Электроника и безопасность автомобиля




Системы пассивной безопасности автомобиля




В систему пассивной безопасности автомобиля входят различные конструктивные решения, устройства и приспособления, уменьшающие количество и интенсивность травм у водителя и пассажиров в случае аварии.
Различают внутреннюю пассивную безопасность по отношению к водителю и пассажирам и внешнюю - к пешеходам и уменьшению повреждения автомобиля.

Принцип действия средств пассивной безопасности в основном состоит в уменьшении динамической нагрузки на тело человека в процессе столкновения или опрокидывания автомобиля, что обеспечивается некоторой растяжкой времени действия нагрузки за счет деформации элементов пассивной безопасности.
При этом используются такие факторы, как ограничение перемещения людей внутри кузова и кабины, допустимое уменьшение внутренних размеров автомобиля, уменьшение травмоопасности деталей, контактирующих с человеком.

К средствам пассивной безопасности относят:

  • ударно-прочностные свойства кузова и кабины;
  • бампер;
  • травмобезопасную рулевую колонку;
  • ремни безопасности;
  • замки и петли дверей;
  • сиденья и их крепления;
  • элементы интерьера, подголовники;
  • стекла кузова и кабины и др.

Средства пассивной безопасности входят в конструкцию автомобиля и срабатывают автоматически.
Основные требования к пассивной безопасности автомобиля:

  • деформации передней и задней частей кузова при столкновении должны обеспечивать допустимый уровень замедления;
  • жесткость салона должна быть такой, чтобы сохранить зону жизнеобеспечения;
  • рулевое колесо и колонка должны перемещаться и поглощать удар (телескопировать), а также распределять удар по груди водителя без нанесения ему травм;
  • должна быть исключена возможность выброса или выпадения пассажиров или водителя при ДТП (надежность дверных замков);
  • должны быть предусмотрены индивидуальные защитные удерживающие средства для всех пассажиров и водителя (ремни безопасности, подголовники, пневмоподушки);
  • перед пассажирами и водителем не должно быть травмоопасных элементов;
  • стекла (ветровое, боковое) не должны быть травмоопасными.
электронные системы, обеспечивающие пассивную безопасность автомобиля

С целью повышения не только активной, но и пассивной безопасности современных автомобилей интенсивно работают конструкторы всех мировых автопроизводителей, используя разнообразные способы и методы, позволяющие снизить тяжесть последствий аварий и ДТП.

В конструкции автомобильного силового агрегата и кузова предусмотрены специальные энергопоглощающие элементы. У большинства современных легковых автомобилей крепление двигателя сконструировано таким образом, что при лобовом наезде или столкновении агрегат уходит назад и вниз под передние сиденья, предотвращая травмирование водителя и пассажира.

В последние годы начинает применяться пластическая структура кузова автомобиля, деформируемая при ударе по специально предусмотренному сценарию. Цель - смягчение удара, поглощение его энергии, уменьшение динамических нагрузок и исключение механического воздействия элементов конструкции кузова на находящихся в нем людей.

К управляемым электроникой системам пассивной безопасности автомобиля в настоящее время можно отнести системы ограничения перемещений и перегрузок человека при столкновении автомобиля с препятствием (другим автомобилем, объектом на дороге или вблизи проезжей части и т. п.).




Системы ограничения перемещений и перегрузок человека при столкновении

При столкновении человек, находящийся в салоне автомобиля, без принятия специальных мер продолжит движение по инерции и будет травмирован при ударе о твердое препятствие – лобовое стекло или спинки передних сидений. И если спинки передних сидений можно изготовить достаточно мягкими, то лобовое стекло при ударе о него головой способно нанести серьезные увечья.
Для уменьшения травматизма в момент аварии перед водителем и пассажиром переднего сиденья надуваются воздушные мешки.

Воздушный мешок - это мешок из нейлоновой ткани с резиновой подкладкой, сложенный под полиуретановой крышкой. Когда мешок надувается, крышка ломается вдоль специально сделанной канавки и раскрывается наружу, пропуская его вперед.
В зависимости от модели автомобили воздушный мешок имеет емкость 30-70 литров.

Электронный блок управления постоянно измеряет перегрузки, испытываемые автомобилем с помощью акселерометров (датчиков ускорения), размещенных в определенных точках корпуса.
В момент удара датчики фиксируют резкое отрицательное ускорение (мгновенное торможение), и электронный контроллер после получения информации от датчиков, подает импульс тока на воспламенение пиротехнических зарядов.
Благодаря газам, выделяющимся при сгорании пиротехнических зарядов, воздушные мешки моментально раздуваются, образуя мягкие подушки перед головой водителя или пассажира переднего сиденья.

Для каждого вида столкновения (фронтальное, боковое, под углом и т. д.) рассчитано и конструктивно задано время срабатывания воздушных мешков и ремней безопасности таким образом, чтобы перемещение пассажира по инерции не превысило допустимой нормы.
Воздушные мешки (фронтальные) ограничивают перемещение до 12,5 см, ремни безопасности - до 3 см. Фронтальные мешки надуваются примерно за 30 мс, ремни натягиваются за 5…10 мс.

Скорость наполнения мешка не должна быть слишком большой, это может привести к контузии, особенно при закрытых окнах.
В США в 1999 г. зафиксировано более 90 смертных случаев в результате использования «быстрых» мешков безопасности. Чаще всего страдали люди в очках.
На основе обобщения опыта первых лет эксплуатации автомобилей с воздушными мешками безопасности (с 1997 г.) энергия пиротехнического заряда была снижена на 20…35%. Несколько позже конструкторы начали применять техническое решение, когда при аварии сначала пиротехнически выбирается слабина привязных ремней, а затем замедленно надуваются воздушные мешки.

Однако система натяжения ремней безопасности имеет существенный недостаток. Во время натяжения ремень может мгновенно надавить на человека с силой, в 50 раз превышающей его вес, что аналогично сильному удару по телу или врезанию ремня в плоть. Для исключения этого негативного явления была разработана система надуваемых привязных ремней SmartBelt.

Через 10 миллисекунд после обнаружения датчиками факта столкновения пиротехнически надувается встроенный в ремень небольшой воздушный, мешок, который надувается очень быстро. При этом ремень не врезается в тело и давление на человека оказывается незначительным. Такой ремень работоспособен и безопасен для детей и малогабаритных пассажиров.
В обычных условиях эксплуатации, например при резком торможении, такие ремни безопасности практически срабатывают так же, как и стандартные (без пиротехнического надува).

Некоторые модели автомобилей оснащаются воздушными мешками двухфазного действия, которые при столкновении с небольшой силой удара раскрываются с меньшей энергией (с меньшим наполнением) благодаря применению пиротехнических зарядов различной мощности.
Созданы конструкции со специальными датчиками и системой управления, обеспечивающей при раскрытии мешка автоматическое изменение его конфигурации в зависимости от размеров пассажира и силы удара (т. е. степени отрицательного ускорения автомобиля).

Все автомобили с 2001 г. оснащаются выключателем, позволяющим антиблокировать срабатывание воздушных мешков при размещении на переднем сиденье ребенка или подростка. По соображениям безопасности дети до 12 лет могут находиться в автомобиле только на заднем сиденье. Дети весом до 9 кг независимо от возраста обязательно должны располагаться в специально закрепляемом детском сидении - корсете. Ребенка в корсете, предназначенном для размещения на заднем сиденье, нельзя размещать рядом с водителем.
Водителю и переднему пассажиру рекомендуется сидеть не ближе 25 см от рулевого колеса или панели, где расположены мешки безопасности.

Автомобильные компании постоянно совершенствуют выпускаемые модели автомобилей с целью повышения безопасности.
Например, на «Volvo S80» (выпуск после 2001 г.) все пять сидений оснащены трехточечными привязными ремнями безопасности с пиротехническими натяжителями. Автомобиль имеет воздушные мешки для защиты при фронтальных и боковых столкновениях, а также пиротехнически надуваемые шторы для защиты головы.
При заднем ударе спинка сиденья откидывается назад на 15°. Это уменьшает риск получения травмы позвоночника примерно на 50%.

электронные системы, обеспечивающие пассивную безопасность автомобиля

***

Краш-тесты оценки пассивной безопасности автомобиля



Главная страница


Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты