоваться ремнем безопасности, была разной: дисциплинированные европейцы стали пристегиваться, но как следует ремень не регулировали, наши соотечественники и до сих пор его демонстративно набрасывают – о регулировке речь вообще не идет. Результаты, фактически, одни и те же: либо ремень совсем не выполняет свою функцию, либо становится источником травм. В то же время, многочисленные исследования доказывают, что правильное использование ремней уменьшает число травм на 50–70%.

Казалось бы, самый надежный вариант – “первородный” простой ремень с жестким креплением (без всяких подтягивающих катушек), который до сих пор встречается на недорогих отечественных автомобилях. И это действительно так, но при одном условии: ремень должен быть правильно отрегулирован.

Во-первых, чем раньше человек “войдет в контакт” с ремнем, тем меньшая (относительно автомобиля) скорость будет у водителя или пассажира в этот момент (слабее удар о ремень). Во-вторых, ремень должен удерживать “клиента” за тазовые кости, но ни в коем случае не за живот: соскользнув во время удара на брюшину, ремень превращается из средства безопасности в орудие убийства.

Инженеры придумали свыше десятка вариантов пристегивания. Простейшие поясные (двухточечные) ремни, увы, не препятствовали удару головой и грудью о руль и приборную панель. “Зато” при резком замедлении, не щадя живота, серьезно травмировали внутренние органы . В автоспорте применяются ремни ранцево-поясные с тремя – пятью лямками. На обычных же дорожных автомобилях их использование не допускается: применяются только трехточечные ремни с диагональной и поясной лямками. Это связано с тем, что водитель или пассажир должны иметь возможность полностью освободиться от ремня одной рукой (что мы делаем, нажимая красную кнопку). Ведь, в отличие от спортивных соревнований, на дороге куда чаще может сложиться такая ситуация, когда из аварийного автомобиля придется выбираться самостоятельно, и зачастую – не в самом “исправном” состоянии!

Чтобы не стеснять движения человека в обычных условиях, появились инерционные саморегулирующиеся ремни безопасности: плавно тянешь – ремень разматывается с катушки, резко – держит. Принцип их работы — при достижении определенного числа оборотов грузики на катушке расходятся и стопорят ее. Такие ремни уважающие себя фирмы давным-давно не применяют, т.к. они срабатывают только при резких ускорениях или замедлениях автомобиля. А они не всегда сопровождают аварию – занос и переворот машины происходят довольно плавно, и тело человека в таких ремнях может перемещаться куда угодно, на всю длину ремня. Инерционные ремни на сегодня – это те, в конструкции которых имеется нечто вроде отвеса, который при малейшем отклонении от вертикали наглухо запирает катушку. Ремни такого типа запираются при любом разгоне и торможении, даже тогда, когда вы заезжаете одной стороной автомобиля на бордюр или поднимаете ее домкратом.

Рис. 6. Пиротехнический натяжитель ремня безопасности. При срабатывании пиропатрона (1) ремень (3) подтягивается поршнем (2)

Однако и в этом случае не исключен вариант, когда зазор между телом и ремнем будет слишком большим. И поэтому в последнее время все чаще на ремнях безопасности стали появляться натяжители, которые срабатывают в том случае, если величина ускорения превышает значение, заложенное в датчик (рис. 6). Сейчас начинают применяться датчики ускорения пятого поколения, работающие с двухрежимными газогенераторами и пиротехническими патронами для натяжения ремней безопасности. Компьютер учитывает даже вес и рост каждого пассажира! В качестве заряда используется экологически чистая водородно-кислородная смесь (гремучий газ). Только таким дорогостоящим образом удалось полностью “воспроизвести” обычный регулируемый ремень без потери его свойств.

Но даже самый простой ремень не так уж и прост, как кажется. Это – отнюдь не примитивная “плоская веревка”. Ведь грудная клетка способна выдержать не всякую нагрузку, и потому в “конструкцию” ленты также заложена способность поглощения энергии: при определенной нагрузке ремень удлиняется, причем значительно. Для обычного ремня относительное удлинение достигает 15%, для ремней с инерционной катушкой – 6-8%. Больше просто нельзя: перемещение груди не должно превышать 300 мм , таза – 200 мм . Дальше начинается опасная зона: водитель может “достать” до рулевого колеса, а пассажир – до передней панели. Если же по результатам испытаний выясняется, что нагрузка на грудную клетку все еще превышает нормы, ремни оснащают дополнительными энергопоглощающими элементами. Например, интересна разработка фирм TRW и Simula ремня трубчатой конструкции, надувающегося подобно подушкам.

Подушки безопасности

Особую роль в защите людей от травм играют подушки безопасности (англ. airbag ). Ремни не могут совершенно обезопасить водителя. Статистика говорит сама за себя – 27% всех увечий достаются голове: иногда даже пристегнутый водитель ударяется ею о руль. В наше время передние подушки стали распространенным (а во многих странах – обязательным) элементом пассивной безопасности.

Вообще-то это даже не элемент – целая система, которая работает по определенным законам. Датчики, сигнализирующие о начале удара, измеряют либо деформацию деталей, либо замедление автомобиля. Для надежности часто устанавливают два датчика: один на передней части автомобиля, другой внутри кузова. Сигнал датчика через 0,005–0,01с поступает в “детонатор”, воспламеняемый электрической искрой. Спрятанные в рулевом колесе и панели приборов подушки наполняются газом, раскрываются и принимают “в объятия” водителя и его соседа. Генератором газа служат баллоны со сжатым до 200–250 МПа азотом или аргоном, а также пиропатроны с запасом твердого топлива. На дорогих автомобилях спасительными мешками защищают и задних пассажиров.

Надувающаяся в начальной фазе столкновения, подушка, дабы не стать источником травмы, начинает сдуваться уже в момент соприкосновения с телом человека – удар об упругую стенку далеко не безобиден. Поэтому в подушке делаются отверстия, размер и число которых точно рассчитаны. Корпорация Toyota разработала автомобиль с подушками, у которых вектор разворачивания направлен не в сторону пассажира, а параллельно лобовому стеклу. Тем самым также снижается вероятность травм.

От последствий наиболее опасного – бокового удара на автомобилях последних выпусков оберегают подушки, спрятанные в торцах спинок сидений, и надувные занавески, скрывающиеся в стойке лобового стекла и (или) в каркасе над дверью. Они способны предотвращать выпадение пассажиров через окно во время опрокидывания автомобиля и частично защищать от осколков разбитого окна.

Все эти хитроумные средства не были бы столь эффективны без “интеллектуальной” микропроцессорной системы. В настоящее время она способна мгновенно распознавать реальные сценарии столкновения (и реальное положение водителя и пассажиров) и соответственно регулировать процесс раскрытия подушек.

Фирма «Бош» предложила контроллер подушек безопасности со встроенными гироскопическим сенсором крена автомобиля. Блок управления мгновенно распознает и оценивает опасность опрокидывания автомобиля и, не дожидаясь начала толчков и ударов, включает подушки, защищающие головы водителя и пассажиров, а также преднатяжители ремней безопасности.

Подушки, поначалу казавшиеся панацеей, все же не лишены недостатков. И дело не только в том, что в момент их срабатывания водитель и пассажир могут оказаться в очках или с горящей сигаретой (курить за рулем вредно втройне!). Надувшаяся в течение сотых долей секунды (т.е. взрывообразно) подушка отнимает значительную долю внутреннего объема салона. И, если это не кабриолет или окна не были открыты настежь, происходит резкий скачок давления, который может привести не только к временной контузии, но и к более серьезным травмам слухового аппарата. Чем больше подушек одновременно сработает, тем больше скачок давления. Даже взрослым достается изрядно, что уж говорить о детях!

Именно поэтому уже практически не применяются полноразмерные (защищающие все тело выше пояса) подушки безопасности. Сейчас передние подушки делаются относительно небольшими и предназначаются для защиты головы (использование ремня безопасности остается обязательным). Совершенствуется и система управления подушками – в пассажирском сиденье появились (правда, пока лишь на дорогих автомобилях) датчики веса: подушка не раскрывается, если нагрузка на сиденье меньше определенной. На некоторых автомобилях в двери монтируют специальные молоточки, похожие на взведенные бойки. За миг до срабатывания подушек они освобождаются и разбивают боковые окна.

Особый случай, если на переднем сиденье перевозят ребенка в специальном кресле (в Европе – обычное явление), и тут дело уже не в акустике: подушка становится опасной чисто механически. Поэтому у многих автомобилей пассажирская подушка может быть отключена вручную, и если этого не сделать, перевозить ребенка впереди нельзя.

К другим конструкциям, ограничивающим перемещение человека, относятся сетки безопасности, размещаемые внутри автомобиля непосредственно за спинками сидений и защищающие водителя и пассажиров при продольных столкновениях. Сетка, изготовленная из эластичного материала типа капрона, имеет крупные ячейки и закреплена в рамке, которая в свою очередь крепится к потолку автомобиля.

Сиденья и подголовники

Подушки безопасности, ремни и тому подобные средства, конечно, великое дело. Однако в ряде случаев единственный спасательный круг – сиденье автомобиля. Примеры хорошо известны: при ударе сзади остается надеяться только на прочность спинки и подголовника. А если при встречном столкновении детали, крепящие сиденье к днищу кузова, не выдержат нагрузки, и сиденье переместится вперед (или оторвется спинка), то значительно уменьшится объем жизненного пространства и увеличится вероятность удара водителя и пассажира о детали автомобиля, а также затруднится эвакуация людей из автомобиля после ДТП. Безопасность сидений и спинок имеет особое значение для автобусов вследствие большого количества людей, одновременно подвергающихся травмированию.

Сиденья проверяют на прочность по 17-му правилу ЕЭК ООН. Сначала к спинке прикладывают момент 373 Н*м, затем с помощью сферической модели головы усилие, создающее момент 373 Н*м, передают и на подголовник. При этом перемещение последнего должно быть не более 102 мм . Второй этап – не снимая преднатяга со спинки, увеличивают нагрузку на подголовник. Нормы безопасности будут выполнены, если сиденье выдержит действие силы 890 Н.

В США и Европе, с их многокилометровыми колоннами движущихся с одной скоростью автомобилей, столкновения “паровозиком” – явление распространенное. От резкого толчка голова под действием силы инерции откидывается назад и может произойти повреждение позвоночника. Для защиты пассажиров в этом случае на спинку сиденья устанавливают подголовники с мягкой обивкой.

Специалисты считают, что будущее за жестко встроенными, неподвижными подголовниками. Однако регулируемые выдвижные пока еще выпускают массово. Хороший подголовник закрепляют в массивном коробе. Его непросто сместить даже в крайнем верхнем положении.

Подголовник оценивают на жесткость, а если точнее – на травмобезопасность для головы заднего пассажира. Во время испытаний замедление модели головы человека при ударе о спинку переднего сиденья не должно превышать 80 g в течение 3 мс.

Фирмы, известные своими достижениями в пассивной безопасности, создают целые системы для защиты при ударе сзади, но применяются они в основном в дорогих автомобилях. Например, “активный” подголовник, предложенный SAAB : при увеличении давления тела на спинку сиденья подголовник выдвигается вверх и навстречу голове. В “системе защиты от плетевого удара” ( WHIPS ) Volvo вся спинка сиденья движется назад вместе с человеком, чтобы уменьшить нагрузки на позвоночник. А затем еще и отклоняется назад, чтобы предотвратить реактивное отбрасывание головы вперед.

Существуют также специальные детские сиденья, требования к которым определяет правило №44 ЕЭК ООН. Из статистических выкладок известно, что даже самые примитивные защитные средства для ребенка снижают риск получения увечий на 25%. А специальные, повернутые против движения сиденья с жестким “панцирем” гарантируют жизнь малышам даже при очень тяжелых авариях.

Комплект для малышей от 8 месяцев до 4 лет (вес 9- 18 кг ) представляет собой глубокое сиденье, укомплектованное специальной накладкой, которая прижимает ребенка в области живота к спинке. Наружный торец накладки имеет паз под лямку поясного ремня безопасности или под обе лямки диагонально-поясного ремня. Для детей от 4 до 12 лет (вес 15- 36 кг ) детское защитное устройство выполнено в виде подушки, которая кладется на сиденье. Теперь уже юного пассажира можно пристегивать обычным “взрослым” ремнем. Но ремень этот должен быть обязательно трехточечным, пользоваться одной лишь поясной лямкой нельзя.

Другие средства внутренней пассивной безопасности

Помимо всем известных средств защиты, в автомобиле еще очень много элементов, имеющих к пассивной безопасности самое непосредственное отношение.

Скажем, стекла. Первым распространенным решением стало применение закаленного (подвергнутого специальной термообработке) стекла, которое значительно прочнее обычного, а если и разбивается, то на мелкие осколки с округлыми краями. Но иногда даже маленький камень способен превратить такое стекло в непрозрачную сетку или сноп осколков.

Позже появилось более надежное средство – триплекс, стекло трехслойное. Внутренний и наружные слои триплекса – обычное стекло, а между ними – тончайшая и очень прочная синтетическая пленка, например из поливинилбутирола толщиной 0,4–0,85 мм. При ударе внутренний и наружный слои “расползаются” многочисленными трещинами, но осколков практически нет – они “приклеены” к синтетической пленке, стекло практически не теряет прозрачности. Но ранний триплекс был хрупок и недостаточно упруг, осколки имели острые углы и режущие кромки. При ударе головой водитель мог получить сотрясение мозга, а если пробивал “лобовик” – серьезные, порой смертельные порезы шеи (так называемый гильотинный эффект). Увеличив толщину соединительной пленки, само стекло сделали тонким, более упругим. Однако триплекс – довольно дорогое удовольствие и поэтому закаленное стекло до сих пор применяется для боковых и заднего окон.

Фирма “Мерседес-Бенц” испытывала ветровое стекло, которое при аварии должно было покинуть проем. Конструкция получилась неудачной, порой “вылеты” случались даже при резком торможении. Получилось, что проще ограничить свободу перемещения водителя.

Отдельная тема – защита при опрокидывании. При наличии жесткой крыши пассажиры просто повиснут вниз головой. А если машина открытая (кабриолет, родстер)? Ведь именно по соображениям безопасности их выпуск одно время практически прекратился. И вновь был возобновлен лишь с появлением соответствующих защитных устройств – усилителей рамки ветрового окна, дуги безопасности, которая автоматически “выстреливается” позади заднего ряда кресел как только крен автомобиля превысит максимально допустимый. Причем роль задней дуги безопасности может выполнять усиленная крышка багажника или расположенные на ней прочные надувные подушки.

У грузовых автомобилей и автопоездов с седельным тягачом большую опасность представляет груз, плохо закрепленный на платформе. При встречных столкновениях и наездах автомобилей на неподвижное препятствие груз в процессе удара продолжает двигаться вперед по инерции с той же скоростью, с какой двигался автомобиль перед ударом. Затем, ударяясь о передний борт платформы, груз деформирует его, а затем сминает заднюю стенку кабины. Для увеличения безопасности могут быть использованы амортизирующие устройства (в том числе в виде сеток), устанавливаемые между передним бортом грузовой платформы и грузом.

Внешняя пассивная безопасность

В процессе ДТП должна быть обеспечена сохранность, как самого автомобиля, так и окружающих предметов или других участников ДТП. Например, у некоторых автомобилей определенным образом деформируемая структура передней части и (или) рамы обеспечивают поглощение части энергии движения второго участника столкновения.

При столкновениях и наездах внешнюю пассивную безопасность обеспечивают прежде всего бамперы. Чтобы бампер поглощал большую часть кинетической энергии, развивающейся при ударе, необходимо, чтобы передние и задние бамперы всех транспортных средств и самоходных механизмов, движущихся по общей дорожной сети, находились на одной высоте от покрытия. В некоторых странах Европы установлена стандартная высота расположения бампера для легковых автомобилей 330 + 13 мм . В США стандартизован другой размер. Однако в некоторых странах еще не нормируются ни высота бампера, ни расстояние от его нижней кромки до покрытия. На грузовых автомобилях задний бампер и боковая защита от подката появились сравнительно недавно, благодаря Правилам № 58–01, 73 ЕЭК ООН. В результате даже у автомобилей одного класса колебания в расположении бамперов и их размерах могут быть значительными.

В 70-х автостроители увлекались безопасными бамперами. В них содержался энергопоглощающий элемент, в котором энергия удара преобразуется в работу деформации или тепловую энергию. Сейчас только в некоторых странах требуется, чтобы бампер выдерживал столкновение с большей скоростью, чем это принято в Правилах № 42 ЕЭК ООН. Канадский стандарт ( S -215) требует от бампера способности выдержать удар на скорости 8 км/ч о бетонную преграду, а также удары маятником (равным по весу автомобилю). Кроме этого бампер должен выдержать удар в угол бампера, по линии, повернутой относительно оси машины на 30 ° . При этих ударах бампер должен защитить кузов и светотехнические приборы, не потеряв при этом работоспособности.

По типу упругого элемента безопасные бамперы могут быть:

– механические (с механическим амортизирующим элементом, работающим на сжатие, растяжение или сдвиг); элементы, работающие на сдвиг, удобны тем, что их жесткость не зависит от направления перемещения бампера при ударе;

При использовании бампера с двумя гидропневматическими амортизаторами (для автомобиля массой 2040 кг при v₀ = 22,4 м/с) удается получить перемещение в процессе удара, равное всего 0,76 м , при этом 0,3 м – ход поршня, а 0,46 м – деформация рамы. Сила, действующая на бампер, составила 80,3 кН, а среднее замедление 33,4 g , что значительно ниже предельных значений.

Применение бамперов, поглощающих энергию удара, требует изменения конструкции элементов кузова. Для размещения амортизаторов часто необходимо усиливать рамы и нижние части несущих кузовов и изменять их конфигурацию. Вследствие увеличения массы бампера приходится устанавливать более жесткие и прочные рессоры. На некоторых моделях автомобилей изменены колеса, шины, рулевые механизмы, детали подвески.

Ныне, вместо столь дорогих и тяжелых сооружений, получили распространение двухслойные конструкции, соответствующие Правилу № 42 ЕЭК ООН. За декоративной накладкой – пористый материал или воздух. Дальше – силовой элемент, обязанный при “парковочных” (до 4 км/ч ) скоростях защитить автомобиль для последующего нормального движения. Например, не должны пострадать светотехника, кузов и выпускная система. На рис. 7 показан пневматический бампер, разработанный в Германии. Он состоит из двух рукавов 1, уложенных параллельно в выемки каркаса 5 из алюминиевого сплава. Опорный рукав 4 лежит в выемке кузова и сообщается с внутренней полостью каркаса через клапан 3. Все элементы бампера закрыты защитной оболочкой 2. При наездах и столкновениях усилие через рукава 1 и каркас передается на опорный рукав 4. Давление в рукаве 4 повышается, и воздух через клапан 3 с малым проходным сечением поступает в полость каркаса.

Рис. 7. Безопасный бампер с пневматическим амортизирующим элементом.

Наружные выступы автомобилей

Большое количество наездов транспортных средств на пешеходов и большая тяжесть последствий этого вида ДТП привели к изменениям внешнего оформления автомобилей. Были скруглены острые углы облицовки радиатора, устранены выступавшие предметы. Прекращена установка фигурных фирменных эмблем на передней части капота. Правила №26–01, 61 ЕЭК ООН содержат требования к травмобезопасности выступающих элементов наружной поверхности кабины, таких как декоративные детали, фары, детали стеклоочистителя и стеклоомывателя, бамперы, лебедки, ручки, кнопки замков и петли дверей, крышек, гайки крепления и декоративные колпаки колес, аэродинамические обтекатели и другие.

Приспособления для защиты пешеходов

Во время наезда автобуса или грузового автомобиля пешеход отбрасывается в сторону. При наезде же легкового автомобиля пешеход сначала падает на капот и некоторое время движется вместе с автомобилем, после чего падает на дорогу. Смертельный исход в обоих случаях наступает при скорости автомобиля около 11 м/с.

Для уменьшения травматизма предложены защитные приспособления, удерживающие пешехода после удара и предохраняющие его от падения на дорогу. При срабатывании такого приспособления в первой стадии наезда (через 0,2–0,3 с) пешеход забрасывается на капот автомобиля. После начала торможения автомобиля пешеход, продолжая двигаться с приобретенной скоростью, сползает вперед по капоту и падает вниз. Защитная рамка (сетка) начинает автоматически выдвигаться примерно спустя 0,2 с после удара. Через 1 с выдвижение ее полностью заканчивается, и сетка принимает падающего человека. На рис. 8 показана защитная рамка, устанавливаемая на некоторых английских автомобилях.

Современные автомобили все чаще оборудуют не отдельными средствами пассивной безопасности, а единой системой. Время ее функционирования исчисляется десятыми долями секунды, но успевает она многое: отключить зажигание, подтянуть ремни безопасности, “укоротить” рулевую колонку, надуть и затем “сдуть” подушки, разблокировать двери, а кроме того – послать на “полицейской волне” кодированное сообщение с указанием точных координат аварии (для этого машины оборудуются навигационным приемником), включить радиомаяк и, при необходимости, систему пожаротушения, да еще сохранить в памяти бортового компьютера все параметры движения за десяток секунд до аварии. Эффективность таких систем постоянно растет, но лучше все-таки ограничиться заочным с ними знакомством.

Активная и пассивная безопасность автомобиля: что это такое и почему на этом не стоит экономить

Широкой публике известно, что службы, механизмы и системы, которые призваны НЕ довести дело до ДТП, входят в пул активной безопасности; минимизацией последствий УЖЕ СЛУЧИВШЕГОСЯ дорожно-транспортного происшествия занимаются системы, устройства и приборы, которые относят к пассивной безопасности. А вот дальше вашему вниманию информация, которая не так хорошо известна «широкой автомобильной общественности».

Активная безопасность

Совокупность всех конструктивных свойств автомобиля, которые направлены на предотвращение ДТП (вплоть до исключения его предпосылок), укладывается в следующий список:

1. Антиблокировочная система тормозов (ABS или АБС) в сотые доли секунды затормаживает и растормаживает тормоза, а некоторые системы делают это даже до тысячи раз в секунду. И там, где имеется хоть какая-то сцепка колеса с дорожным покрытием, происходит замедление автомобиля. А там, где колесо скользит, происходит «роспуск» тормозной системы, и автомобиль получает возможность управления. Система эта была придумана «для чайников», то есть для массового потребителя и требует следующего алгоритма действий — педаль тормоза резко в пол, и рулевым колесом «уворачивайся» от надвигающихся препятствий. Этому приему вождения учат специально на курсах контраварийной подготовки, а в качестве примечания замечу, что профессиональные водители, в том числе и автомобильные спортсмены, систему АБС и вообще подобных электронных ассистентов «не сильно жалуют», предпочитая иметь собственный ежесекундный контроль над автомобилем.
2. Система курсовой устойчивости работает «в связке» с АБС и притормаживает одно из четырех колес в случае потери автомобилем заданной траектории движения. Эту систему «продвинутые» водители также не очень любят, поскольку она не дает направить машину в контролируемое скольжение.
3. Система распределения тормозных усилий (на самом-то деле) применялась еще на древних Жигулях и Москвичах, но там «работало» механическое приспособление, а на современных авто этим занимается один из электронных блоков управления (ЭБУ). Масса датчиков ежесекундно передает ему свои показания — о скорости автомобиля, о положительном или отрицательном его ускорении, об угловой скорости (если возникает хоть капля подозрения на вращение автомобиля вокруг вертикальной оси) и тп. Этот массив данных обрабатывается в считанные миллисекунды, и соответствующие команды направляются исполнительным механизмам.
4. Система экстренного торможения работает (через ЭБУ) по такой же схеме и в этой же связке со всеми остальными электронными системами, но отдельно также отслеживает ещё и скорость перемещения педали тормоза. В случае распознавания панических действий водителя она автоматически поднимает давление в системе, помогая водителю, и включает аварийку на три моргания для информирования задних.
5. Электронная блокировка дифференциала в основном применяется в тяжелых и полноприводных автомобилях (паркетниках), а также в спортивных версиях «дорожных гражданских» авто — «для полноты ощущения драйва и контроля над автомобилем».
6. Противобуксовочная система, понятно, помогает тронуться без срыва ведущих колес, но лишает «возможности» стартовать с форсом и визгом колёс.
7. Внешние световые приборы не только помогают безопасно управлять автомобилем в условиях недостаточной видимости, но и другим участникам дорожного движения обозначают наше транспортное средство на дороге.

Спецы по безопасности отдельно выделяют еще и так называемые вспомогательные системы (ассистенты), которые также предназначены облегчать жизнь водителя:

1. Электромеханический стояночный тормоз «облегчает» жизнь иным ленивым автовладельцам, автоматически фиксируя автомобиль при его полной остановке, и автоматически же снимая его с ручника, когда нога водителя касается педали акселератора.
2. Парктроник, понятно, помогает не помять-поцарапать соседей по парковке.
3. Адаптивный круиз-контроль мониторит скорость дорожного потока и расстояние до впереди идущего автомобиля, прибавляя или снижая скорость своего собственного авто сообразно скорости соседей по потоку.
4. Система помощи при трогании на подъём избавляет от нервного и физического напряжения не только начинающих, но и опытных водителей, действительно весьма полезная штука.
5. Система помощи при спуске с горы не позволяет сорваться автомобилю в юз на скользком (грязном) покрытии.
6. Система обнаружения помехи в «слепых зонах» позволяет обнаружить соседей по потоку справа-сзади и/или слева-сзади.

Некоторые авторы, пишущие на темы безопасности, относят в «активную» часть даже такие вещи, например, как и системы навигации, в том числе и ЭРА-ГЛОНАСС, а также — «климатическую обстановку» в салоне или громкость музыки, словом, всё то, что влияет на физическое, эмоциональное и психическое состояние человека за рулём.

Пассивная безопасность

Список конструктивных элементов автомобиля, которые направлены на минимизацию тяжести ДТП, сохранения жизни и здоровья своих седоков, также не мал. Большинство из них срабатывает в момент столкновения и «продолжает работать» до полной неподвижности транспортного средства.

Включает в себя такие конструктивные элементы:

1. Высокопрочная клетка непосредственно пассажирского салона защищает седоков при столкновении (во всех спортивных автомобилях это архи важная конструктивная позиция).
2. Энергопоглощающие кузовные элементы, которые «сламываются» и складываются в программируемом «формате», имеются в передней и задней частях кузова вне салона и призваны выполнять функции гашения отрицательного ускорения автомобиля при ударе.
3. Защита от проникновения силовой установки (двигателя и КПП), а также других агрегатов трансмиссии и ходовой части в салон и увод их под днище автомобиля.
4. Годами (и даже десятилетиями) сложившаяся практика проектирования днища автомобиля, состоящего сегодня из металлических конструкций самых разных форм, сечений и профилей; тут тебе и жесткость на кручение, и шумоизоляция, и пассивная безопасность авто.
5. Мягкие, зачастую пластиковые, бамперы не только защищают несущие части кузова при ударе на «пешеходных» скоростях, но также выполняют задачи гашения инерции и при более сильном ударе.
6. Среди так называемых удерживающих систем первыми выделяют, разумеется, ремни безопасности, а также «сопутствующие» им элементы — пиропатроны, преднатяжители
7. Широкие дверные пороги и поперечные брусья безопасности в дверях проектируют для защиты от бокового удара.
8. Подушки безопасности раскрываются в течение 300-400 миллисекунд, вне зависимости от того — это фронтальные, боковые, встроенные в ремни безопасности или в надкапотное пространство для защиты пешеходов.
9. Из наиболее «древних» приспособлений, которые начинали применяться еще на автомобилях 50-60-х годов прошлого столетия (и применяются до сих пор) — это складывающиеся рулевые колонки, травмобезопасные педальные узлы, где при резко неадекватном «нажатии» педали отламываются с мест креплений, уменьшая риск повреждения ступней водителя.
10. Активные подголовники пассажирских сидений сегодня защищают шейные позвонки седоков от так называемой хлыстовой травмы при ударе сзади.
11. Сминаемые и/или мягкие элементы внутренней отделки интерьеров также минимизируют травмы, если не сработали или не справились подушки.
12. Современные многослойные поликарбонатные стекла окон «по кругу», которые при разрушении не травмируют пассажиров.
13. Системы Эра-Глонасс и подобные им, которые оповещают экстренные службы о факте происшествия.

Никакой экономии!

На подавляющем большинстве проданных автомобилей системы пассивной безопасности, как правило (и к великому счастью), остаются невостребованными в течение всего срока жизни автомобиля. Однако при покупке нового авто экономить на комплектациях не стоит, а при покупке подержанного — нужно трижды перепроверить сроки годности и функционал всего установленного здесь оборудования.

Оно может сработать всего один лишь раз, зато спасет вашу жизнь.

Будьте разумными, и берегите себя! На этом всё. Для тех кто в поисках подарков на Новый Год, рекомендую посмотреть обзоры полезных устройств для дома и семьи: