Як працюють зони деформації в автомобілі?

0
315

Основи сучасної безпеки автомобілів

Дивлячись на фотографії автомобілів з минулого, зробленими з товстостінних і могутніх сталевих листів, здається, що сучасні автовиробники зробили все від них залежне, щоб зробити машини менш безпечними. Товщину стінок металу зменшили, вага постійно знижують, це ж все безсумнівно позначається на міцності, і не в кращу сторону, скаже обиватель. А подивіться на фотографії автомобілів 50-х років у Північній Америці. Величезні автомобілі з гігантськими капотами. Хіба такий автомобіль можливо було розбити? Риторичне питання, як нам здавалося. Але давайте розберемося по порядку.

Ранній автомобільний дизайн мав на увазі жорсткі конструкції, які за задумом інженерів того часу повинні були перешкоджати деформації і знижувати ймовірність травм. Почасти вони були праві. Ще раз погляньте на фотографії аварій тих років, машини навіть у серйозних зіткненнях отримували мінімальні пошкодження, мінімум деформацій. Чи добре це?

Може для бляхаря і добре, але от для пасажирів немає. У більшості випадків при серйозному зіткненні, це призводило до серйозних або навіть фатальних наслідків. Занадто великі перевантаження.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Так було до 1953 року, коли на горизонті замоячили перші зони деформації для автомобілів. Як і багато інші технології в автомобільній інженерної думки, компанія, відповідальна за створення технологичесих проривів носила назву Mercedes-Benz. Один з інженерів, Білого Барений, займався протягом тривалого часу вирішенням цієї проблеми і в 1953 році, його ідея була реалізована в моделі “Ponton” (трехобъемном) Мерседесі (моделі серії W120). Перша спроба була вдала, але пройшло чимало часу, досліджень і доробок, перш ніж гуманна технологія пішла в серію.

Лише в 1967 році Mercedes-Benz Heckflosse (також відомий як Fintail) став першим серійним автомобілем у світі з “зонами деформації”, функцією безпеки включає каркас безпеки поєднаний із зонами деформації.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Теорія

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Подобається вам це чи ні, але саме фізика може пояснити, чому м’яті зони необхідні в автомобілі.

Перший закон Ісаака Ньютона говорить, “Об’єкт у русі залишиться в русі з тією ж швидкістю і в тому ж напрямку, до тих пір, поки на нього не подіють незбалансовані сили”.

Наприклад, якщо транспортний засіб їде зі швидкістю 80 км/год, то й об’єкти усередині будуть володіти тією ж швидкістю, і, якщо цей транспортний засіб різко зупиняється (відбувається зіткнення, миттєве уповільнення), тіла будуть “відчувати” необхідність продовжувати рухатися в тому ж напрямку на швидкості 80 км на годину, до тих пір, поки щось не зупинить їх. Більш того, навіть якщо перешкода зупинить самі тіла, їх внутрішні органи будуть продовжувати рухатися з не меншою швидкістю, тим самим викликаючи серйозні пошкодження.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

І ще один важливий закон з нетрів фізики.

Ньютон також говорив, що сила дорівнює масі, помноженої на прискорення.

Переводячи в нашу ситуацію можна сказати, що в результаті зіткнення, це означає, що сила, що діє на автомобіль та його пасажирів, зменшується, якщо час, необхідний для зупинки транспортного засобу збільшується.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Так що зони деформації роблять?

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Вони працюють в точній відповідності з двома законами. Розміщені в передній і задній частинах автомобіля, вони поглинають енергію при зіткненні, що виникає під час удару. Це досягається за рахунок деформації, те, про що не чули в перші 50 років автомобілебудування. Деформуватися повинен не весь кузов автомобіля. У той час як певні частини автомобіля розроблені для того, щоб деформуватися, пасажирський салон, навпаки, посилено з використанням високоміцної сталі і міцних лонжеронів, щоб запобігти його руйнування та зміна об’єму.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Також, зони деформації уповільнюють зіткнення. Замість того, щоб два твердих тіла миттєво стикалися, зони деформації збільшують час до зупинки транспортного засобу.

Дивіться також: Що таке рейтинг безпеки автомобілів IIHS? [частина 1]

Як бачите, в загальних рисах все дуже просто. Деформирующаяся «гармошка» поглинає енергію удару, жорстка серцевина – шкаралупа захищає людей всередині автомобіля. Все чудово працює на великих або середньорозмірних автомобілях, з досить великими капотами і великою масою. Але що робити, якщо автомобіль невеликий? У них теж є деформуються зони?

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Що робити з невеликими автомобілями?

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Це дуже хороше питання, насправді. Дійсно, маленькі авто не мають місця для зони деформації. Візьміть Smart для прикладу. Де ж можна розмістити зони деформації на машині, такий як ця? Інженери знайшли для цих автомобілів своє рішення.

Всі покоління Smart будуються навколо клітини безпеки Trіdіon, сталевого корпусу, який поєднує поздовжні та поперечні елементи, поширюють силу удару по великій площі автомобіля. Також, ще одним важливим компонентом безпеки Smart є і своєрідна зона деформації.

Як не купити автомобіль, який Вам не потрібен

“Smart Fortwo укомплектований сталевими бампери спереду і ззаду, які прикручені до поздовжніх лонжеронам клітини безпеки за допомогою труб ковзання. Вони можуть бути недорого замінені після незначних зіткнень. При ударах під час паркування або зіткненнях на швидкості менше 5 км на годину шкоди від аварії не буде помітний зовсім. До 16 км на годину, труби ковзання рухаються для збереження клітини Trіdіon від впливу удару.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

При швидкості понад 16 км на годину, клітина безпеки Trіdіon розподіляє силу удару по всій своїй поверхні, щоб розсіяти енергію і захистити своїх пасажирів (за умови, перпендикулярного удару з захопленням всієї ширини передньої частини автомобіля). У задній частині Smart’а, коробчатий елемент з запрограмований деформирующейся областю також зроблений із сталі, яка мнеться так само, як і передні труби ковзання. При ударі, що перевищує певний поріг сили, подача палива в двигун припиняється, а центральний замок автоматично розблокується”.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Pininfarina Nido Concept

Як працюють зони деформації в автомобілі?

У 2004 році на концепції Pininfarina була показана альтернатива класичної зоні деформації. Nido Concept складається з 3 основних елементів: клітини, санчат і поглинача. У разі лобового зіткнення, автомобіль поглинає частину енергії за допомогою деформівного передній частині шасі, побудованого з використанням двох металевих розпірок з внутрішнім пінопластовим поглиначем.

Дивіться також: 25 кращих у світі автомобільних дизайнерів

Ці компоненти мають форму зрізаних конусів, щоб розсіювати енергію стільникового металевій перегородці, яка, в свою чергу переносить енергію вздовж центрального тунелю і бічних елементів.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Інша енергія, завдяки масі манекенів і санчат, зрушує санчата вперед, і стискає два стільникових поглинача між жорсткою кліткою і приладовою панеллю протоки, у результаті чого поступово і контрольовано проводиться гальмування манекенів.

Вставка елементів стільникового поглинача між жорсткою кліткою і санчатами означає, що при зіткненні, крива уповільнення для даної системи нижче, ніж крива для жорсткої осередку. Цього творці і домагалися.

Як працюють зони деформації в автомобілі?

Замість висновку

Як працюють зони деформації в автомобілі?

З появою і постійним вдосконаленням активної безпеки, роль зони деформації стосовно захисту водія і пасажирів практично зникла з поля зору суспільної уваги, але це не означає, що вона стала менш важливою.

Навпаки, так як більшість автовиробників почали просувати основну ідею пасивної захисту ще далі, роль цього елемента безпеки автомобіля зростає. У цьому їм допомагають організації типу IIHS, NHTSA або Euro NCAP, які проводять свої краш-тести автомобілів, і ці тести з кожним разом все важче пройти. Ускладнюють завдання все більш жорсткі правила захисту пішоходів. Для цього автовиробникам доводиться створювати особливу форму капота, в яку не завжди зручно «лягає» система захисту самих пасажирів автомобіля.

Тим не менш, клітини безпеки стали ще потужнішими і технологічніше, завдяки більш широкому використанню особливо міцний стали і навіть армованого вуглецевим волокном пластику (CFRP).

Ось така коротка історія розвитку та основні віхи цього важливого елемента будь-якого автомобіля, від мала до велика.