Содержание
Система пассивной безопасности автомобиля: устройство и задачи
Автомобильная безопасность — это мероприятия по изучению и практическому проектированию, строительству, оснащению и регулированию всего комплекса дорожного движения для сведения к минимуму возникновения и последствий дорожно-транспортных происшествий с участием автотранспортных средств. Из статьи вы узнаете о пассивной безопасности автомобиля, её элементах и о системах активной защиты.
- Что такое пассивная безопасность автомобиля?
- Элементы пассивной безопасности Внутренняя
- Внешняя
Введение
Согласно статистике, в более 80% всех дорожно-транспортных происшествий участвуют автомобили. Более одного миллиона людей каждый год погибают и около 500 тысяч получают телесные повреждения. Стремясь обратить взор на эту проблему, каждое 3-е воскресенье ноября было объявлено ООН «Всемирным днём памяти жертв дорожных аварий». Современные системы безопасности автомобиля нацелены на уменьшение существующей печальной статистики по этому вопросу. Конструктора новых авто всегда пристально следуют нормам производства и безопасности авто. Для этого они моделируют всевозможные опасные ситуации на краш-тестах. Поэтому перед выпуском в свет авто проходит тщательную проверку и годность для безопасного использования на дороге.
Автомобильные аварии становятся причиной гибели многих людей
Но полностью устранить этот вид происшествий невозможно при таком уровне развития техники и общества. Поэтому основной упор делается на предупреждение аварийной ситуации и ликвидацию последствий после неё.
Тесты по безопасности авто
Главной организацией по оценке безопасности автомобилей является «Европейская ассоциация испытания новых автомобилей». Существует она с 1995 года. Каждой новой марке машины, прошедшей через ряд тестов, выставляется оценка по пятизвездной шкале – чем звезд больше, тем лучше.
Каждая новая марка автомобиля должна пройти ряд испытаний
Например, благодаря тестам они доказали, что использование высоких подушек безопасности уменьшают риск получения травмы головы в 5-6 раз.
Травмобезопасные рулевая колонка и узел педалей
Травмобезопасная рулевая колонка. При фронтальном наезде поперечная панель может смещаться, например для автомобиля New Beetle 150 мм, прежде чем она упрется в рулевую колонку. В связи с этим в автомобилях применяется специальная травмобезопасная колонка 3 (рис. 2). При сильных ударах длина рулевой колонки сокращается в трех местах, предотвращая перемещение рулевого колеса в глубь салона.
Рис. 2. Травмобезопасная рулевая колонка автомобиля New Beetle: 1 — поперечная панель; 2 — рулевое колесо; 3 — рулевая колонка; 4 — карданные шарниры; 5 — рулевой вал
Если поперечная панель 1 упирается в рулевую колонку, длина последней может сократиться на 50 мм. При направлении удара снизу длина рулевого вала 5 между шарнирами 4 может сократиться на 38 мм. В случае налегания водителя на надутую подушку безопасности рулевая колонка сдвигается на 50 мм.
Травмобезопасный узел педалей. В легковых автомобилях для предотвращения травм от перемещения узла педалей может применяться коленчатая стойка 3 (рис. 3).
Рис. 3. Травмобезопасный узел педалей: а — состояние узла при обычных условиях движения; б — состояние узла при тяжелых фронтальных наездах; 1 — передняя часть салона; 2 — центральная труба; 3 — коленчатая стойка; 4 — толкатель главного тормозного цилиндра
При тяжелых фронтальных наездах с сильными деформациями структуры кузова педаль тормоза отклоняется из зоны ног под действием коленчатой стойки 3. Этот эффект достигается в результате деформации передней панели салона 1, причем он не зависит от начального положения педали. При фронтальном наезде узел педалей смещается в направлении центральной трубы 2 остова кузова. В результате коленчатая стойка складывается и при дальнейшем перемещении перегибает толкатель 4 главного тормозного цилиндра. При этом опорная поверхность педали отводится в сторону на расстояние до 170 мм. Изгиб толкателя, происходящий с затратой энергии на деформацию деталей, используется для амортизации углового перемещения упирающейся в педаль ноги водителя. В результате существенно снижаются усилия, действующие на ногу.
Системы активной безопасности
Самыми популярными системами активной безопасности, значительно повышающими эффективность тормозной системы, являются:
1) Антиблокировочная система тормозов. Она устраняет блокировку колёс во время торможения. Задача системы: предотвратить скольжение авто в случае потери водителем управления во время аварийного торможения. АБС уменьшает тормозной путь, что позволит избежать наезда на пешехода или угодить в кювет. Плюсом антиблокировочной системы тормозов является антипробуксовочная система и электронный контроль устойчивости;
Антиблокировочная система тормозов (составляющие)
2) Антипробуксовочная система. Система предназначена для улучшения управления автомобилем в сложных погодных условиях и условиях плохого сцепления, используя механизм воздействия на ведущие колёса;
3) Система курсовой устойчивости. Предотвращает неприятные заносы автомобиля благодаря использованию электронного компьютера, который и управляет моментом силы колеса или колёс одновременно. Система под руководством компьютера берёт управление на себя, когда близка вероятность потери управления человеком – поэтому и является очень эффективной системой безопасности авто;
Система курсовой устойчивости
4) Система, распределяющая тормозные усилия. Дополняет антиблокировочную систему тормозов. Основное отличие состоит в том, что СРТ помогает управлять тормозной системой на протяжении всего движения автомобиля, а не только во время аварийной ситуации. Она отвечает за равномерность распределения тормозных усилий по всем колёсам, дабы сохранить установленную водителем траекторию движения;
5) Механизм электронной блокировки дифференциала. Суть работы её такова: во время заноса или скольжения, часто возникает ситуация, что одно из колёс зависает в воздухе, продолжая крутиться, а опорное колесо – перестаёт. Водитель теряет контроль над управлением автомобиля, что создаёт риск аварии на дороге. В свою очередь, блокировка дифференциала позволяет передать крутящийся момент полуосям или карданам, нормализуя движение авто.
6) Механизм автоматического экстренного торможения. Помогает в тех случаях, когда водитель не успевает полностью нажать на педаль тормоза, т. е. система сама автоматически оказывает тормозное давление.
7) Система предупреждения о приближении пешеходов. При опасном приближении пешехода к автомобилю система подаст звуковой сигнал, который позволит избежать происшествия на дороге и сохранить ему жизнь.
Также существуют системы безопасности (ассистенты), которые вступают в работу до наступления аварии, как только почувствуют потенциальную угрозу жизни водителя, при этом они перехватывают на себя ответственность за рулевое управление и тормозную систему. Рывок для развития этих механизмов дал прорыв в изучении электронных систем: выпускаются новые виды устройств, увеличивается полезность блоков управления.
К этим системам относят:
- Различные радарные, акустические и ультразвуковые системы, которые предупреждают водителя о неблагоприятном расстоянии с другими авто, стенами, препятствиями;
- Система, позволяющая автоматически увеличивать или уменьшать скорость при приближении к другим автомобилям – адаптивный круиз-контроль;
Система ночного виденья
Стандартные и активные подголовники – в чем разница?
Стандартные подголовники полноценно выполняют свою защитную функцию только в том случае, если они располагаются точно на линии центра головы и не далее, чем в 7 см от ее задней части. Поэтому нельзя забывать о такой опции, как изменение положения и размера подголовника. Однако трудно требовать от пассажиров повышенной дисциплинированности. В конце концов, они могут и не знать о таких регулировках.
Поэтому сейчас все чаще автомобили оборудуются активными подголовниками, наличие которых обеспечивает откидывание головы с небольшой задержкой по сравнению со смещением корпуса. При этом такие элементы пассивной безопасности автоматически смещаются вперед и вверх, срабатывая одновременно со спинкой кресла. Это позволяет не только снижать риск травмы шейных позвонков, но и поясничного отдела.
Как показывают неоднократные стендовые испытания, данная система на 10-20% эффективней прежней. Однако насколько она способствует повышению выживаемости, во многом зависит от ряда факторов: пристегнут ли пассажир ремнем безопасности, в каком положении он находится в момент столкновения, сколько весит и т. д.
Элементы пассивной безопасности
Когда водитель уже не в силах самостоятельно предотвратить аварийную ситуацию, в работу вступают элементы системы пассивной безопасности автомобиля.
Система включают в себя следующие компоненты:
Идея создать механизм привязки водителя к сиденью проявилась в 1907 году, а уже в 1959 году были выпущены первые автомобильные ремни. По сей день они остаются самым дешёвым и эффективным элементом, обеспечивающим безопасность. С развитием технологии производства и техники в целом, стали появляться ремни с автоматической системой натяжения, которые отлично проявляют себя в паре с подушками безопасности в случае аварийной ситуации: они срабатывают сразу же и прижимают человека к креслу.
В зависимости от типа, модели и комплекции автомобиля ремни безопасности сохраняют жизнь в 50-55% случаев.
- Подушки безопасности.
Подушка представляет собой ничем не примечательный мешок из синтетического материала, основной задачей которого является принятие нагрузки в результате столкновения о тело человека. Сейчас подушки практически не оставляют повреждений на теле человека, однако, раньше они приводили к гематомам на теле, а в крайнем случае могли вызвать глухоту. Очень часто это происходило с людьми невысокого роста и детьми.
При использовании подушки безопасности вы сохраните себе жизнь в трех случаях из десяти, а при комбинированном использовании подушки и ремня безопасности вероятность положительного исхода увеличивается до 80%.
Конструктора заявляют, что подголовники также защищают наше тело, в частности шею, от серьезных травм при контакте с корпусом автомобиля в случае аварийной ситуации. Однако, по словам основной массы людей, эффективность подголовников преувеличена, и защита достигается только при определённых условиях.
Также на пассивную безопасность оказывают влияние размеры кузова, чем больше – тем безопаснее, и окраска.
Силовой каркас безопасности
Снизить ущерб здоровью водителя с пассажирами стремится и сам кузов. Еще на стадии проектирования в него закладываются определенные алгоритмы деформации и зоны безопасности. Данный компонент дает возможность рассеивать энергию столкновения, тем самым минимизируя опасные нагрузки.
Перед запуском в производство любая модель автомобиля тестируется на предмет того, как детали каркаса поддаются деформации. В отдельных случаях допускать этой деформации нельзя. В данном случае имеется в виду салон машины. И наоборот. Ведь некоторые элементы кузова должны поглощать энергию удара за счет сминаемых зон. Фактически, конструкторам приходится иметь дело с взаимоисключающими факторами. Например, если багажник и капот легко поддаются смятию, то люди при аварии пострадают незначительно. Вдобавок при фронтальном ударе двигатель должен не влетать в жизненное пространство пассажиров, а уходить в пол.
То есть, в современных машинах капсулой безопасности является салон, имеющий жесткую конструкцию. Чем более он прочен даже в самом малолитражном автомобильчике – тем больше шансов выжить. И если спереди и сзади люди защищены сминаемым капотом и багажником, то сбоку выживаемость обеспечивают металлические брусья в дверях. Однако при достаточно сильном боковом ударе в одиночку они не спасут, но совместно с боковыми подушками безопасности и шторками их эффективность повышается в разы.
Системы пассивной безопасности
Безопасность автомобиля – очень важный фактор, над которым конструкторы и инженеры постоянно работают. Обширное внедрение электроники в конструкцию авто позволило создать системы, в задачу которых входит предотвращение аварии. Делается это путем стабилизации авто в разных условиях движения, внесение корректив в работу ряда узлов и исправление ошибок водителя. Таких систем на современном автомобиле множество и называются они одним общим названием – система активной безопасности.
Но как бы хорошо активная безопасность не работала, очень часто аварии не избежать. И здесь уже стоит задача сохранения жизни пассажиров, находящихся в машине, и снижение вероятности получения тяжелых травм. Эти условия уже обеспечивает система пассивной безопасности.
Примечательно, что первые устройства, повышающие безопасность авто, относятся именно к этой системе. То есть все начиналось именно с нее.
Устройства и механизмы системы
Сейчас система пассивной безопасности включает в себя обширный ряд конструктивных решений и устройств, повышающих травмобезопасность пассажиров автомобиля.
К ней относятся:
- Ремни безопасности;
- Подушки и шторки;
- Безопасная конструкция кузова;
- Травмобезопасная рулевая колонка;
- Активные подголовники;
- Преднатяжители ремней;
- Аварийный размыкатель АКБ.
Существующие устройства, повышающие безопасность, постоянно совершенствуются, а также создаются новые, поэтому этот перечень считать завершенным невозможно.
Ремни
Ремни – первые элементы безопасности, которыми стали комплектоваться авто. В их задачу входит предотвращение инерционного движения тела при столкновении авто с препятствием. Тем самым он упреждает вылет водителя и пассажиров через лобовое стекло, получение травм из-за ударов о руль и переднюю панель. По сути, ремень удерживает людей в кресле.
Ремни безопасности различаются между собой по количеству точек крепления. Они бывают двух-, трех-, четырех-, пяти- и шеститочечные. Чем выше количество точек, тем лучше происходит распределение энергии движения тела, что снижает вероятность получения травм. Но при этом большее количество точек затрудняет пользование ремнем. Поэтому самым оптимальным и наиболее распространенным является трехточечный вариант.
Подушки и шторки
Подушки безопасности – начали разрабатываться практически одновременно с ремнями и одно время использовались как устройство, которое заменяет ремни. Со временем выяснилось, что максимальный эффект от этих устройств достигается только в сочетании с ремнями.
Суть подушек такая: имеются тканевые мешки, спрятанные под облицовкой руля, передней панели и т. д. Каждый из них подключен к специальному устройству пиропатрону. При столкновении этот пиропатрон срабатывает, в нем проходит химическая реакция с выделением большого количества газа, который поступает в мешок. В результате подушка «выстреливает» навстречу телу и гасит его энергию.
Отметим, что пиропатрон с подушкой – лишь исполнительный механизм. В конструкцию этой системы также входит электронный блок, подающий сигнал на срабатывание и датчики удара, на основе которых блок и работает. То есть, при ДТП датчики определяют, что произошло столкновение и сообщают об этом блоку, а тот задействует пиропатрон. Цепь вроде и длинная, но срабатывает все практически мгновенно – между сигналом от датчиков и развертыванием подушек проходят доли секунды.
В современных авто используется несколько видов таких подушек:
- Фронтальные (развертываются перед водителем и передним пассажиром при лобовом столкновении);
- Боковые (для защиты грудной клетки при боковых ударах);
- Головные, они же – шторки (защищают от травмирования головы при боковых ударах);
- Коленные (обеспечивают защиту ног при фронтальных столкновениях);
- Центральная (предотвращает удары водителя и пассажира друг о друга при боковом ударе);
- В ремнях безопасности (сводят на нет возможность получения травмы о ремень).
Для повышения эффективности подушки постоянно совершенствуются, устанавливаются новые датчики, задействуются для их работы вспомогательные системы, к примеру, аварийного опускания стекол.
Кузов
Безопасная конструкция кузова применяться начала не так и давно. Ее особенность заключается в том, что некоторые его части имеют программируемую зону деформации. То есть, при ударе часть энергии гаситься за счет смятия этих частей. Такие зоны делаются как в передней части авто, так и задней.
При этом для повышения безопасности пассажиров кабина делается из прочных и устойчивых к деформации материалов. Получается, что при столкновении перед или зад авто сминается «гармошкой», а вот кабина остается неповрежденной, хотя при столкновении на высоких скоростях кабина все же получает повреждения.
На автомобилях применяют безопасную конструкцию кузова, в которой программируемая деформация не только гасит энергию удара, она еще и обеспечивает увод двигателя вниз, чтобы исключить вероятность его вхождения в салон.
Рулевая колонка
Травмобезопасная рулевая колонка исключает вероятность удара водителя об руль. При фронтальном ударе двигатель смещается назад и толкает рулевой механизм. До использования безопасной колонки, такая ситуация приводила к тому, что руль «выходил» навстречу водителю. Но этого не происходит с травмобезопасной конструкцией. Вал колонки состоит из нескольких частей, что позволяет ему «ломаться». Благодаря этому даже при смещении рулевого механизма, руль остается на месте.
Подголовники
Активные подголовники снижают вероятность травмирования шейных позвонков при тыльном столкновении. При ударе в зад авто, тело удерживает спинка сиденья, а вот голова получает сильное инерционное ускорение назад, что приводит к повреждению шеи. Активные подголовки при таком ударе автоматически поднимаются вверх, фиксируя голову и не давая ей отклониться назад.
Преднатяжители
Преднатяжители являются дополнением ремней. Большинство ремней – инерционные, что позволяет проводить фиксацию тела любой комплекции без каких-либо регулировок длины. Но инерционный механизм срабатывает с запозданием, поэтому при фронтальном ударе тело человека все же несколько передвигается вперед, что грозит получением травмы о сам ремень. В задачу преднатяжителей входит исключение недостатка инерционного механизма. При столкновении преднатяжитель за счет пиропатрона или электропривода максимально натягивает ремень, предотвращая перемещение тела.
Аварийный размыкатель АКБ
Аварийный размыкатель АКБ обеспечивает отключение элемента питания от бортовой сети при ДТП. Это исключает вероятность образования искры и воспламенение от нее топлива. Размыкатель обычно используется в авто, у которых АКБ размещается в салоне или багажном отсеке. В его конструкции также используется пиропатрон, хотя есть и релейные устройства.
Новые разработки
Выше перечислены основные составляющие, которые включает в себя система пассивной безопасности. Но как отмечено, эта система постоянно совершенствуется.
Одним из вариантов повышения безопасности являлся отпадающий при столкновении бак, но эта технология на автомобилях не прижилась.
К современным тенденциям пассивной безопасности можно отнести внешние подушки безопасности и пиропатроны капота, которые направлены на снижение травмирования пешеходов при столкновении с авто.
Также последнее время автокомпании озаботились безопасностью задних пассажиров, так как риск травм для них уже стал выше тех, кто занял передние сиденья. Испытываются подушки безопасности, которые развертываются с потолка или спинки переднего сиденья.
Риск получения травм при ДТП всегда будет присутствовать, особено при столкновениях на высоких скоростях, но передовые разработки сводят его на все более низкий уровень.
https://sto-tolyatti.ru/dvigateli-remont-i-tyuning/aktivnye-dejstviya-avtomobilya.html
