Я думаю, многие уже сталкивались напрямую с пассивной системой безопасности автомобиля.
В этой статье мы расскажем о новейших достижениях в области пассивной безопасности. Подушки, ремни, детские кресла, конструктивные особенности кузова и салона — все это должно правильно сработать в роковую секунду. А если быть более точным, счет идет на миллисекунды.
Попробуем разобраться с принципом работы данной системы, чтобы четко понимать ее возможности и не переоценивать их.
Для начала дадим определение: пассивная система безопасности автомобиля - это совокупность конструктивных и эксплуатационных свойств автомобиля, направленных на предотвращение и снижение тяжести дорожно-транспортного происшествия. Большинство систем пассивной безопасности срабатывают во время столкновения автомобиля, когда активные системы безопасности не смогли помочь водителю предотвратить или избежать столкновения. Пассивная система безопасности включает в себя следующие элементы:
- ремни безопасности, в том числе инерционные с преднатяжителями;
- надувные подушки безопасности, в том числе встроенные в ремни безопасности;
- сминаемые или мягкие элементы интерьера;
- складывающаяся рулевая колонка;
- травмобезопасный педальный узел;
- энергопоглощающие элементы передней и задней частей кузова автомобиля, сминающиеся при ударе;
- активные подголовники сидений, защищающие от серьёзных травм шеи экипажа при ударе автомобиля сзади;
- безопасные стёкла — закалённые, которые при разрушении рассыпаются на множество неострых осколков и триплекс;
- дуги безопасности, усиленные передние стойки крыши и верхняя рамка ветрового стекла в родстерах и кабриолетах;
- поперечные брусья в дверях и т.п.;
- защита от проникновения двигателя и других агрегатов в салон (увод их под днище).
Кузов автомобиля. Технология сминания металла спасает жизни!
Примерно любой автомобильный кузов в наши дни имеет следующую обязательную конструкцию: в его основе — жесткая силовая клетка, снаружи окруженная сминаемыми зонами, а изнутри имеющая травмобезопасный интерьер. Первым такую конструкцию довел до ума венгерский инженер Бела Барени, работавший в середине прошлого века на Mercedes.
Первым в истории автомобиль, кузов которого получил зоны с запрограммированной деформацией, поглощающие удар стал представительский седан Mercedes-Benz в кузове W111. Кроме того, в салоне Бела Барени впервые применил складывающуюся рулевую колонку и травмобезопасный руль. Считается, что именно Барени первым обозначил пассивную безопасность как один из главных принципов конструирования автомобиля.
По сей день при проектировании машин больше всего сил и времени тратится на разработку силовой структуры кузова. При ударах спереди и сзади на небольших скоростях основную нагрузку принимают на себя краш-боксы — элементы с запрограммированной деформацией. Они сжимаются, как гармошка, не пропуская энергию удара дальше. Если же удар сильнее, то нагрузка распределяется по всем силовым элементам: лонжеронам, подрамникам, стойкам крыши и т.п. Вся структура в случае столкновения должна работать как единое целое. Одна беда: заранее никогда не известно, в какое место придется удар…
Лучше всего автомобили, конечно, защищены спереди: из числа опасных ДТП большинство — фронтальные, а на втором месте — удары сзади. Но от таких ударов и защититься легче, ведь спереди и сзади можно разместить довольно массивные сминаемые зоны. А вот обезопасить седоков от ударов сбоку намного сложнее. Внутрь дверей встраивают прочные брусья безопасности, а центральную стойку и пороги проектируют таким образом, чтобы энергия удара перетекала на поперечные усилители пола и крыши.
Эти основные принципы были заложены еще в середине прошлого века, но и современным инженерам удалось внести в конструкцию автомобильных кузовов важные дополнения. В первую очередь — за счет применения высокопрочных и сверхвысокопрочных сталей. У нынешних машин клетка безопасности состоит из пяти-шести разных марок металлов.
Лет 10–15 назад автомобили становились тяжелее с каждым поколением: конструкторам приходилось создавать все более массивные сминаемые зоны, чтобы кузов хорошо выдерживал краш-тесты. Сейчас тенденция обратная: все производители стремятся снизить массу машины ради экономичности и динамики. При этом безопасность кузовов не страдает, а только растет — спасибо высокопрочным сплавам стали.
Еще одно сравнительно недавнее новшество в проектировании кузовов — это стремление защитить не только людей в автомобиле, но и пешеходов. Об этом, конечно, задумывались и раньше: в частности, ради защиты пешеходов с капота «Волги» ГАЗ-21 в 60-е годы исчезла фигура оленя. Но в наше время производители придумали много дополнительных решений, спасающих людей. В случае наезда на человека капот теперь способен приподниматься вверх, чтобы сгладить удар. Для этого в его креплении используют специальные шарниры (иногда с пиропатронами, выстреливающими в нужный момент). Ну а высшую степень защиты пешеходов обеспечивает специальная внешняя подушка безопасности. Она есть, например, у некоторых моделей Volvo.
Ремни безопасности. "Какая разница?" или обязательный минимум?
В наши дни многие автомобилисты видят в ремнях только лишние неудобства. И глубоко ошибаются! По статистике, при фронтальном ударе ремни уменьшают риск серьезных травм в 2–2,5 раза, а при перевороте — в 5 раз!
После Второй мировой войны автопроизводители рассматривали несколько вариантов ремней безопасности. Одной поясной лямки (как на креслах пассажирских самолетов) в автомобиле недостаточно: в салоне машины много опасных мест, о которые можно удариться головой. Диагональная лямка от этого защищает, но из-под нее человек может выскользнуть. Совместил эти два решения шведский инженер Нильс Ивар Болин. Именно с его подачи в конце 50-х годов на конвейер встали привычные нам трехточечные ремни. Первыми их получили модели Volvo PV 544 и P 120 Amazon.
За прошедшие с тех пор полвека инженерная мысль не стояла на месте: современные ремни имеют гораздо более сложную конструкцию, чем во времена господина Болина. Конструкция шведского инженера была статичной — то есть каждому седоку приходилось подгонять ремень по фигуре. В 70-е годы автопром берет на вооружение инерционные ремни, которые сами сматываются в катушку. При резком движении тела вперед специальный механизм блокирует катушку, и ремень надежно удерживает седока. Кстати, катушка блокируется не только от движения лямки, но и от ускорения в любом направлении. То есть при ударе сбоку или сзади ремень сработает правильно. Не менее важным изобретением стали преднатяжители ремня. В момент аварии срабатывают пиропатроны, туго затягивающие лямки. Когда-то это был инженерный прорыв, а сейчас такое решение фактически стало стандартным для всех автомобилей.
Самое свежее усовершенствование, которое мы получили в XXI веке, — это надувные (!) ремни. Речь о том, что в диагональную лямку встроена специальная подушка. Надуваясь при аварии, она увеличивает площадь контакта ремня с телом человека и таким образом уменьшает риск травм. Это решение стремительно завоевывает популярность в последние годы. Концепт был представлен Мерседесом в 2009 году, а уже на следующий год японцы запустили эту конструкцию в серию. Первой машиной, получившей надувные ремни, в 2010 году стал Lexus LFA. Вскоре их установили на Ford Explorer и Mondeo, потом Mercedes S-класса и другие модели.
На этом эволюция ремней безопасности не заканчивается. Автопроизводители уже подумывают о внедрении адаптивных ремней, которые автоматически будут подстраивать параметры своей работы под рост, вес и даже возраст седока. Разумеется, все это будет работать в комплексе с подушками безопасности…
Подушки безопасности. Стреляет редко, но метко!
Удар, треск, взрыв! Перед глазами только белая пелена и в первые секунды даже не видно, что именно произошло. Это салон заволокло дымом от взрыва пиропатрона и раскрывшихся подушек безопасности. С одной стороны, не самые приятные мгновения. С другой понимаешь, что создатели твоего автомобиля сделали все, чтобы защитить тебя и твоих близких в ДТП!
Некоторые наши сограждане до сих пор настолько убеждены в эффективности подушек, что пристегиваться считают лишним. Любопытно, что в прежние годы эту идею даже поддерживали многие производители. В 70-е годы американские марки предлагали подушки в качестве опции, заменяющей ремни. Но опыт показал, что удерживающие устройства эффективно работают только вместе, когда ремни с пиропатронами и подушки безопасности связаны в единую систему.
Напомним известную истину: не пристегиваться при наличии подушки — очень опасно! При ударе человека, не удерживаемого ремнем, мгновенно бросает вперед. Для этого даже большая скорость не нужна. И тогда он встречается с не до конца раскрывшейся подушкой, которая летит ему в лицо со скоростью более 300 км/ч. Таким образом, даже при легком ДТП можно получить серьезные травмы. Не говоря уже о том, что непристегнутый человек рискует вовсе не попасть головой по подушке (или встретиться с ней по касательной) и дальше удариться обо что-то жесткое. Например, о стойку крыши.
Современные подушки безопасности обладают чудесным свойством: они молниеносно раскрываются именно с той стороны, откуда пришелся удар, а ложные срабатывания практически исключены. Главное, конечно, скорость раскрытия. Первые экспериментальные разработки 50-х годов использовали баллон со сжатым воздухом, но он слишком медленно надувал подушку. Достаточную скорость может дать только энергия взрыва. Такую обеспечили пиропатроны с твердотопливным зарядом азида натрия (NaN3). Его поджигает электрический импульс, и всего через 30-60 миллисекунд после зафиксированного удара купол подушки полностью раскрывается. И почти сразу начинает сдуваться — для этого в задней части подушки предусмотрены специальные отверстия. Таким образом, человек не «впечатывается» в кресло и может самостоятельно выйти из салона.
Команду раскрыть подушки подают датчики ускорений. Ранние разработки представляли собой механические датчики, в которых металлические грузики смещались под действием ускорений и замыкали контакты, активирующие Airbag. Точность их срабатывания оставляла желать лучшего. Но уже к 90-м годам все производители перешли на миниатюрные пьезоэлектрические акселерометры, способные мгновенно оценивать силу ускорения. Исходя из нее блок управления подушками решает, нужно ли открывать подушки, и какие именно. От легкого бокового удара раскроются только шторки с нужной стороны. А при возникновении риска переворота весь салон заполнится подушками.
Кстати, сколько подушек нужно в идеале? На Западе сейчас считается, что шесть — минимум. Законодательно это не закреплено, но модель без боковых подушек автоматически получает ноль баллов за боковой краш-тест и, как следствие, не более трех звезд в итоговом рейтинге. Поэтому меньше шести подушек европейцам не предлагает ни один производитель. Больше — пожалуйста. Седьмая, коленная подушка для водителя, уже давно стала распространенным явлением. В некоторых случаях производители идут еще дальше: скажем, у Toyota iQ есть подушки за головами задних седоков. Их роль понятна: в столь миниатюрной машинке удар сзади особенно опасен.
Детские кресла. Очередные "полезные" изменения в ПДД или же о нас заботятся?
В этом году исполнилось 2 года с того момента, когда в белорусских ПДД появилось обязательное требование использовать детские автокресла или иные специальные удерживающие устройства при перевозке пассажиров до 12 лет. Штатные крепления Isofix теперь есть в базовых версиях практически всех автомобилей, продающихся в нашей стране. Это новшество успело спасти тысячи жизней, но могло бы спасти и гораздо больше. К сожалению, требования к детским удерживающим устройствам в нашей стране слишком мягкие, и многие подобные изделия, продающиеся в Беларуси, не только не полезны, но даже вредны в случае ДТП.
Обычные ремни безопасности не подходят маленьким пассажирам: лямки неверно удерживают тело, и в результате в большинстве случаев ребенок подныривает под поясную лямку, которая, в свою очередь, съезжает на живот и наносит тяжелые травмы брюшной полости. Испытания доказали, что полноценное детское кресло позволяет снизить нагрузку на живот втрое. А простой бустер — подушка, которая делает посадку ребенка выше, — уменьшает нагрузку в полтора раза. Проблема в том, что наши правила допускают использование не только детских кресел и бустеров, но и «иных средств» для пристегивания детей. Речь об адаптерах, представляющих собой своеобразную «сбрую» — систему ремешков и накладок, либо о бескаркасных сиденьях. Краш-тесты с использованием таких устройств, проведенные нашими российскими коллегами, доказали, что в случае аварии нагрузки на тело ребенка — запредельные.
Что же касается полноценных кресел, то и с ними, к сожалению, есть масса проблем. Только с 2015 года белорусские правила сертификации привели в соответствие с международными. Беда в том, что на рынке множество изделий, сертификаты которых — натуральная «липа».
Недорогие кресла зачастую фиксируются только штатным ремнем безопасности, а этого недостаточно. При лобовом столкновении такое сиденье смещается далеко вперед, а кивок головой создает избыточную нагрузку на шею и голову. При покупке детского кресла лучше всего выбирать ту модель, которая надежно фиксируется Isofix-крепежом и «якорным» ремнем.
P.S: В данной статье мы попытались раскрыть наиболее важные элементы пассивной безопасности автомобиля, не вдаваясь в технические и электронные тонкости функционирования. О диагностике и ремонте системы пассивной безопасности автомобиля Вы можете узнать из наших курсов.
Статью подготовил: А. Бракоренко
